電氣工程實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、課程設(shè)計(jì)目的電氣工程實(shí)訓(xùn)課程設(shè)計(jì)是電氣類(lèi)專業(yè)核心實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)真實(shí)工程場(chǎng)景的項(xiàng)目實(shí)踐，幫助學(xué)生將電路原理、電機(jī)控制、自動(dòng)控制等理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為工程實(shí)踐能力。本次設(shè)計(jì)旨在：掌握電氣系統(tǒng)“需求分析—方案設(shè)計(jì)—硬件選型—電路設(shè)計(jì)—軟件編程—調(diào)試優(yōu)化”的全流程設(shè)計(jì)方法，提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程實(shí)施能力；熟悉常用電氣元件（如控制器、傳感器、執(zhí)行器、保護(hù)裝置）的選型邏輯與應(yīng)用場(chǎng)景，強(qiáng)化電路設(shè)計(jì)的規(guī)范性與安全性意識(shí)；培養(yǎng)問(wèn)題診斷與解決能力，在調(diào)試過(guò)程中學(xué)會(huì)分析硬件故障、軟件邏輯錯(cuò)誤，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化方案；鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作與工程文檔撰寫(xiě)能力，通過(guò)小組分工、報(bào)告撰寫(xiě)與答辯，提升工程溝通與成果表達(dá)水平。二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求本次實(shí)訓(xùn)圍繞“智能電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”（可結(jié)合專業(yè)方向調(diào)整為“電力系統(tǒng)保護(hù)仿真”“工業(yè)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等主題）展開(kāi)，需完成以下核心任務(wù)：（一）系統(tǒng)需求分析與方案設(shè)計(jì)1.需求調(diào)研：結(jié)合工業(yè)/民用場(chǎng)景（如智慧樓宇照明、工廠電機(jī)節(jié)能控制、電力負(fù)荷監(jiān)測(cè)），明確系統(tǒng)功能需求（如自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障報(bào)警）、性能指標(biāo)（如響應(yīng)時(shí)間、精度、可靠性）；2.方案對(duì)比：對(duì)比至少2種技術(shù)方案（如控制器選型：STM32/PLC/Arduino；通信方式：藍(lán)牙/485/WiFi），從成本、性能、可擴(kuò)展性等維度分析優(yōu)劣，選定最終方案；3.原理框圖設(shè)計(jì)：繪制系統(tǒng)原理框圖，明確各模塊（傳感器、控制器、執(zhí)行器、電源、通信）的功能與信號(hào)流向，標(biāo)注關(guān)鍵參數(shù)（如傳感器量程、控制器運(yùn)算能力）。（二）硬件選型與電路設(shè)計(jì)1.元件選型：根據(jù)需求選擇核心元件（如控制器、傳感器、繼電器、驅(qū)動(dòng)芯片），填寫(xiě)《元件選型表》（含型號(hào)、參數(shù)、廠家、成本），選型需滿足“性能匹配、成本合理、市場(chǎng)可采購(gòu)”原則；2.電路設(shè)計(jì)：使用專業(yè)工具（如AltiumDesigner、AutoCADElectrical）繪制電路原理圖，包含：控制器最小系統(tǒng)（電源、復(fù)位、時(shí)鐘電路）；傳感器接口電路（如光敏電阻的ADC采集電路、電流傳感器的隔離電路）；執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)電路（如MOS管驅(qū)動(dòng)LED、繼電器驅(qū)動(dòng)接觸器）；保護(hù)電路（保險(xiǎn)絲、浪涌抑制、過(guò)流保護(hù)）；3.設(shè)計(jì)規(guī)范：電路需標(biāo)注元件參數(shù)（如電阻阻值、電容容值）、接口定義（如通信引腳、電源引腳），遵循電氣安全規(guī)范（如強(qiáng)電/弱電分離、接地設(shè)計(jì)）。（三）軟件編程與邏輯實(shí)現(xiàn)若涉及嵌入式/PLC編程，需完成：1.程序架構(gòu)設(shè)計(jì)：劃分功能模塊（如數(shù)據(jù)采集、邏輯判斷、執(zhí)行控制、通信交互），繪制程序流程圖；2.代碼實(shí)現(xiàn)：使用對(duì)應(yīng)語(yǔ)言（如C語(yǔ)言、ladderlogic）編寫(xiě)代碼，實(shí)現(xiàn)核心功能（如：根據(jù)光敏電阻值輸出PWM調(diào)節(jié)LED亮度；通過(guò)Modbus協(xié)議上傳電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)）；3.代碼規(guī)范：添加必要注釋（如函數(shù)功能、關(guān)鍵變量含義），采用模塊化編程（如封裝傳感器讀取函數(shù)、執(zhí)行器控制函數(shù)），提升代碼可讀性與可維護(hù)性。