电气课程设计心得体会

第一篇：电气课程设计心得体会

心得体会

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.对我们学工科的同学来说尤为重要！

回顾起此次电气课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说变压器不懂怎么去选，不懂怎么去选互感器，对电气主接线图的选择掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！

第二篇：电气课程设计心得体会（精选）

电气课程设计的心得体会我们怎么样写呢？看看下面小编整理推荐的电气课程设计心得体会，欢迎各位阅读哦！

电气课程设计心得体会

本学期实时测量技术实验以电子设计大赛的形式，老师命题，学生可以选择老师的题目也可以自己命题，并且组队操作其他的事情（包括设计总体方案、硬件电路、软件设计、焊接、调试等工作），趣味性强，同时也可以学到很多东西。

我们认为，在这学期的实验中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独 立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面 对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。

之所以使用avr单片机作为我们的执行核心，不仅是因为老师说avr现在是社会上应用比较多的单片机，也因为想通过使用avr锻炼自己的c 语言编程能力，养成良好的c语言编程风格。不管怎样，这些都是一种锻炼，一种知识的积累，能力的提高。

完全可以把这个当作基础东西，只有掌握了这些最基础 的，才可以更进一步，取得更好的成绩。

很少有人会一步登天吧。

永不言弃才是最重要的。而且，这对于我们的将来也有很大的帮助。

以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。

就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。

与队友的合作更是一件快乐的事情，只有彼此都付出，彼此都努力维护才能将作品做的更加完美。

而团队合作也是当今社会最提倡的。曾经听过，mba之所以最近不受欢迎就是因为欠缺团队合作的精神和技巧。

电压电流测量装置虽然结束了，也留下了很多遗憾，因为由于时间的紧缺和许多课业的繁忙，并没有做到最好，但是，最起码我们没有放弃，它是我们的骄傲！相信 以后我们会以更加积极地态度对待我们的学习、对待我们的生活。

我们的激情永远不会结束，相反，我们会更加努力，努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自己，只有在了解了自己的长短之后，我们会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它，增进它。

只有不断的测试自己，挑战自己，才能拥有更多的成功和快 乐！

to us, happiness equals success!快乐至上，享受过程，而不是结果！

认真对待每一个实验，珍惜每一分一秒，学到最多的知识和方法，锻炼自己的能力，这个是我们在实时测量技术试验上学到的最 重要的东西，也是以后都将受益匪浅的！

第三篇：电气课程设计选题

电气工程课程设计选题 基于单片机的电气课程设计

单片机推动了嵌入式系统的发展，成为现代电子系统中重要的智能化工具。无论是尖端科技，如军事、通信、能源、机器人、交通、IT，还是现代工业、农业、仪器仪表、汽车电子系统、家用电器、玩具及个人信息终端等诸多领域，都离不开单片机，其使用率和普及率远远超过了其他类型的计算机。因此“单片机原理及应用”课程也在高校的计算机类、电子类、电气类、机械类等专业的教学计划中有着特殊的地位。这些专业除了单独开设课程外，在涉及的许多实践环节，如课程设计、毕业设计、各种电子设计竞赛乃至研究生论文课题中，单片机系统都是应用最广泛的手段之一。

目前，51系列单片机在我国的各行各业得到了广泛应用，各大专院校、职业培训学校，均开设了单片机原理与应用方面的课程，这是一门技术性和实践性很强的学科，必须通过一系列的软硬件实验、理论联系实际，才能学好、学懂，取得较好的学习效果。本书从单片机最小系统开始，逐步扩展功能，从功能单一到功能多样，从小到大，从简单到复杂，系统而完整的学习思路，让学习者概念清晰、直观明了、易学易懂，加强了硬件电路的设计，解决了学习者中普遍存在的难于排除硬件故障的问题；其次是加强了软件调试的指导，提供了一些软仵调试方法和步骤，帮助初学者快速入门，帮助熟练者更加深化。

一、单片机工程实践的内容

“单片机原理及应用”是一门技术性、应用性很强的学科，实践课教学是它的一个极为重要的环节。不论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试，都离不开实践课教学。如果不切实认真地在抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必会出现理论与实践脱节，学习与应用脱节的局面。不论书本上把单片机技术介绍得如何重要、如何实用、如何好用，但如果没有实际操作，同学们仍然会感到那只是空中楼阁，离自己十分遥远，或者会因此而对它失去兴趣，或者会感到它高深莫测无从下手，从而令课堂教学的效果大打折扣。

1．单片机工程实践的目的

单片机工程实践的目的是让学生在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能进一步加深对电子电路、电子元器件、印制电路板等知识的认识与理解，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。着重提高学生在单片机应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过单片机硬件和软件设计、安装、调试、整理资料等环节的培训，使学生初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。

2．单片机工程实践的基本要求

单片机工程实践是单片机技术课程的实践教学环节，是以工程项目和工程应用为课题的。它着重培养学生的工程实践能力、独立工作能力及创新能力，是对学生进行单片机的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、制作、调试来完成的。因此，单片机工程实践的基本要求如下：

(1)根据应用系统的要求，初步掌握总体结构设计的方法和构思，从中选择一种最佳设计方案；

(2)根据应用系统结构规模的要求，掌握单片机外部扩充系统硬件设计的基本过程；

(3)根据任务要求和硬件设计要求，首先画出程序的总体流程图，然后进行各控制模块的程序设计；

(4)掌握如何应用单片机仿真器来开发应用系统及仿真调试的过程。

二、单片机工程实践的基本步骤

1．单片机系统的设计步骤

单片机系统的设计步骤，一般可以分为需求分析、总体方案设计、硬件设计与调试、软件设计与调试、系统功能调试与性能测试、产品验收和维护、文件编制和技术归档等。下面重点介绍对需求分析、总体方案设计、硬件设计、软件设计、系统功能调试与测试等步骤。

(1)需求分析：需求分析就是要明确所设计的单片机应用系统要“做什么”和“做的结果怎样”。需求分析阶段的结果是形成可操作的设计需求任务书。任务书应包含单片机应用系统所应具有的功能特性和性能指标等主要内容。如果是自主开发产品，还应附有市场调研和可行性论证等内容；如果是委托开发，则应该与委托方讨论拟制的需求任务书是否满足对方的需求。

(2)总体方案设计：总体方案设计就是要从宏观上解决“怎么做”的问题。其主要内容应包括：技术路线或设计途径、采用的关键技术、系统的体系结构、主要硬件的选型和加工技术、软件平台和开发语言、测试条件和测试方法、验收标准和条文等。如果是委托开发，设计需求任务书和总体方案设计的主要内容往往以技术文件的形式附于合同书之后。

(3)硬件设计：硬件设计的主要内容是基于总体方案设计，选择系统所需的各类元器件，设计系统的电子线路囹和印刷电路板，安装元器件的调试硬件线路。硬件设计应确保功能设计和接口设计满足系统的需求，并且充分考虑和软件的协调工作关系，注重选用高集成度的器件和采用硬件软化、软件硬化等设计技术。

(4)软件设计：本阶段的主要任务是基于软件工程的思想，拟制出本系统的软件设计方案，划分出主要的软件模块、根据需要绘制部分软件模块的流程图、调试程序和测试软件的基本功能。

(5)系统功能调试与测试：本阶段的重点是基于系统的设计需求，进行系统功能调试和性能指标的测试，形成测试报告，核对用户需求或设计需求和系统现有功能、指标的一致性程度，提出修改意见，循环上述某些步骤，直至满足需求。

2．单片机课程工程实践的具体要求

课程工程实践应充分体现“教师指导下的以学生为中心”的教学模式，以学生为认知主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力的培养。根据课程设计具体课题安排时间，确定课题的设计、编程和调试内容，分小组进行。根据合理的进度安排，一步一步、踏踏实实地开展课程设计活动，按时完成每部分工作。课程设计集中在教室、机房进行，每天由班长负责考勤，指导教师抽查。

1)系统方案设计与论证

综合运用单片机技术课程中所学到的理论知识，学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过方案比较，确定总体方案。然后对方案中以单片机为核心的电路进行设计计算，包括元器件的选择和电路参数的计算，并画出总体电路图。

