面向智能专业的本科毕业论文（设计）管理模式探析
摘要：针对智能专业本科毕业论文(设计)存在的问题，提出面向能力培养的本科毕业论文(设计)教学改革，从毕业设计时间和选题要求等方面，具体阐述毕业论文(设计)管理模式的实施过程，并以南开大学为例说明改革效果。
关键词：智能科学与技术;本科毕业设计;过程管理系统
1智能专业本科毕业论文(设计)改革背景
智能专业是一个新兴专业，在学科建设上各高校百花齐放、各有特色，但目前国内高校的智能专业本科教学普遍存在以下突出问题㈣。
(1)专业课程过于庞杂。专业课程设置重叠较大，本来的出发点是扩大学生的知识面，但由于学时有限，过多的课程反而影响了专业特色。
(2)培养模式落后。缺乏学科交叉，且“教师一学生”的单一教学模式不利于培养学生的团队意识和协作能力。
(3)专业培养缺乏目标导向与社会定位。学生缺乏对智能学科的系统化理解，很难培养其认识问题和解决问题的能力。
因此，沿用传统的毕业论文(设计)管理模式和时间分配方案，以通常的论文撰写和答辩为基本考评方式，效果并不理想。
2智能专业本科毕业论文(设计)的指导思想
高等学校本科毕业论文(设计)是本科教育成果的收官之作，对学生进入社会或继续深造都有重要的过渡作用，需特别重视。通过面向能力培养的本科毕业设计教学改革，智能专业本科毕业设计的指导思想在遵循《南开大学本科生毕业设计手册》的基础上，主要强调以下3个方面。
(1)学生应结合课程学习情况、今后拟就业方向、个人兴趣、继续深造方向等选择适合自己的导师和毕业设计题目，而非功种性地选择难度低、给分高、容易过的题目。在毕业设计过程中，学生应发挥主观能动性，将涉及的核心课程知识点再做温习，与指导教师积极沟通，与团队成员经常讨论。
(2)教师在指导学生选题方面应注重与前沿技术的相关度，可将在研项目、子课题、甚至技术点中的一些工作作为本科生毕业设计题目，鼓励教师多出题目。教师在指导学生过程中应给予参考文献、参考书目建议，并根据项目情况提供之前的项目文档，同时注意培养学生撰写项目文档的能力。
(3)论文撰写符合南开大学本科毕业设计内容、格式规范，做好论文答辩的各项准备。
为了全面贯彻智能专业本科毕业设计的指导思想，使毕业设计工作顺利推进，智能专业本科毕业设计正式开展前要经过两个层次的动员工作，一方面由学院教学领导班子动员毕业设计导师，另一方面，学院组织学生集中召开毕业设计动员大会。
3智能专业本科毕业论文(设计)内容和过程
3.1毕业论文(设计)前导课程
为了使毕业论文(设计)实现更好的效果，学校首先在毕业论文选题前一学年就开设综合课程设计课程，该课程可以分为春、秋两个学期(即第五、六学期)，分别为综合课程设计2-1和综合課程设计2-2。由教师根据自己的科研项目或教授课程给出1～3个题目，将智能学科核心课程(如智能工程、机器视觉、现代控制论、过程控制、电路基础、计算机基础等)之间的关联性通过恰当的选题体现出来。学生在自由选择一个题目后，像研究生一样进入实验室，跟随导师完成题目，并做定期进度汇报。
该课程近两年开始实施，效果比较显著，主要体现在两个方面。一是合理弥补了本科生毕业设计时间不足的问题，真正的毕业设计过程在大四学期才刚刚开始，而该阶段的学生一般忙于找工作、考研、出国等事务，很难集中全部精力和在校时间投入毕业设计中。尤其工科类的题目需要经过实际调试和设计才能完成，很多学生由于时间所限草草应付。前导课程设置在大三学年，学生就有充沛的时间，有较稳定的学习状态和心理状态。二是使学生提前进入科研环境，熟悉基本的科研条件和论文写作技能，对知识结构做进一步的整理和温习，并对自己的能力有一个初步认识，也能较早发现自己的兴趣点，在后期真正开展毕业设计时选题更准确、进入研究状态更快、论文(设计)质量更好。
3.2时间要求
本科毕业论文(设计)工作时间不得少于12周，不设上限，充足的工作时间是保证质量的重要前提。学校安排学生在大四上学期进行毕业论文(设计)的动员、选题、导师确定、文献查阅等工作;在大四下学期集中完成毕业论文(设计)的实验(调研)、撰写、答辩等环节。大三学年(上下两个学期)开设毕业设计前导课程，客观上也为毕业设计增加了更多时间。
3.3选题要求
(1)以培养智能专业优秀毕业生为目标，充分体现专业特点。同时，鼓励学生选择以本专业为主的交叉学科课题，如近两年有不少学生将机器视觉、图像处理等技术与生物、法语、环境等学科的实际问题结合，做出了有应用价值的毕业设计。
(2)学生应根据自身情况考虑选题，不要随意或者盲目。前文提到的毕业设计前导课程为学生达到此要求提供了帮助。
(3)论文选题应有一定的理论价值或实践价值，本科毕业设计应有1～2个创新点。
(4)学生可选择指导教师提供的题目，也可自拟题目。学院采取开题报告的形式审核全体学生的选题，并填写《智能专业开题报告审查表》，经导师、院主管本科教学副院长签字备案。如题目更改，学生需填写《智能专业本科毕业题目变更审查表》，同样经签字后备案。其中，学院会选拔5～10名学生面向整个专业的师生举行示范性开题报告。
(5)学生选题原则上要求每人1题。但由于智能专业很多题目需团队协作完成，因此规定若2人(或2人以上)合作课题，毕业论文(设计)必须分开撰写，在毕业论文(设计)中要重点阐述本人独立完成的部分，并明确说明本人在课题研究中完成的内容对整个课题的贡献。
3.4资料查阅、实验设计及数据整理
智能专业本科生如同其他工科学生一样，往往直接着手解决具体问题，而忽略了问题背后的理论意义。因此，学生应进行一定量的文献阅读工作，在开展毕业设计前广泛收集资料，以便了解目前该领域国内外研究现状并做好记录。同时，要求学生将课题的研究背景、资料查阅情况、文献阅读心得进行归纳总结，并在初期进行一次详尽汇报。导师对该汇报评价满意后，学生继续进行实验设计和后继答辩工作，若不符合要求则需重新汇报直到符合要求为止。我们要让学生懂得：只有通过丰富翔实的前期调研，才能了解理论界对自己拟研究问题的研究状况，避免低水平重复性工作，也防止侵犯他人知识产权，这对学生今后的研究工作有着重要的意义。
3.5编写提纲和撰写毕业论文(设计)
根据智能专业特点，撰写论文的时间为4周，在撰写前应与指导教师讨论三级目录。学生应主动找导师指导毕业论文(设计)，每周至少一次，总次数不少于10次。这里特别强调，如学生没有按要求完成之前的环节，而直接提交论文，则不准许答辩，亦不能获得相应学分。
3.6毕业论文(设计)指导与检查
指导教师应按学校要求对学生进行定期指导，同时对学生毕业论文(设计)的完成进度、质量、出勤等情况进行检查，及时解决检查中发现的问题，如实填写《智能专业毕业论文(设计)开题报告审查表》《智能专业毕业论文(设计)中期检查表》《智能专业毕业论文(设计)进度检查表》等表格。
3.7利用网络系统完成全过程质量控制
良好的改革方案，离不开有效的管理机制。在该方面，南开大学智能科学与技术专业利用学科在信息技术方面的优势，开发了一套完整的管理系统，用于管理本科生毕业设计全过程。学生可以在综合课程设计(前导课程，如图1)和智能专业本科毕业设计(如图2)分别使用系统完成填报志愿、导师双向选择、开题报告提交、中期检查等步骤。相应地，导师可以通过该系统完成题目布置、开题报告审核、中期检查等工作。学科主管教学工作领导也可借助该系统，通过高权限访问，评阅和批示教师及学生的论文进度和质量。
