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1、课程名称：课程名称： 单片机应用课程代码：课程代码： 074112029适用对象：适用对象： 自动化专业学分学分/周数：周数： 5/5先修课程：先修课程： 单片机原理与接口技术一、课程设计目的：一、课程设计目的：大学本科学生动手能力的培养和提高是大学本科教育的一个重要内容。如何让学生在学好基础知识的同时，迅速掌握应用技术，实验与课程设计环节起着非常重要的作用。本课程设计的目的，是让自动化专业学生通过课程设计，首先建立起单片机应用系统的概念，根据实际的系统设计要求，掌握初步的单片机系统设计方法，从硬件系统和软件系统设计两个方面得到实际的提高，为今后的毕业设计打下良好的基础。二、课程设计描述及要求
2、：二、课程设计描述及要求： 设计一个用于过程控制的通用数字调节器。数字调节器接收变送器提供的标准的 420mA 反馈信号，与标准的 420mA 给定值或直接设置的给定值进行比较，对其误差进行数字 PID 运算，输出标准的 420mA 控制信号给执行机构。数字调节器执行机构被控对象变送器给定值输出值e图 1、数字调节器使用图单 片 机电流转电压 电路10位A/D 采集10位D/A 输出电压转电流 电路8位LED 静态显示4个按键RS485 通讯电源电路420mA485总线420mADC12V数字调节器图 2、数字调节器硬件系统框图要求：1、数字调节器采用 8 位静态 LED 显示：高四位显示给定
3、值或参数名，低四位显示反馈值或参数值。2、数字调节器采用 4 个按键的组合进行参数设置和控制。3、数字调节器有一路 420mA 的输入端：用于在串级控制时接收上一级的给定信号。4、数字调节器有一路 420mA 的输出端：用于输出控制器的控制信号给执行机构。5、数字调节器采用 485 通讯：可以与上位机进行组态通讯。6、数字调节器采用抗积分饱和数字 PID 控制算法。7、数字调节器采用 DC12V 供电，采用 10 位 A/D 转换器TLC1543，采用 10 位 D/A 传感器 TLC5615，采用74HC595 进行静态显示的设计。三、时间安排计划：三、时间安排计划：第第 15 周：周：周一
4、讲述课程设计任务，数字调节器概念，SPI 总线，A/D，D/A。要求学生在第一周完成资料的查阅工作。完成课程设计报告的1、 2、3 节的撰写。第第 16 周：周：周一讲述如何使用 Protel 软件画原理图。检查第 15 周的资料查询 效果。要求学生完成数字调节器原理图的设计。第第 17 周：周：周一讲述如何使用 Protel 软件画 PCB 板图。检查数字调节器原理图。要求学生完成数字调节器 PCB 板图的设计。第第 18 周：周：周一讲述数字 PID 控制算法。检查数字调节器 PCB 板图。要求学生编写抗积分饱和数字 PID 程序，编写 A/D 采集、D/A 输出和静态显示程序第第 19
5、周：周：要求学生完成课程设计报告的撰写。四、电压转电流电路简介四、电压转电流电路简介+M1M2R1R1R1R1R2 UinU1U2U4U3U5IoutR1=10k R2=125图 3 电压转电流电路图 如图 3 所示的电路是电压转电流电路的一种，其工作原理为：(1)13()/2inUUU由运算放大器的工作原理可知：(2)35UU(3)214111 422 122UU UURRUUUR联合公式 1、2、3 得到：45inUUU电阻 R2 两端的电压为：45inUUUU电阻 R2 两端的电流为：22/inIU RUR因为运算放大器输入的高阻状态：2/outinIIUR因此，如果：为 15V，则输出
6、电流为 420mA。inU2125R outI五、数字调节器五、数字调节器 PCB 板元件布局简图板元件布局简图设计 PCB 板图时，可以图 4 的指示摆放元器件。单片机 最小 系统74HC59574HC59574HC59574HC59574HC59574HC59574HC59574HC595电源电路电流采集转换 电路电流输出 电路RS485 通讯电路电阻电阻电阻电阻电阻电阻电阻电阻图 4 数字调节器 PCB 版图元件建议布局图六、课程设计报告书写格式要求为了培养学生严谨的工作态度，锻炼学生编写文档的能力，要求实验报告包括下面主要部分（即报告大小标题）：目录1、课程设计功能描述2、课程设计分析
7、3、课程设计用资料31、数字调节器介绍3.2、SPI 总线简介3.3、74HC595、TLC1543、TLC5615 芯片简介3.4、电压转电流电路介绍4、硬件电路原理图设计5、硬件电路 PCB 板图设计6、数字 PID 控制算法7.1、抗积分饱和数字 PID 控制算法原理7.2、抗积分饱和数字 PID 控制算法流程图7.3、积分饱和数字 PID 控制算法源程序7、调试运行结果及分析8、课程设计经验教训和心得体会附录 1、数字调节器原理图附录 2.、数字调节器 PCB 板图附录 3、数字调节器部分源程序（A/D 采集、D/A 输出，静态显示）注意：注意：1.课程设计报告 20 页左右打印版。2.格式要求：一级标题：四号（宋体） ，1.5 倍行距，加粗二级标题：小四号（宋体） ，1.5 倍行距，加粗正文：小四号（宋体） ，1.5 倍行距
