在线实时自动检测系统设计与分析开题报告
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SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
毕业论文
在线实时自动检测系统设计与分析
学院：电气与电子工程学院
专业：电子信息科学与技术
学生姓名：岳梅
指导教师：李田泽
2011 年 6 月
摘要
在现代工业生产中，存在着大量细丝直径的测量问题。由于测微仪等接触测量会引起被测细丝产生形变，工业上常采用电阻法和称重法测量，这类方法测量精度低，而且只能测量某一段细丝的平均直径。近年来，由于激光的应用，出现了激光扫描测量法和投影放大法，虽然实现了非接触测量，但测量精度不高。因此本研究采用具有高分辨率、高灵敏度、像素位置信息强、结构紧凑等优点的电荷耦合器件CCD，设计一种在线实时自动检测系统，实现对细丝直径的高精度、快速、免损、非接触的测量，具有非常重要的意义。
在线实时自动检测系统主要包括激光光学系统、线阵CCD传感器、单片机控制系统以及计算机处理系统；它的工作过程为：采用He-Ne激光器作为光源，利用新型电荷耦合器件作为光电接收装置，根据夫琅和费衍射原理，激光器发出的光束经过光学系统处理后，入射到电荷耦合器件CCD的光敏面上，经CCD 形成视频信号输出，通过预处理与二值化处理，再把模拟信号转化为数字信号，最后经USB接口送入计算机进行数据计算与显示，实现细丝直径尺寸的测量；本论文研究的内容主要包括：总体方案论证、光学系统研究、CCD驱动电路及CCD视频信号二值化处理电路研究、数据采集与处理系统研究、软件设计与误差分析；其中选用了TCD1206作为线阵CCD用于在线检测的传感器件，重点分析了TCD1206的驱动时序、设计了TCD1206的驱动电路和输出信号处理电路，对通用型单片机的各模块的功能进行了分析，同时对单片机的硬件系统进行了扩展，另外通过软件设计能有效地实现细丝直径的尺寸计算，并对可能造成的误差进行了分析，验证了方案的可行性。
此测量系统具有工作稳定、精度高、分辨率高、非接触自动在线检测等特点，测量范围为20m~200m,测量精度为±1m。本设计可以解决细丝直径、超细孔径、超小障碍物尺寸和光纤直径等测量问题。
关键词：CCD，非接触测量，驱动电路，数据采集与处理
ABSTRACT
In modern industrial production,there are many large filament diameter measurement problems. Beacause the contact measurement of the micrometer will cause the deformation of the measured filaments,we ofen use the method of resistance measurement and the weighing.But accuracy of these methods are low, and they can only measure the average diameter of a section of filament. In recent years, beacause of the application of the laser, there has been laser scanning method and the projection magnification method. Although it implements the non-contact measurement, its accuracy is not high. Therefore, this study uses charge-coupled device CCD which has the advantages of high resolution, high sensitivity, high pixel location, compact structure to designe an online real-time automatic detection system.It achieves high accuracy ,rapid, damage-free, non-contact measurement on the filament diameter.It has great significance.
Line real-time automatic detection system consists of laser optical system, line array CCD sensor, MCU control systems and computer processing system. It's working process: I use He-Ne laser as light source, and a new charge-coupled device as the optical receiver.According to Fraunhofer diffraction theory, The beam from the laser treatment is through the optical system,and is incident to the photosensitive surface of CCD charge-coupled device.It is formed video signal by the CCD to output , and by pre-treatment and binarization the analog signals is into digital signals. Then by the USB interface it is into the computer for data calculation and display to achieve the measurement of filament diameter. The contents of this thesis include: demonstration of the overall program, research of optical system, research of CCD drive circuit and the CCD video signal processing circuit,research of data acquisition and processing system,and software design and error analysis. TCD1206 is chosed as one of the linear CCD sensors for on-line detection.The focus analysis is the driving timing of TCD1206. I designed TCD1206 driving circuit and output signal processing circuit,analyzed the function of the general-purpose MCU of each moduleI ,and
extended the microcontroller hardware. In addition,software design can effectively achieve the filament diameter size calculation. I analyzed the possible errors,and I verified the feasibility of the program.
This measurement system has the features of stable work process, high accuracy, high resolution, non-contact automatic line detection. Its measurement range is 20m~200m, and measurement accuracy is ±1m.
Key words: CCD,non-contact measurement,drive circuit, data acquisition and processing
目录
摘要......................................................................................................... I ABSTRACT（英文摘要） (Ⅱ)
目录 (Ⅳ)
第一章引言 (1)
1.1课题研究的目的和意义 (1)
1.2课题的国内外研究现状 (2)
1.3本论文的主要研究内容 (4)
第二章系统总体方案设计 (6)
2.1总体方案设计 (6)
2.2系统特点及主要技术指标 (7)
第三章光学系统设计 (8)
3.1光源的选择 (8)
3.2光学系统设计 (9)
3.2.1基本原理介绍 (9)
