实验室科研训练典型案例
06届本科毕业生鞠生培等创新团队参加实验室科研训练之案例
鞠生培，男，江苏如皋人,
2002年由普通高中考入徐州师范大学电气工程及自动化
学院学习。
宋文生，男，江苏邳州人,
2003年由其它学校专转本考入徐州师范大学电气工程及
自动化学院学习。
吴友权，男，江苏金湖人,
2001年考入考入徐州师范大学电气工程及自动化学院学
习（专科专业），2003年由本专转本考入徐州师范大学电气工程及自动化学院学习。
以上三位同学学习认真刻苦，成绩优良，勇于探索，敢于实践，踏实肯干，有良好 的团队协作精神。自2003年进入我院电工电子实验中心参加科研训练，充分利用实验 室的仪器设备，在老师的精心指导和帮助下，致力于课外实践和创新活动，积极参加老 师的科研课题，为以后的研究工作打下了良好基础。
三位同学在校期间利用课余时间进入实验室参加科技作品制作和科研活动，多次参 加学院、学校举办的电子设计大赛，大学生科技成果展，大学生科研立项及全国电子设 计大赛，第九届 “挑战杯”飞利浦全国大学生课外学术科技作品竞赛，并积极参与教 师的科研项目，并获得了可喜成绩。
一、 主要工作
1 .参加2005年全国大学生电子设计设计大赛
2005年暑假，这三名刚刚修完大三课程的在校大学生参加全国电子设计大赛，这是
对他们的挑战。根据参加规则，他们选择的题目是“悬挂运动控制系统”
，该题目的任
务要求是：设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角W 100度）的板上运动。在一 白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在 板上运动，运动范围为
80cmK100cm。物体的形状不限，质量大于100克。物体上固定 有浅色画笔，以便运动时能在板上画出
运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不 同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点。这个题目是一个典型自动控制系统，并且要 用到单片机控制的知识，对他们来说，在刚刚学完单片机与接口技术及自动控制系统课 程，要完成该项任务是富有挑点性的。他们在选定题目后，在张兴奎、丁启胜两位老师 的指导，更加深入学习单片机与接口技术及自动控制系统相关知识， 利用整个暑假时间， 查阅相关资料，制订可行的实施方案，选购相关元器件，为参加全国电子大赛做好充分 准备。
根据题目要求，他们所设计的该系统的功能是：在硬件上，利用单片机控制两台电 动机的正反转，使悬挂的物体具有升降、左右、前后和沿预设曲线运动等功能，实现了 使悬挂物体按设置坐标到达指定的目标位置。在软件设计上，其算法采用工业生产中的 “逐点比较插补法” 来完成插补运算， 在控制电机中采用步进控制思想， 以达到了准确、 稳定地控制电动机稳定地沿特定曲线运动的目的， 从而控制了物体的运动轨迹与预期轨 迹基本吻合。
他们的参赛作品在比赛中较好地完成预期任务，并获得江苏赛区二等奖的好成绩。
2．参加第九届“挑战杯”飞利浦全国大学生课外学术科技作品竞赛
2005 年他们申报参加第九届“挑战杯”飞利浦全国大学生课外学术科技作品竞名称 是“巷道综合
监控装置” ，该作品源于张兴奎、伍斌、丁启胜等老师与徐州矿务集团签 订的横向课题——“煤矿井下巷道综合监控装置” ，鞠生培、宋文生和吴友权三名同学 参与了该项目，主要协助老师做了部分 PLC程序的编程、监控信号的显视、系统的安装 调试等辅助工作。