2)硬件电路制作

设计方案经指导教师审查通过后，学生可向指导教师领取所需元器件等材料，进行电路制作，并对制作的硬件电路进行调试及测试，分析测试结果是否满足设计要求。

3)软件的编制与仿真

根据已设计出的软件系统框图，用MCS-51汇编语言编制出各功能模块的子程序及整机软件系统的主程序，程序设计时，要充分考虑与所设计硬件电路的连接及有关定量的要求。

4)撰写实践总结报告

3．实践总结报告的要求

书写高质量的工作总结也是反映工程实践素质高低的一个重要方面，工程技术人员应能用书面形式系统、完整、清晰地表达自己的研究成果，其目的是让人很容易地看懂所研究课题的内容、方案、原理、实现方法等。因此，书写实践总结报告也是单片机工程实践的主要内容之一。实践总结报告的要求如下：

1)内容摘要

内容摘要应以浓缩的形式概括课程设计的内容、方法和观点，以及取得的成果和结论。文字论述的重点应放在所取得的成果和结论上。摘要应是一篇独立的、200字以内的短文。

2)关键词

关键词列写在摘要之下，应参照相应的技术术语标准，采用能覆盖课程设计主要内容的通用技术词条。关键词一般取3～6个，不宜太多，其目的是便于文献检索。

3)目录 目录是实践总结报告的导读图，一般为三级标题，在编写目录时可在写作时利用Microsoft Word等文字工具，严格按章、节、条、款标题格式编写。这种方法能保证目录中的标题与正文中的标题完全一致。

4)正文

课程设计报告（或实践总结报告）的正文是设计报告的主体和核心部分，是作者对单片机工程实践工作的详细表述，它的篇幅最大。其内容包括：系统设计的详细过程，硬件、软件调试与测试，系统测试结果分析，工程实践的经验总结等。

(1)任务、目标和原始资料：根据工程实践的任务书，说明要完成的具体任务、要达到的最终目标以及各项原始资料的采集。

(2)方案总体论证：包括课题分析和多种方案论证，说明可能采取的多种方案，比较它们各自的优缺点，说明确定最佳方案的依据，分析其实施的可行性。

(3)方案实体设计：这是实践总结的主体部分，应包括系统方框图、电气原理图、各单元模块功能分析及模块电路设计、主要部件的工作原理、理论公式及计算、各单元模块的连接与试验设计、元器件的选取及元件明细等。

(4)软件设计：软件设计结构图及其功能、重点软件流程图及程序编制、软件使用及测试情况等。

(5)系统调试及测试情况分析、实践经验总结等。

5)致谢

致谢应以简短的文字对课程设计与报告撰写过程中曾经直接给予帮助的老师和同学表示自己的谢意，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。在致谢中应尽量指出致谢对象的具体帮助与贡献，不要泛泛而谈。

6)参考文献与附录

参考文献是课程设计报告（论文）不可缺少的组成部分，它反映设计报告的取材来源、材料的可靠性与广博程度。

对于一些不宜放在正文中但有参考价值的内容，可放在设计报告的附录中，例如编写的算法程序、相关公式的推演等。

7)课程设计报告的撰写格式

课程设计报告的撰写格式应有统一的规范化要求，具体要求各学校不一样，这里不作叙述。

1.1 物理量检测

1.1.1 数字式工频有效值多用表

1．设计任务

设计并制作一个能同时对一路工频交流电（频率范围为50±1Hz、有失真的正弦波）的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数进行测量的数字式多用表。

2．设计要求

测量功能及量程范围：

(1)交流电压，0~500V；

(2)有功功率，0~2.5kW；

(3)无功功率，0~2.5kW；

(4)功率因数（有功功率／视在功率），0~1。

准确度：

(1)显示位(0.000~4.999)，有过量程指示；

(2)交流电压和交流电流，±读数误差应小于±（0.8%×读数+0.5V）；

(3)有功功率和无功功率，±（1.5%读数+8个字）；

(4)功率因数，±0.0l。

功能选择：

用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率和功率因数的测量与显示。

1.1.2 智能数字电压表 1．设计任务

智能数字电压表采用微处理器进行控制运算，配合不同的互感器可满足各种测量量程的要求，可对电压进行高精度显示、控制及变送输出。

2．设计要求

(1)(2)(3)(4)基本误差：0.5% FS或0.2% FS +1个字； 显示方式：双排四位LED数码管显示； 采样周期：0.2s；

测量范围：-1999~ 9999；

(5)通讯输出、接口方式：隔离串行双向通讯接口RS485：(6)波特率：300~ 9600bps内部自由设定；

(7)变送输出：4—20mA、0—l0mA、l—5V、0～5V：(8)精度：±0.3% FS：

(9)具有多重保护、隔离设计、抗干扰能力强、可靠性高；(10)具备二次开发能力，以满足特殊的功能要求；(11)具有自校准、人工校准和对传感器修正的功能。

1.1.3 水温控制系统

1．设计任务

设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1L净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。

2．设计要求

(1)温度设定范围为10—l00℃，最小区分度为l℃，标定温度≤1℃：

(2)环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃：

(3)用十进制数码管显示水的实际温度：

(4)采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量；

(5)温度控制的静态误差≤0.2℃：

(6)在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。

1.1.4 多点温度检测系统

1．设计任务

设计一个多点温度检测系统。

2．设计要求

(1)检测的温度范围：0℃—150℃：(2)检测分辨率±0.l℃：

(3)各温度检测点与主控器之间距离≥l00m，主控器能对各温度检测点通过串行传输线实现温度数据传输以及显示。

1.1.5 数字式在线电导率测量仪

1．设计任务

设计一台数字式电导率测量仪，用来在线监测溶液的电导率。

2．设计要求

(1)使用的测量电极的结构和形式不限，如果使用成品电导电极，则必须使用交流激励；

(2)电导测量范围0.5~20μs，测量精度优于1%；

(3)温度测量范围10 ~120℃；

(4)能够分别显示电导和温度值，电导值是折算到200C时的标准值；

(5)具有校准功能。

1.1.6 温、湿度远程测量监控仪

1．设计任务

设计并制作一个多路温、湿度的测量仪器。

2．设计要求

(1)湿度测量范围：0~100% RH，测湿精度<+10% RH；

(2)温度检测范围：0~ +l00℃，测温精度±1℃；

(3)温、湿度传感器各不少于2路；

(4)并通过无线通信技术进行远程监控，无线传输距离不小于l00m；

(5)系统供电电源≤12V DC；

(6)输入设备用于选择任意一路传感器的测试。

1.1.7 基于DS1624的数字温度计

1．设计任务

设计基于DS1624的数字温度计。DS1624是DALIAS公司生产的集成了测量系统和存储器于一体的芯片。数字接口电路简单，与I2C总线兼容，且可以使用一片控制器控制多达8片的DS1624。其数字温度输出达13位，精度为0.03125℃。DS1624可工作在最低2.7V电压下，适用于低功耗应用系统。

2．设计要求

(1)测量范围为-55℃~+125℃，精度为0.03125℃；

(2)测量温度的结果以13位数字量（两字节传输）给出；

(3)测量温度的典型转换时间为1s；

(4)用LCD显示温度；

(5)数据的读出和写入通过一个2-线(1C)串行接口完成。1.1.8 基于单片机的光电计数器

1．设计任务

设计一个基于单片机的光电计数器。2．设计要求

(1)实现0~99999范围内计数，能在超出最大值后溢出报警；(2)通过LED显示数据；

(3)要求使用光电传感器检测；

(4)能在设定值报警，在报警后延时3s自动关闭报警并自动重新计数；可以手动清除报警；(5)有抗干扰技术，防止背景光或物件抖动时产生误计数；

1.1.9 简易数字频率计

1．设计任务

设计并制作一台数字显示的简易频率计。对幅度为0.5~5V的正弦信号、脉冲信号测频率、测周期、测脉宽。

2．设计要求

(1)频率测量范围：1Hz~1MHz；

(2)测量误差≤0.1%；

(3)周期测量范围：lμs~1s；

(4)测量误差≤0.1%；

(5)脉冲宽度测量范围：脉冲宽度≥l00μs；

(6)测量误差≤1%；

(7)十进制数字显示，显示刷新时间1~10s连续可调；

(8)具有自校功能，时标信号频率为1MHz。

1.1.10 简易电阻、电容和电感测试仪

1．设计任务

设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪。

2．设计要求

(1)测量范围：电阻100Ω~ 1MΩ；电容l00pF~1pF；电感l00μH~l0mH；

(2)测量精度：±5%；

(3)制作6位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位；

(4)测量量程自动转换。

1.1.11 具有实时语音播报的超声波测距仪

1．设计任务

设计并制作一台具有实时语音播报的超声波测距仪。2．设计要求

(1)具有反射式超声波测距功能，测量距离0.2~3.0m；(2)测量距离精度：误差±lcm；

(3)自动语音实时播报测量距离数值；

(4)汉字提醒显示：距离在0.2~2.0m，显示“危险距离”并用红色LED灯指示；距离在2.0~3.0m，显示“保持距离”并用黄色LED灯指示；距离在3.0m以上，显示“安全距离”并用绿色LED灯指示；

