本文档是一份题为“课程设计三相六拍步进电机PLC控制系统”的课程设计报告，由2014级本科学生周正峰完成，指导教师为单乐助教，属于能源与动力工程专业，物理与机电工学院，完成日期为2017年7月13日。该课程设计的核心内容是设计一种应用于三相六拍步进电机的PLC控制系统。 在电气控制与可编程控制技术领域，可编程逻辑控制器（PLC）是一种广泛应用于工业自动化控制的电子设备。PLC具有指令丰富、编程灵活、易于安装调试、运行可靠和维护方便等特点。PLC的编程语言包括梯形图、功能块图、指令表等，能够实现对电机等执行机构的精确控制。步进电机作为一种将电脉冲信号转换为角位移的执行元件，具有快速响应、高定位精度等特点，在各种精密控制系统中得到广泛应用。 本文档首先对PLC的定义和特点进行了阐述，然后介绍了步进电机的工作原理和特点。在系统总体方案设计章节，明确了三相六拍步进电机的控制要求，并对方案原理进行了分析。在PLC控制系统设计部分，详细介绍了输入输出编址方法，并针对系统需求选择了适合的PLC类型。 课程设计内容包括但不限于控制系统的总体设计、硬件选择、软件编程、系统调试和测试。该控制系统设计不仅能加深对PLC工作原理的理解，同时能提高学生对步进电机控制技术的认识，为未来从事相关领域工作打下坚实的理论和实践基础。文档中还可能包含了系统设计的流程图、硬件接线图、软件程序框图以及测试结果等重要信息，这些都是进行电气控制系统设计必不可少的环节。 另外，在实际应用中，三相六拍步进电机的PLC控制系统设计需要考虑步进电机的驱动方式、控制精度、速度范围等因素，以确保系统运行的稳定性和可靠性。同时，对于PLC而言，设计时需要充分考虑到其I/O端口的匹配、程序的编写效率、系统对异常状态的处理能力等，以实现对步进电机的精细控制。 本次课程设计不仅是一个理论与实践相结合的过程，更是工程实践能力的培养过程，能够使学生在掌握PLC和步进电机控制技术的同时，提高工程分析能力和问题解决能力。

在进行DSP课程设计的过程中，设计一个正弦信号发生器是一个重要的环节。本篇文档详细描述了正弦信号发生器的设计方案、设计原理、总体方案设计、设计内容以及源程序等相关知识点。 设计的目的是使学生能够通过实验掌握DSP的软件开发过程，学会使用汇编语言进行程序设计，以及使用CCS仿真模拟DSP芯片，应用C54X汇编语言实现正弦信号发生装置。 设计原理方面，采用泰勒级数展开法产生正弦波，其优点在于所需存储单元少、稳定性好、算法简单易懂，并且级数越多，得到的正弦信号失真度越小。通过取泰勒级数的前五项来近似计算正弦值。 在总体方案设计方面，实验基于CCS开发环境，这是TI公司推出的一款为TMS320系列DSP软件开发的集成开发环境，提供从环境配置、源文件编译、编译连接、程序调试到跟踪分析等环节的服务。软硬件开发工具的集成使得软件的编写、汇编、软硬件仿真和调试等开发工作在统一的环境中进行，从而加快软件开发进程。 设计内容方面，包括设置DSP的仿真环境、编写汇编源程序、建立链接命令文件、创建工程文件、添加文件到工程中、生成和运行程序、观察运行结果等步骤。其中，编写汇编源程序是整个设计的核心，要实现正弦信号发生器，需要编写相应的汇编代码并确保其逻辑正确。 源程序部分包括汇编源程序sin、寄存器定义、数据定义、程序初始化等。文档中给出了部分汇编代码，包括对栈的操作、变量的初始化、循环条件的设定等。通过这些代码，DSP处理器可以计算出与x轴角度值对应的正弦波形点的y值，从而生成连续的正弦波信号。 通过上述过程，学生可以学习和掌握DSP在信号处理方面的应用，特别是对正弦波生成原理的理解和汇编语言编程能力的提升有着显著效果。文档内容详细、步骤清晰，是进行DSP课程设计时不可或缺的参考资料。

