Рекомендации по содержанию и объему курсового проекта

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра ПР-1 "Приборы и информационно-измерительные системы"

УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой

             ____________(Слепцов В.В.)

«___»_________2010г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К выполнению курсового проекта

по дисциплине 2122 "Конструирование измерительных приборов"

Обсуждены на заседании кафедры

(предметно-методической секции)

                                                            «__»___________2010г.

                                            Протокол № __

МГУПИ – 2010.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

1 Микропроцессорные приборы как объект проектирования……...…3

  2 Цели и задачи курсового проектирования……………………………5

2.1 Выбор темы курсовой работы…………………………………………..6

        2.2 Темы курсовых проектов…………………………………………….7

       2.3 Подготовка плана курсового проекта……………………………….8

          2.4 Рекомендации по содержанию и объему курсового проекта……...8

       2.4.1 Введение…………………………………………………………….8

       2.4.2 Обзор по решаемой проблеме……………………………………..9

  2.4.3 Конструкторский раздел…………………………………………...9

2.4.4 Заключение и выводы……………………………………………..10 

2.4.5 Список использованной литературы…………………………….10

2.4.6 Приложения……………………………………………………….11

2.4.7 Рекомендации по оформлению и защите проекта……………...11

  3 Пример оформления курсового проекта……………………………14

                4 Литература ...........................................................................................14

1 Микропроцессорные приборы как объект проектирования

Современные аналого-цифровые микропроцессорные приборы (МПП) представляют собой за­кон­ченные устройства, осуществляющие взаимодействие с объектом измерения, ис­следова­ния или управления и с человеком-оператором и (или) системой сбора и обработки информа­ции. Такие при­боры строятся на основе аналоговых входных элементов и цифровых преобра­зующих и выходных элементов с жестко закрепленными или программируемыми функциями. Применение микропроцес­соров в приборах обеспечивает существенное улучше­ние их техни­ческих характеристик, а также придает приборам новые качества:

- адаптацию к измеряемому сигналу путем автоматического выбора диапазона измере­ний, норма­лизации сигналов, уменьшения влияния неинформативных паразитных парамет­ров, иденти­фикации объектов измерения и их характеристик и т.п.;

- совмещение процессов измерения, преобразования формы информации и ее обра­ботки по ал­го­ритмам, которые ранее не использовались из-за сложностей аппаратной реали­зации;

- улучшение взаимодействия с человеком-оператором за счет представления результа­тов изме­ре­ния в наглядной и удобной форме, обеспечения программных режимов работы прибора, уп­роще­ния процессов регулировки, настройки, контроля, интерпретации нестан­дартных ситуа­ций и т.п.

Все эти положительные качества наиболее успешно могут быть реализованы в програм­ми­руемых МПП. Их принципиальной осо­бенностью является многофунк­цио­нальность и возможность расширения и смены выполняе­мых функций практи­чески без измене­ний в составе аппаратных средств. Для программируе­мых МПП характер­ным является наличие в их структуре единого центрального ядра, которое осуществляет все функции по формированию сигна­лов управления и цифровой обработке информации. Та­ким ядром в составе прибора является мик­ропроцессорный контроллер (МК)

На рисунке 1.1- показана укрупненная структурная схема прибора, где все пояснения даны в под рису­ночных надписях.      

ПП —первичный преобразователь; ВП - вторичный преобразователь; ИС -   измери­тельная схема; УСО - устройство связи с объектом; МК - микроконтроллер; СУИ — система управления индикацией; ПИУ - панель индикации и управления; СУП - система управления прибором; КИП - комбинированный источник питания.

Рисунок 1.1 -Укрупненная структурная схема прибора

МК в составе МПП используется для решения разнообразных задач, которые можно разбить на пять основных групп задач:

1 Управление последовательностью функционирования МПП путем выдачи управ­ляющих воз­действий на все компоненты прибора, изменения структуры и функций прибора при от­казах его блоков, переключения на различные алгоритмы управления прибором;

2 Контроль за работой подсистем прибора и диагностика неисправностей с их после­дующей ло­кализацией;

3 Обработка информации в цифровой форме, в том числе, калибровка прибора, кор­рекция систе­матических погрешностей, компенсация случайных ошибок, сжатие информа­ции, ее восстановле­ние, получение достоверных оценок, прогнозирование и интерполяция, формиро­вание управляющих сигналов и другие действия, которые могут быть формализованы и про­граммно реализованы;

4 Организация связи с человеком-оператором, т.е. представление информации в удоб­ной и обо­зримой для человека форме, освобождение человека от рутинных операций (настройки, вычисле­ний и др.), использование функционально-программируемой клавиатуры для упро­щения управления прибором и т.п.;

5 Сопряжение с системой и другими приборами за счет реализа­ции разнообразных ин­тер­фейс­ных Функций, адаптации к вход­ным сигналам и прочее.

