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动化卓越工程师培养计划丛书 自动检测仪表CDIO 项目设计 为了提高自动化专业本科生的实践动手能力和科技创新能力，计划从大一到大三的每个 学期采用CDIO 项目设计的模式专门开设一门工程训练课程，共六门工程训练课，具体安排 如下： 开课时间 课程名称 第1 学期 印刷电路板CDIO 项目设计 第2 学期 模拟电路CDIO 项目设计( 电子设计与制作) 第3 学期 电气控制系统CDIO 项目设计 第4 学期 自动检测仪表CDIO 项目设计 第5 学期 运动控制系统CDIO 项目设计（或机器人设计与制作） 第6 学期 自动控制系统设计 （工业自动化控制系统项目设计） 2015 年 2 月 目 录 第一部分 单片机入门项目- 1 - 项目1 单片机数码显示检测电路设计- 1 - 项目2 数码管段码测 程序设计- 7 - 项目3 单片机数字钟程序设计- 15 - 项目4 独立式键盘及键盘程序设计- 20 - 项目5 基于ADC 的简易数字电压表- 23 - 项目6 基于单片机定时器的方波信号发生器- 28 - 项目7 基于单片机定时器的简易频率计- 33 - 第二部分 采用单片机设计的检测仪表- 37 - 项目8 非接触式转速仪- 37 - 项目9 产品计数器- 42 - 项目10 霍尔流量计- 46 - 项目11 简易电子秤- 50 - 项目12 电容式液位仪- 56 - 项目13 数字温度计- 60 - 项目14 程控直流稳压电源- 68 - 项目15 简易数字示波器- 74 - 附录1 《运动控制系统CDIO 项目设计》内容预告- 76 - 附录2 《自动控制系统设计》内容预告- 76 - CDIO 项目教学步骤和要点 CDIO 项目教学是一种以产品研发到产品运行的生命周期 载体，,让学生以主动的、实 践的、课程之间有机联系的方式学习工程技术的教学方式。采用CDIO 项目教学可以显著提 升实践动手能力和科技创新能力，CDIO 包括构思（Conceive ）、设计（Design ）、实现（Implement ） 和运作（Operate ）四个部分。 步骤1 项目构思 通过小组合作的方法开展课前预习，提前搞懂目的和要求、基本原理和现有的技术现 。 为了开展自主探究式学习，项目中有些填空需要同学们自主探究后完成，如果遇到困难，可 以小组讨论解决，不得直接抄答案，如果小组讨论还解决不了的难题，可以到上课堂讨论。 步骤2 项目设计 根据原理计算元件参数、绘制原理图和PCB 图。为了保证教学进度，全班同学可以统一 采用工厂订制的PCB 电路板，但是每人还是要自己动手绘制原理图和PCB 图。 步骤3 项目实施 课堂上实施焊接、电路调 和程序设计，不得留到课后。 步骤4 项目运行 完成项目后要通电测 项目指标，最好是各小组交叉验收。 第一部分 单片机入门项目 如果从来没有做过小项目，是很难开展应用项目的设计的。 此设计了几个预备项目， 用于提高同学们单片机设计的基本动手能力。如果单片机课程中学过同类项目，可以跳过。 项目 1 单片机数码显示检测电路设计 1 目的和要求 请以单片机 核心设计一个数码管显示的自动检测电路，要求由两个3Pin 的传感器输入 插座，1个独立式键盘、数码管接口和1个编程接口。 图1.1 单片机数显自动检测电路 第一个传感器插座sensor1 可连接电压型传感器，引出Vcc、Volt 和GND 三个引脚，Volt 引脚接单片机的ADC 输入端口，可以测量输入电压；第二个传感器插座senso