知识点： 1. 单片机与DSP课程设计报告：本设计报告为电子信息工程专业的课程设计作品，重点在于设计并制作一个波形发生器。 2. 波形发生器的应用领域：波形发生器广泛应用于电子电路、自动控制系统以及教学实验等领域，能够产生包括锯齿波在内的多种信号波形。 3. 设计目的：通过波形发生器的设计，加强学生对单片机及DSP理论知识的理解，提升实际应用与问题解决能力，为学生未来的电子产品设计、软件编程与系统控制等工作打下基础。 4. 单片机核心元件AT89C51：AT89C51是一种常用的单片机，具备CPU、RAM、ROM、I/O接口电路等微计算机系统核心部件，能够独立完成控制任务。 5. DAC0832数模转换器：DAC0832是一个8位数模转换器，具有双输入数据寄存器，能够将数字信号转换为模拟信号输出。 6. 单片机与超大规模集成电路：单片机技术与超大规模集成电路技术的发展是并行的，它们推动了微电子技术的进步，使单片机在控制领域发挥着重要作用。 7. 单片机在实际应用中的角色：单片机作为微控制器，能够用于实时控制、数据采集与处理，将微型计算机的运算控制功能集成到单一芯片中。 8. 程序设计与软件仿真：设计中需要使用C语言或汇编语言对单片机编程，并利用KEIL C和PROTEUS软件进行仿真运行，以确保波形发生器设计的正确性。 9. 系统设计的全过程：波形发生器的设计过程中涵盖了需求分析、原理图设计、元器件选择、布线、编程、调试以及报告撰写等多个环节。 10. 课程设计的预期成果：课程设计期望学生能够熟练掌握8051单片机的结构和功能，合理运用内部寄存器，并能独立进行电子电路、元器件和PCB板的测试检查。 11. 仿真实验：利用PROTEUS软件内置的示波器查看并验证波形发生器输出的锯齿波信号。 12. 设计过程中的芯片介绍：报告中介绍了设计所用到的芯片，包括AT89C51单片机和DAC0832数模转换器的特性与功能。 13. 实践与理论相结合：设计过程将理论知识与实际操作相结合，使学生能够在实践中巩固和应用在课堂上学到的知识，提升解决实际问题的能力。 14. 技术文档编写：设计报告本身也是对学生技术文档编写能力的考察，学生需要清晰、准确地记录设计过程、分析结果和解决问题的思路。 15. 设计任务的具体要求：设计任务明确指出使用D/A转换器完成锯齿波的输出，并通过仿真软件验证波形的正确性。

本篇文档深入探讨了PLC（可编程逻辑控制器）在锅炉车间输煤机组控制中的应用与设计。文档开篇对锅炉自动输煤系统的组成及其特性进行了介绍，并通过与传统继电器控制系统的比较，论证了采用PLC控制系统的优势。文档强调了PLC在自动化控制中的核心作用，阐明了在控制系统设计中硬件选择的重要性，并给出了详细的硬件选型方案，包括PLC、继电器、电动机等设备的选择及配置。同时，文档还详细说明了各高级控制单元的应用及设置，以满足实际应用中的成本、功耗、安全性以及稳定性等要求。此外，文档不仅提供了系统设计的原理图、接线图和梯形图，还着重分析了软件设计的重要性，体现了设计的完整性和系统性。 文档还探讨了PLC输煤程控系统在提高设备自动化管理水平和监控方面的作用，强调了系统可靠性和安全性的提升，以及对工作环境的改善和企业经济效益的提升。进一步地，文档指出PLC电气控制系统的工程应用价值和推广潜力，并且与传统的继电器接触器控制系统进行对比，说明了PLC系统的快速响应、便于维护和相对简单的程序设计等优点。文档中还强调了PLC在单机运行时具备音响提示功能，增强了系统的安全性。 关键词部分则突出了文档的主要研究对象和内容，即锅炉自动输煤系统、PLC、自动化以及可靠性。文档的目录部分则清晰地列出了设计内容、硬件系统设计、输入/输出分配表以及课程设计内容等关键部分，为读者提供了一个清晰的框架和阅读指南。 文档不仅为读者呈现了一个完整的PLC控制设计案例，还涵盖了设计过程中的多个重要方面，包括系统构成、硬件选型、软件编程、控制逻辑和系统效益等，从而为相关领域的技术人员或学生提供了一份详尽的学习资料和实践指南。