(5)实时播报时间间隔≤3s；

(6)实时播报声音功率≥0.1W；

(7)播报声音无明显失真；

(8)实时显示测量的距离（实时显示要与语音播报同步）。

1.1.12 实用电子秤

1．设计任务

设计并制作一个实用电子秤。

2．设计要求

(1)能用简易键盘设置单价，加重后能同时显示重量、金额和单价；

(2)重量显示：单位为kg，最大称重为9.999kg，重量误差不大于±0.05kg；

(3)单价金额及总价金额显示：单价金额和总价金额的单位为元，最大金额数值为9999.99元，总价金额误差不大于0.01元；

(4)具有去皮功能和总额累加计算功能；

(5)能显示购物清单，自拟10种商品名称或代号；

(6)清单内容包括：商品名称、数量、单价、金额、本次购物总金额；

(6)清单内容的商品名称等可使用代号显示；

(7)清单内容有购货日期和收银员编号。

1.2 信号发生与语音合成

1.2.1 正弦波形发生器

1．设计任务

设计制作一个波形发生器。

2．设计要求

(1)正弦波输出频率范围：1kHz ~ 10MHz；

(2)具有频率设置、频率步进功能：步进步长<100Hz；

(3)输出信号频率稳定度：优于10-4；

(4)输出电压幅度：在负载电阻上的电压峰-峰值Vopp≥1V;

(5)失真度：用示波器观察时无明显失真；

(6)产生模拟幅度调制(AM)信号：在1MHz~10MHz范围内调制度ma可在10%~100%之间程控调节，步进量10%，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；

(7)产生模拟频率调制(FM)信号：在l00kHz~10MHz频率范围内产生l0kHz最大频偏，且最大频偏可分为5 kHz/l0kHz二级程控调节，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；

(8)产生二进制PSK、ASK信号：在l00kHz固定频率载波进行二进制键控，二进制基带序列码速率固定为l0kbps，二进制基带序列信号自行产生。

1.2.2 程控多波形信号发生器

1．设计任务

设计并制作一个程控的多波形信号发生器。

2．设计要求

(1)产生三角波、正弦、矩形三种周期性波形；

(2)用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形；

(3)具有波形存储功能；

(4)输出波形的频率范围为1Hz~ 500kHz，最小频率步进间隔为1Hz；

(5)具有频率显示和波形指示功能，频率和波形由键盘设定；

(6)负载电阻为100Ω时，输出电压峰-峰值≥2V；

(7)正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为l00mV~ 3V，步长为l00mV：

5(8)输出信号频率稳定度优于10；

(9)产生梯形波和占空比可调的脉冲波，有波形类别指示；

(10)波形的个数可以程控：连续或在1~ 65535范围内任意设置，有个数指示：

(11)输出信号可以门控，门控时间为输出信号周期的整数倍，并保证每个波形完整。

1.2.3 基于DDS技术的数控信号发生器

1．设计任务

用单片机与DDS技术设计数控信号发生器。

2．设计要求

(1)波形种类：产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种波形；

(2)频率范围：正弦波，1Hz~20MHz；其他波形，1Hz~1MHz；

(3)频率分辨率：1Hz；

(4)具有频率设置功能，频率步进1Hz；

(5)具有波形存储功能；

(6)最大功率输出：7 W(8Q)，1 W(50 Q)；

(7)具有相位的调节功能；

(8)实现多种频率设定功能，且有跳频、点频、扫频工作模式，并通过液晶显示器将频率值显示出来。

1.3 控制类

1.3.1 彩灯控制器

1．设计任务

设计基于51系列单片机的彩灯控制器，可控制64个LED彩灯。

2．设计要求

(1)64路输出端口，每一个端口输出外接LED显示；

(2)64个LED依次循环显示；

(3)依次显示1-3-5-7-9-11-13-15--62-2；

(5)按控制键按多种不同的方式显示。

1.3.2 交通灯控制系统

1．设计任务

利用51系列单片机设计一交通灯控制系统。

2．设计要求

(1)系统由单片机系统、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成；

(2)具有人行道、左转、右转，以及基本的交通灯的功能；

(3)具有倒计时、时间设置、紧急情况处理的功能；

(4)具有分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制的功能；

(5)采用数码管与点阵LED相结合的方法，设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出。

1.3.3 遥控防盗报警器

1．设计任务

设计一个遥控防盗报警器，由发射机发射数据码，接收机接收此数据，由单片机进行数据识别。若接收机接收不到此数据，由单片机控制防盗报警器启动报警。

2．设计要求

(1)采用51单片机作为主控芯片，主要用于数据识别和数据报警；

(2)调制方式可为调幅式和调频式；

(3)采用超外差方式接收；

(4)作用距离为l00m；

(5)发射功率不大于100MW。

1.3.4 步进电机控制系统

1．设计任务

设计并制作一个以51单片机为核心的步进电机控制系统。

2．设计要求

(1)可以对步进电机的正、反转进行设定、控制；

(2)可以对步进电机的运转速度进行设定、控制；

(3)可以对步进电机转动的位置进行设定；

(4)以上参数可以由按键进行操作。

1.3.5 简易汉字绘图仪

1．设计任务

设计并制作电机控制系统，控制物体在板上运动，成为简易汉字绘图仪。

2．设计要求

(1)物体从原点出发，以任意坐标点开始写出汉字，每个汉字大小不超过20cm×20cm，无重叠与连笔；

(2)能够显示物体中画笔所在位置的坐标(X，Y)；

(3)控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；

(4)能够实现画笔所在位置坐标(X，Y)数据的无线传输。

1.3.6 可编程微波炉控制器系统

1．设计任务

设计制作一个微波炉控制器电路，具有三挡微波加热功能，分别表示微波加热为烹调、烘烤、解冻。

2．设计要求

(1)制定一个在不同功能时火力的控制时序表。具有三挡微波加热功能，分别表示微波炉工作状态为烹调、烘烤、解冻，试验使用LED模拟；

(2)实现工作步骤：复位待机→检测显示电路→设置输出功能和定时器初值→启动定时和工作开始→结束烹调、音响提示；

(3)在上电或手动按复位键时，控制器输出的微波功率控制信号为0，微波加热处于待机状态，时间显示电路显示00.00；

(4)具有4位时间预置电路，按键启动时间设置，最大预设数为99分99秒。

(5)设定初值后，按开启键，一方面按选择的挡位启动相应的微波加热，另一方面使计时电路以秒为单位作倒计时。当计时到时间为0则断开微波加热器，并给出声音提示，即扬声器输出2~3s的双音频提示音。