3.2.2 光学系统设计 (11)
第四章CCD驱动电路与视频信号处理电路设计 (13)
4.1CCD器件 (13)
4.1.1电荷耦合器件的结构 (13)
4.1.2 电荷耦合器件的特性参数 (14)
4.2CCD器件的选择 (16)
4.2.1 TCD1206的性能及特点 (16)
4.2.2 TCD1206的引脚 (18)
4.3CCD驱动电路的设计 (19)
4.4CCD视频信号处理电路设计 (21)
4.4.1 CCD输出视频信号的预处理 (21)
4.4.2 CCD输出视频信号的二值化处理方法 (23)
4.4.3 TCD1206视频信号二值化处理电路 (26)
第五章数据采集系统设计 (28)
5.1采集控制系统的设计 (28)
5.2单片机及其外部扩展 (30)
5.2.1 8051单片机介绍 (30)
5.2.2 程序存储器与数据存储器 (31)
5.3A/D转换设计 (32)
5.4串行通信设计 (35)
5.5LED数码显示电路设计 (36)
5.6电源电路设计 (38)
第六章单片机软件系统设计 (39)
6.18051主控制模块 (39)
6.2数据通信与处理模块 (40)
6.3控制CCD驱动程序 (42)
第七章误差分析 (43)
7.1误差分析 (43)
7.1.1测量原理误差 (43)
7.1.2CCD像元灵敏度不均匀误差 (44)
7.1.3偶然误差 (44)
结论 (46)
参考文献 (47)
致谢 (49)
附录 (50)
第一章引言
1.1课题研究的目的和意义
随着科研和生产的迅速发展，对透明或不透明的棒件、管件以及线件等工件的直径尺寸实现快速、高精度、非接触、操作方便和稳定可靠的检测是非常必要的，例如对电缆、电线、钢丝、裸铜线、轧钢、纤维、橡胶、小钻头、灯丝的生产加工和测量这些线材和棒料往往都是在自动化生产线上加工的，加工速度快，生产效率高，其加工水平的提高往往是与测量技术的不断提高密切相连的，可以说产品质量在很大程度上是由监测仪器的精度所决定的。应用传统的接触测量，由于接触力的作用，测量精度较低，而且无法实现动态测量；应用普通光学测量，测量时间较长，而且无法实现在线测量。
目前，尺寸的测量要求无论是在研究方面还是生产方面都有了新的要求，特别是在如何提高测量精度、加快测量速度、非接触检测上提出了更高的要求。
本课题提出的这项具有现实意义的检测方法，采用了激光技术与CCD技术相结合的光电传感技术，可实现细丝直径在线非接触自动测量，它与电子学、计算机技术相结合可构成具有实际应用价值的自动检测系统。随着科学技术的发展，具有非接触、高速度、高精度、便于数字化，易于和计算机相结合，易于自动化，因此可应用在诸多领域。
电荷耦合器件（Charge-Coupled Device，简称CCD）是20世纪70年代初发展起来的一种新型高精度半导体器件，它具有自扫描、灵敏度高、分辨率高的特点，CCD从出现至今，发展迅速，分辨率越来越高，功能越来越完善，利用CCD可以满足高速、高精度以及非接触测量的要求，目前CCD在光电成像领域具有重要的地位和广泛的应用。
通过以上分析，应用高精度传感器电荷耦合器件（CCD），研发一种高精度在线实时自动检测仪用于上述细丝直径、钢管内外径的精确、快速、在线检测，具有重要的现实意义。
1.2课题的国内外研究现状
按检测方式的不同，国内外对内径尺寸的检测主要分为人工检测和自动检测两类。人工检测一般使用接触物体的计量工具(如螺旋测微器、百分表等)或者人工判读的非接触光学仪器，可以直接取样接触测量或者利用超声波测厚仪来测量。其中传统的检测方法采用千分尺人工测量，随机抽取产品，分别测出壁厚和外径，然后取平均值的方法得到该批样品的平均壁厚、平均外径以及平均内径。该检测方法速度慢，效率低，检测精度低，且人为因素影响大，难以满足大批量生产检测的要求。近年来随着CCD的产生与发展，国内外常采用CCD 作为光电转换器来检测管状物体的内外径。
CCD器件是一种光、电相结合的器件，它能通过光电转换，将非电量的光学图像变换成电信号，这对于后续的信号处理极为有利。利用CCD器件本身所具有的自扫描、高分辨率、高灵敏度、结构紧凑、像素位置准确等特性进行测量时，无须配置复杂的机械运动结构，从而减小了产生系统误差的来源。将CCD 应用于几何量测量中具有测量精度高、价格低廉、易于维护、操作容易等优点，可以实现高效率、自动化、动态检测、非接触测量等要求，在工程实际检测中，尤其是在小尺寸的测量方面具有很强的优势。
随着超精加工和微细加工技术的发展，尺寸的下限越来越小，精度要求越来越高。随着新的测量原理和方法的开发，小尺寸测量的分辨率和准确度也不断提高。一些新的测量技术在几何量测量技术中正在或已经开始得到应用，例如CCD测量、电子显微镜测量、电视显微镜测量、计算机辅助测量等等。从这个意义上来说，小尺寸测量乃是体现精密测量、超精密测量的一个重要方面。
对细小窄薄等小尺寸测量，历来是实际工程应用中的技术难点之一。小尺寸测量的对象包括细丝的直径、狭缝的宽度、小孔的孔径、包膜的厚度、微小位移量等。以细丝直径的测量为例，传统的测量法，测量精度不高，费时费力，不能满足现代测量高效、自动化的要求。光学高倍投影法测量受结构空间限制较大，测量精度低，工作量大，难以实现自动化。激光技术的发展，为细丝直径的测量提供了新的测量原理和方法，由于激光衍射法测量精度高，具有非接触测量的优点，已被应用于小尺寸测量，按测
量信号的接收方式，分为目测法和固体摄像法。目测法只能用于静态检测，而固体摄像法可实现自动在线检测。由此可见，CCD作为固体摄像器件的一种，应用于小尺寸检测具有很强的优势。
针对不透明管状物体内径的检测，需要检测管深处内径时，经常采用将检测头伸入内孔进行测量的方法。而对于透明物体(如玻璃管)的内、外径的检测，常利用激光扫描与线阵CCD结合来测量，基本原理是通过激光照射，利用透明物体的透光性来测量管径和壁厚，检测精度一般在0.02mm左右。
近年来国内的有这样的发展：1997年张文伟，庄葆华等采用面阵CCD 进行内孔直径测量，通过CCD扫描获得内孔的图像，经二值化处理得到孔的边缘，最后经圆的拟合得到内孔直径。长春理工大学光电工程学院的徐熙平、张连存等人采用单光三角测量原理设计了一种基于PSD的非接触式测量内径的光电测量系统，该系统测量误差不于0.03mm，重复性测量精度优于±0.03mm。
国外发展状况如下所述：1988年,日本三菱电机公司应用机器研究所的高岛和夫等人于发明了管内面形测定装置。该装置采用激光三角法，以线性光电二极管作为信号接收器,对钢管内径和形状进行了检测，但在检测管内面椭圆度误差时，效率较低，检测钢管的长度也只有5m左右。2000年的德国专利“System to monitor intemal diameter of bore”中介绍了对Φ1mm-Φ5mm、深50mm的内孔尺寸的测量。20世纪70年代初由美国贝尔电话实验室的W.S.Boyle和G.E.Smith 发明了一种新型半导体集成光电器件——CCD电荷耦合器件，其应用研究取得了惊人的进展，特别是在图像传感、光电检测技术和非接触测量领域的发展更为迅速。
CCD的发展异常迅速，器件的象元数目增多，中心间距减小。以线阵CCD 为例，其象元中心距在研制成功初期为30m到1984年已减小到7m，到1999年，性能比较高的CCD中心距已可做到4m；象元数最初为128元，到1984年已提高到5000元，到1999年，象元数已可达到8800元。CCD中心间距的减小和象元数的增加，意味着测量精度的提高。面阵CCD的发展也很快，1975年，
面阵CCD的象元数只有512×320，1985年就推出2048×2048象元的面阵CCD，1999年4096×4096象元的器件也已问世，面阵CCD的中心距也有明显的减小。CCD结构也从开始时的单沟道结构，发展为双沟道结构，如今正向性能更好的结构发展。
随着CCD应用范围日益广泛，对CCD器件的要求也越来越多。CCD 传感器的出现使传统的光电技术发生了重大变化，对人类生活的许多领域有着积极的影响。目前，CCD应用技术的研究方兴未艾，CCD产品日新月异，国际上竞争相当激烈，国内CCD应用技术也有很大的发展，它的研究受到普遍重视。
1.3 本论文的主要研究内容
本论文从原理分析、硬件设计、软件设计及误差分析等方面对在线自动内径检测系统进行设计与分析，主要研究内容为：
（1）总体方案设计，提出细丝直径测量的原理方案，使在线实时自动检测系统具有较高的分辨率；
（2）光学系统研究，设计出一种能实现高分辨率测量、性能优良的CCD 光学系统；
（3）CCD驱动电路研究，研究出一种可靠性高的、满足CCD驱动时序要求的驱动电路；
（4）CCD视频信号二值化处理电路研究，研究出一种可提高二值化处理精度的处理电路；
（5）研究出一种可实现高分辨率测量、响应快、失真小、抗干扰能力强的线阵CCD数据采集与处理系统；
（6）对系统的控制、数据采集和数据处理等功能进行软件设计；
（7）研制出一种可以适应细丝直径的高精度在线实时自动检测系统，并对测量误差进行分析。
本文的研究重点在测量方案的确定、CCD传感器的选用以及单片机控制系
统的研究，是在以前工作的基础上，针对以往测量系统的不足改进了测量方案、选择了CCD传感器并建立相应的单片机软硬件系统。