“巷道综合监控装置”是针对矿井斜巷人车共行、矿车超挂、矿车运行超速及双轨 错车等不安全运行现象和事故隐患进行综合监控的保护装置； 是以保证矿井安全生产及 配合矿井安全管理而研制的安全监控设备，该装置的投入使用对煤矿安全生产、安全管 理、避免违章操作、消除安全事故和提高安全意识具有重要意义，其直接影响表现在具 有良好的社会效益上。该装置是 PLC传感器技术于一体的智能化监控装置，适用于煤 矿斜巷运输生产及其它绞车运输场合。
“巷道综合监控装置”具有显示时间、运行状态、违章报警、违章记录等功能，并 可以查阅违章记录。正常工作时，显示器显示当前时间、巷道中的人数、绞车运行速度 和所挂绞车数量，若有报警信号，则相应 LED 指示灯点亮。“进人指示”提示人员入口 位置，“自检报警”只有在复位或上电时起作用，对各个传感器、绞车状态和按键进行 检测。按下功能键则进入违章记录查阅状态，此时显示器显示违章时间、违章次数及类 型，其中“人数”一栏显示违章次数，相应 LED指示违章类型。通过上、下翻页按键可 以查看上一条或下一条记录。 “巷道综合监控装置 ”的主要技术特点是功能全、性能 稳定、操作使用方便、安装维护简单、可靠性高、抗干扰能力强、通用性强、应用范围 广。
目前该产品已在徐州矿务集团张集煤矿应用，在煤矿安全中发挥着重要作用，并给 煤矿安全生产产生良好的社会效益和经济效益， 同时可使煤矿安全生产的技术水平大幅 提高，正在进一步推广应用。
鞠生培、宋文生和吴友权三名同学在参与该项科研项目的过程中，在张兴奎等老师 的大力指导下，深入煤矿井下现场熟悉情况，了解整套装置的功能，并按照老师的要求 积极开展工作，做了大量具体工作，使之学习了从事科研工作的步骤和方法，提高了分 析和解决生产实际问题的能力，为以后开展创新和科研工作打下良好基础。
该作品在参加第九届“挑战杯”飞利浦全国大学生课外学术科技作品竞赛中荣获二 等奖的好成绩。
3．积极参加大学生科研立项工作 鞠生培、宋文生和吴友权三名同学在搞好学习和参与教师科研项目
的基础上，积极 参加学校组织的大学生科研立项工作，并如期结题。
（1）鞠生培同学于 2005年 11 月申报“小型直流电机调速定位控制系统”项目， 获徐州师范大学第 6 届学生科研课题科技类项目立项，鞠生培同学为项目负责人，宋文 生、吴友权来参加者。
“小型直流电机调速定位控制系统”是以单片机为核心，构成微型计算机电机控制 系统。整个系统由控制器、 显示器、键盘、驱动控制电路等主要部分组成。 系统功能为： 系统控制两台或三台小型电机的正转和反转，使悬挂物体具有上升、下降、左右移动和 沿特定曲线移动的功能。实现了使悬挂物按设置的功能、设置坐标，达到指定的目标位 置。同时兼有动态显示悬挂物坐标、语音提示等辅助功能。利用红外线传感器测距、测 速，起到控制电机沿特定路线运动的功能。
系统的软件采用模块化、步进状态控制的思想，结构清晰、逻辑功能较强。采用了 工业生产中比较常用的“逐点比较插补法”来完成插补运算，达到了准确、稳定地控制 电机稳定沿特定曲线运动的目的，从而控制了物体的运动轨迹与预期轨迹比较吻合。并 且系统采用了一系列软硬件抗干扰措施，提高了整个系统的可靠性。系统结构简单，能 够实现设计功能。
本系统以单片机为核心构成微型计算机控制系统， 控制多台小型电机 （直流、交流、 步进电机）进行变速运行和定位的控制系统，在工业生产中有广泛的应用前景，系统的 主要功能为：①系统可以实现对多部（2?3）小型电机综合控制，实现对吊装物在平面 或空间进行坐标定位；②在平面或空间范围内可实现按设定曲线（直线、圆弧等）变速 运行；③可实现坐标设定，动态显示坐标；④语音提示操作顺序，最终显示运行时间。
研究该课题的意义：小型直流电机调速定位控制系统应用在物料储运系统中，完成 对进库的物料按预定的规则位置进行存储，按预定的要求将需出库的物料进行搬运，并 对所有的物料进行综合管理，实现了储运综合自动化。
06届本科毕业生鞠生培等创新团队参加实验室科研训练之
