一种智能仪表辅助教学设备的研制

论文摘要

近些年来,自制教学设备在高校教学质量提高与教学实验改革中的作用日益突出,各高校也都十分重视教学设备的研制与开发。自制教学设备能够有效的适应不同的教学内容需要、进而改进教学方法,提高教学质量。目前,国内许多高校都在积极地进行这方面的尝试与研究。由于自制教学设备具备的重要性,中国石油大学也开展了相应的研究工作。本课题结合自动化仪表类课程的教学实际,设计完成了智能仪表辅助教学设备和数据采集器的研制。依据课题要求,智能仪表辅助教学设备应具备向学生清晰演示温度变送器、差压变送器和涡街流量变送器等仪表内部结构原理、呈现信号转换过程的功能,使学生形象理解所学的理论知识,提高学生的动手能力和仪表开发能力。为此,除了需要完成仪表内部各基本功能模块的设计,还增加了中间变量的输出与显示接口电路,设计完成了简洁易懂、方便教学的演示面板,弥补了现有自动化仪表实验仅仅完成仪表输入输出的功能测试与校验而无法让学生了解仪表内部工作原理的不足,起到改善高校实验教学现状和强化辅助教学的作用。作为教学设备在数据采集精度方面的一个补充与改进,设计了16位多路数据信号采集器,实现对温度、压力、流量等变送器输出信号的采集,并实现了与计算机的数据通讯,可以进一步扩展智能仪表的实验内容。设备开发过程中,采用了模块化的设计思想,将整个设备按功能划分为不同的软硬件功能模块,分别予以实现。论文所开发的自动化仪表辅助教学设备除了可以完成智能仪表本身的基本功能实验以外,还具有部分演示教学的功能,基本实现了预定的目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 教学设备国内外研究现状与发展
• 1.3 论文研究内容
• 第二章 智能仪表辅助教学设备的设计方案
• 2.1 辅助教学设备的设计
• 2.1.1 模块化设计思想
• 2.1.2 总体设计方案
• 2.1.3 中间变量设计
• 2.1.4 设备面板设计
• 2.2 数据采集器的设计
• 2.2.1 工作原理及模块化设计
• 2.2.2 总体设计方案
• 第三章 辅助教学设备的硬件设计
• 3.1 智能仪表辅助教学设备硬件设计与实现
• 3.1.1 主要器件的功能与特性
• 3.1.2 应用电路设计
• 3.1.3 应用电路的低功耗设计
• 3.2 数据采集器硬件设计与实现
• 3.2.1 主要器件功能介绍
• 3.2.2 应用电路设计
• 3.2.3 应用电路的抗干扰设计
• 第四章 辅助教学设备的软件设计
• 4.1 智能仪表辅助教学设备软件设计
• 4.1.1 主程序设计
• 4.1.2 测控程序设计
• 4.1.3 LCD 显示程序设计
• 4.1.4 HART 通信程序设计
• 4.2 数据采集器软件设计
• 4.2.1 主程序设计
• 4.2.2 数据采集程序设计
• 4.2.3 数据处理程序设计
• 4.2.4 液晶显示程序设计
• 4.2.5 通信程序设计
• 4.2.6 时钟计时程序设计
• 4.3 软硬件调试及结果
• 4.4 辅助教学工作的实验内容
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