Ядро прибора в виде МК позво­ляет реализовать все перечис­ленные функции. С помощью дешифратора адреса (ДА) выбирается нужный номер аналого­вого канала из числа тех каналов, которые могут быть под­ключены к аналого­вому мультип­лексору. Сигнал с выхода мультиплексора поступает на измерительный усилитель ка­нала (ИУ) коэффициент усиления которого может программно изменяться, за счет чего достига­ется масштабирование входных сигналов. С выхода ИУ сигнал поступает на аналоговое запо­минающее устройство (АЗУ), а затем - на вход аналого-цифро­вого преобразователя (АЦП) управление кото­рым осуществляется МВ через соответствующую интерфейсную схему. С вы­хода АЦП снимается сигнал в цифровой форме и поступает в МК, где производится требуемая обработка в соответствии с выбран­ными алгоритмами. Человек-оператор может вмешиваться в процесс измерения и обработки инфор­мации с помощью кла­виатуры ручного управления. Рассмотренные МПП могут иметь не­сколько аналоговых вход­ных преобразователей, которые, как правило, конструктивно отделены от цифровой части прибора и соединяются с ней специаль­ными линиями связи.

  2 Цели и задачи курсового проектирования

Целями курсового проектирования являются:

-закрепление, расширение и углубление специальных знаний, по­лученных студентами при изуче­нии дисциплины "Конструирование измерительных приборов";

-овладение практическими навыками расчета, оптимизации параметров и конструирования приборов, удовлетворяющих заданным метрологическим, техниче­ским и эргономическим требованиям.

Для выполнения данного проекта требуется творческий подход, активность в поиске источников информации, исследовании проблем, использование современных методов конструирования приборов.

Курсовой проект должен рассматриваться как составной элемент будущей выпускной квалификационной работы студента. Она может быть научным исследованием и стать основой для докладов на научной конференции, написания научных статей.

Курсовой проект подготавливается студентом самостоятельно под руководством преподавателя, закрепленного кафедрой, отвечающей за данную специализацию.

При выполнении курсового проектирования студенты должны ре­шить следующие основные за­дачи:

-выбор темы курсового проекта;

-изучение источников (литературных, статистических документов, материалов фирмы и т.п., а также настоящих методических указаний и методических указаний по оформлению курсовых проектов);

    -подготовка плана работы, уточнение темы, согласование с руководителем.

 -произвести расчет и обеспечить условия согла­сования эле­ментов структуры при­бора;

 -расчет габаритных размеров печатной платы;

 -расчет частоты вибрации печатной платы;

 -рассчитать вероятность безотказной работы прибора и повысить его надежность за счет восстановления и резервирования;

 -разработать конструкцию прибора;

-правильно и в полном объеме отобразить результаты работы в графической части проекта и по­яснительной записке;

-защитить свои проектные решения.

Отдельные, наиболее важные, этапы подготовки курсовой работы рассмотрим подробней.

Выбор темы курсовой работы

Выбор темы курсовой работы осуществляется студентом самостоятельно по согласованию с преподавателем, ведущим курс лекций по конструированию измерительных приборов. При выборе темы следует ориентироваться на перечень тем, предложенный в разделе 2.2.

Этот перечень является примерным, и студентом может быть предложена своя тема с необходимым обоснованием целесообразности ее разработки, согласованная с преподавателем, читающим курс лекций по конструированию измерительных приборов. При выборе темы студент должен учитывать свои научные интересы и практические возможности использования информации о прототипе установки, на основе которой будет подготавливаться курсовая работа. Целесообразно учитывать также дальнейшую перспективу написания дипломной работы по выбранной теме.

Во всех случаях тема курсового проекта должна быть актуальной, достаточно конкретной и иметь прикладное значение. Она должна соответствовать современному уровню приборостроения с учетом современного состояния микроэлектроники. В процессе разработки тема может быть уточнена или изменена по согласованию с ведущим преподавателем.

2.2 Темы курсовых проектов

1. Разработка конструкции цифрового тахометра.

2. Разработка конструкции цифрового термометра.

3. Разработка конструкции цифрового измерителя параметров микроклимата.

4. Разработка конструкции цифрового тонометра.

5. Разработка конструкции цифрового пульсометра.

6. Разработка конструкции цифрового металлоискателя.

7. Разработка конструкции многоканального термометра.

8. Разработка конструкции цифрового термоанемометра.

9. Разработка конструкции микропроцессорного газоанализатора.

10. Разработка конструкции импульсного металлоискателя

11. Разработка конструкции микропроцессорных весов.

12. Разработка конструкции микропроцессорного высотомера

13. Разработка конструкции цифрового манометра.