(6)若在待机状态时按测试键，则4位数码管交替显示全亮和全灭两种状态，以检测数码管各发光段的好坏。

(7)微波炉火力挡位的增加。

(8)实现智能控制、信息控制。

1.3.7 定时闹钟

1．设计任务

设计并制作一个定时闹钟。

2．设计要求

(1)具有时间设置（小时和分钟）、闹钟时间设置、闹钟开、闹钟关功能；

(2)能显时、分、秒；

(3)有AM、PM指示器，闹钟就绪指示，蜂鸣器；

(4)定时时间到能发出报警提示或者启动继电器，从而控制电器的启停；

(5)能实现12/24时之间的转换。

1.3.8 智力竞赛抢答器

1．设计任务

设计并制作一个由单片机控制的智力竞赛抢答器。

2．设计要求

(1)能容许2~8组抢答；

(2)能显示抢答组号；

(3)能显示犯规组号；

(4)能限时抢答；

(5)能各组计分，并能计分显示；

(6)能声音提示与报警；

(7)能时钟计时显示。

1.3.9 点阵电子显示屏制作

1．设计任务

设计并制作一台64行×64列的简易LED电子显示屏。

2．设计要求

(1)自制一台简易64行x64列点阵显示的LED电子显示屏；

(2)自制显示屏控制器、扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制，显示屏显示数字和字母亮度适中且亮度连续可调，无闪烁；

(3)显示屏通过按键切换显示数字和字母；

(4)显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容；

(5)能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容；

(6)(7)(8)(9)实现信息的左右滚屏显示，预存信息的定时循环显示；

实现实时时间的显示，显示屏数字显示：时：分：秒（例如18：38：59）；

增大到10组（每组汉字8个或16个数字和字符）预存信息，信息具有掉电保护； 实现和PC机通讯，通过PC机串口直接对显示信息进行更新。

1.3.10 电子密码锁

1．设计任务

设计一个基于单片机的通用电子密码锁，在输入正确的代码时开锁。

2．设计要求

(1)在锁的控制电路中设一个可以修改的4位代码，当输入的代码和控制电路的代码一致时锁打开；

(2)用红灯亮、绿灯灭表示关锁，绿灯亮、红灯灭表示开锁；

(3)如l0s内未将锁打开，则电路自动复位进入自锁状态

(4)数码输入：每按下一个数字键，就输入一个数值，并在显示器上的最右方显示出该数值，同时将先前输入的数据依序左移一个数字位置；

(5)数码清除：按下此键可清除前面的所有的输入值，清除密码为“0000”；

(6)密码更改：按下此键时会将目前的数字设定成新的密码；

(7)激活密码锁：按下此键可将密码锁上锁；

(8)解除密码：按下此键会检查输入的密码是否正确，密码正确即开锁；

(9)密码预置：为管理员创建万用密码以备管理。

1.3.11 智能出租车计价器

1．设计任务

设计一个基于单片机的智能出租车计价器。

2．设计要求

(1)计价器具有计时时钟；(2)计价器具有里程计价；

(3)能显示时钟、每公里价、行车时累计价和中间停车等待价；

(4)能校定计时时钟；

(5)计程误差小于0.1km;

(6)计时误差小于1s/d；

1.3.12 数字稳压电源

1．设计任务

设计并制作用单片机控制的直流稳压电源。

2．设计要求

稳压电源在输入电压220V、频率50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下：

(1)输出电压可调范围为+0V~+12V，并可在可调范围内任意预置；

(2)最小步进单位为0.1V，由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减；

(3)电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围+15%~-20%下，空载到满载）；

(4)最大输出电流为1A；

(5)具有过流及短路保护功能；

(6)输出电流：4~500mA；

(7)用数字显示输出电压和输出电流。

1.3.13 数控直流电流源

1．设计任务

设计并制作数控直流电流源。输入50Hz交流(200~ 240V)，输出直流电压≤30V。2．设计要求

(1)输出电流范围：20mA~ 2000mA；

(2)可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1% +10 mA;

(3)具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤l0mA；

(4)改变负载电阻，输出电压在30V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1% +l0mA；

(5)纹波电流≤2mA；

(6)输出电流范围为20~ 2000mA；

(7)用数字显示输出电压和输出电流。

1.3.14 医院住院病人呼叫器的设计

1．设计任务

设计一个8床位的无线呼叫器，供医院住院病人（或静脉点滴病人）呼叫医护人员时使用。

2．设计要求

（1）病人可通过按动自己床边的按钮，向医护人员发出呼叫信号；

（2）当病人呼叫信号时，医护人员值班室设置的显示器可显示出该病人的床位编号，同时扬声器发出声音信号，提醒值班的医护人员。

1.3.15 智能化公共汽车报站器的设计

1．设计任务

设计一个公共汽车自动报站器，2．设计要求

(1)具有20个停靠站的报站能力；

(2)每到一站，由驾驶员按下相应的按键，扬声器便发出相应的报站语音（如“某站到了，请下车”），系统处于等待状态，一旦检测到汽车启动信号，扬声器发出相应的提示音（如“车开了，请坐好，下站是××站”）；

(3)在语音报站的同时，用汉字显示出到站的站名。

1.3.16 自动往返电动车的设计

1．设计任务

设计一台自动往返电动车，2．设计要求

(1)电动车自主前进、遇到障碍后返回；

(2)电动车行驶过程中不能出现擦墙行驶，或撞墙故障；

(3)自动测量显示里程数、行车时间；

(4)误差要求：

①总里程数：<3%;

②行车时间：<3%;