4结语
针对智能科学与技术专业在本科毕业设计方面的问题，根据本学科的积累和建设，我们提出了面向能力培养的毕业设计改革思路并进行尝试。该方案通过在南开大学智能专业的实施，取得了一定效果，对其他高校的智能学科教学建设有一定参考价值。毕业设计管理包含前导课程、时间要求、选题要求、资料查阅、实验设计及数据整理、编写提纲和撰写毕业论文(设计)、毕业论文(设计)指导与检查等各个方面。其中两点较有特色：在毕业设计开始前，开设综合课程设计课程作为毕业设计前导课程，为学生的毕业设计打下良好基础;在毕业设计过程中通过网络系统完成全过程质量控制，使各阶段易于实施。
(编辑：孙怡铭)
作者：周璐 许林 刘忠信 刘景泰
摘 要：计算机本科毕业论文近年来质量有下滑趋势。为了改变这种趋势，在“智慧教育”大环境下，针对计算机专业毕业设计的专业性特点及本科毕业设计存在的问题，提出了基于Android的计算机本科毕业设计移动指导平台一体化实施方案及指导策略，并搭建出移动指导平台。该指导策略理论依据充分，具有实践可操作性，将策略应用于实践操作中，对于改善毕业设计指导的现状效果明显。
关键词：毕业设计;智能指导;移动平台;工作流
1 引言(Introduction)
本科毕业设计是本科高校人才培养计划的重要组成部分，它对于检验在校所学专业知识、培养富有实践能力和创新精神的人才具有重要意义。然而近年来受内外界诸多因素的冲击，毕业论文的撰写过程和对毕业论文的指导管理流于形式，内容充实、格式规范的高水平毕业论文越来越少，究其原因如下[1-4]：
第一，毕业设计阶段正值毕业生处于紧张毕业实习、择业就业、考研冲刺或其他社会考试备考阶段，客观上造成监督不力局面。第二，计算机专业毕业设计一般应符合软件工程阶段划分，然而事实上学生对软件开发流程思路不清，导致源码质量低下，毕业论文结构不合理。第三，学生基础能力薄弱，利用数字图书馆查阅文献能力不足，且应用文写作能力欠缺，论文格式编排问题普遍存在。
随着“互联网+”教育新模式的不断涌现，互联网的高效便捷优势提高整体教育质量的成果显著[5]。因此，充分挖掘“智慧教育”，使计算机本科毕业设计指导模式顺应时代需求，朝着智能化、便捷化方向发展，才是从根本上解决计算机本科毕业论文质量滑坡问题的正途。
2 研究思路及方案(Research idea and scheme)
计算机相关专业本科毕业设计过程一般围绕着软件工程的基本环节而展开[6]，其基本环节为：可行性研究、需求分析、系统设计、数据库设计、编码、测试等。在每个环节，都形成相关文档。毕业设计最终成果为论文和代码。其中论文中主要内容为上述各个环节的完成过程。除此之外，教务部门对毕业设计所要求的环节有：选题、开题、中期、预答辩、正式答辩，在每个环节也会形成相关文档。由于两条主线的环节都有前后顺序关系，不能打乱，因此，将上述两条主线在移动指导平台中设计成两条工作流。两条主线是并行的。最终形成计算机本科毕业设计智能指导策略研究思路，如图1所示。
按着这个研究思路，需要做的工作如下：开题任务开始之前，对学生进行基础能力训练;为解决学生时间空间上不能保证和导师面对面指导的现状，搭建移动指导平台，导师和学生通过平台进行指导，提交文档;对学生网上搜索行为进行跟踪，获得学生关于毕业设计的薄弱环节，从而有针对性地指导，并提供所需资料。详细的一体化智能指导方案如图2所示。
3 方案实施(Scheme implementation)
研究按照前面的一体化指导方案从以下三个方面展开。
3.1 毕业设计基础能力训练
在毕设开题任务布置前，有计划地进行应用文写作训练、科技文献检索训练。
3.2 移动指导平台搭建
我们基于Android搭建APP移动指导平台[7-9]，框架结构如图3所示。学生端按顺序提交软件工程各阶段归档材料、修改退回文档;也能够按顺序提交毕业设计各个环节归档材料、修改退回文档。教师端下载和查看各个阶段的材料文档，不合格的需要退回。学生端和教师端可以指导交流。
学生端软件工程和毕业设计两条工作流主线，能够克服原来开发顺序混乱，论文结构不清的通病，对论文结构的规范性有整体的约束和提高。
在图3中，APP在实现登录注册、发表评论等功能时需要用到网络数据交互，因此需要搭建WEB服务器。首先安装Tomcat WEB服务器，然后创建WEB项目，项目创建需要两部分：一是配置WEB.XML，二是创建Servet。这时服务器基本配置完毕。然后客户端通过HttpURLConnection建立与服务器的连接，并通过get或post方法向服务器发出请求。服务器端Sevlet调用doGet或doPost方法处理请求，并可能返回数据库查询结果给客户端，从而完成Android端与服务器端交互。在登录过程中，Servlet在doPost方法中提取URL中的参数，然后与数据库中用户表进行比对，根据查询结果返回相应结果，从而决定是否登录。
图3中用到JSON(JavaScript Object Notation)封装。JSON因为体积小、省流量的优点，成为广被采用的客户端和服务端交互的解决方案。Android客户端与服务器端的JSON数据交互，主要是JSON的写入和解析。服务端从数据库查出数据并以JSON字符串的格式返回客户端，客户端进行解析并输出到屏幕上。
3.3 运行效果
学生端登录后，拥有毕设环节、软件工程环节和请求指导功能。学生毕设环节菜单如图4(a)所示，软件工程环节菜单如图4(b)所示。选择相应菜单项，则进入相应环节进行操作，前提是工作流已经流转到该节点。
学生在选完题、撰写好开题报告后，进入毕设工作流的開题环节。开题后，按照软件工程流程进行设计开发。当进展到需求分析阶段，撰写文档，然后通过平台将需求分析报告上传，效果如图5所示。导师端查看结果如图6(a)所示。
指导教师从导师端登录后，首先看到待办任务列表，毕设环节、软件工程环节，以及指导环节的待办任务都会出现在此列表中。如果学生提交的文档符合要求，则单击“通过”按钮，通过的任务就出现在已办列表，如图6(b)所示。
4 结论(Conclusion)
本文针对当前计算机专业毕业设计存在的问题，提出了一种针对计算机专业本科毕业设计的移动指导方案。在此基础上，我们将继续完成智能指导的功能，即在与学生交流过程中，利用基于内容的智能推荐算法，追踪学生的交流行为，反馈学生的疑问和薄弱环节给导师端和管理员端，导师有针对性指导学生，管理员端有针对性地推送所需材料，从而实现计算机专业本科毕业设计智能指导。
参考文献(References)
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作者简介：
杜 梅(1977-)，女，博士，讲师.研究领域：数字图像处理，压缩感知.
曹蔚然(1974-)，男，博士，講师.研究领域：模式识别，数字图像处理.
高 峰(1980-)，女，硕士，副教授.研究领域：IT日语教学与研究.