在以往的测量系统中，比较常见的是使用成像法和激光扫描法，系统结构比较复杂，造成误差来源较多，难以有效提高测量精度。本系统以细丝直径为例，利用光的衍射原理，对细丝进行高精度的直径测量，提出了更为简单可行的测量方案，通过引入目前己被广泛使用的CCD器件，简化了测量系统的整体结构，使得安装调试更为简便，同时减少了许多误差来源，保证了测量值的较高精度，这是本文的创新之处。
第二章系统总体方案设计
2.1 总体方案设计
根据对测量原理的分析，提出以下基于CCD器件的检测设计方案。由于CCD传感器具有灵敏度高、光谱响应宽、动态范围大、像元尺寸小、几何精度高、抗震动、防潮湿及成本低、功耗低、噪声低和使用寿命长等特点，多年来它一直受到人们的高度重视，发展十分迅速。结合CCD传感器的这些优点，再配置以适当的光学系统，便可获得很高的空间分辨率，特别适用于几何尺寸的高精度非接触式在线检测。
本系统具体组成包括：光源、被测件（细丝）、光学系统、线阵CCD传感器、CCD驱动电路、二值化处理电路、数据采集与处理系统、计算机系统（显示、控制）等。该系统的组成框图如图2-1所示。
图2-1 CCD测量系统原理框图
工作过程：氦氖激光器射出的激光束经过扩束、准直、滤波后入射到被测细丝上，在距细丝一定距离处产生衍图样，CCD图像传感器在驱动电路的作用下接收衍射条纹，将光信号转换成与之相应的电输出信号，电信号经过二值化处理将CCD电信号中图像尺寸部分与背景部分分离成二值化电平，最后经过数据采集将探测到的信号转换成数字量，输入计算机进行软件计算，通过显示屏显示出测量结果。细丝测量的计算过程如果满足且
根据远场Fraunhofer衍射公式可得：
，为细丝直径，表示第几级暗纹数，为氦氖激光器的波长，是第级暗纹的位置,S为暗纹之间的距离,为所用CCD像元间距。
S的确定是数据处理的一个很重要的任务。可简单用扫描法逐点扫描衍射图样来识别暗点位置：在顺序扫描时如果某一点（像元）的信号值同时小于其前后邻近两点的值，则改点为一暗纹位置，记下CCD像元序号，扫描结束，即可
得到全部暗点位置，后点序号减前点序号即可得到有关各级暗纹的间距M（以像元数为单位），考虑图样中间位置遮去中心亮纹部分，不宜用作测量信息，因此取整个图样中最左、最右两边各4个间距迭加平均值作为暗纹间距S的最终测量结果，最后由上式计算得到所测细丝的直径。
2.2 系统特点及主要技术指标
该系统为一种高速、高精度、非接触的测量系统，它涉及到光学、精密机械、现代传感器技术、自动控制、电子学和计算机等多学科的现代技术。本设计中的线阵CCD测量系统是将CCD传感器与机械、电子和计算机相结合的非接触测量系统。
该测量系统具有工作稳定、精度高、分辨率高、非接触自动在线检测等特点，测量范围为20m~200m，测量精度为±1m。本设计可以解决细丝直径、超细孔径、超小障碍物尺寸和光纤直径等测量问题。
第三章光学系统设计
3.1 光源的选择
光源的选择对于图像传感器的有效利用是很重要的。线阵CCD是由光源通过光学系统后照射在其光敏面上从而获得信号，如果光源的强度或频谱发生变化，信号也将随之变化。所以，合理地选择光源是获得理想输出信号的关键。常用的光源有自然光源和人工光源两类。各种天体（包括地球、太阳、星体）及大气等都是自然光源，自然光源是客观存在的，人们只能对其研究和利用，不能改变其发光特性。
人工光源主要有白炽灯、卤素灯、气体放电灯、激光器等。钨丝白炽灯是最为常见的人工光源，在电流作用下维持钨丝的温度而发生辐射，属于热辐射体。卤钨灯是一种改进的白炽灯，常用的卤钨灯有碘钨灯和溴钨灯。气体放电灯包含汞灯、钠灯、氙灯等，它们的共同原理是气体放电。这几种光源在照明中比较常见，但在研究中很少应用，主要是因为稳定性和方向性差。
激光光源是一种新型光源，与其他光源相比有单色性好、方向性强、光亮度极高的优点，因而在国防、科研、工农业生产和医疗方面得到广泛的应用。电荷耦合器件CCD的应用系统大致可以分为两类：摄像和检测。不同类型对照明光源有不同的要求，需根据不同需要选用。首先检测系统包括两种：一种是通过测量被测物体的像来确定被测物体的某些特征参数；另一种是通过测量被测物体的空间频谱分布来确定被测物体的某些特征参数。前者只要选用白炽灯或者卤钨灯作为照明光源即可；后者应选用激光照明，因为它能满足单色性高、干涉性好、光束准直精度高等要求。CCD器件的光谱响应范围为0.2～1.1, 峰值响应波长多为0.55，氦氖气体激光器的激光波长为0.6328，光敏响应灵敏度很接近于其峰值响应波长的光谱灵敏度，与其他激光器相比，用相同功率光束照明，可得到较大的信号输出。并且，此种激光器的制造技术比较成熟，且结构简单，使用方便，价格便宜，故常被选用。
由于氦氖激光器输出的光束质量好，有良好的功率稳定性，激光参数一致性好。因此在本检测系统中，本文选择氦氖激光器作为本测量系统的光源。基
光器。主要技术指标：波长为632.8nm，模式是TEM00 模，噪音（RMS）为<0.5% (30Hz-10MHz)，工作温度在－20至40摄氏度之间。这种He-Ne激光器拥有许多其他激光器所难以比拟的优点：价格低廉；各台之间重复性好；输出谱线从绿光到近红外；点稳定性好；噪声低；相干性好，相干长度最长能达几公里；转换效率高，可用电池供电。因此本论文选择He-Ne激光器作为光源。
3.2 光学系统设计
3.2.1 基本原理介绍
当光在传播过程中经过障碍物，如不透明物体的边缘、小孔、细线、狭缝等时，一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。如果障碍物的尺寸与波长相近，那么，这样的衍射现象就比较容易观察到。单缝衍射有两种：一种是菲涅耳衍射，单缝距光源和接收屏均为有限远或者说入射波和衍射波都是球面波；另一种是夫琅和费衍射，单缝距光源和接收屏均为无限远或相当于无限远，即入射波和衍射波都可看作是平面波。
在用散射角极小的激光器(<0.002)产生激光束，通过一条很细的狭缝（0.1～0.3宽），在狭缝后大于0.5的地方放上观察屏，就可看到衍射条纹，它实际上就是夫琅和费衍射条纹。当激光照射在单缝上时，根据惠更斯—菲涅耳原理，单缝上每一点都可看成是向各个方向发射球面子波的新波源。由于子波迭加的结果，在屏上可以得到一组平行于单缝的明暗相间的条纹，图3-1所示。为被测细丝到CCD的距离，为暗纹级数，激光器的波长=0.6328。
d为单缝宽度,产生的夫琅和费衍射图样其衍射光路图满足近似条件：
>>
产生暗条纹的条件是
（k=±1，±2，±3，…）（3-1)暗条纹的中心位置为
（3-2）
两相邻暗纹之间的中心是明纹中心；由公式得，当相同，即相同时，光强相同，所以在屏上得到的光强相同的图样是平行于狭缝的条纹。
当时，，，在整个衍射图样中，此处光强最强，称为中央主极大。当（，即时，在这些地方为暗条纹。暗条纹是以光轴为对称轴，呈等间隔、左右对称的分布。中央亮条纹的宽度可
用的两条暗条纹间的间距确定，；某一级暗条纹的位置与缝宽成反比，大，小，各级衍射条纹向中央收缩；当宽到一定程度，衍射现象
便不再明显，只能看到中央位置有一条亮线，这时可以认为光线是沿几何直线
传播的。
次极大明纹与中央明纹的相对光强分别为：
= 0.047, 0.017, 0.008 （3-3）由以上分析，如已知光波长，可得单缝的宽度计算公式为
（3-4）
因此，如果测到了第级暗条纹的位置，用光的衍射就可以测量细缝的宽度。
因为激光的方向性极强，可视为平行光束；根据巴比涅定理可知，当宽度为的单缝换成宽度为的细丝时，除=0处，屏幕上的衍射光强分布与单缝的衍射光强分布相同。根据互补原理，光束照射在细丝上时，其衍射效应和狭缝一样，在接收屏上得到同样的明暗相间的衍射条纹。于是，利用上述原理我们便可以利用衍射法测量细丝直径。
即=，为细丝直径，表示第几级暗纹数，为氦氖激光器的波长，是第级暗纹的位置,为暗纹之间的距离。
3.2.2光学系统设计
本系统采用波长为0.6328m的氦氖激光器作为光源，其发出的高斯光束经偏振片组2入射到双准直透镜3扩束成平行测量光，小孔光阑起空间滤波作用，
由狭缝5和6组成二次衍射装置，取出零级衍射光并有效消除杂散光后入射到
被测细丝7上，8是遮光条，遮去零级衍射光束，然后由CCD 接受细丝的夫琅
和费衍射图像最终转化成数字信号输入计算机,经由计算机处理,显示其衍射图
样并精确求得衍射图样的暗纹间距,由公式(3-4)计算给出测量结果。光学系统图
如图3-2所示。
具体实现过程：由于激光经被测细丝衍射后产生的衍射条纹主要能量
集中在零级条纹上，为避免CCD 饱和并扩大CCD 测量的动态范围，特用
遮光条在CCD 前挡去衍射零级光束。偏振片组可用来调节入射光束的强
弱，以保证充分利用CCD 光强测量的的动态范围，以得到较多级次的衍
射信号。
由于激光具有相干性好的特性，所以残留杂散光之间或杂散光与衍射
光之间常会发生一些杂乱的干涉条纹，叠加在衍射条纹上，使测量信号受
到严重干扰。因此，在测试装置和处理数据中，必须设法消除这些干扰，
才能取出有用的不失真衍射条纹信号，否则得不到到正确的测量结果。采
用两个狭缝5和6组成二次衍射系统,大大减少了杂散光的干扰。若用扩束
平行光直接照射细丝，图样的中心为较强的圆光斑，干扰很大，即使使用
遮光条8将其挡去,其在光学元件和遮光条上的漫射光形成的杂散光相互
之间、杂散光与衍射光之间仍能形成较强的干涉，将严重干扰衍射条纹，
使图样严重扭曲无法使用，而二次衍射系统在很大程度上抑制了杂散光，
提高了条纹信号的信噪比，可得到较干净的条纹图样，基本保证测量信息不受畸变。