③识别距离：5～15 cm。

1.3.17 简易IC卡收费器的设计

1．设计任务

设计制作一台简易IC卡收费器，2．设计要求

(1)实现IC卡数据的读／写；

(2)显示当前IC卡内金额、消费金额和余额；

(3)具有误操作报警功能。

1.3.18 消毒柜控制电路的设计

1．设计任务

设计一台消毒柜控制系统，2．设计要求

(1)显示消毒柜温度、保持时间；

(2)可以键盘设定消毒柜温度、定时时间；

(3)可以实现实时中断功能；

(4)消毒后自动关机；

(5)测温误差：<0.5℃：

(6)定时误差：f <20 s／月。

1.3.19火灾报警器的设计

1．设计任务

设计制作火灾报警器，2．设计要求

(1)装置对火灾能自动探测报警和控制；

(2)装设感烟传感器及感温的温度传感器，能对室内的烟雾及温度的突变进行报警：

(3)对传感器的布线故障、内部元件的损坏能进行声、光报警；

(4)如果两个传感器中有一个动作表示室内有异常现象（如烟雾浓度过大或室内温差大于设定值），装置能发出异常报警信号，令值班人员到现场处理：

(5)如烟感、温感同时动作，说明有火灾，装置能发出火灾报警；

(6)火灾报警l0s后不解除，则控制启动灭火器。灭火器喷气前，还能发出停机、关门等顺序动作信号；

(7)故障、异常、火灾报警声音各不相同，有明显的区别。

1.3.20 多输入端报警电路的设计

1．设计任务

设计制作一个多输入端报警电路，2．设计要求

(1)有报警输入控制端16个，报警音响信号输出端1个；

(2)报警输入端中的任意一端出现报警信号时，电路自动发出类似警报的音响信号；

(3)报警音响信号持续11s自动停止，如果输入信号继续存在，报警音响信号又重新启动；

(4)音调、频率、响度、持续时间等参数，均可通过“↑”“↓”键调整。

1.3.21 基于单片机的频率计的设计

1．设计任务

用89C51单片机的定时器／计数器的定时和计数功能，外部扩展6位LED数码管，要求累计每秒进入单片机的外部脉冲个数，用LED数码管显示出来。

2．设计要求

(1)被测频率fx小于110 Hz采用测周法，显示频率××××××；fx大于110 H采用测频法，显示频率××××××：

(2)可利用键盘分段测量和自动分段测量；

(3)可完成单脉冲测量，输入脉冲宽度范围是100 μs～0.1 s；

(4)显示脉宽要求如下：

① Tx小于1000μs，显示脉宽×××；

② Tx大于1 000μs，显示脉宽××××：

(5)要求有单片机硬件系统框图，电路原理图，软件流程图。

1.3.22 单词记忆测试器程序设计

编写一个帮助单词记忆的程序，要求：

(1)实现单词的录入（为使程序具有可演示性，单词不少于10个）；

(2)单词根据按键控制依次在屏幕上显示，按键选择认识还是不认识，也可以直接进入下一个或者上一个；

(3)单词背完后给出正确率；

(4)扩展功能：

①旧单词可从文件中读出；

②录入的新单词保存到文件中；

③第一次背完后，把不认识以及跳过的单词再次显示出来，提醒用户再记忆，直到用户全部记住：

④结束后，给出各个单词的记亿结果信息，如记忆次数。

1.4 数据采集

1.4.1 单相电子式预付费电度表

1．设计任务

设计并制作一个采用IC卡的单相电子式预付费电度表。

2．设计要求

(1)电能计量准确、精度高，要求至少达到二级表（误差为2%）的精度；

(2)要求IC卡的保密性高；

(3)电度表正常工作时，能显示剩余电能值、已用电能值，使用户直观地了解电度表的工作是否正常及用电负荷的大小；

(4)当表内剩余电能不足20kW-h时，能提醒用户余电不多，及时购电；

(5)具有掉电保护功能。

1.4.2 智能IC卡读卡器

1．设计任务

设计并制作一个IC卡读写器。

2．设计要求

(1)此读写器能自动识别多种IC卡；

(2)IC卡的读写数据由RS-232串行口输入输出，通信格式：波特率9600bps/s；数据位8位，停止位1位，无校验；

(3)编写一套完整的通信协议。

1.4.3 基于单片机控制的数据采集系统

1．设计任务

设计并制作一个基于单片机的数据采集器。

2．设计要求

(1)以单片机为主控器，扩展A/D和D/A接口，构成一个多路模拟量输入的数据采集系统；

(2)若输入为一路0~5V连续可调的直流电压信号，将其连续采样多次，经滤波后存人数据存储器中，然后将采样数据经D/A转换输出。用两块电压表比较输入模拟电压和输出模拟电压的对应情况，分析误差；

(3)若输入为多路模拟电压信号，例如8路，重复上述A/D和D/A过程； 基于PLC的电气课程设计

一、课程设计指导书

课程设计以学生为主体，充分发挥学生学习的主动性和创造性。课程设计期间，指导老师要把握和引导学生正确的工作方法和思维方式。

1．课程设计的目的

(1)了解常用电气控制装置的设计方法、步骤和设计原则；

(2)学以致用，巩固书本知识。通过训练，使学生初步具有设计电气控制装置的能力，从而培养学生独立工作和创造的能力；

(3)进行一次工程技术设计的基本训练。培养学生查阅书籍、参考资料、产品手册、工具书的能力，上网查询信息的能力，运用计算机进行工程绘图的能力，编制技术文件的能力等，从而提高学生解决实际工程技术问题的能力。

2．课程设计的要求

(1)阅读本课程设计参考资料及有关图样，了解一般电气控制装置的设计原则、方法和步骤。

(2)上网调研当今电气控制领域的新技术、新产品、新动向，用于指导设计过程，使设计成果具有先进性和创造性。

(3)认真阅读本课程设计任务书，分析所选课题的控制要求，并进行工艺流程分析，画出工艺流程图。

(4)确定控制方案，设计电气控制装置的主电路。

(5)应用PLC设计电气控制装置的控制程序。可分为5个步骤：①选择PLC的机型及I/O模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源负裁能力；②根据工艺流程图绘制顺序功能图；③列出PLC的I/O分配表，画出PLC的I/O接线图；④设计梯形图并进行必要的注释；⑤输入程序并进行室内调试及模拟运行。

(6)设计电气控制装置的照明、指示及报警等辅助电路。系统应具有必要的安全保护措施，例如，短路保护、过载保护、失电压保护、超程保护等。

(7)选择电气元件的型号和规格，列出电气元件明细表。选择电气元件时，应优先选用优质新产品。

(8)绘制正式图样，要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图，用STEP 7-Micro Win32编程软件编写梯形图。要求图幅选择合理，图、字体排列整齐，图样应按电气控制图国家标准有关规定绘制。

(9)编写设计说明书及使用说明书。内容包括阐明设计任务及设计过程，附上设计过程中有关计算及说明，说明操作过程、使用方法及注意事项，附上所有的图表、所用参考资料的出处及对自己设计成果的评价或改进意见等。要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。

二、课程设计任务书

“电气控制与PLC应用”是一门实践性和实用性都很强的课程，学习的目的在于应用。本课程设计是配合课堂教学的一个重要的实践教学环节，它能起到巩固课堂和书本上所学知识，加强综合能力，提高系统设计水平，启发创新思想的效果。希望每个学生都能自己动手独立设计完成一个典型的可编程控制器应用系统。

第1部分

可编程控制器应用系统的研制过程

研制一个可编程控制器应用系统，可以分为硬件研制和软件研制两个部分，从设计草图开始到样机调试成功，常常要将硬件、软件结合起来考虑，才能取得较好的效果。随着系统的用途不同，它们的硬、软件结构各有不同，但系统研制的方法和步骤是基本相同的，其研制过程可以归纳为以下所述的4个步骤。

1．确定任务

确定任务如同任何一个新产品设计一样，可编程控制器应用系统的研制过程也是以确定应用系统的任务开始的。确定应用系统的功能指标和技术参数，这是系统设计的起点和依据，它将贯穿于系统设计的全过程，必须认真做好这个工作。在确定任务阶段要做的工作是深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求。

(1)被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程；

(2)控制要求主要指控制的基本方武、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这样可化繁为简，有利于编程和调试。

2．总体设计

本阶段的任务是通过调查研究，查阅资料来初定系统结构的总体方案，确定哪些信号需要输入给可编程控制器，哪些负载由可编程控制器驱动，统计出各输入量和输出量的性质，是开关量还是模拟量，是直流量还是交流量，以及电压的大小等级。明确对控制对象的要求，然后根据实际需要确定控制系统类型和系统工作时的运行方式。

可编程控制器构成的控制系统可分为4种类型。

(1)单机控制系统。其控制是利用一台PLC来实现对被控设备的控制。

(2)集中控制系统。该系统是利用一台PLC控制多台被控设备。

(3)分布式控制系统。多台PLC及上位机可以互相通信，用于被控对象比较多的情况。

(4)远程I／O控制系统。远程I／O控制系统就是I／O模块不与PLC放在一起，而是远距离地放在被控设备附近。它是集中式控制系统的特殊情况。

3．硬件研制过程

(1)确定I／O设备：根据被控对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入/输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

(2)选择合适的PLC类型：根据已确定的用户I/O设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC类型，包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。

(3)分配I/O点：分配PLC的输入／输出点，编制输入／输出分配表，画出输入／输出端接线图。

4．软件研制过程

(1)采用模块化程序结构设计软件，首先将整个软件分成若干功能模块；

(2)编写控制系统的逻辑关系图；

(3)绘制各种电路图；

(4)编制PLC程序并进行模拟调试；

(5)现场调试；

(6)编写技术文件并现场试运行。

2.1 控制电机类

2.1.1 基于PLC的步进电机的控制系统设计

1．设计任务

设计一个步进电机的运行轨迹的控制系统，能够控制步进电机正反转和定点起停。硬件上要有PLC的应用、隔离电路、位置开关的应用，软件上要应用PLC的开发环境-Step 7进行编程完成控制过程。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，学习步进电机的工作原理，设计位置开关处理电路，PLC和步进电机之间要有电隔离。

② 编写控制程序，要求能实现步进电机两个工作流程。第1个流程是正转40000转，停机2分钟，然后反转20000转，停机2分钟，然后继续反转20000转，回到原点，开始下一个工作流程。第2个流程是正转，直到收到第一个位置开关信号，停机2分钟；然后反转直到收到第二个位置开关信号，停机2分钟；继续反转回到原点（原点也有位置开关信号），收到原点位置信号，停机。电机的起停命令、工作方式转换命令均由PLC发出。

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

2.1.2 基于PLC的伺服电机的控制系统设计

1．设计任务

设计一个伺服电机控制系统，采用数字输出控制和模拟输出控制两种方式，实现伺服电机位置控制和速度控制。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的数字输出和PWM输出及硬件接口电路设计，学习伺服电机的工作原理，掌握位置控制和速度控制的基本方法，设计伺服电机位置控制和速度控制的硬件电路，PLC和伺服电机控制器之间要有电隔离。