作者：杜梅 曹蔚然 高峰
【摘要】针对当前形势下扩招、就业、外出实习等新问题给毕业设计(论文)管理工作带来的影响,基于过程管理的思想,研究设计了基于.NET技术的本科毕业设计(论文)智能管理系统,实现了毕业设计(论文)管理工作的信息化、网络化,建立了网络质量监控体系,提高了毕业设计(论文)管理的工作效率。
【关键词】毕业设计(论文);.NET;智能管理系统;质量监控
毕业设计(论文)是实现高等教育培养目标的重要教学环节,在培养大学生进行科学研究基本训练、提高综合实践能力与素质等方面,具有不可替代的作用[1]。在当前形势下,毕业设计(论文)管理工作上面临着很多新的问题[2]:高校扩招给教学工作带来压力,实验室、设计教室等教学资源非常紧张,学生没有固定的毕业设计场所,不能及时获取毕业设计(论文)的相关信息;扩招及金融危机的影响,使大学生就业竞争非常激烈,学生很难拒绝用人单位的实习要求,对外出实习的学生难于管理和监控;部分指导教师由于科研任务要求,有时到外地出差,与学生面对面指导机会有限,需要有一个能与学生交流、指导的网络平台。针对上述问题,我们研究设计了毕业设计(论文)智能管理系统。
一系统功能概述
毕业设计(论文)智能管理系统的开发是为了建立一个毕业设计(论文)网络教学管理平台,为教师和学生提供一个交流、指导的平台,同时又有利于教学管理者进行质量监控,提高教学管理工作效率[3]。系统涵盖了毕业设计(论文)工作的全过程,实现了课题申报、双向选题、任务书下达、开题报告提交、中期检查、论文提交、论文答辩、评优复审、成绩汇总、文档材料打印、统计分析、数据归档全程网络化管理。学生无论在哪,只要有网络,都可以查询到毕业设计(论文)的相关信息;指导教师可以随时随地通过系统与学生进行交流,查看学生的研究进度,监控校外实习学生的毕业设计(论文)质量;各级管理人员可以方便的获得各种汇总、统计信息,对全校毕业设计(论文)进行监控。
二系统流程分析
系统设计是建立在毕业设计(论文)过程管理上的,系统内每一个环节的数据结果都作为下一个环节的数据基础,实现了毕业设计(论文)的全流程网络管理,管理流程图如图1所示:
1 初始设置
由教务处设置毕业设计(论文)工作的起止时间,各学院设置中间环节(申报课题、下达任务书、提交开题报告等)的截止时间,方便各学院灵活管理。教务处进行相关参数设置,如每个指导教师可指导的学生人数,各答辩小组的优良率等,启动本学期的毕业设计(论文)工作。
2 申报课题
指导教师拟定毕业设计(论文)选题后,在系统中进行课题申报工作,填写课题的研究内容、目的及意义、对学生的要求等内容,并指定课题适用的专业。
3 双向选题
系统内的选题方式为双向选择。首先由学生在适用其所在专业的课题中选择三个课题,分别对应三个志愿,然后教师根据学生的志愿,分批次为每个课题选择学生。
4 下达任务书
双选结束后,学生与教师的课题间确立了一一对应的关系。指导老师填写任务书并提交,由专业负责人、教学院长进行审核。审核通过后,学生即可查看任务书的具体内容。
5 提交开题报告
学生根据任务书要求,进行毕业设计(论文)的初步研究,查阅相关文献,填写开题报告,上传文献综述或外文翻译,提交给指导教师进行审核。
6 中期检查
指导教师对其指导的每个学生进行检查,填写《毕业设计(论文)中期检查表》,并进行打分;学院召开毕业设计(论文)中期检查座谈会,教学秘书填写《毕业设计(论文)师生座谈会记录表》;教务处可查看每个学生的中期检查情况和各学院的会议记录。
7 提交毕业设计(论文)
中期检查后,学生可提交毕业设计(论文)初稿,由指导老师进行审核,学生根据修改意见进行修改(可多次审核、修改)。 指导教师审核通过后,学生提交毕业设计(论文)定稿。
8 评阅毕业设计(论文)
学生的毕业设计(论文)经指导教师审核、评分通过后,由专业负责人为该生的毕业设计(论文)分配一名评阅教师,评阅教师对该生的毕业设计(论文)进行评阅、打分。
9 论文答辩
秘书安排论文答辩组并指定各组中答辩的学生、答辩成员、答辩秘书。答辩秘书负责录入答辩成绩、答辩小组评语。
10 评优复审
教务处设置优秀毕业设计(论文)的比例,各学院按比例推荐院级优秀毕业设计(论文),抽检毕业设计(论文)由教务处按比例随机抽取产生,也可以按学号的尾数抽取。评审专家在网上进行评审,产生校级优秀毕业设计(论文)和不及格毕业设计(论文)。
11 数据归档
对当前学期的所有毕业设计(论文)数据备份,同时初始化系统,为下一学年的毕业设计(论文)工作做好准备。
三系统主要功能模块设置
结合毕业设计(论文)管理的工作流程及各个环节间的数据关系, 系统设置了学生、指导教师、专业负责人、教学院长、教学秘书、评审专家、答辩录入员、教务处8个角色。各角色按权限访问公共数据库, 确保数据的安全性、一致性[4]。通过公共数据库,将各角色功能模块有机的结合在一起。
1 学生模块
学生模块的主要功能有:选择课题、查看任务书、提交开题报告、提交论文草稿、提交论文定稿、对指导教师进行评价、查询成绩及交流互动等。课题选择采用双向选择的原则,学生可以选择三个志愿,教师按志愿分批次选择学生。
2 指导教师模块
指导教师模块的主要功能有:申报课题、课题双选、填写任务书、审核学生开题报告、对学生进行中期检查、审核论文、论文评阅。指导教师在为每一个课题选择学生时,实行按志愿分批次选择的方式,各批次开始选择的时间由学院教学秘书设置。
3 专业负责人模块
专业负责人模块的主要功能有:审核课题、分配课题、审核任务书、分配评阅教师、查看过程信息、特殊情况处理。专业负责人在毕业设计(论文)的管理过程中起着核心的作用。指导教师申报的课题,可以设置为适用于相近的若干专业,但各个专业负责人有审核决定权,只有专业负责人审核通过,该课题才能被该专业的学生选择。系统可以进行两轮双选,对于两轮双选后仍然“落选”的学生,由其专业负责人为其在剩余的课题中分配一个课题。指导教师下达的任务书,必须由专业负责人审核通过后,学生才能进行查看;审核不通过,将退回给指导教师进行修改。专业负责人还承担了毕业设计(论文)进展监控的作用,他可以查看各个环节的进展情况,如课题双选信息、学生开题情况、任务书下达情况、中期检查情况,对未按要求完成任务的学生及教师进行督促。
4 教学院长模块
教学院长模块的主要功能有:发布课题、发布双选结果、审核任务书、查看过程信息等。指导教师申报的课题经专业负责人审核通过后,由教学院长统一发布后,学生才能开始选择,保证选题的公证性。学生和教师的课题双选结束后,双选结果经教学院长发布后生效。教学院长可查看各专业的工作计划、课题进度、指导日志等,对各个专业的毕业设计(论文)工作进行监督。
5 教学秘书模块
教学秘书模块的主要功能有:学院毕业设计(论文)工作的时间截点设置、账号管理、院级公告管理、答辩小组管理等。对于原数据库中没有的账号,如外聘教师等,教学秘书可为其新增一个账号。
6 评审专家模块
评审专家对所属专业的抽检论文及评优论文打分并填写意见,将评审中发现的问题反馈给相关部门以便及时改进。
7 答辩录入员模块
答辩录入员负责录入学生的答辩成绩、答辩评语。系统将按照预设的权系数,将学生的三个成绩(指导教师评分、评阅教师评分、答辩评分)加权求和,自动生成最终成绩。
8 教务处模块
教务处是毕业设计(论文)工作的统筹管理者,同时也是毕业设计(论文)智能管理系统的超级管理员。教务处模块的主要功能有:时间设置、初始设置、校级公告管理、用户权限分配、过程信息查看、论文抽检及评审、数据归档等。
四系统主要特点
1 功能特点
(1)课题双向选择,教师和学生具有充分的选择自由度。
(2)支持团队毕业设计(论文),学生可以跨学院、跨专业组成毕业设计(论文)团队。
(3)网络抽检与评优,提高了评审工作效率,保证了评审工作的公正、严密性。
(4)多角色的权限设置,同一个账号可以有多个角色。如某个指导教师的一个账号,可同时具有专业负责人和指导教师的双重角色,满足不同用户的需求。
(5)引入了数字签名技术,实现无纸化办公。
(6)系统设置了交流互动功能,用户登陆后可与系统内的任一用户相互发送留言。
2 智能特性
(1)全程进度控制。结合毕业设计(论文)工作,可分别设置课题申报截止时间、双选结果发布截止时间、任务书下达截止时间、中期检查截止时间、答辩截止时间等,学生、指导教师将根据进度安排要求,完成各阶段的任务。
(2)操作信息提示。根据进度,系统会自动给出操作提示。例如在选题期间,如果学生未进行选题,学生登陆系统后会有小窗口提示其需要进行选题,窗口上同时有选题的超链接。对于指导教师、专业负责人等有未在指定时间内完成的工作,如课题未审核、任务书未提交等,在登陆系统后将收到相关的提示信息,提示其去进行相关操作。