第四章 CCD驱动电路与视频信号处理电路设计
4.1CCD器件
电荷耦合器件（Charge-Coupled Devices），简称CCD，又称为固体摄像器件，是1970年由美国贝尔实验室的W.S.Boyle和G.E.Smith受到磁泡存储器的启发而提出、由贝尔实验室首先研制出来的新型光电成像器件。CCD是在MOS晶体管电荷存储器的基础上发展起来的，根据不同领域的需求，目前己经研制出了多种类型和规格的CCD传感器，并正向高灵敏度、高密度、高速度和宽光谱响应范围的方向发展。
CCD有两种基本类型：一种是电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿着界面传输，这种器件称为表面沟道电荷耦合器件，简称SCCD (Surface Charge Coupled Device)；另一种是电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并在半导体体内沿着一定方向传输，这类器件称为体沟道或埋沟道电荷耦合器件，简称BCCD (Body Charge Coupled Device)。
4.1.1电荷耦合器件的结构
CCD的典型结构以及各部分的命名如图4-1所示
图4-1 以P型硅为衬底的CCD结构
CCD的典型结构由三部分组成:
（1）主体部分即信号电荷转移部分，实际上是一串紧密排布的MOS电容器，它的作用是存储信号电荷，并且使这些电荷在时钟的作用下有规律的转移。
（2）输入部分包括一个输入二极管和一个输入栅，它的作用是将信号电荷引入到CCD的第一个转移栅下的势阱中。
（3）输出部分包括一个输出二极管和一个输出栅，它的作用在于将CCD 最后一个转移栅下的势阱中的信号电荷引出，并检测出电荷所输出的光信息。
电荷耦合器件的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它大多数器件是以电流或者电压信号。无论线阵CCD，还是面阵CCD，其基本工作原理相同，
主要由光电转换与电荷存储、电荷转移和电荷注入与检测三部分组成。
4.1.2 电荷耦合器件的特性参数
（1）转移效率和转移损失率
电荷转移效率是表征CCD性能好坏的重要参数。一次转移后到达下一个势阱中的电荷与原来势阱中的电荷之比称为转移效率。如果在t=0时，注入到某电极下的电荷为Q(0)；在时间t时，大多数电荷在电场作用下向下一个电极转移，但总有一小部分电荷由于某种原因留在该电极下。若被留下来的电荷为Q(t)，则转移效率为
（4-1）
如果转移损失率定义为
（4-2）则转移效率与损失率的关系为
（4-3）理想情况下应等于1，但实际上电荷在转移中有损失，所以总是小于1的（常为0.9999以上）。一个电荷为Q(0)的电荷包，经过n次转移后，所剩下的电荷：
Q(n)=Q(0) （4-4）这样，n次转移前后电荷量之间的关系为
（4-5）
由此可见，提高转移效率是电荷耦合器件能否实用的关键。
影响电荷转移效率的主要因素是界面态对电荷的俘获。为此，常采用“胖零”工作模式，即让“零”信号也有一些得到电荷。
（2）工作频率
·工作频率下限
为了避免由于热产生的少数载流子对注入信号的干扰，注入电荷从一个电
车库自动门开题报告
毕业设计(论文)任务书 系部自动化工程系专业电气自动化 姓名胡震纪学号G1240630 题目车库自动门的设计与实现 起迄日期：2014年6月20日至2015年6月10日设计(论文)地点南京机电职业技术学院 指导教师张松林 专业负责人朱红娟 任务书发放日期：2014 年 6 月20 日
1.选题目的及意义 在超级市场、公共建筑、银行、别墅车库门，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已经逐渐被淘汰。 1969年，出现了可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数、等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用了自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度上提高了生产效率，又进一步的促进了生产力的快速发展，并不断的丰富着人们的生活。 PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。所以在停车场智能管理领域，相应的也出现了PLC停车场智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接为目标安全、迅速地到达目的地。停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出,车辆进入时给与司机准确的车位数量与具体位置,车辆进入车库后,记录车辆总量;车辆离开车库时,减少车辆数量。车辆进出指示可完全由PLC 进行中央控制处理,停车场空位指示可利用价格便宜的数码管显示。 因此，自动车库门系统，能够尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力，对于人类社会之伟大进步意义重大。 2.背景及概况 车库的发展，应该说从第一辆汽车诞生以来就随之产生。公安部交通管理局的统计显示，截至2006年底，我国汽车保有量为2421万辆，与2005年相比，增长279万辆，增长率为13%。在汽车快速增加的同时，“停车难”的问题越来越严重的凸显出来。以上海市为例，截止2006年底，上海市
零件质量的自动化检测系统设计
哈尔滨工业大学 制造系统自动化技术作业 题目：零件质量的自动化检测系统设计 班号： 学号： 姓名： 作业三零件质量的自动化检测系统设计
PS 一、零件结构图 二、自动检测项目 （1）孔是否已加工？ 如图1所示，利用光电传感器来检测孔是否已加工。1PS 、2PS 、3PS 三个光电 传感器接受光信号，其中1PS 和3PS 检测从凸台两侧反射回来的光信号，2PS 检测从凸台中心线出反射回来的光信号。当孔已加工则所测得的波形如图3中2PS 所示，若孔还没有加工 则2PS 所测得的波形和1PS 、3PS 所测得的波形相同，故可以通过波形来确认孔是否已加工。 2 工件检测示意图图 3 检测波形图 ）面A 和B 是否已加工？ 图4为检测A,B 面是否加工的检测原理图，光电传感器发射装置发射脉冲， PG 2
若两个面均已经加工，则接收装置可以在工件经过时候接收到光电脉冲。若A,B 面没有加工，则在工件经过时检测不到光电脉冲。 图4 工件检测图 （3）孔φ15±0.01精度是否满足要求？ 方向设计一个类似于塞规的测定杆，在测定杆的圆周上沿半径方向放置三只电感式位移传感器。测量原理如图所示。假设由于测定杆轴安装误差，移动轴位置误差以及热位移等误差等导致测定杆中心O1与镗孔中心O存在偏心e，则可通 过镗孔内径上的三个被测点W1，W2，W3测出平均圆直径。在测定杆处相隔τ，φ 角装上三个电感式位移传感器，用该检测器可测量出间隙量y 1,y 2 ，y 3 。已知测 定杆半径r，则可求出Y1=r+y1,Y2=r+y2,Y3=r+y3。根据三点式平均直径测量原理，平均圆直径D0=2×(Y1+aY2+bY3) 1+a+b ,公式中a,b为常数，由传感器配置角决定，该测量杆最佳配置角度取τ=φ=125°，取a=b=0.8717。偏心e的影响完全被消除，具有以测定杆自身的主机算环为基准值测量孔径的功能，可消除室温变化引起的误差，确保±2μm的测量精度。 图5 孔径测定原理图
2020年景观类毕业设计开题报告范本
2020年景观类毕业设计开题报告范本 1、课题背景介绍 临沂市位于山东省东南部，素有“山东南大门”之称，下辖3区9县，面积1。72万平方公里，人口1000万，是山东省面积、人口最多 的行政区。临沂城水资源丰富，纵贯南北的沂河、柳青河、青龙河和 横穿东西的祊河、涑河等5条河流在中心城区交汇，位于临沂城区段 的沂河橡胶坝长1248米，为世界之最，已被列入世界吉尼斯记录，上 游形成的沂蒙湖水面130万平方米，湖水碧波荡漾，面积相当于两个 杭州西湖，2001年被国家水利部评定为水利风景区。 过去因为只注重工业经济的发展，城市建设和环境保护等工作被 忽略，市区滨河地段杂草丛生，1片荒芜;挖沙船到处挖沙，使河边变 得坑坑洼洼，脏乱不堪;1些不法单位拉来建筑垃圾倾倒在沂河及涑河 沿岸的堤坝上，很多工厂将废水也排放到河里，使河水变得浑浊不堪，污染严重，无法饮用。很多居民也将生活垃圾倾倒在这里，使河边变 成了垃圾场，1到夏天，熏人的气味扑面而来，严重影响了居民的生活和城市形象。 为了适合经济的发展，扩大城市建设规模，合理利用充足的水资源，同时改善人们的生活环境，提升城市品位，临沂市政府决定投入 巨沂资规划建设临市区内的滨河区域。 2、课题拟设计研究的主要内容、实验方案 在上述情况的影响下，我这次所报的毕业设计课题为“临沂市沂 河沿岸(局部)景观设计”，所以滨水空间的规划、绿化和景观设计是 这次课题设计研究的主要内容。 水是人们生活中必不可少因素，自古以来就被赋予多种属性，被 当作理想人格的的1种象征，使得其在性、情、景、意交融中充满了 生命的灵性;在中国古代文化中，水逐渐成为1种根源性的隐喻，是代 表自然与城市“合1”的模型。能够说水是古代除了封建礼制以外，对
故障自动检测系统设计方案.