② 编写控制程序，要求位置控制能实现如图5-1所示的系统工作方式，速度控制能实现如图5-2所示的系统工作方式，而且要求控制系统动态性能稳定，伺服电机的起停命令、工作方式转换命令均由PLC发出。

图5-1 位置控制方式

图5-2 闭环控制方式

2.1.3基于PLC的直线电机控制系统设计

1．设计任务

设计一个直线电机控制系统完成三地送料小车的行程，三个地点装三个行程开关，还要加进去三个运行开关，这样系统可以自动运行，也可以手动运行。

2．设计要求

SQ1、SQ2、SQ3分别是安装在甲、乙、丙三点的行程开关，SB1、SB2、SB3分别是正向启动开关、反向启动开关、停止开关。小车的运行方式分为手动、自动（单步、单周、连续）两种。每个运动周期为：

① 小车从甲点出发，先在甲点停30 s。

② 小车向右行驶，到达乙点碰行程开关SQ2后停止。

③ 在乙点停60 s。

④ 小车向左运动，到达甲点(SQl)停止。

⑤ 在甲点停30 s。

⑥ 小车向右运动，过乙点到达丙点(SQ3)处停止。

⑦ 在丙点停90 s。

⑧ 小车向左运行，到达甲点停止。2.2 调速系统类

2.2.1 基于PLC的电机正反转和多段速控制设计

1．设计任务

设计一个完整的控制系统，能够控制电机正反转和多段速。硬件上要有PLC的应用及隔离电路、变频器的应用，软件上要应用PLC的开发环境-Step 7进行编程，完成控制过程。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，设计系统硬件电路，PLC和变频器之间要有电隔离。

② 编写控制程序，要求能实现如图2-1和图2-2所示的系统工作方式。而且工作方式1和工作方式2在停机不停电状态下可以转换，在开机情况下不能转换。起停命令、工作方式转换命令均由PLC发出。

图2-1 电机正反转工作方式

图2-2 电机多段速工作方式

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

2.2.2 基于PLC的通风系统风量有级控制设计

1．设计任务

设计一个通风系统风量的控制系统，能够根据负荷控制两台风机的速度和起停，只有1台变频器，而风机是2台，所以要用到交流接触器进行切换。在硬件上要有PLC的应用、隔离电路、交流接触器的应用、变频器的应用，软件上要应用PLC的开发环境-Step 7进行编程，完成控制过程。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，设计控制系统的硬件电路，PLC和变频器之间要有电隔离，两台风机的切换要安全稳定。

② 编写控制程序，要求能实现如图2-3所示的系统工作方式，而且要求成本最低，风机切换要稳定，更要安全。风机的起停命令、工作方式转换命令均由PLC发出。

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

图2-3 通风系统正反转工作方式

2.3 过程控制类

2.3.1 基于PLC的高楼供水液位控制系统设计

1．设计任务

设计一个高楼供水控制系统，能够维持液位恒定，需要对液位进行监测，控制水泵进行给水。

采用两个水箱，一个高位水箱，一个低位水箱，高位水箱向低位水箱放水，低位水箱由水泵向高位水箱送水，保持高位水箱水位恒定。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，学习过程控制的工作原理，设计液位监测处理电路。

② 编写控制程序，要求能实现高楼供水液位恒定。硬件上能检测水箱的水位，根据水位的变化控制水泵进行给水，保证水箱水位浮动小。

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

2.3.2 基于PLC的高楼供水流量控制系统设计

1．设计任务

设计一个高楼供水控制系统，能够维持出水口流量稳定，需要对出水口水压进行监测，控制水泵对水箱的给水。

采用两个水箱，一个高位水箱，一个低位水箱，高位水箱向低位水箱放水，低位水箱由水泵向高位水箱送水，高位水箱放水的流量要保持稳定。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，学习过程控制的工作原理，设计出水口水压监测处理电路。

② 编写控制程序，要求能实现高楼供水流量稳定。硬件上能检测水箱的出水口水压，根据水压的变化控制水泵进行给水，保证水箱水压浮动小。

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

2.3.3物流仓库控制系统设计

1．设计任务

设计一个仓库物流的控制系统，能够对货物根据重量进行分类分拣，不同的货物需分类存放。

一共有；3类货物：50 g，100 g，200 g。需要2个压力传感器，3个执行机构。传送带把货物送到第1站台，检测重量，如果小于等于50 g则执行机构推货物进1号仓，否则继续传送到第2号站台，再检测重量；如果小于等于100 g则执行机构推货物进2号仓，否则继续传送到第3号站台，执行机构推货物进3号仓。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，学习物流仓库控制的工作原理，设计仓库货物分类处理电路。

② 编写控制程序，要求能实现根据货物重量（压力）分类货物，而且能够根据要求取货物。硬件上能检测货物重量，识别3类货物，根据重量存放或者取货物。

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

2.3.4 基于PLC的电动大门控制系统设计

1．设计任务

设计一个电动大门控制系统，完成电动大门的开关功能，两边装有两个行程开关和两个红外检测传感器，还有3个运行开关，这样系统可以自动运行，也可以手动运行。

2．设计要求

PLC是控制系统的核心，能检测两边安装的两个行程开关。还要实现手动正向启动开关、反向启动开关、停止开关。电动大门的运行方式分为手动、自动两种。每个运动周期为电动大门从甲边出发，到达乙边后停留40 s，从乙边往甲边发送红外信号，如果没有返回信号则电动大门从乙地回到甲地，如果有返回信号则继续等待下一个40 s。

手动方式则需要PLC控制电动大门的运行和停止：

2.3.5 全自动售货机的控制

1.概述

自动售货机由于新奇、高档，且灵活、方便，因此深受广大市民欢迎。自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算，并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。因此，售货机应能够辨识机内包含的商品，能够对所投入的币值进行累计，并提供所要购买的商品。当按下选择商品的按钮时，售货机根据投入的币值，启动电动机，提取商品到出货口，顾客取出商品，完成此次交易。它还有识币系统、货物和货币的传送系统来实现完整的售货功能。

在实际生活中所见到的售货机，其基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。自动售货机的工作流程如图2-4-1所示。

图2-4-1 自动售货机的工作流程

2.控制要求

售货机中有8中商品，其中01号商品（代表第一种商品）价格为3.20元，02号商品为4.50元，其余类推。现投入1个1元硬币，当投入的货币超过01商品的价格时，01商品的选择按钮处应有变化，提示可以购买，其他商品同比。当按下选择01商品的价格时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去01商品的价格，同时启动相应的电动机，提取01号商品到出货口。此时售货机继续等待外部命令，如继续交易，则同上；如果此时不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。由此看来，售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算，这是它的内部功能。另外，还具有货物选择、出货、投币及数额显示功能，并且有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能；可24h连续运转，自动找零，实现真正的自动售卖；具有制冷、加热转换功能，可根据季节变换进行设定，使饮料处于最佳饮用温度，提高饮料销量；具有多重防盗设计和节能环保设计。

3.设计任务

(1)完成设计方案；(2)(3)(4)(5)设计控制程序；

输入/输出地址分配；

绘制主电路和PLC的控制电路； 实验调试；

(6)编写设计说明书；(7)元器件型号的选择；

2.3.6 水塔液位的PLC控制

1.概述

在自来水供水系统中，为解决高层建筑的供水问题，修建了水塔。当水塔水位达到高水位时，高液位传感器发出停机信号，各个电动机组停止运行。当水塔水位低于低水位时，低液位传感器自动发出开机信号，系统自动按顺序降压启动。水塔有固定的高度，正常水位变化有一定的范围，为保证水塔的正常水位，需要用水泵为其供水。水泵房有3台泵用异步电动机，交流380V，220kW。正常运行时，2台电动机运转，l台电动机备用。