(3)处理状态提示。在完成某一环节的操作后,系统都会给出下一环节的处理状态提示。如学生选择课题后,会出现两个状态提示:教师选择状态(未选择/已选择)和教学院长发布状态(未发布/已发布),学生对选题的进展情况一目了然。对于课题申报、任务书下达等情况,系统都会给出下一环节的处理状态提示。
(4)自动保存指导记录。专业负责人对课题的审核、修改意见,指导教师对开题报告、论文的审核修改意见,师生之间的交流互动等,系统都会自动保存,方便日后的查询。
(5)实时监控。管理人员(专业负责人、教学院长、教务处等)可实时查询过程信息,如课题申报、课题双选情况,查询课题进展情况,如任务书下达、开题报告提交情况,方便质量监控与管理。
(6)统计分析。自动生成各种分析图表,柱状图、饼状图,统计表等。如各专业选题性质的分布表,毕业设计(论文)成绩的优良率统计表,不同选题性质与优良率的比例表,历届师生比与优良率的对比表,教师职称与优良率的对比表等,为日后毕业设计(论文)工作提供指导意见。
(7)数据对接
系统数据库设计规范,方便与其他数据库对接。系统登陆时使用的是教务系统中的视图,直接使用教务系统中的账号即可登陆。系统可导出各种格式的成绩,方便将成绩直接导入至教务系统,实现与教务系统的无缝对接。
五系统实现
1 系统平台搭建
系统采用B/S结构,Web服务器操作系统为Windows server 2008,信息服务软件为IIS 7.0[5],数据库服务器使用SQL Server 2005数据库管理系统。
2 开发工具及关键技术
系统采用了微软提供的Visual Studio.NET开发工具和SQL Server 2005数据库工具。使用微软的SQL Server 2005与.NET配合开发,能够提高.NET应用程序的数据存储效率。系统使用ASP.NET技术进行开发,它使用WebForms接口,摆脱了以前ASP难以开发的缺点,赋与像Windows Forms一样的开发环境,能够适应和解决复杂的互联网需求。
六结束语
毕业设计(论文)管理是高校实践教学管理中的重要部分,针对当前时期下毕业设计(论文)管理过程中出现的新情况、新问题,在前期软硬件资源配置情况调研工作的基础上,我们研究设计了基于.NET的本科毕业设计(论文)智能管理系统,它是一套具有一定实用性的数据库信息管理系统,贯穿于毕业设计(论文)管理的全过程,实现了毕业设计(论文)整套操作管理流程无纸化、网络化。经过南京林业大学森林资源与环境学院、经济管理学院、信息科学技术学院的试运行,目前取得了很好的效果,提高了毕业设计(论文)管理工作效率,并且毕业设计过程管理也得到了进一步完善和规范。同时,系统在设计过程中不可避免地遇到了各种各样的问题,需要在以后的学习和实践中逐步去完善和改进。
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作者：毛洪贲 殷德顺 郭 娟 周爱花
关于“智能台灯的设计与开发”的文献综述
一、前言部分
毕业设计是大学四年最后一个阶段特别重要的一个作业，它能让我们将大学四年学习的课本知识联系到具体的应用当中去。它是对我们大学阶段所学知识的一次综合运用，不但能使我们各方面的知识系统化，而且使所学知识实践化。要求我们了解并掌握硬件知识，软件知识，培养我们独立分析解决实际问题的能力及创新能力，并锻炼我们调查研究，搜集资料、查阅资料及阅读中、外文文献的能力等，为以后独立工作贡献社会做大学期间最后的准备。
我选择的设计题目是智能台灯的设计与开发。随着智能化时代的到来，智能产品层出不穷，已逐步渗入到人们工作和生活的方方面面。当前，患有近视眼的人数越来越多， 我国近视眼发病率尤其突出。 由于没有正确使用台灯，当光线变得昏暗时忘记及时打开台灯， 或者长时间在高亮度的台灯下工作，久而久之，都会对视力产生一定的影响。 虽然市场上已出现了具有调亮功能概念的台灯，但其仍不具备成熟的自动调亮功能。 本设计所制作的智能台灯具备手动和自动调节两种模式，同时还加入了人体检测功能，可实现人走灯灭。在保护视力的同时，也为节能环保做出了一份贡献。
二、主题部分
2.1传统台灯与智能台灯的区别
传统的台灯的功能比较单一，主要就是为了实现照明，既不节约也不环保。而智能灯的主要含义是除了智能灯体，还有一个手持智能控制设备，智能灯控制设备具备计算能力和网络联接能力，通过应用程序，功能可以不断扩展。智能灯的核心功能是控制、灯光效果、创作、分享、光与音乐互动、光提升健康和幸福。
2.2智能台灯的发展方向
2.2.1、走向以人为本的科学化照明
智能化灯将从纯粹的智能功能的发展转向更注重人的行为的智能灯控。以人的行为、视觉功效、视觉生理心理研究为基础，开发更具有科学含量的，以人为本的高效、舒适、健康的智能化照明。
2.2.2、满足个性化、层次化的照明
智能技术与灯光控制的结合使照明更进一步地满足不同个体、不同层次群体的照明需求，是使照明从满足一般人的需求到满足个体、个性需求的必不可少的技术手段。这也应该是智能灯的发展方向。
2.2.3、智能技术与新光源及新照明技术的结合，创造崭新的照明文化 智能技术和电子开关等新照明光源和照明技术的结合，将构筑崭新的照明技术平台，其应用领域从智能家居照明到智能化的城市照明，有无限广阔的前景，并且正在创造一种崭新的高技术和高科学思想含量的照明文化。智能化照明的出现是灯具市场的发展趋势。
2.3此款台灯的有关技术知识
本人设计的智能台灯涉及的主要内容有热释电红外传感器技术，PWM脉冲宽度调制技术，模—数转换技术，电子电路技术以及有关的编程知识。
2.3.1热释电红外传感器
它主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出20米范围内人的行动。
菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。
人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
2.3.2 PWM技术
随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V,5V}这一集合中取值。
模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小;流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。
尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。
通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。
2.3.3模—数转换
将模拟信号转换成数字信号，称为模数转换(简称a/d转换或adc,analog to digital converter)，A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。
三、总结部分
该智能台灯可将单片机技术与PWM调光技术模—数转换技术等相结合， 实现台灯光强的调节。当人体在台灯感应范围内且环境光线较弱时，台灯会自动打开，且灯光亮度会随环境光线的改变而自动调节， 一旦人体离开台灯感应范围后，即红外测距传感器检测不到人时，台灯将在1分钟后自动熄灯。 该设计通过亮度的自动调节和人体检测控制台灯开关来达到绿色节能的效果。同时为了提高本设计的适用范围， 还加入了手动控制模式，在该模式下，台灯亮度由按键调节，使得该台灯对部分特殊情况也具有较好的适应性。
四、参考文献
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新型便携式
井下巡迹探测小车
作者：黄浩 彭江
摘要
80C51 单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。这里介绍的是如何使用8051系列单片机来实现武汉理工大学科技文化节的设计，该设计是以煤井气体探测而确定的设计类课题。该设计采用80C51单片机为控制核心，利用红外传感器检测 路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。
采用的技术主要包括：
(1) 通过控制主芯片来控制各模块功能的实现
(2) 红外传感技术(巡迹模块、测速模块、路程检测模块等) (3) 气体检测技术 (4) 新型显示芯片的采用
目 录