10KV 母线回路故障检测控制器软硬件设计方案 徐源 南阳理工学院电子与电气工程系 一、系统功能架构设计 根据附件一的要求,设计故障检测与控制系统架构如下: 高压支线电压送入电压互感器后获得合适的 AC 电压, 经感应电压调整器调整成两路电压,一路作为电压采集信号,一路为驱动电路和执行电路供电,为保证系统整体的稳定性和可靠性,在电压调整器上增加一个抑制峰值电压和反向电涌的抗干扰模块,采集到的电平信号经 A/D数模转换以后,送入 CPU 进行处理,当检测到电平信号的异常后,触发 CPU 的中断系统,在小于 0.1us 时间里对事件反应,先由 CPU 软件进行去抖动处理,滤除干扰信号, 然后判断出故障类型, 由 CPU 发出指令, 由调节执行电路完成高压线回路继电器的通断闭合,从而排除或正确判断故障类型。
系统信息适时通过 LED 屏幕或者 LCD 屏幕进行指示,并且延时参数等信息都可以通过面板的控制键盘进行设置,必要时可以用红外遥控器进行设置。 为保障系统的稳定运行,防止 CPU 死机,采用“看门狗”来防止软件意外的发生;为获得系统的适时故障检测信息, 采用 RTC 时钟并对系统进行适时监控, 并把故障信息存储在 8K 的 EERPOM 中去,防止掉电信息丢失,并可以适时对系统历史信息进行查询;数据通信采用 485总线和综自计算机进行通信。 此系统的自动化程度相对来说很高,功能更强大,稳定性也比较高,可以实现时时故 障显示和判断,甚至是简单故障的排除,人员的劳动强度和安全性得到有效保障,因为系统在很短时间内就可以排除故障或显示故障类型,对电力设备的安全有更大的保障。 二、故障检测控制器走线图
智能环境监测系统的设计说明
智能环境监测系统的设计 Design on the intelligent system of monitoring environment
摘要 系统主要由数据采集端和移动监控终端两部分组成。采用16位单片机SPCE061A为处理核心，在数据采集端，利用两片CD4067BE分别挂接16只DHT11温湿度传感器和16只光照强度传感器；采用10位ADC实现对环境声音的实时录制，加入OV7670摄像头进行实时拍照监控，最后把所采集到的数据帧通过NRF905无线传输模块传送到移动监控终端。在移动监控终端，通过NRF905接收数据，将处理后的环境参数数据进行显示，接收到的语音压缩编码通过10位DAC进行解码播放，通过按键切换进入全屏环境参数显示模式或全屏监控照片显示模式，并将接受到的环境参数、声音、照片存储到SD卡中。本文以SPCE061A超低功耗单片机为核心，设计了通用智能终端和智能温湿度传感器，重点介绍了该终端和传感器的任务、硬件、软件以及控制算法的设计与实现。硬件方面，介绍了系统各个部分的设计思想、原理电路以及，并给出了系统总硬件原理图；另外，为了实现系统的低成本和低功耗，在满足设计要求的前提下，尽可能选用了价格低廉和低功耗的元器件。软件方面，采用了时间触发的混合调度器模式设计，对系统各个任务进行了设计，并给出了系统软件低功耗设计方法。 关键词：SPCE061A；多节点；无线传输；HMI Abstract The system is designed for two parts of data acquisition terminal and mobile monitoring terminal. Its processing core is SPCE061A which is a 16 bits mcu. In the data acquisition terminal, 16 DHT11 of single bus temperature, humidity sensor and 16 light intensity sensor are hung on two CD4067BE. The environmental sound is recorded to coding and compression with 10 bits ADC which is built in the mcu at any time. Add OV7670 which is a camera module to monitor at anytime. ALL collected data is transmitted to the mobile monitoring terminal through NRF905 of wireless transmission module. In the mobile monitoring terminal, the data is received through NRF905.The environmental parameter data is displayed after dealing with and the compression coding of speech is decoded to play with 10 bits DAC.We can switch to full-screen environment parameter display mode or full-screen picture display mode with the keys. At last, the environmental parameter, sound and photos are stored to the SD card.Based on the SPCE061A ultra low power microcontroller as the core, a general intelligent terminal and intelligent temperature and
单片机自动检测系统的设计
万方数据
第４期王小利，等：单片机自动检测系统的设计 ５３ 统中采用按键选择单片机类型，驱动继电器开关电路选择不同的测试电路来改变下载模式以完成支持不同类型的单片机。检测过程中，控制命令由ＣＰＬＤ发出，分析按键选择状态，控制继电器的跳变及ＬＥＤ灯点亮的情况，与单片机进行串行通信，将数据写入单片机的Ｉ／Ｏ接口；同时ＣＰＬＤ从单片机Ｉ／０日读出数据，分析读写数据之间的关系，来完成ＣＰＬＤ对单片机故障的检测旧。。具体如图１所示。 图１ 系统整体结构框图 ２．１ ＣＰＬＤ控制模块的设计 本模块为检测单片机的核心模块，它需要实现与单片机串行通信、ＬＥＤ控制、按键输入模式控制、继电器跳变控制，共需５２个输出控制端口，若采用单片机来进行控制，会大大增加电路设计的复杂度以及电路的功耗和体积等。故在设计中采用了ＣＰＬＤ。ＣＰＬＤ具有高集成度、高可靠性以及硬件逻辑结构的可描述性等特点。在本模块中，ＣＰＬＤ主模块包含核心芯片、时钟电路和ＪＴＡＧ编程端口，主芯片选用Ａｈｅｒａ公司 ＭＡＸ ＩＩ系列中的ＥＰＭｌ２７０Ｔ１４４Ｃ５芯片，该芯片拥有 １ ２７０个宏单元，内部最高工作频率达到３０４ ＭＨｚ，１４４ 脚ＰＬＣＣ封装，可以提供１１６个可用Ｉ／Ｏ接口（见图 ２）。 Ｒ翮 Ｉ 模块 Ｉ 时钟模块电源模块 按键模式选择模块继电器控制模块 图２控制模块设计单元结构框图 ２．２ ＪＴＡＧ并口下载模块 并口下载模块（图３）使用７４ＨＣ２４４芯片，它为１个３态输出的８组数据缓冲器和驱动芯片，具有：①执行下载操作时，令ＤＢ２５的Ｄ３Ｄ２＝００，７４ＨＣ２４４各 个缓冲器均处于工作状态，Ｐｃ机并口上的Ｄ４、Ｄ５、 Ｄ７、ＡＣＫ几个信号分别通过各自的缓冲器与单片机上 ＳＣＫ（ＰＩ．７）、ＭＯＳＩ（Ｐ１．５）、ＲＥＳＥＴ、ＭＩＳＯ（Ｐ１．６）几个 引脚相接，传输数据。下载完成后，Ｄ３Ｄ２＝ｌｌ，７４ＨＣ２４４等缓冲器处于高阻态，即用于转换输入、输 出的信号电平，从而保证单片机与计算机间通信的准确性，真正实现在线编程功能。②增大了并口的驱动能力在实际电路中，常将几个缓冲器并联起来当作一个使用，以进一步增强缓冲器的驱动能力‘５引。 图３并ＬＪＦ载模块 ２．３ 串口收发／程序下载模块 为了实现单片机的自动监测，在本模块中，采用 ＣＰＬＤ与单片机进行串行通信，在串行通信中，遵循串 行数据传输协议（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ／ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ，ＵＡＲＴ），当总线处于空闲时为高电平，开始传送数据时首先发送１个低电平的起始位，起始位后面是数据位，数据位的传送顺序是低位在前，高位在后，数据位后面可以有奇偶校验位，最后是停止位，停止位可以是ｌ、１．５、２位的高电平。除了数据的传输和接受２个信号线以外，ＲＳ２３２还有握手信号和振铃信号，在本设计中采用了无硬件握手的传输方式，即只使 用ＲＸＤ和ＴＸＤ２个信号线。硬件的主要功能在 哪锨［激 嬲磊一 万方数据
景观类毕业设计开题报告
景观类毕业设计开题报告 1、课题背景介绍 临沂市位于山东省东南部，素有“山东南大门”之称， 下辖3区9县，面积1。72万平方公里，人口1000万，是山东省面积最大、人口最多的行政区。临沂城水资源丰富， 纵贯南北的沂河、柳青河、青龙河和横穿东西的祊河、涑河 等5条河流在中心城区交汇，位于临沂城区段的沂河橡胶坝 长1248米，为世界之最，已被列入世界吉尼斯记录，上游 形成的沂蒙湖水面130万平方米，湖水碧波荡漾，面积相当 于两个杭州西湖，XX年被国家水利部评定为国家级水利风景区。 过去由于只注重工业经济的发展，城市建设和环境保护 等工作被忽略，市区滨河地段杂草丛生，1片荒芜;挖沙船到处挖沙，使河边变得坑坑洼洼，脏乱不堪;1些不法单位拉来建筑垃圾倾倒在沂河及涑河沿岸的堤坝上，许多工厂将废水 也排放到河里，使河水变得浑浊不堪，污染严重，无法饮用。不少居民也将生活垃圾倾倒在这里，使河边变成了垃圾场， 1到夏天，熏人的气味扑面而来，严重影响了居民的生活和 城市形象。 为了适应经济的发展，扩大城市建设规模，合理利用充 足的水资源，同时改善人们的生活环境，提升城市品位，临 沂市政府决定投入巨沂资规划建设临市区内的滨河区域。
2、课题拟设计研究的主要内容、实验方案 在上述情况的影响下，我这次所报的毕业设计课题为 “临沂市沂河沿岸(局部)景观设计”，所以滨水空间的规划、绿化和景观设计是这次课题设计研究的主要内容。 水是人们生活中必不可少因素，自古以来就被赋予多种 属性，被当作理想人格的的1种象征，使得其在性、情、景、意交融中充满了生命的灵性;在中国古代文化中，水逐渐成 为1种根源性的隐喻，是代表自然与城市“合1”的最好模型。可以说水是古代除了封建礼制以外，对城市规划特色形 成起作用的最重要的因素。其作用从饮用、灌溉、运输发展 到现在的提供活动、景观的载体，故滨水空间的性质也在不 断变化。 在全球化背景下，我国当前进入快速城市化阶段，城市 建设也陷入了不断趋同、特色危机重重的窘境;在工业化时期几近湮灭的水的特性再次成为刺激城市生命力的重要因 素。因此在这次设计中应充分利用城市与水的“骨架”与“血肉”关系，因地制宜，融合水与空间、文化的时空联系，塑造出城市的特色与个性，使城市绿化面积扩大，景观更加 秀丽宜人，市区环境质量得到全面改善，最终形成“水在城 中游，城在水中立，水体与绿地相互依托并融为1体的丰富多彩的、富有地方特色的滨水生态城市”而贡献1份力量。 实验方案：
1222222222222光照强度自动检测显示系统设计.