2.控制要求

(1)因电动机功率较大，为减少启动电流，电动机采用Y_△降压启动，并要错开启动时间(间隔时间为l0s)。

(2)为防止某一台电动机因长期闲置而发生锈蚀，备用电动机可通过预置开关预先随意设置。如果未设置备用电动机组号，则系统默认为3号电动机组为备用。

(3)每台电动机都有手动和自动两种控制状态。在自动控制状态时，不论设置哪一台电动机作为备用，其余的两台电动机都要按顺序逐台启动。

(4)在自动控制状态下，如果由于故障使某台电动机组停车，而水塔水位又未达到高水位时，备用电动机组自动降压启动；同时对发生故障的电动机组根据故障性质发出停机报警信号，提请维护人员及时排除故障。当水塔水位达到高水位时．高液位传感器发出停机信号，各个电动机组停止运行。当水塔水位低于低水位时，低液位传感器自动发出开机信号，系统自动按顺序降压启动。

(5)因水泵房距离水塔较远，所以每台电动机都有就地操作按钮和远程操作按钮。

(6)每台电动机都有运行状态指示灯（运行、备用和故障）。

(7)液位传感器要有位置状态指示灯。3.设计任务

(1)完成设计方案；

(2)设计控制程序；

(3)输入／输出地址分配；

(4)绘制主电路和PLC的控制电路；

(5)实验调试；

(6)编写设计说明书；

(7)元器件型号的选择。

2.3.7 十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制

1.概述

系统框图见图2-6-1。

图2-6-1 系统框图

2.控制要求

(1)南北方向为主干道，绿灯亮的时间比东西方向次干道绿灯亮的时间多一倍，黄灯间隔0.5s闪烁3s后切换到红灯。信号灯工作时序图见图2-6-2，一次循环共需96s。

(2)时序图。

图2-6-2 信号灯工作时序图

(3)主干道的数码显示应该与红、黄、绿灯同步，且两条主、次干道应该一样显示。例如：南北方向绿灯亮时，东西方向和南北方向均应显示数字63(绿灯亮60s，黄灯亮3s)，然后隔秒减1；当减到0时，换成东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，此时数码管应显示33，然后隔秒减1；当减到0时，再进行切换，完成一次工作循环。

(4)有白天／夜间操作转换开关、运行／停止开关、紧急操作开关1号和2号，其功能如下：

1)白天／夜间操作转换开关在“白天”位置时，按上述时序正常工作；在“夜间”位置时，两边均只有黄灯闪烁。运行开关在接通电源时，方可切换白天／夜间开关。

2)开关在“运行”位置时，系统启动；在“停止”位置时，系统关闭。

3)当有特殊情况（如事故）需某一方向的绿灯一直亮时，则应用紧急操作开关实现此功能。例如：1号开关=“1”时，南北方向绿灯一直亮，东西方向红灯一直亮；2号开关=“1”时，东西方向绿灯一直亮，南北方向红灯一直亮。若关闭紧急开关，则系统恢复正常。

3.设计任务

(1)完成设计方案；

(2)设计控制程序；

(3)输入/输出地址分配；

(4)绘制主电路和PLC的控制电路；

(5)实验调试和元器件型号的选择；

(6)编写设计说明书。

2.3.8 全自动洗衣机的控制

1.概述

全自动洗衣机已经是普及的家用电器，并且现在工业用的全自动洗衣机由于其特殊性，也越来越多地采用PLC、变频器和触摸屏控制。该控制对象具有如下功能：波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安装的。外桶固定，作盛水用；内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有许多小孔，使内外桶水流相通。洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电动机拖动，通过电磁阀离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失电时，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电时，电动机带动内桶单向旋 转，进行甩干（此时波轮不转）。水位高低分别由高低水位开关进行检测，启动按钮用来启动洗衣机工作。

2.控制要求

启动时，首先进水，到高位时停止进水，开始洗涤。正转洗涤15s，暂停3s后反转洗涤15s，暂停3s后再正转洗涤，如此反复30次。洗涤结束后开始排水，当水位下降到低水位时，进行脱水（同时排水），脱水时间为l0s。这样完成一次从进水到脱水的大循环过程。

经过3次上述大循环后（第2、3次为漂洗），进行洗衣完成报警，报警l0s后结束全部过程，自动停机。

此外，还要求可以按下排水按钮以实现手动排水；按下停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。

3.设计任务

(1)完成设计方案；

(2)设计控制程序；

(3)输入／输出地址分配；

(4)绘制主电路和PLC的控制电路；

(5)实验调试和元器件型号的选择；

(6)编写设计说明书。

2.3.9 花式喷水池的控制

1.概述

在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏，这些喷泉。按一定的规律改变喷水花样。当系统控制要求发生变化时，只需要改变程序，硬件接线不变或作较小变动即可，方便、简单。

图2-9-1(a)中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。图2-9-1(b)中的选择开关有4种选择，可分别用4个开关模拟实现；单步，连续开关为“1”=单步，“0”=连续，其他为单一功能开关。

图2-9-1 花式喷水池嘴布局示意图和控制开关面板图

(a)喷嘴布局；(b)控制开关面板

2.控制要求

(1)水池控制电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作；按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由“选择开关”和“单步／连续”开关来决定。

(2)“单步／连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。

(3)方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样。1～4号喷水管的工作方式选择如下：

1)选择开关在位置“1”。按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，接着一起喷水15s为一个循环。

2)选择开关在位置“2”。按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，接着一起喷水30s为一个循环。

3)选择开关在位置“3”。按下启动按钮后，l、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，再1～4号全部喷水30s为一个循环。

4)选择开关在位置“4”。按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s后，1～4号水管分别延时2s停水，再等待Is，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水30s为一个循环。

(4)无论在什么工作方式下，按下停止按钮，喷水池都立即停止工作，所有存储器复位。

3.设计任务

(1)完成设计方案；

(2)设计控制程序；

(3)输入／输出地址分配；

(4)绘制主电路和PLC的控制电路；

(5)实验调试产

(6)元器件型号的选择；

(7)编写设计说明书。

2.3.10 皮带运输机传输系统的控制

1.概述

皮带运输机传输系统越来越多地采用PLC控制，图2-10-1是皮带运输机传输系统装置的示意图。皮带运输机传输系统由电动机拖动四条传送带，每条传送带都有一个故障或超载开关。

图2-10-1皮带运输机传输系统装置示意图

2.控制要求

(1)皮带运输机传输系统由Ml、M2、M3、M4四台电动机带动。操作操作顺序如下：

启动时：M4→M3→M2→Ml(分别间隔5s)。

停止时：Ml→M2→M3→M4(分别间隔5s)。

(2)当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而其后的皮带机则待料运完后才停止。例如M2出故障，M2和M1立即停止，经5s延时后，M3停，再经过5s，M4停。

(3)设置故障调试开关。

3.设计任务

(1)完成设计方案；(2)设计控制程序；

(3)输入／输出地址分配；

(4)绘制主电路和PLC的控制电路；(5)实验调试；(6)元器件型号的选择；(7)编写设计说明书。

2.3.11 流水作业的计数与定时控制系统

1．控制要求

某罐头包装流水线，一个包装箱能装24罐，要求每通过24罐，流水线要暂停6秒，等待封箱打包完毕，然后重启流水线，继续装箱。按停止键则停止生产。

2．系统分析

为了实现上述要求，有两个工作要做：一是对24罐计数；一是对6秒钟停顿定时，并且两者之间又是相互关联的。画出工作流程及相应的时序图。

3．硬件设计

(1)列出PLC的I/O分配表，并画出PLC的I//O接线图；

(2)选择PLC的机型及I/O模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源负载能力；

(3)设计必要的安全保护措施，例如，短路保护、过载保护、失电压保护、超程保护等。

4．软件设计

(1)采用模块化程序结构设计软件，首先将整个软件分成若干功能模块；

(2)编写控制系统的逻辑关系图；

(3)绘制各种电路图；

(4)编制PLC程序并进行模拟调试；

(5)现场调试；

(6)编写技术文件并现场试运行。电力电子装置类专业课程设计

3.1 开关电源设计

1．设计任务

设计一个开关电源，交流市电输入，稳定多路直流输出。开关电源一般分为4个部分： ① 交流电源输入经整流桥和滤波器变成直流。

② 通过高频PWM≤脉冲宽度调制）信号控制开关管，将整流得到的直流加到开关变压器初级上。③ 开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载。