网络安全专业课程设计.doc

网络安全课程设计是一项专门针对计算机网络系统安全保护的教学活动。其主要内容包括对网络系统中可能出现的各种安全问题的分析和预防措施的制定，以及对已有安全漏洞的修补方法的研究。课程设计旨在培养学生对网络安全的理解，提高他们设计和实施网络防御策略的能力。 在网络安全课程设计中，会着重介绍以下几个核心知识点： 1. 网络安全基础：包括网络安全的定义、目标、原则和安全体系结构。通过这部分内容的学习，学生能够理解网络攻击和防御的基础概念，了解网络安全的多层防御策略。 2. 加密技术：加密技术是网络安全的核心技术之一，涵盖了对称加密、非对称加密、散列函数以及数字签名等技术。这部分内容会详细介绍各种加密算法的原理和应用，包括它们的优势和弱点。 3. 认证和授权：这部分内容讨论了身份认证的方式和方法，包括口令、生物特征、智能卡认证等技术。授权机制的介绍将涉及访问控制列表（ACLs）、角色基础访问控制（RBAC）等模型。 4. 网络攻击技术：详细阐述网络攻击的种类，例如DDoS攻击、SQL注入、跨站脚本攻击（XSS）、钓鱼攻击等，并分析攻击原理和防御策略。 5. 防火墙和入侵检测系统：介绍防火墙和入侵检测系统（IDS）的基本概念、工作原理、部署和配置方法。学生将学习如何配置和使用这些工具来保护网络环境。 6. 网络安全策略与规划：这部分包括制定网络安全策略的原则和步骤，以及网络安全规划和管理的知识。学生将学习如何根据组织的需求，设计出一套适合的网络安全架构。 7. 最新网络安全技术：随着技术的发展，网络安全领域也在不断进步。课程设计会涵盖一些最新的网络安全技术，例如云安全、物联网安全、移动设备安全等。 8. 案例分析：通过分析真实世界中的网络安全案例，学生能够了解网络安全问题在实际应用中的复杂性和多样性，并学习如何有效地处理这些问题。 9. 实验和实践：网络安全课程设计不仅仅局限于理论学习，还包括实验室实践。通过搭建模拟网络环境，进行安全漏洞扫描、防火墙部署和网络入侵检测等实验，增强学生的实际操作能力。 10. 法律和道德：课程设计也会涉及与网络安全相关的法律法规，以及网络伦理道德问题。这部分内容旨在提高学生对网络安全法律意识，明白在网络安全工作中应遵循的道德标准。 通过对这些知识点的学习和实践，学生将掌握网络安全领域的必备知识，为成为网络安全专家打下坚实的基础。

### 检测及仪表课程设计：污垢监测技术及设备的研究 #### 一、引言 污垢作为自然界的普遍现象，不仅存在于日常生活之中，更在工业生产，尤其是传热过程中扮演着至关重要的角色。据统计，全球范围内，因污垢造成的经济损失可高达一个国家国民生产总值的0.25%。这不仅反映了污垢问题的严重性，也凸显了污垢监测技术及设备研发的重要性和紧迫性。 #### 二、污垢的本质与危害 污垢，通常定义为在与流体接触的固体表面逐渐积累形成的固态物质，它在传热过程中尤其常见。根据Steinhagen等人的研究，新西兰的1100家企业中，有90%的换热器不同程度地受到污垢的困扰，这一比例令人震惊，同时也揭示了污垢问题的普遍性和复杂性。 ##### 污垢的危害： 1. **恶化传热性能**：污垢是热传导的不良导体，其导热系数远低于金属材料。当污垢在换热面上累积时，会显著增加换热设备的热阻，导致传热效率大幅下降。例如，2毫米厚的水垢会使碳钢管油冷却器的运行效率比无垢状态下降30%。 2. **增加能量消耗**：污垢在管道内积聚，会减少流体流通面积，增加流动阻力，进而增加流体输送设备的能量消耗。此外，定期清除污垢的过程也会导致热量损失。 3. **影响设备安全**：污垢可能导致设备局部过热，引发安全事故，如鼓包、爆管等。同时，污垢下的腐蚀问题也会加剧，严重威胁设备的使用寿命和安全性。 4. **增加初始投资**：为了弥补污垢对换热效率的影响，设计阶段往往需要增加换热面积，导致金属材料消耗增加。据统计，污垢使换热设备面积平均增加30%~40%，并可能采取更昂贵的材料和结构，进一步推高成本。 5. **增大运行维护费用**：为了有效清除污垢，企业需增设清洗设备和使用清洗剂，这不仅增加了系统复杂度，还带来了额外的运行和维护成本。 #### 三、污垢监测技术的重要性 鉴于污垢对工业生产的负面影响，污垢监测技术的研发显得尤为重要。通过实时监测和分析污垢的积累情况，可以及时采取措施，减少污垢对设备性能的影响，避免不必要的能源浪费和经济损失。特别是在自动化领域，利用先进的传感技术和数据分析方法，如LabVIEW数据处理，能够实现对污垢热阻的精确测量，为污垢管理提供科学依据。 #### 四、LabVIEW在污垢监测中的应用 LabVIEW作为一种强大的图形化编程工具，被广泛应用于自动化和数据采集领域。在污垢监测系统中，LabVIEW可用于设计用户界面，收集和处理来自传感器的数据，进行实时监控和分析。通过建立数学模型，LabVIEW能够准确计算污垢热阻，评估设备的传热性能，从而为工业生产提供有效的决策支持。 #### 结语 污垢监测技术及设备的研究与开发，不仅是对传统传热理论的深化，更是对现代工业生产效率提升的关键。通过技术创新，我们有望解决长期以来困扰工业界的污垢难题，实现节能减排的目标，推动可持续发展。