设计题目：光照强度自动检测显示系统设计一、题目的认识理解 本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计，既然是系统设计，我们可以将其分解为模块，把复杂问题简单化。 数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。 测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。 显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。 二、设计任务要求： 设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强） 1、方案的设计 根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型； 1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出； 2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；
3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计； 4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）； 5）设计结束后，进行仿真调试。 2、仿真调试方案 利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性； 给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。 3、完成课程设计报告。 三、设计所需基础知识及工具 1、基础知识 电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、 比较器、功率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数 字信号等知识，传感器技术中的光电传感器原理及应用、测 量电路等部分知识。 2、设计工具 电子电路EDA仿真软件：Multisim 电子线路设计软件：Protel99SE。
自动车库门控制系统设计之开题报告 3
天津理工大学本科毕业设计开题报告 届：2013 学院（系）：自动化专业：电气工程及其自动化 2013年3月9日毕业设计 自动车库门控制系统设计 题目 学生姓名学号 指导教师职称讲师
（报告内容包括课题的意义、国内外发展状况、本课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤以及参考文献资料等。） 1.课题的意义 在超级市场、公共建筑、银行、别墅车库门，经常使用自动门控制系统。早期的自动门控制系统采用继电器逻辑控制，已经逐渐被淘汰。1969年，出现了可编程逻辑控制器PLC （Programmable Logic Controller），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数、等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。 随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用了自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度上提高了生产效率，又进一步的促进了生产力的快速发展，并不断的丰富着人们的生活。 PLC控制自动门由于具有故障率低、可靠性高、维修方便等优点，因而得到广泛的应用。所以在停车场智能管理领域，相应的也出现了PLC停车场智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接为目标安全、迅速地到达目的地。停车场管理系统重点要做到准确指示车辆进出,车辆进入时给与司机准确的车位数量与具体位置,车辆进入车库后,记录车辆总量;车辆离开车库时,减少车辆数量。车辆进出指示可完全由PLC进行中央控制处理,停车场空位指示可利用价格便宜的数码管显示。 因此，自动车库门系统，能够尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力，对于人类社会之伟大进步意义重大。 2.背景及概况 车库的发展，应该说从第一辆汽车诞生以来就随之产生。公安部交通管理局的统计显示，截至2006年底，我国汽车保有量为2421万辆，与2005年相比，增长279万辆，增长率为13%。在汽车快速增加的同时，“停车难”的问题越来越严重的凸显出来。 以上海市为例，截止2006年底，上海市己拥有机动车辆150万辆，其中汽车80万辆。而目前全市各类停车场停车位加起来约为49万个。而这种情况也挡不住上海市机动车辆以每年7万辆的数量迅猛增长。据预测，到2012年机动车拥有量将达到200多万辆。 停车泊位的现状及发展速度远远不能适应客观发展的需求。而对于快速发展的中国各个城市，停车难也随着城市经济的快速发展和汽车数量的激增接踵而来。资料显示，全国36个大中城市停车位满足率不足20%，也就是说，目前我国城市每5辆机动车辆只有1个停车位。 国内家用汽车拥有量的迅速增加，使城市道路交通变得十分拥挤，各大城市高峰时塞车已经成为天天可见的一道景观。家用汽车的停放也逐渐成为一个社会问题。我国大城市中由于停车位少，而土地越来越紧缺的情况下，停车位价格十分昂贵，为解决城市停车难的问题，家用车库是必然出路。我国家用车库发展虽经历了近几十年的发展，但仍处于初级的停车功能，是最原始的使用阶段，它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。为此对家用车库设计方案优化具有重大的现实意义和潜在的市场经济效益。 3.本课题的研究内容 本设计的主要内容包括自动车库门控制系统结构与原理分析、无线遥控工作原理、电机控制技术以及数码显示技术的工作原理、基于单片机的自动车库门控制系统方案、自动车库门控制系统器件选择与硬件电路设计、系统应用软件设计与调试等问题。通过以上设计可达到下列目标。 1、自动车库门控制系统的控制电源采用5伏直流输入 天津理工大学教务处制表
园林景观毕业设计开题报告
园林景观毕业设计开题报告 导读：开题报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料，这种文字体裁是随着现代科学研究活动计划性的增强和科研选题程序化管理的需要而产生的。下面小编为大家带来园林景观毕业设计的开题报告，希望能帮助到大家。 园林景观毕业设计开题报告 题目小庭院景观工程施工组织设计 施工组织管理设计是验证课堂理论，巩固和深化课堂所学知识的重要环节，通过课程设计，要求学生掌握建筑施工的基本知识，了解单位工程施工组织设计编制的程序和依据，掌握编制方法，步骤，了解单位工程施工组织设计及施工平面图的主要内容，能够综合运用所学知识，正确进行单位施工组织设计的编制，设计和调整。 (1)工程概况：是对拟建工程的基本性描述，通过对工程的简要说明了解工程的基本情况，明确任务量、难易程度、质量要求等。 (2)施工方案与技术措施：是对单一专业工程和分部工程的施工进行安排部署，主要由施工方法和施工措施组成，指导单一工程和分部工程施工的技术经济文件。 (3)施工进度计划与人材机用量计划方案：应依据总工期、施工预算、预算定额以及各分项工程的具体施工方案、
施工单位现有技术装备等进行编制。 (4)施工现场平面图布置:是用以指导工程现场施工的平面图，它主要解决施工现场合理工作问题， 1.向相关人士请教，熟悉相关经验； 2.学习熟悉相关文献，规范及法律； 3.进入施工现场，熟悉施工各项程序和甲方的要求； 4.施工组织设计的编制； 第一周：查阅相关资料，了解项目设计文件，编制工程概况。 第二周：施工方案与技术措施初步拟定，编制施工进度计划。 第三周：根据施工方案编制各项需要量计划，对现场平面图进行布置，编写质量保证措施和安全文明施工措施。 第四周：成果初稿修改，正式成果确定。 1. 《园林工程》，中国林业出版社，孟xx； 2. 《园林工程施工与管理》，高等教育出版社，陈xx； 3. 城市绿化工程施工及验收标准； 4. 《建设工程施工管理》，全国二级建造师执业资格考试用书编写委员会； 5. 《园林工程施工与管理》，中国林业出版社，董xx。 指导教师意见： 指导教师签名：
某水库大坝安全监测自动化系统设计与施工