第一章 前 言 ........................................................... 1 第二章 方案设计与论证 ..............................................6 一 系统基本方案 .................................................6 二 各模块方案的选择和论证 ...............................6 三 各模块的最终方案----11 四 系统原理图-------------12 第三章 系统的硬、软件设计与实现....................------13 一 寻迹模块-----------------14 二 金属探测模块-----------15 三 障碍物检测--------------17 四 光源检测-----------------18 五 电机驱动------------------18 六 动态显示-----------------19 七 甲烷气体检测------------20 八 系统主程序流程图------20 第四章 测试数据、测试结果分析及结论 ...................21 参 考 文 献 .........................................................---.23
第一章
前言
随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题 目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的。本题目是结合社会实际情况而确定的设计类课题。设计的智能电动小车能够实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能、金属检测功能、准确定位停车和检测有害气体。
根据要求，确定如下方案：在现有的小车模型的基础上，加装光电、红外 线、红外传感器、金属探测器及甲烷气体检测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量和甲烷气体检测。 并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电 动车的智能控制。
这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，
可满足对系统的各项要求。本设计采用STC系列中的80C51和80c52单片机。以其为
控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障， ，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹，金属检测和寻光功能。
80C51 是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。它是第
三代单片机的代表。
第三代单片机包括了 Intel 公司发展 MCS-51 系 的新一代产品，如 8xC152﹑
80C51FA/FB﹑80C51GA/GB﹑8xC451﹑8xC452,还包括了 Philips﹑Siemens﹑ADM﹑
Fujutsu﹑OKI﹑Harria-Metra﹑ATMEL 等公司以 80C51 为核心推出的大量各具特色﹑
与 80C51 兼容的单片机。新一代的单片机的最主要的技术特点是向外部接口电路扩
展，以实现 Microcomputer 完善的控制功能为己任，将一些外部接口功能单元如 A/D ﹑PWM﹑PCA(可编程计数器阵 )﹑WDT(监视定时器)﹑高速 I/O 口﹑计数器的捕获/
比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的
串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips 公司还为这一代
单片机 80C51 系 8xC592 单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线
----CAN(Controller Area Network BUS).
新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了
良好的基础。
本设计就采用了比较先进的80C51为控制核心，80C51采用CHOMS工艺，功耗很
低。该设计具有 际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是
在足球机器人研究方面具有很好的发展前景;在考古方面也应用到了超声波传感器进 行检测。所以本设计与实际相结合，意义很强。
第二章
2.1 系统基本方案
方案论证与设计
2.2 各模块方案的选择和论证
2.2.1 控制器模块
作用：各传感器信号的接收和辨认，控制小车的电机动作、显示车速、运行时间以及小车停车时发出的声光信号等。
方案1：采用FPGA或CPLD作为系统的控制器。
优点：可以实现复杂逻辑功能，规模大，速度快，密度高，体积小，稳定性高，容易实现仿真、调试和功能扩展。
缺点：成本高，引脚多，PCB布线复杂。
方案2：采用CPU(51MCU)方案。
优点：算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，技术成熟，体积小，成本低，容易实现仿真、调试和功能扩展。
缺点：速度相对较低。
本设计拟采用此方案。
方案3：采用嵌入式处理器(ARM)方案。
优点：运算功能强大，速度较快，编程灵活，自由度大，外围器件少，成本适中，容易实现仿真、调试和功能扩展。
缺点：PCB设计及焊接技术要求高。
本设计可采也用此方案，取决于对相关技术的熟悉程度。
2.2.2 金属探测模块
作用：跑道中金属块的探测。
金属探测原理：采用电涡流式传感器，利用电涡流对L、Q、Z的影响探测金属。
测量电路：Q值测量电路，Z测量电路，L测量电路 本设计选择电感测量电路。
2.2.3 障碍物探测模块 作用：判断前进方向是否有障碍物，并确定小车与障碍物的距离。 方案1：激光测距技术
优点：方向性强、亮度高、单色性好、传输速度快、抗干扰性强、测量精度高，反映速度快等。
缺点：小车与障碍物的距离短最大不超过2m，而激光以光速传播导致检测技术上的困难。
方案2：超声波测距技术
优点：方向性较强、传输速度V=345m/s，在s≤2m时，T ≤11.6ms，远大于MCU的机器周期，便于逻辑判断。
因此采用方案2。其原理框图如下：
2.2.4 行程测量模块
作用：测量小车从启动到任意时刻所走的路程。 测量原理：S=n×C (S为行程，C为车轮周长，n为圈数) n可以用透射式或反射式光电传感器获得计数脉冲。 2.2.5 路面轨迹探测模块
作用：实现小车跟踪黑色轨道行使。
方案1：采用热探测器
优点：电路简单。 缺点：易受外界干扰。
方案2：采用红外光电探测器
优点：抗干扰能力较强。
缺点：结构较复杂，需2～3对传感器。
传感器小车状态
脱离导引线 正常行驶 轻微偏左 严重偏左 轻微偏右 严重偏右
3 0 0 0 0 1 1
2 0 1 1 0 1 0
1 0 0 1 1 0 0
二状极态 管A 二极管B 二极管C
光源与车之间
的位置
非常远 在车的右方
小车动作
1 0 0 0 2 0 0 1
- 右转(大) 3 0 1 0 4 0 1 1 5 1 0 0 6 1 1 0 7 1 1 1
在车的正前方 在车的右方 在车的左方 在车的左方 非常近
直线行驶 右转(小) 左转(大) 左转(小)
减速直线行驶
2.2.6电机驱动模块
作用：控制电机正转、反转和停止控制。 方案1：继电器法 优点：电路简单可靠 缺点：不容易实现精细控制 方案2：晶体管组成的PWM法 优点：电路较复杂 缺点：容易实现精细控制 2.2.7 显示模块
作用：显示时间和路程。 方案1：使用LCD显示屏 优点：功耗小，显示形式多样 缺点：编程难度较高，亮度较低 方案2：使用LED数码管 优点：编程难度低
缺点：功耗较大，电路连接相对较复杂 2.2.98计时模块
作用：计算小车从启动到停止的过程进行计时。 方案1：直接利用MCU的定时器实现精度为0.1s的计时。 2.2.10 状态标志模块
作用：产生声光信号。
方案：用LED产生光信号，用蜂鸣器产生声信号。
2.3 各模块的最终方案
(1)控制模块：AT89C51和AT89C2051或PIC系列MCU; (2)金属探测模块：采用电涡流式传感器; (3)障碍物探测模块：采用红外传感器;
(4)行程检测模块：采用光电传感器(透射式); (5)光源探测模块：采用光敏二极管;
(6)路面检测模块：采用光电传感器(反射式); (7)电机驱动模块：采用PWM技术控制电机转速; (8)显示模块：采用LED数码管;