④ 输出部分通过隔离电路反馈给控制电路，控制网Ⅲ占空比，以达到稳定输出的目的。

2．设计要求

① 开关电源控制方式不限，输入电压AC180 V～250 V，输出电压DC±5V、±12 V，输出功率35 W，输出电压纹波系数<2%，要有输出短路保护。

② 完成整个系统的原理图和硬件印刷电路设计，并进行硬件调试，撰写设计报告。

3.2 充电器设计

1．设计任务

设计一个充电器，能够利用太阳能电池对电池进行充电，同时能够实现太阳能蓄电池和市电切换，使之成为一款绿色的环保节能的充电器。

2．设计要求

① 学习电力电子技术，掌握DC/DC变换技术和AC/DC技术，设计一个能充输出电流5A、电压6.5 V的5出头的充电器。要求纹波系数小于1%。

② 完成整个充电器的原理图和硬件印刷电路板图的绘制，并进行硬件调试，撰写设计报告。

3.3 无功补偿控制电路设计

1．设计综述

设计一个无功补偿控制电路，在采样的基础上，完成移相、幅值调整等功能。

无功是电能转换为其他形式能的前提，它为电能的输送、转换创造了条件。没有它，变压器就不能变压与输送电能；没有它，电动机的旋转磁场就建立不起来，电动机就无法转动。但是，无功又会造成有功功率的损耗和电压质量的降低，这不仅影响电力网的安全经济运行，而且也影响产品的质量。为此，根据用电设备消耗无功的多少，在负荷较集中、无功消耗较多的地点增设无功控制点，平衡无功。

2．设计要求

① 学习并掌握无功补偿的原理，设计单相无功补偿控制电路，移相范围为00～1500，幅值调整范围20%～80%（以同步信号为准）。

② 画出系统原理图、印制板图，完成电路的设计和调试。

3.4 逆变器控制电路设计

1．设计任务

设计三相逆变器控制电路，输出l Hz～60 Hz，控制对象是IGBT或功率场效应管。

2．设计要求

① 掌握逆变器系统的工作原理和控制方式，对控制电路、驱动电路、被控对象有较清楚的了解。设计三相变频器的控制电路，控制对象是用IGBT或功率场效应管组成的主电路，控制电路的核心采用单片机，输出频率1 Hz～60 Hz，输出电压幅值50%～90%，采用数码管显示输出频率。

② 画出系统原理图、印制电路板图，完成电路的设计和调试。

3.5 UPS控制电路设计

1．设计任务

设计一个简单的UPS控制电路，能完成UPS的基本启动和充电供电功能。UPS基本原理是AC/DC及DC /AC变换，也就是利用电力电子器件将市电（或自备发电机电力）重新造出高质量的交流电源（稳频、稳压、净化、不间断电源）送给负载使用。

UPS是当市电输入正常时，负载由市电供电；而当市电输入异常时，由后备电池通过逆变把直流电转变为交流电(DC/AC)给负载供电的一种UPS电源。它由充电电路、逆变器、蓄电池组、切换开苯、输出变压器和控制电路组成。其中，逆变器仅由蓄电池供电，即市电正常时，逆变器不工作，当在逆变状态时，输出方波电压。输出变压器在市电正常情况下起交流稳压器的作用，在逆变时起变压器的作用。

2．设计要求

① 学习电力电子技术，掌握DC/AC变换技术和AC/DC技术，设计能控制输出电流15 A、电压220 V的UPS。

② 完成整个UPS控制电路的原理图和硬件印刷电路板图的绘制，并进行硬件调试，撰写设计报告。

3.6 单相双半波晶闸管整流电路设计

1．设计任务

设计一个简单双半波晶闸管整流电路，包括控制电路和主电路。二极管整流电路只能将交流电变成电压固定的直流电，而许多直流负载要求它的电压大小能无级调节，用晶闸管组成的可控整流电路就能将交流电变成电压大小可调的直流电。晶闸管是一种可控的硅二极管，能适应高电压大电流的要求，属于功率半导体器件。它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长和使用方便等优点，被广泛应用于直流调压、交流调压和逆变等场所。

2．设计要求

学习电力电子技术，掌握AC/DC技术，设计能输出电流10A电压可调的直流电源，要求控制电路有误触发保护。

完成整个晶闸管整流器控制电路的原理图和硬件印刷电路板图得绘制，并连主电路进行硬件调试，并撰写设计报告

第四篇：发电厂电气部分课程设计

题目：某新建热电厂电气一次部分设计

摘要：

本次设计的主要内容为电气一次部分设计。内容包括：电气主接线方案的拟定、比较和选择；主要电气设备和导体的选择；设备汇总和绘制主接线图。根据对发电厂的装机容量，进、出线数目等进行分析，选择主接线的接线型式。根据已知参数和计算结果分析，进行主要电气设备和导体的选择，包括母线、主变压器、高压断路器、隔离开关等，最后进行了主接线图的绘制。

关键词： 电气设计、一次部分、电气设备、保护

目

录

前言———————————————————— 原始资料—————————————————— 第一章 电气主接线设计———————————

第一节 电厂总体分析与电荷分析———————— 第二节

主变压器配置方案的确定———————— 第三节

各电压等级接线方式的确定——————— 第四节

高压厂用电接线设计——————————

第二章 电气设备的选择———————————

第一节 最大长期工作电流的确定———————— 第二节 电气设备的选择————————————

第三章 配电装置设计————————————

第一节 室内配电装置设计———————————

第二节 室外配电装置设计———————————

第四章 避雷保护装置———————————— 附录

前

言

本次设计为一个总装机容量为2*50 + 2*100MW热电厂的电气一次部分的初步设计，并以此次设计为契机，复习、回顾“电力系统自动化”专业所学的各专业课知识，结合电力系统的现场实际，理论联系实践，提高独立分析和解决电力实践问题的能力，从面更深刻的理解本专业所学知识，更好的服务于电力生产，为电力系统的发展做出自已的贡献！

原始资料

1、发电厂规模：

①装机容量：2台QFQ-50-2机组，额定电压10.5kV，功率因数为0.8；2台QFN-100-2机组，额定电压10.5kV，功率因数为0.85。

②厂用电率：按10%考虑。

2、电力负荷及与电力系统连接情况：

①10.5kV电压级:电缆馈线14回,每回平均输送容量3MW。10.5kV最大综合负荷为35MW，最小负荷为25MW，功率因数为0.8。

②60kV电压级: 架空线路2回,60kV最大负荷为30MW,最小负荷为20MW，功率因数为0.8。

③220kV电压级: 架空线路6回，220kV与电力系统连接，接受该厂的剩余功率。

第一章

电气主接线设计

电气主接线主要是指发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。

对一个电厂而言，电主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线。

电气主接线应满足以下几点要求：

1）供电可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。

2）运行的灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设至最终接线。

3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资。

第一节

电厂总体分析与负荷分析

根据电气主接线设计原则，结合给定热发电厂容量

2x50MW+2x100MW=300MW,机组台数为4台，根据原始资料作以下综合分析：

第五篇：课程设计任务书标准电气11级

齐鲁工业大学

课 程 设 计 任 务 书

学院电气工程与自动化学院专业电气工程及其自动化 姓名班级电气11—学号

题目某丝绸染练厂变电所电气部分设计 主要内容

1． 进行负荷计算、无功补偿容量的计算和短路计算。

2． 绘制配电所高压配置图并选择配电所高压及低压主要电气设备（3#图纸）；

3． 设计进线、出线继电保护方案；

基本要求

系统地复习、巩固工业企业供电的基本知识，提高设计计算、设备选择能力和综合分析能力。进行负荷计算，选择电容器和变压器容量，确定供电系统方案，画出配电所高压配置图、设计进线保护及一台变压器保护的方案。

完成设计所要求的说明书、计算书及设计图纸的全部任务。

主要参考资料

[1] 工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册(上册).北京：水利电力出版社，1986

[2] 工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册(补充本).北京：水利电力出版社，1993

[3] 刘介才.工厂供电（第4版）.北京： 机械工业出版社，2005.完成期限：自2014年 3月3 日至2014 年 3月7日 指导教师：张莉系主任：张玮