14. Разработка конструкции электронного компаса

15. Разработка конструкции электронного измерителя влажности древесины

16. Разработка конструкции электронного дальномера

17. Разработка конструкции электронного теплосчетчика

Подготовка плана курсового проекта

Разработка плана курсового проекта выполняется студентом после изучения всех доступных источников: учебной, научной литературы, монографий, авторефератов диссертаций, статистических данных, материалов фирм-производителей процессоров измерительных приборов и т.д. На этом этапе работы целесообразно также ознакомиться с настоящими методическими указаниями, а также методическими указаниями по проведению преддипломной практики и выполнению дипломных работ.

Разработанный студентом план курсового проекта должен быть согласован с руководителем этой работы.

Практика показала, что оптимальной является структура курсового проекта, состоящая из двух разделов, введения и заключения. Внутри каждого раздела должно быть несколько параграфов (2-4). Все разделы и параграфы должны быть логически связаны между собой.

Рекомендации по содержанию и объему курсового проекта

Содержание работы и список литературы оформляется на отдельном листе. Каждый раздел курсового проекта начинается с новой страницы.

Рекомендации по содержанию и объему представлены по разделам курсового проекта. Общий объем работы (без приложений) должен быть от 20 до 25 страниц машинописного (шрифт Times, 14pt 1,5 интервала) текста.

    2.4.1 Введение

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, характеризуется ее научное и практическое значение, формулируются цели и задачи курсового проекта, определяется объект, предмет и методы исследования, источники информации. Примерный объем введения – 1-2 страницы машинописного текста.

2.4.2 Обзор по решаемой проблеме

Этот раздел является теоретическим исследованием проблемы и выполняется на основе анализа и обобщения имеющейся отечественной и зарубежной литературы (научной, специальной) и других материалов. В разделе дается обзор существующих установок и систем, анализируются пути и методы улучшения их характеристик, влияющих на конечный результат, поставленный в задании на курсовой проект.

Основное внимание в данном разделе должно быть уделено критическому анализу различных подходов, алгоритмов, проектно-конструкторских решений и обоснованной аргументации собственной позиции и взглядов автора на решение проблемы. Текст необходимо излагать самостоятельно, делать собственные выводы, заключения и аргументировать их. Теоретические положения, сформулированные в этом разделе, должны стать исходной научной базой для выполнения последующих разделов курсового проекта.

Объем первого раздела должен составлять не более 10 страниц печатного текста.

2.4.3 Конструкторский раздел

Второй раздел при обоих вариантах структуры работы имеет методический или расчетно-аналитический характер.

Во втором разделе приводятся обоснование функциональных схем и алгоритмов работы разрабатываемой системы, раскрывается их содержание, рассматривается методика проведения исследований (работ, расчетов), излагаются результаты исследований. В этом же разделе производится конструкторская проработка изделия с оформлением графической документации в соответствии с ЕСКД и СТП МГУПИ. Графический материал оформляется в электронном виде формата А4 и включает в себя:

    Пояснительная записка и чертежи выполняются в электронном виде в соответствии с ЕСКД и СТП МГУПИ. Чертежи формата А4, как правило оформляются в AUTOCAD, но допускается применение аналогичных пакетов (COREL DRAW, КОМПАС и др.) Бланки пояснительная записка и задание заполняются от руки.

Ниже приводится   пример оформления курсовых проектов.

    В некоторых обоснованных случаях по согласованию с преподавателем объем графической части проекта может быть изменен

Рекомендуемый объем второго раздела составляет не более 10 страниц.

Заключение и выводы

В этом разделе отражаются основные результаты выполненной работы, важнейшие выводы и рекомендации, а также предложения по их практическому использованию.

Список использованной литературы

Список использованной литературы включает все источники информации, изученные и использованные студентом при подготовке курсового проекта. Список литературы подбирается студентами самостоятельно. Возможно использование списка дополнительной литературы, рекомендованного в методических указаниях к практическим занятиям. В список не включаются учебники и учебные пособия. Основой для написания курсового проекта должны служить научные работы и монографии, статьи в периодической печати, справочники, материалы фирм-производителей элементной базы. Рекомендуется использование литературы, изданной в последние 4-5 лет. При чтении литературы необходимо сначала ориентироваться на фундаментальные работы (монографии и научные труды), затем дополнять свои знания за счет периодических изданий. Описание включенных в список источников должно осуществляться в соответствии с требованиями библиографических описаний, а также методических указаний. Материал, необходимый для курсовой работы следует законспектировать. Источники в списке литературы должны располагаться в порядке их использования в тексте пояснительной записки и иметь сквозную нумерацию.

Приложения

    В приложения выносится графический материал:

     принципиальная электрическая схема;

     печатная плата сборочный чертеж;

     корпус общий вид;

     перечень элементов;

  дополнительная, вспомогательная информация исходные данные и т.п., которые загромождали бы основной текст.