(9)计时模块：采用AT89C51内部定时器/计数器; (10)状态标志模块：采用蜂鸣器和发光二极管。
2.4 系统原理图
第三章
本题是一个光、机、电一体的综合设计，在设计中运用了检测技术、自动控制技术和电子技术，系统可分为传感器检测部分和智能控制部分。
传感器检测部分：系统利用光电、电涡流、红外等传感器完成对路面、障碍物、路程、光源、金属物和甲烷的探测或检测。
智能控制电路部分：根据传感器变换输出的电信号进行逻辑判断，控制小车的电机、显示数码管、蜂鸣器以及发光二极管，完成小车的自动寻迹、探测金属、逃避障碍物、寻找光源、显示路程等各项任务。控制部分包括MCU电路、电机驱动电路和数码管动态驱动电路。
系统的硬、软件设计与实现 检测部分的单元电路设计 3.1寻迹模块电路设计
3.2金属探测电路的设计
金属探测流程图
金属块检测流程图
3.3 障碍物检测电路设计
绕障碍物程序流程图
3.4 光源检测电路设计
3.5 电机驱动电路设计
3.6 动态显示电路
3.7甲烷气体检测电路设计
3.8系统主程序流程图
第四章 测试数据、测试结果分析及结论
测试方法与仪器：
1、测试仪器
测试仪器包括秒表、数字万用表、信号发生器、示波器、51单片机开发板、直流稳 压电源等。
2、测试方法
数字万用表主要用来测试分立元件的电阻、压降、漏电流、截止/导通状态等参 数;
信号发生器与示波器用于测试各光电传感器信号的接收与传输; 51单片机开发板用于测试软件;
直流稳压电源在测试期间为各待测系统供电;
秒表用于产品测试，按照任务书的基本要求对制成的电动车进行产品测试。
测试数据及测试结果分析：
⑴ 计时精度分析 计时系统采用了新型显示芯片。理论上的误差不到 5秒/年。
⑵ 测距精度分析 测速系统采用了电机轴光电码盘检测技术。电机轴与车轮轴之间
采用了齿轮箱二级减速，变比 1/16。车轮周长 200mm,光电码盘与电机轴安装在一起，
电机轴每一转产生 2 个脉冲，车轮每转产生 32 个脉冲，理论测量精度可达
200mm/32=6.25mm ⑶ 定位精度分析 本设计采用实际测量与软件补偿技术，理论上可使定位精度提高到 误差<10mm。
(4)红外传感器里障碍物最近距离约为20mm，符合要求
参考文献
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用CMOS芯片取代CCD器件[N];《中国电子报》;2000年
; 基于ARM的嵌入式电火花加工图形界面系统研究[D];《东华大学》;2010年;; 基于单片机的智能型金属探测器的设计[J];内蒙古大学学报(自然科学版);2006年02期
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2016—2017学年第二学期期末考试
《单片机原理及应用*》实践考核
项目设计说明书
专
业：学
号：
电子科学与技术 20160060156
姓
名： 张一鸣
2017年 6 月14日
考核项目及要求
项目一：电机驱动模块的设计与制作
1.考核要点
(1) 掌握驱动电路的工作原理; (2) 掌握电机驱动的制作方法; (3) 掌握焊接技术; 2.作品要求
学生自行运用工具进行作品的设计制作，作品达到电路连接正确、布局合理、美观整洁。
项目二：单片机最小系统板的设计制作
1.考核要点
(1) 掌握单片机在实际操作中的基本知识;
(2) 实验板包括单片机最小系统、蓝牙遥控模块、温度检测模块、液晶模块、报警模块电路等的设计;
(3) 使用Proteus仿真软件绘制实验板所包含的所有模块电路; (4) 熟练使用keil编程软件编写各模块电路的演示程序。 2.作品要求
学生自行运用工具进行作品的设计、仿真及演示，达到正确实现、布局合理、美观整洁。
项目三：智能小车底盘设计
1.考核要点
(1) 理解电机的工作原理; (2) 了解部分机械机构的设计方法; (3) 掌握智能小车的整体安装方法。 2.作品要求
学生独立设计安装，车身结构美观，布局合理，功能实现。
目录
1.功能说明 ............................................................................................ 1 1-1.蓝牙无线遥控 ................................................................................ 1 1-2.实时温度显示 ................................................................................ 1 2.硬件设计 ............................................................................................ 2 2-1.元器件选择 ................................................................................... 2 2-2.硬件设计原理说明 .......................................................................... 4 3.软件设计 ............................................................................................ 5 3-1.程序总体设计 ................................................................................ 5 3-2.程序详细设计 ................................................................................ 5 4.测试与总结 ......................................................................................... 6 4-1驱动电路板测试 .............................................................................. 6 4-2控制电路板测试 .............................................................................. 6 4-3最终整体效果 ................................................................................. 7 4-4总结 ............................................................................................ 7 1.功能说明
无线蓝牙遥控小车，可以在各领域中发挥独特的作用。本次设计是选择基于蓝牙遥控的多功能智能小车为对象。控制系统为STM89C51为主控芯片，采用L298N为电机驱动芯片、HC-06蓝牙无线模块、1602液晶显示模块、DS18B20温度传感器、蜂鸣器等构成外围扩展电路。本次实验调试实现了小车的蓝牙无线遥控、温度显示、危险报警、重力感应等功能。
1-1.蓝牙无线遥控
在手机上安装ZK-Remote软件，点击右上角搜索下车蓝牙并连接(初始连接密码为1234)，连接好之后可进行对小车操作，前进、后退、左转、右转和停止，还以进行重力遥控。 如图1-1.1所示：
图1-1-1.1手机软件界面
1-2实时温度显示
小车控制电路板上设计了温度采集电路，采用DS18B20实时采集当前温度，并通过1602液晶显示模块显示，显示效果如图1-2.1所示：
图1-2.1 1602液晶显示
1 2.硬件设计
2-1元器件选择
(1)所用元件好
STC89C
52、L298N、L7805CV、HC-06蓝牙模块、DS18B20、电阻、电容、电解电容、10
3、1602液晶显示模块、蜂鸣器、7.2V可充电电池、三极管、二极管、发光二极管、电机、11.0592MHz、自锁开关、电压显示器、排针、单片机底座 (2)元件说明