检测技术及仪表课程设计 本课程设计的主要目的是为了检测污垢热阻，对管道壁温、压差、流量、补水箱水位、水温进行测量。污垢热阻是换热设备中最关键的性能指标之一，对于换热设备的运行状况和热效率有着非常重要的影响。 背景知识：换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。 检测技术：污垢监测的方法有很多，包括热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种；非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射性技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法和化学法。这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。 热学法：热学法是检测污垢热阻的最直接和最有效的方法。热学法中，污垢热阻可以通过清洁状态和污染状态下的温度分布来计算。设传热过程是在热流密度 q 为常数情况下进行的，图 1a 为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为：cwccRRRU21/1。图 1b 为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为ffwfffRRRRRU2211/1。 如果假定换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响不大，则可认为fcfcRRRR2211,。于是从式(4-4)减去式(3)得：cfffcUURR1121。式(5)表明污垢热阻可以通过清洁状态和污染状态下的温度分布来计算。 仪表选用：为了测量污垢热阻，需要选用合适的仪表。仪表的选择取决于测量的参数和测量的精度。例如，为了测量管道壁温和压差，可以选用热电偶、热电阻、压差计等仪表。 实验装置简介：实验装置包括热交换器、补水箱、水泵、流量计、温度计、压力计等。热交换器是实验装置的核心部分，负责换热过程中的热交换。补水箱负责提供稳定的水流，水泵负责提供稳定的压力，流量计负责测量流量，温度计负责测量温度，压力计负责测量压力。 被测参数及仪表选用：被测参数包括管道壁温、压差、流量、补水箱水位、水温等。仪表的选用取决于测量的参数和测量的精度。例如，为了测量管道壁温，可以选用热电偶、热电阻等仪表。 实验过程：实验过程包括安装实验装置、调试仪表、进行测量等步骤。安装实验装置时，需要确保实验装置的稳定性和安全性。调试仪表时，需要确保仪表的准确性和可靠性。进行测量时，需要确保测量的准确性和可靠性。 结论：检测技术及仪表课程设计的主要目的是为了检测污垢热阻，对管道壁温、压差、流量、补水箱水位、水温进行测量。热学法是检测污垢热阻的最直接和最有效的方法。仪表的选用取决于测量的参数和测量的精度。实验过程需要确保实验装置的稳定性和安全性，仪表的准确性和可靠性，测量的准确性和可靠性。 参考文献： 1. 李晓峰. 污垢热阻检测技术研究[J]. 机电工程学报，2018，34(3)：1-9. 2. 王晓龙. 换热设备污垢监测方法研究[D]. 华中科技大学，2019. 3. 张晓丽. 污垢热阻检测技术的研究与应用[D]. 浙江大学，2017.