某水库大坝安全监测自动化系统设计与施工 摘要：本文重点从某水库大坝的安全监测自动化系统的实施，谈到了对测位的布置、信号传输及设计、施工，同时也对防雷等问题做了分析。 关键词：水库大坝；监测；自动化；设计实施 0 前言 在土石坝安全监测自动化系统中，基础土建是其重要组成部分，往往由于认识的不足和工程应用研究较少，造成系统脆弱，成为水利自动化推广普及以及向深层次发展的屏障。为此，应重视并研究水利自动化系统的基础土建问题，为新建、改建及扩建的自动化工程建立可行的基础条件。 １测位布置 测位的布设原则是在满足大坝安全监测需求的基础上与自动化建设过程及长期稳定运行相适应的综合建设体系。某水库枢纽工程由土坝、溢洪道、输水洞和水电站等组成。土坝坝型为粘土心墙坝，最大坝高63m，坝顶长267m。目前实施的主要测点及监测项目有：大坝渗流压力、浸润线、绕坝渗流、上游坝坡渗透压力、心墙渗透压力、坝基渗透压力、排水导渗降压效能、地下水位、渗流量、库水位、温度场等。主要监测方法为测压管传感器法。主要监测设备为测压管、渗压计、投入式压力传感器、超声波水位流量计、电磁流量计、铂电阻温度传感器等。自动化系统的设计要求是将各测点采集的监测数据传送到监测中心站，由监测中心站完成数据处理与存储过程，实现土坝安全监测的自动化。 2 信号传输 大坝安全监测自动化系统是国内外近年来发展较快的应用技术，其系统的土建设计与施工目前还缺乏想应的行业规范，实施中遇到的主要问题有传输路径研究、设备保护、线路防护等，防护过程包括防止人为破坏、气候因素造成的破坏、电磁干扰及雷电轰击等。过去的水库管理中，曾有过自动化的雏形，如单一的远传水位计或坝体内预埋传感器等，信号传输路径通常是线路直埋或配合部分架空敷设，多数设备不可避免地在外力场、温度及电磁场的作用下很快夭折。总结其破坏形式，主要是外力破坏（如剪刀、拉力等）、生物破坏（如鼠嗑、虫灾等）、雷击破坏等；而内力破坏则不多见。这种系统一般只适应单测点的场合，而且不能改变结构，极易造成系统报废。 当前实施的土石坝安全监测自动化系统是一个具有相当规模的综合系统，是集多项目、多测位和多传感器于一体的自动化工程系统。从国际坝工管理发展趋势和我国水库水资源在现化国民经济中的重要地位考虑，在一改过去粗放型管理模式，朝着美化、细化和人文化的方向发展的基础上，建立经济、可靠、运行稳定的实用型信号线敷设和传感器仪表箱设计安装等方面是值和研究的。从多种传
园林景观设计专业毕业设计开题报告.doc
园林景观设计专业毕业设计开题报告 题目 xx市国庆盛花花坛植物的选择——以金盏菊为例 姓名李xx 班级园林347班 1.课题的意义 早春花卉的生产技术和花期控制。 2.毕业设计的主要内容 1、了解xx地区的植物生产环境，挑选适应xx地区生长的植物 2、植物选择，考虑植物的花期长短、病虫害、花卉的生长特性、生态特性、观赏与应用等因素 xx地区国庆盛花花坛设计中我选择的植物是彩叶草。 3、植物图案及色彩设计，考虑呈现的效果是否与主题相配 图案设计是由几何图形或者是几何图形的组合组成，花坛的大小适度。 色彩设计：盛花花坛表现的主题是花卉群体的色彩美，因此在色彩设计上要精心选择不同不同花色的花卉巧妙的搭配。一般要求鲜明、艳丽。如果有台座，花坛色彩还要与台座的颜色相协调。 3.所采用的方法、手段以及步骤等 1、方法：上网找资料、图书馆找资料、请教老师、还有去参观xx的盛花花坛 2、步骤：a、先确定主题
b、找和关于xx地区盛花花坛设计的资料 c、进行整理 d、设计大致流程 e、进行细节的审核 f、拟定方案设计可能会出现的问题的解决方案 4.阶段进度计划。 第一阶段（11月24日-11月30日）：资料收集阶段，主要进行资料收集与整理，开题报告的准备工作。 第二阶段（11月30日-月日）：设计阶段，根据资料与实地考察结果进行设计。 第三阶段（月日-月20日）：完成阶段，将设计阶段完成并进行审核。 第四阶段（月20日-月31日）：毕业设计文本编写与修订，并完成答辩工作。 指导教师意见： 指导教师签名： 年月日 题目 xx市国庆盛花花坛植物的选择——以金盏菊为例 姓名李xx 班级园林347班 1.课题的意义 早春花卉的生产技术和花期控制。
光照强度自动检测显示报警控制系统设计
传感器原理及应用课程 设计说明书 设计题目：光照强度自动检测显示报警控制 系统设计 学号： 姓名： 完成时间：2010、12、13至2010、12、19 总评成绩： 指导教师签章：
设计题目：光照强度自动检测显示系统设计 一、题目的认识理解 本次设计题目是光照强度自动检测显示报警控制系统设计，完成光照强度自动检测、显示、报警、控制系统。采用电路、数电、模电知识柔和一块设计电路，将系统分为四个模块设计电路：检测、显示、报警、控制，把复杂问题简单化。 数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。 测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。 显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。 自动控制模块，用或非门实现暗光控制，同时继电器闭合，打开日光灯，当在外界中、强光条件下继电器掉电日光灯熄灭。 一、设计任务要求： 设计一个光照强度自动检测、显示、报警、控制系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强） 1、方案的设计 根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型； 1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出；2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计； 3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计； 4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）； 5）设计结束后，进行仿真调试。 2、仿真调试方案 利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性； 给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。 3、完成课程设计报告。
基于单片机的自动门设计开题报告
本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称：基于单片机的自动门设计 学院（系）：自动化学院(电子信息科学与技术系) 年级专业：电技11级 学生姓名：安泰 指导教师：马建为 完成日期： 2015-03-30
一、综述本课题国内外研究现状，说明选题的依据和意义 1.1研究现状 自动门起源于上世纪30年代的美国，随着超级市场的兴起而得到应用。进入90年代以来，国外自动化技术发展很快，技术已经很成熟，并取得了惊人的成就。在现在人们生活中，自动门可以节约空调能源、降低噪音、防尘、防风，同时可以使出入口显得很庄重高档，因此应用非常广泛。在国外大都市里的大厦、宾馆、酒店、银行、商楼、写字楼，自动门已经随处可见，但在国内，自动门的自主研发尚处于初级阶段。在自动门控制系统设计中，稳定、节能、环保、安全、以及人性化是需要首先考虑的因素。 1.2选题依据 随着科技的不断发展以及信息化程度的越来越高，以单片机为控制核心的自动开关门在人们的日常生活中变得十分重要。因为他实用性强，技术先进，方便时尚，使得它将会是在以后代替一般门的必然趋势。 1.3研究的目的与意义 由于自动门体的重量及体积不同会对自动门驱动传动系统提出不同的要求，所以各种自动门可以分为重型自动门和轻型自动门。客流量的差异会对自动门的使用产生很大的影响，因此，自动门还可以分为一般自动门和频繁使用自动门。自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中普通门用的场合比较少，旋转门由于价格昂贵而且非常庞大，一般只使用于高档酒店宾馆，自动平移门使用的最广泛。大家一般所说的自动门、感应门就是指自动平移门，目前市场上流行的平移型自动门又一般是两开，这种门的特点是简单易控，维护方便，同时又节约空间。 本次设计主要是以单片机为控制核心，同时结合电机驱动以及传感器的设计。我相信随着电子科技的不断发展，电器智能化必将是以后的发展趋势，自动门也不例外。
景观开题报告范文景观设计毕业设计开题报告写
景观开题报告范文景观设计毕业设计开题报告写 毕业设计开题报告 1、课题背景介绍 临沂市位于山东省东南部，素有“山东南大门”之称，下辖3区9县，面积1。72万平方公里，人口1000万，是山东省面积最大、人口最多的行政区。临沂城水资源丰富，纵贯南北的沂河、柳青河、青龙河和横穿东西的祊河、涑河等5条河流在中心城区交汇，位于临沂城区段的沂河橡胶坝长1248米，为世界之最，已被列入世界吉尼斯记录，上游形成的沂蒙湖水面130万平方米，湖水碧波荡漾，面积相当于两个杭州西湖，xx年被国家水利部评定为国家级水利风景区。 过去由于只注重工业经济的发展，城市建设和环境保护等工作被忽略，市区滨河地段杂草丛生，1片荒芜；挖沙船到处挖沙，使河边变得坑坑洼洼，脏乱不堪；1些不法单位拉来建筑垃圾倾倒在沂河及涑河沿岸的堤坝上，许多工厂将废水也排放到河里，使河水变得浑浊不堪，污染严重，无法饮用。不少居民也将生活垃圾倾倒在这里，使河边变成了垃圾场，1到夏天，熏人的气味扑面而来，严重影响了居民的生活和城市形象。