STC89C52: STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 系统可编程Flash存储器、512字节数据存储空间、内带2K字节EEPROM存储空间、可直接使用串口下载、有两个中断IO口、两个定时器,、工作电压5.5V～3.3V(5V 单片机)、工作频率0～40MHz。实物如图2-1.1所示，原理图如2-1.2所示：
图2-1.1单片机实物图
图2-1.2单片机原理图
2 L298N：
L298N实物图如图2-1.3所示，L298N各引脚原理如图2-1.4所示：
图2-1.3 L298N实物图 图2-1.4 L298N引脚原理图
(1) L298N控制电机转动原理：
L298可驱动2个电机，OUTl、OUT2和OUT
3、OUT4之间分别接2个电动机。
5、
7、
10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。
(2)使用时应注意，由于电机在正常工作时对电源的干扰很大，只用一组电源时会影响单片机的正常工作。所以选用 双电源供电。一组5V电源给单片机和控制电路供电，另外一组5V、9V电源给L298N的+VSS、+VS供电。在控制部分和电机驱动部分之间用光耦隔开，以免影响控制部分电源的品质。 (3)L298N具有以下特点：
1接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。
○2 1脚和 15脚可单独引出连接电流采样电阻器，形成电流传感信号。 ○电压转换芯片L7805CV：
L7805CV是输出电压为4.75-5.25V，静态电流为4.2-8mA的正电压稳压器。
L7805CV实物和原理图如图2-1.5所示：
3
图2-1.5 L7805CV原理图
图2-1.5 L7805CV实物图
HC-06蓝牙从机模块
HC-06蓝牙从机模块是一款兼容3.3V和5V电压的低成本、低功耗模块， 通过串口方式通信，工作电压3.3V-5.5V，支持蓝牙2.0协议，但不支持蓝牙4.0协议、支持Android蓝牙手机，不支持IOS系统蓝牙、波特率4800-115200 其实物如图2-1.6所示：
图2-1.6 HC-06蓝牙模块实物图
2-2硬件设计原理说明
2-2.1电机驱动的设计原理
4
图2-2.1 L298N电机驱动原理图
2-2.2单片机控制电路设计原理
图2-2.2 单片机控制原理图
3.软件设计
3-1程序总体设计
分析：程序开始，对各输入输出口进行初始化配置，让后进行对串口是否连接进行检测，如果未连接等待30秒，在进行检测直到检测到连接，进行串口接收数据的判断选择对相应的IO口进行操作，控制电机驱动，实现小车的运动。而在大循环中始终检测温度并实时显示到1602上。
5 3-2程序详细设计
//**LCD1602液晶显示函数部分**/ //**写指令子函数**// void writeComm(uchar comm) {
delayms(1); }
//**写数据子函数**// void writeData(uchar dat) { RS = 0; P2 = comm; EN = 1; delayus(); EN = 0; delayus(); EN = 0; 4.测试与总结
4-1驱动电路板测试
测试结果：电路连接正常，电机正常转动6
RS = 1; P2 = dat; EN = 1; delayms(1); }
4-2控制电路板测试
测试结果：蜂鸣器正常，液晶正常显示温度，蓝牙正常工作，驱动正常输出信号。
4-3最终整体效果
4-4总结
通过这次小车的设计与制作，我收获很多，深刻体会到理论与实践是有差别的。在实践中学到了很多以前没有学到的知识，这也考察我们的资料查找能力，会学习也是一种能力。比如，在使用了HC-06芯片后，对串口通信方面了解比较深刻。当然小车还有不足之处，比如，车体比较大，模块性能有待提高，选用性能更强、更稳定的芯片等，功能比较少。当然没有任何事物都是完美无缺的，我相信只要我们不断去完善，做出的作品也将会更加出色。
7
8
安徽建筑工业学院
毕业设计(论文)任务书
课题名称
系别
专业
姓名 基于单片机智能小车的设计 电子与信息工程学院 城建电子学号
2011 年 2 月 20 日至 2010 年 6 月 22 日共 17 周
指导教师签字
系主任签字 201
15 日 年 1 月
一、 毕业设计(论文)的内容
毕业设计(论文)是高等学校培养学生的最后一个环节。是锻炼和培养学生综合运用本专业学科的基础理论知识、专业知识和基本技能，提高综合分析问题和解决问题的能力，实现研发和技术人员的初步训练，使学生具有从事科学研究初步能力的重要环节，并且它是学生承担技术性工作前的一次理论联系实际的实践。学生通过设计(论文)综合运用所学的基础理论和专业知识，理论联系实际，提高分析问题和解决本专业从事研发和工程应用问题的能力，为以后走上工作岗位打下一定的基础。
随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。设计的智能电动小车应该能够实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车。本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，利用光电等传感器检测道路上的障碍，控制电动小汽车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。
二、 毕业设计(论文)的要求与数据
本课题的任务主要是设计采用以80C51 为控制核心，利用光电等传感器检测道路上的障碍，控制电动小车的自动避障，快慢速行驶，以及自动停车，并可以自动记录时间、里程和速度，自动寻迹和寻光功能。
本课题由6位学生完成。现就6位学生的具体分工叙述如下：
1.同学负责主控制电路的方案设计和实现;
2.同学负责电机驱动电路及方案设计和实现;
3.同学负责传感器电路的设计和相关程序设计和调试;
4.同学负责小车控制策略程序设计和调试。
三、 毕业设计(论文)应完成的工作
1. 查阅有关资料(51单片机、传感器技术、电机驱动与控制等);
2. 熟练掌握51单片机开发系统;
3. 根据课题要求，分别进行硬件和软件的设计，使用Protel99SE设计出硬件原理图和PCB板图，并制作出印刷电路板，然后进行系统的安装与调试完成课题的设计功能;
4. 完成12000字左右的论文;
5. 翻译3000~5000字的英文资料。
四、 毕业设计(论文)进程安排及实习安排
五、应收集的资料、主要参考文献及实习地点
[1] 何立民，单片机应用系统设计，北京：航天航空大学出版社，2～5,46～50
[2] 李广弟，单片机基础，北京：北京航空航天大学出版社，2001,56～64
[3] 何希才，新型实用电子电路400例，电子工业出版社，2000年,60～65
[4] 赵负图，传感器集成电路手册，第一版,化学工业出版社，2004,590～591
[5] 陈伯时，电力拖动自动控制系统，第二版，北京：机械工业出版社,2000年6月,127～
130
[6] 张毅刚，彭喜元，新编 MCS-51 单片机应用设计，第一版，哈尔滨工业大学出版社，
2003,25～27,411～417
实习地点：校外
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多少年来，设计院、开发商、工程公司、装饰公司业务渠道，被那些略有远见的企业悄然关注，他们不动声色悄无声息中获得了巨大的财富„„
随着行业的成熟，企业的发展、市场的营销、渠道的通路却面临种种困惑。应该如何让产品真正的到达终端?打通产品良性循坏的终端命脉„„
当机遇、机会如约而至，为何又匆匆擦肩而过昙花一现?究竟真正的差异在哪里，在产品?在销售团队? 还是在营销渠道„„
几年的风雨创业，在不同的发展阶段企业对媒体也提出了各有不同的需求。得终端者得天下,细分化的市场，只有找准了渠道，才能事半功倍„„
虎年岁首，又一次企业蓝图的宏伟规划，又一次营销团队的怦然聚首，又一次媒体投放的慎重选择„„
《智能建筑技术应用》杂志将为企业打通设计院、房地产开发商、经销商、家装设计、工程选型、工程招标的营销通路!为企业通路的成功营销和营销成功推波助澜!
一、广告影响分析
1、对电气工程设计工程是不同的影响是：设计计谁的?
影响因素：产品性能、产品技术参数、品牌信誉、甲方接受程度、合作关系。
2、对建筑装饰工程公司、房地产开发商的影响是：为什么要买?
影响因素：品片信誉对产品价格、性价比、售后服务、付款方式等。
3、对在建工程材料采购部门的影响是：买谁的?
影响因素：品牌信誉、工程预算、性价比、知名度、消费档次产等。
4、对经销商、代理商的影响是：为什么要卖?
影响因素：品牌知名度、用户指名采购以度、销售政策、利润回报等。
5、对制造商的影响是：找谁合作?