（四）系統(tǒng)調(diào)試與優(yōu)化1.分模塊調(diào)試：對(duì)硬件電路（如傳感器模塊、驅(qū)動(dòng)模塊）和軟件模塊（如數(shù)據(jù)采集函數(shù)、控制邏輯）分別測(cè)試，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)（如傳感器輸出電壓-亮度曲線、PWM占空比-LED亮度關(guān)系）；2.系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：搭建完整系統(tǒng)，模擬真實(shí)場(chǎng)景（如改變環(huán)境亮度、遠(yuǎn)程發(fā)送控制指令），驗(yàn)證功能是否達(dá)標(biāo)；3.故障診斷與優(yōu)化：針對(duì)調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題（如傳感器數(shù)據(jù)波動(dòng)、執(zhí)行器響應(yīng)延遲），分析原因（如電磁干擾、代碼邏輯錯(cuò)誤），提出優(yōu)化方案（如增加濾波電路、優(yōu)化PID參數(shù)）并驗(yàn)證效果。（五）設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)報(bào)告需包含以下內(nèi)容（字?jǐn)?shù)≥5000字，圖文并茂）：1.項(xiàng)目背景與需求分析：說(shuō)明項(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景、功能與性能需求；2.方案設(shè)計(jì)與論證：對(duì)比不同技術(shù)方案，闡述選型依據(jù)；3.硬件設(shè)計(jì)：電路原理圖、元件清單、選型理由；4.軟件設(shè)計(jì)：程序流程圖、關(guān)鍵代碼片段、功能說(shuō)明；5.調(diào)試過(guò)程：測(cè)試方法、數(shù)據(jù)記錄、問(wèn)題及解決措施；6.結(jié)論與展望：總結(jié)設(shè)計(jì)成果（如功能實(shí)現(xiàn)情況、性能指標(biāo)達(dá)成度），提出改進(jìn)方向（如擴(kuò)展功能、降低成本）。三、進(jìn)度安排（共4周）階段時(shí)間核心任務(wù)交付物------------------------------需求分析與方案設(shè)計(jì)第1周確定項(xiàng)目主題，完成需求調(diào)研、方案對(duì)比、原理框圖設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)報(bào)告（含原理框圖、選型對(duì)比表）硬件設(shè)計(jì)與軟件編程第2周完成電路原理圖設(shè)計(jì)、元件采購(gòu)（或仿真），編寫(xiě)軟件代碼框架電路原理圖、軟件流程圖、核心代碼系統(tǒng)調(diào)試與優(yōu)化第3周硬件焊接（或仿真搭建）、分模塊調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、問(wèn)題優(yōu)化調(diào)試記錄（含測(cè)試數(shù)據(jù)、問(wèn)題解決過(guò)程）報(bào)告撰寫(xiě)與答辯第4周整理設(shè)計(jì)過(guò)程，撰寫(xiě)報(bào)告，準(zhǔn)備答辯PPT，完成答辯設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯PPT、實(shí)物/仿真系統(tǒng)四、考核方式本次課程設(shè)計(jì)采用“過(guò)程+成果”雙維度考核，具體如下：（一）過(guò)程考核（30%）出勤與任務(wù)進(jìn)度（15%）：每周考勤（遲到/早退/缺勤扣分），階段任務(wù)完成度（如第1周未提交方案設(shè)計(jì)，扣5分）；團(tuán)隊(duì)協(xié)作（15%）：小組內(nèi)分工合理性、成員貢獻(xiàn)度（由組長(zhǎng)與組員互評(píng)）。（二）成果考核（70%）設(shè)計(jì)報(bào)告（30%）：內(nèi)容完整性（是否覆蓋所有要求模塊）、技術(shù)深度（如方案論證是否充分、調(diào)試分析是否專業(yè)）、排版規(guī)范性（圖表編號(hào)、參考文獻(xiàn)格式）；實(shí)物/仿真系統(tǒng)（30%）：功能實(shí)現(xiàn)度（是否達(dá)成需求）、穩(wěn)定性（連續(xù)運(yùn)行2小時(shí)無(wú)故障）、擴(kuò)展性（如預(yù)留接口可新增傳感器）；答辯表現(xiàn)（10%）：對(duì)設(shè)計(jì)思路、技術(shù)難點(diǎn)的闡述清晰度，回答問(wèn)題的準(zhǔn)確性與邏輯性。五、參考資料1.教材類(lèi)：《電氣工程實(shí)訓(xùn)教程》（機(jī)械工業(yè)出版社）、《電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》（化學(xué)工業(yè)出版社）、《STM32單片機(jī)原理與工程實(shí)踐》；2.規(guī)范類(lèi)：GB/T____《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB7000.____《燈具第1部分：一般要求與試驗(yàn)》；3.技術(shù)手冊(cè)：TI《運(yùn)算放大器應(yīng)用手冊(cè)》、ST《STM32F103數(shù)據(jù)手冊(cè)》、西門(mén)子《S____