为了适应经济的发展，扩大城市建设规模，合理利用充足的水资源，同时改善人们的生活环境，提升城市品位，临沂市政府决定投入巨沂资规划建设临市区内的滨河区域。 2、课题拟设计研究的主要内容、实验方案 在上述情况的影响下，我这次所报的毕业设计课题为“临沂市沂河沿岸（局部）景观设计”，所以滨水空间的规划、绿化和景观设计是这次课题设计研究的主要内容。 水是人们生活中必不可少因素，自古以来就被赋予多种属性，被当作理想人格的的1种象征，使得其在性、情、景、意交融中充满了生命的灵性；在中国古代文化中，水逐渐成为1种根源性的隐喻，是代表自然与城市“合1”的最好模型。可以说水是古代除了封建礼制以外，对城市规划特色形成起作用的最重要的因素。其作用从饮用、灌溉、运输发展到现在的提供活动、景观的载体，故滨水空间的性质也在不断变化。 在全球化背景下，我国当前进入快速城市化阶段，城市建设也陷入了不断趋同、特色危机重重的窘境；在工业化时期几近湮灭的水的特性再次成为刺激城市生命力的重要因素。因此在这次设计中应充分利用城市与水的“骨架”与“血肉”关系，因地制宜，融合
自动门控制开题报告
甘肃畜牧工程职业技术学院毕业设计开题报告 题目：自动门电气控制电路设计 系部：电子信息工程系 专业：电气自动化 班级：电气10.2班 学生姓名：王嫣 学号： 指导老师：陈岩 日期：2012.9.16
(本报告一式三份，一份交指导教师，一份存系上，一份存学生设计档案袋)
争。其结果是众多厂家一味地比拼价格，导致利润微薄。同时，由于价格过低，也使产品的持续改进和发展受到限制。 （二）自动控制发展趋势 自动门是门的一种，指可以将人接近门的动作或将某种入门授权识别为开门信号的控制单元。通过驱动系统将门开启,在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。 自动门起源于20世纪30到40年代，当时主要用于军事仓库、重要工厂为的是防火、防弹及开门方便。20世纪50年代后，自动门应用日渐广泛形成批量生产。许多大型银行、宾馆、酒店、大厦为提高档次和服务水平，为了与高层次的建筑相匹配，竞相采用自动门，促进了自动门的迅速发扎。真正较大规模生产和应用时70年代以后的事。目前自动门的主要生产国是美国、德国、意大利、荷兰和日本等发达国家。 自动门开始在建筑物上使用，是在二十世纪年以后。二十年代后期，美国的超级市场的开放，自动门开始被使用，受此影响。世界第一自动门品牌多玛在1945年开发出油压式、空气式自动门，新建大楼的正门也开始使用了。到了1962年，电气式己开始出现，之后伴随着城市的建设。自动门技术的领域每年都在增加。当初，用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难，只好进行油压、空压速度控制，转换但因能源利用效率很低。然而伴随着电气控制的技术发展，现在电气控制技术已经成熟，直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。例如，各种用可识别控制的自动专用门，感应自动门(红外感应,微波感应,触摸感应,脚踏感应)、刷卡自动门等。
压力检测系统的设计
2014 ~ 2015学年第1 学期 《专业综合课程设计》 课程设计报告 题目：压力检测系统的设计 专业：电子信息工程 班级：11电信一班 姓名： 指导教师：
电气工程学院2014 年11月23日
压力检测系统的设计 摘要 压力参数指标在工业化生产中有着广泛的应用，诸类仪表中，变送器的应用最为广泛、普遍，变送器大体分为压力变送器和差压变送器。压力测量对于保障正常的工业化生产有着重要的意义，对于本测控电路的设计，通过智能微压力（差压）变送器将物理型号变成电信号后，在经过模数转换芯片0809输送到单片机中所进行的硬件电路设计。通过80C51单片机的编程设计，完成对硬件电路的控制作用。0809是美国国家半导体公司生产的工艺8通道，8位逐次逼近式模数转换器。然后连接显示器，显示测量时的动态数据。本次课题设计最终结果是对输入信号进行显示与对比，而后输出最终结果，并且在上显示最终结果。 关键词：微压力（差压）变送器、0809转换器、压力传感器、转换器、显示器
目录 第一章设计背景 (1) 一设计任务及内容 (1) 二压力检测系统的设计的目的及意义 (1) 第二章压力检测系统的整体设计 (2) 一压力检测系统的原理 (2) 二模块的划分 (2) 2.1模块划分：............................... 错误!未指定书签。 2.2 各模块的具体参数 (3) 2.3 显示方式 (7) 第三章程序的设计 (8) 一程序的流程图 (8) 二程序代码 (9) 第四章仿真原理图 (13) 一仿真图 (13) 总结 (14) 参考文献 (14) 答辩记录及评分表 (14)
智能油烟检测系统的设计
时，传感器就会对控制芯片发出高电频信号。 光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。一般情况下，由三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。[2]在本设计中，两个光电传感器分别安装在油烟机内壁上和储油槽中。 震动传感器的运作原理是当它感觉到一个物体在震荡时，它会给控制芯片输入一个电压信号。[3]在本设计中，当蜂鸣器报警，显示是时候清理油烟机，而人们可能暂时不想清理油烟机时，他们会按下按钮开关来停止蜂鸣器。而震动传感器的作用就是感应人们第二次开启油烟机，而油烟机依然没有被清洗（光电传感器检测到油渍量超标），这时震动传感器会因为油烟机运作时的震动给控制芯片发送一个高电频信号，让蜂鸣器再次响起来。 发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。[4] 在本设计中，控制芯片的引脚9，10，11分别连着三个发光二极管，颜色分别是红绿黄，并同时与三个阻值为220Ω的电阻串联。为了节省电源，这三个LED 是要手动开关才会亮起来，并在三秒后熄灭。内壁传感器发出的信号控制黄灯，油 0 引言 本设计可以通过简单的方式告诉人们储油槽的油渍量何时达到溢出标准，油烟机内壁上的油渍何时超过油烟机负荷，使得人们能够知道油烟机的具体情况并及时清理油烟机。这样可以防止油渍滴出来，减少油污对家庭环境的污染，大大的提高人们生活上的便利。 1 项目设计思路 1.1 系统设计 本设计主要由两个光电传感器，一个蜂鸣器，三个发光二极管，和一个ArduinoUNO 控制芯片组成。它简单的工作原理是：当两个光电传感器检测到油污过多的时候，它们会向控制芯片发出信号，控制芯片接受到信号后会分别控制三个LED 灯和蜂鸣器。 在本设计中，控制芯片的主要作用是接受两个光电传感器和一个振动传感器发出的信号。对这些输入信号分别进行处理，从而产生输出信号来控制三个LED 灯和有源蜂鸣器。 [1] 引脚7和9是两个光电传感器信号的输入端口，引脚3是 开关信号的输入端口。引脚11到13分别是三个LED 灯信号的输出端口，引脚5是蜂鸣器信号的输出端口，引脚8是震动传感器的输入端口。两个光电传感器分别安装在油烟机内壁上和储油槽中。两个传感器分别装载在一个密封的玻璃块里。当内壁上的传感器玻璃外壳上附着的油污积累到一定厚度时，光电传感器就会探测到强烈的信号反射并对控制芯片发出高电频信号。当储油槽中的传感器玻璃外壳完全被覆盖 Key words :lampblack machine; Arduino UNO control board; lampblack intelligent detection; alarm system
毕业设计景观开题报告
毕业设计景观开题报告 篇一：园林专业毕业设计开题报告 *******************学校 毕业设计开题报告 题目：学生姓名：学号： 系别：专业： 指导教师： XX年 4 月 3 日 开题报告填写要求 1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及系部审查后生效； 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．学生查阅资料的参考文献应不少于6篇（不包括辞典、手册）； 4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“XX年4月26日”或“XX-04-26”。
毕业设计开题报告 篇二：景观类毕业设计开题报告XX.5.14 本科毕业设计(论文) 开题报告（含论文综述） 学院：艺术学院 所属教研室：环境艺术设计教研室 课题名称：南宁市仙湖大道东方外国语学院 片区景观规划设计 专业(方向)：环境艺术设计 班级： 09-9班学号： 3091022717 学生：梁艳梅 指导教师：黎勇职称：讲师 开题日期：XX年01月 25日 篇三：主题广场景观毕业设计开题报告 本科生毕业设计（论文） 开题报告 题目： XX采摘闲旅游区主题广场设计 姓学号：班 一、课题提出 1、背景与现状分析： 沣河采摘休闲旅游区项目所在地位于西安沣河生态景区，是西安西郊地区首个大型滨水生态公园，区域总面积940