影响因素：OEM/ODM、核心部件采购、配件加工对象、企业扩大合作等。
二、广告效果分析
1、建立企业形象和产品的知名度
2、建构与维护全国营销网络
3、建立品牌的知名度、强化指名购买
4、直接有力的产品推广和销售
5、建立与设计院所友好合作关系
6、直通电气工程招标采购
7、直接与工程使用单位建立合作关系
8、协助采购单位了解待业品牌与产品
9、协助使用单位寻找理想的工程/集成商
10、在建设领域寻找广泛的合作伙伴
三、《智能建筑技术应用》媒体优势
1、资源优势：
①行业政府资源：从国家建设部到各省市建设厅、建设局、建委，通过本刊了解智能建筑行业的发展形象、行业名优企业、名优品牌及行业的领导人物，为智能建筑行业厂商打开政府渠道建立直接的平台。
②行业协会资源：从中国建筑装饰协会到全国的各大设计院所到几万家会员单位，为智能建筑生产厂商产品设计、招标、施工、安装、采购建立稳固的合作关系，提供有力的支持。 ③自身资源：本刊17年的办刊经验，拥有十几万家设计、施工、建设单位及房地产公司的数据库和准确的工程设计师名录，绝对地保证了广告宣传的实效。
2、运作优势：
《智能建筑技术应用》杂志进行市场化运作，人性化服务：
①为客户提交详细的广告宣传方案，提供广告价格与广告效果分析报告 ②积极主动上门式的服务，以广告客户为主 ③定期的将广告信息反馈到客户
④提供及时的供求、招标、代理、工程信息 ⑤主办行业论坛、产品推广展示会等
⑥根据广告客户需要向经销商等渠道定向发行 ⑦为广告客户在全国各大专业展会、年会发放资料 ⑧帮助客户提供展会、展会信息及参展服务
⑨为广告客户的企业领导及产品技术进行免费报道宣传
⑩为广告客户提供行业协会“推荐产品”和“推荐品牌”等活动信息
3、发行优势：
《智能建筑技术应用》杂志全国范围发行，月发行量30000余册。
①全国大中城市设计院、房地产开发商、工程公司、装修公司、行业经销商等。 ②在建筑装饰协会5000多家会员单位邮寄，260多个地方省市级协会会员单位免费派送 ③有效到达工程设计、招标、采购单位专业人士手中 ④逢展必参，逢年会必参，并在现场举行大规模赠送 ⑤通过“智能建筑在线”免费注册，相关会员赠送
四、广告价格及版位：
五、2010年广告投放方案：合计：37000
六、《智能建筑技术应用》增值服务：(合作在4万以上企业，将享受一下权益)
1、公司领导列入本刊专家顾问
2、列入《智能建筑技术应用》杂志核心理事单位及战略合作品牌
3、全年可刊登企业报道10期，每期1-2P彩页
4、企业可优先参与国家住建部主办，我社承办的中国智能建筑行业发展高峰论坛
5、推荐参与住建部主办的2009—“中国智能建筑行业品牌及人物”的评选
6、在企业遇到危急公关的时候，本社将提供适当的新闻援助
7、国内各大展会全程跟踪报道
8、企业重大活动全程跟踪报道
9、全年网站首页进行企业LOGO连接
10、全年网站企业新闻发布中心全程信息发布服务
11、共享全国建筑设计院、家装设计公司网络资源
《智能建筑技术应用》杂志社
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标题：电磁感应智能电动车
摘要:本系统以AVR单片机MEGAl6为核心器件，实现对驱动电路的控制，使电动小车自动行驶。利用电磁原理，在车模前上方水平方向固定两个相距为L的电感，通过比较两个电感中产生的感应电动势大小即可判断小车相对于导线的位置，进而做出调整，引导小车大致循线行驶。用PWM技术控制小车的直流电动机转动，完成小车位置、速度、时间等的控制。利用干簧管来检测跑道的起始和终点位置从而完成小车的起步及停车。
系统总体设计：
AVR单片机MEGAl6(该芯片能够不需要外围晶振和复位电路而独立工作，非常适合智能寻迹车模的要求。)为核心，由单片机模块、路径识别模块、直流电机驱动模块、舵机驱动模块等组成，如下图所示。 基于电磁感应的智能寻迹车模系统以
直流电动机为车辆的驱动装置，转向电动机用于控制车辆行驶方向。智能寻迹车模利用电磁感应在跑道上自主寻迹前进，转向。
单片机模块(控制模块)：
寻迹车模采用AVR内核的ATMEGAl6。该芯片能够不需要外围晶振和复位电路而独立工作，非常适合智能寻迹车模的要求。
路径识别模块：
本方案就是在车模前上方水平方向固定两个相距为L的电感。左边的线圈的坐标为(x,h,z)，右边的线圈的位置(x-L,h,z)。由于磁场分布是以z轴为中心的同心圆，所以在计算磁场强度的时候我们仅仅考虑坐标(x,y)。由于线圈的轴线是水平的，所以感应电动势反映了磁场的水平分量。 计算感应电动势：
图 1 线圈中感应电动势与它距导线水平位置x 的函数
如果只使用一个线圈，感应电动势E 是位置x 的偶函数，只能够反映到水平位置的绝对值x 的大小，无法分辨左右。为此，我们可以使用相距长度为L 的两个感应线圈，计算两个线圈感应电动势的差值：
对于直导线，当装有小车的中轴线对称的两个线圈的小车沿其直线行驶，即两个线圈的位置关于导线对称时，则两个线圈中感应出来的电动势大小应相同、且方向亦相同。若小车偏离直导线，即两个线圈关于导线不对称时，则通过两个线圈的磁通量是不一样的。这时，距离导线较近的线圈中感应出的电动势应大于距离导线较远的那个线圈中的。根据这两个不对称的信号的差值，即可调整小车的方向，引导其沿直线行驶。
对于弧形导线，即路径的转弯处，由于弧线两侧的磁力线密度不同，则当载有线圈的小车行驶至此处时，两边的线圈感应出的电动势是不同的。具体的就是，弧线内侧线圈的感应电动势大于弧线外侧线圈的，据此信号可以引导小车拐弯。
另外，当小车驶离导线偏远致使两个线圈处于导线的一侧时，两个线圈中感应电动势也是不平衡的。距离导线较近的线圈中感应出的电动势大于距离导线较远的线圈。由此，可以引导小车重新回到导线上。
由于磁感线的闭合性和方向性，通过两线圈的磁通量的变化方向具有一致性，即产生的感应电动势方向相同，所以由以上分析，比较两个线圈中产生的感应电动势大小即可判断小车相对于导线的位置，进而做出调整，引导小车大致循线行驶。
驱动模块：
简易智能小车有两个电动机。其中一个小电动机控制前轮转向，给电动机加正反向电压，实现前轮的左右转向;另一电动机控制后轮驱动力。控制转向电动机需要较小的驱动力，经过实验，选L293作为驱动芯片;由于后轮驱动功率较大，所以选用L298N，经过实验发现小车行使过程中负载较大，导致L298N发热较大，故给芯片添加散热片以保护芯片正常工作。为了优化控制性能，采用PWM脉宽调速，并利用数模转换芯片产生 模拟电压，控制555生成占空比可调的脉冲从而控制L293B与L298N进行脉宽调速。
具体设计方案：
本设计使用一普通玩具小车作为车模， 采用P W M 信号驱动， 当PWM信号脉宽处于(1ms,1.5ms)区间时舵机控制小车向左行驶，脉宽处于 (1.5ms,2ms)时小车向右行驶，脉宽约为1.5ms时小车沿直线行驶。本方案使用两个10mH的电感置于车模头部作为确定小车位置的传感器。然后，设计了一个模拟电路，采集、调理、放大由电感得到的电动势信号。具体电路如图2所示。
该电路采用电压并联负反馈电路，电感信号从PL进入。考虑到单独电感感应出的电动势很小，本设计使用电感和电容谐振放大感应电动势。由于使用的是10mH的电感，导线中电流频率为20kHz，因此使用6.3nF的电容。这样在电容上得到的电压将会比较大，便于三极管进行放大。整个电路的具体放大倍数需要根据实际负载进行计算。本设计的小车控制电路如图3所示。
首先，把由两个电感得到的感应电动势经调理、放大后得到的电压输出u1和u2送入由运放组成的减法器中进行减法运算，然后再经由运放组成的电压跟随器送给下一级电路。经过分析，这一级电路的输出大致可由下式进行计算：
后一级电路由两个555定时器组成，其中下方的555构成一个占空比非常接近于1的脉冲发生器，作为上方555的触发脉冲。因为此触发脉冲的低电平信号非常窄，所以能很好的保证上方555构成的单稳态电路正常运行。该脉冲信号频率为：
上方的555定时器构成一个单稳型压控振荡器，它的脉宽受输入V1的控制，输出即PWM信号。当V1较大时，即两个电感线圈中的感应电动势相差较大时，亦即小车偏离导线向左行驶时，则脉宽较大，舵机将控制小车向右行驶;当V1适中时，接近，即小车沿导线行驶时，则脉宽接近1.5ms，小车按直线行驶;当V1较小时，即小车偏离导线向右行驶时，则脉宽较小，舵机将控制小车向左行驶。从而，控制小车大致循着导线行驶。另外，改变构成减法器的电阻的值，可以调整小车反应的灵敏度，进而防止出现小车以导线为中轴线左右摇摆的现象。
补充说明：跑道上的起始位置及终点位置用干簧管来检测。
程序设计流程图：
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