本次设计主要分为检测、显示和控制三个部分。单片机采用STC89C52单片机作为CPU处理器，检测部分包括温湿度和压力检测。按键设置早中晚3个时间段进行投食，按键设置每次投放食物重量。LCD1602液晶显示屏显示LCD1602显示当前食物重量，时间、和温湿度。步进电机用于投放食物，还可以设置时间段和每次投放的食物重量 本次设计的难点是hx711获取当前的重量信息，在开始选材上想要获取质量就需要通过电子秤进行采集，市场上有很多ad芯片但是因为此次设计的精度比较高在选材上通过查阅相关的资料后才使用HX711专门的高精度24位ad芯片作为处理。 准备好所有的材料和电烙铁，按照设计好的电路板原理图，开始单片机电路板的焊接。首先将插排焊接上去，之后焊接单片机最小系统的晶振和复位电路。确定好LCD1602液晶显示屏位置，将上拉电阻焊接在P0口，之后通过导线连接显示屏。后面分别焊接各个传感器模块，最后用导线将各个模块按照电路图连接起来，确保没有出现短路现象。STC89C52单片机用烧录器将编译好的软件烧录进去，最后插入到插排上。用5V直流电源供电，按下开关，观察LCD1602液晶显示屏是否正常显示，正常显示后，说明显示电路正常，之后观察其他传感器是否正常工作，显示屏上是否有输出，如果正常显示，则一切都没问题，当出现问题时，就要找出具体出问题的部分，逐一解决。

在设计一个十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制系统时，首先需要明确控制系统的控制要求，比如系统上电后，交通指挥信号控制系统由一个3位转换开关SA1控制。SA1手柄的不同位置设定不同的交通信号灯工作模式。此外，系统应当能够监控市区的四个主要交通路口，实现固定工作周期的同时，根据道路拥挤情况动态调整周期。此外，系统还应能实现违章车辆的即时拍照和车牌提取功能。 为了实现这些功能，设计任务包含了多个方面。首先是电气控制系统硬件电路的设计，其次是编写交通信号灯PLC控制程序。这些任务需要设计者具备一定的硬件知识和编程能力，特别是熟悉PLC（可编程逻辑控制器）的编程和使用。 在本文中，使用的是三菱FX2N—48MR型号的PLC。这是一个集成了电源、CPU、输入输出接口以及程序存储器的单元型PLC。它支持基本单元的扩展，可以通过连接扩展单元和模块来增加输入输出点，从而适应更复杂的控制需求。PLC教学实验系统由实验装置、PLC和微机组成。微机用于编程和提供用户界面，使得编程和调试过程更加方便。 设计过程中还涉及交通灯实物图和数码管电路图的绘制。这些图纸详细地展示了交通灯系统的组成和工作原理。其中，数码管电路图用于设计倒计时显示部分，使得交通信号灯能够实时显示剩余时间。 在实际设计交通信号灯控制系统时，设计者需要考虑信号灯动作的时序图，输入输出信号的分配，以及交通信号灯控制系统电路的设计。输入输出端口的接线也是设计过程中不可忽视的一部分。此外，还需要设计PLC控制程序，这通常包括梯形图程序的编写，以及指令表的制定。 整个设计过程可以总结为如下几个主要步骤： 1. 综述：包括系统设计的目的、背景和意义。 2. 信号灯动作时序图：详细规划交通信号灯的变换逻辑和时间间隔。 3. 输入/输出信号分配：合理分配控制系统中的输入输出信号。 4. 交通信号灯控制系统电路：绘制电路图，展示控制系统的硬件连接。 5. 输入/输出端口接线：完成系统各部件之间的物理连接。 6. PLC控制程序设计：编写程序，实现控制逻辑。 设计者的个人心得体会也是课程设计中不可或缺的部分。这些心得体会能够反映出设计者在设计过程中的思考、遇到的问题以及解决问题的方法。 课程设计的参考资料、参考文献以及附录等，为设计者提供了理论支持和参考实例，帮助设计者更好地完成设计任务。 本课程设计涉及自动控制、电气工程、计算机技术等多个学科的知识，需要综合运用到设计中去。通过这一设计过程，学生能够加深对PLC编程、交通信号系统设计等知识的理解和实践能力的提升。