毕业20万年薪起步！24届合肥工业大学自动化考研院校分析

今天学姐给大家带来的是

一、合肥工业大学简介

合肥工业大学是教育部、工信部和安徽省政府共建高校，教育部与国防科工局共建高校。学校创建于1945年，1960年被中共中央批准为全国重点大学。刘少奇、朱德、董必武、陈毅、邓小平等老一辈无产阶级革命家先后来校视察指导工作，邓小平同志1979年亲笔为学校题写了校名。学校2005年成为国家“211工程”重点建设高校，2009年成为国家“985工程”优势学科创新平台建设高校，2017年进入国家“双一流”建设高校行列。

学校深怀“工业报国”之志，秉承“厚德、笃学、崇实、尚新”的校训，以“培养德才兼备，能力卓越，自觉服务国家的骨干与领军人才”为人才培养总目标，形成了“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”的人才培养特色。学校培育践行“爱国爱校、笃学问道、团结合作、尽己奉献、追求一流”的校园文化，不断深化教育教学改革，人才培养质量持续提高。学校已经成为国家人才培养、科学研究、社会服务、文化传承创新和国际交流合作的重要基地。

学校大力实施“人才强校”战略，现有专任教师2300余人，拥有两院院士、“万人计划”入选者、国家杰出青年科学基金获得者、国家优秀青年科学基金获得者、教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者等各类高层次人才100余人。

学院简介

电气与自动化工程学院始建于1946年，经过70多年的发展，已经成为学校人才培养、科学研究、社会服务的主力军和重要基地之一。

学院现设有四系二中心：电气工程系、自动化系、电工与电子技术系、电气与自动化系（宣城校区）、电气与自动化专业实验中心、电工电子实验中心。目前全院教职工有182人，其中专任教师136人，实验人员22人，机关及其他人员24人。学院专任教师中有教授、研究员35人，副教授70人，具有博士学位的116人。此外，学院已聘任包括周孝信院士、柴天佑院士、陈维江院士、汤广福院士、李建刚院士、夏长亮院士等11名中外院士为顾问教授，为学院发展助力。

学院设有电气工程及其自动化、自动化、智能电网信息工程、机器人工程、电气工程与智能控制五个本科专业。

拥有电气工程一级学科学术博士学位授权点（涵盖电力电子与电力传动、电力系统及其自动化、电机与电器、高电压与绝缘技术、电工理论与新技术等5个二级学科）、控制科学与工程一级学科学术博士学位授权点（涵盖控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置、模式识别与智能系统等3个二级学科）、电气工程一级学科学术硕士学位授权点（涵盖电力电子与电力传动、电力系统及其自动化、电机与电器、高电压与绝缘技术、电工理论与新技术等5个二级学科）、控制科学与工程一级学科学术硕士学位授权点（涵盖控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置、模式识别与智能系统等3个二级学科），还拥有电气工程专业博士学位授权点以及电气工程、控制工程专业硕士学位授权点。

此外，电力电子与电力传动学科是国家级重点学科，拥有电气工程博士后流动站。

二、分数线

三、考试科目

电气与自动化学院

控制科学与工程（专业代码081100）

初试内容：

①101思想政治理论

②201英语(一）

③301数学(一)

④834自动控制原理

研究方向：

01.自动检测与信号处理技术

02.复杂系统建模、控制与优化

03.工业控制技术与装备

04.机器人智能感知与控制

05.新能源利用中的控制技术

控制工程（专业代码085406）

初试内容：

①101思想政治理论

②204英语(二)

③302数学(二)

④834自动控制原理

研究方向：

01.控制理论及其应用

02.运动控制系统

03.自动检测技术

04.工业过程控制

05.智能系统及装备

06.机器人技术

四、初试考试大纲&参考书目

834自动控制原理：

参考书目

《自动控制理论》，王孝武、方敏、葛锁良，机械工业出版社，2009

《现代控制理论基础》（第3版），王孝武，机械工业出版社，2013

《自动控制原理》（第六版），胡寿松，科学出版社

五、复试大纲&参考书目

控制科学与工程（专业代码081100）：控制系统综合

参考书目：

微机原理与接口技术： 《微型计算机原理与接口技术》（第 5 版），周荷琴、冯焕清编著，中国科学技术大学出版社

传感器与检测技术： 《传感器与检测技术》（第四版），徐科军主编，电子工业出版社，2016

C语言程序设计： 《C语言程序设计》（第四版），苏小红、赵玲玲等编著，高等教育出版社，2019 年

直流调速自动控制系统： 《电力拖动自动控制系统》（第三版），陈伯时主编，机械工业出版社，2003

控制工程（专业代码085406）：控制工程综合

参考书目：

微机原理与接口技术： 《微型计算机原理与接口技术》（第 5 版），周荷琴、冯焕清编著，中国科学技术大学出版社

传感器与检测技术： 《传感器与检测技术》（第四版），徐科军主编，电子工业出版社，2016年

C语言程序设计： 《C语言程序设计》（第四版），苏小红、赵玲玲等编著，高等教育出版社，2019 年

计算机控制技术： 《微型计算机控制技术》(第二版)，于海生丁军航等编著，清华大学出版社

六、录取信息汇总

七、学费

8000/生/学年

八、奖学金

全日制非定向硕士研究生，在规定的学制年限内且人事档案按要求到校者，享受0.72万元/年的国家助学金。

其中有20%的硕士研究生享受1.2万元/年的学业奖学金；

40%的硕士研究生享受1万元/年的学业奖学金；

30%的硕士研究生享受0.8万元/年的学业奖学金。

九、就业方向

自动化系的毕业生广泛从事电子信息、先进制造等领域的科学研究、教学、系统设计、新产品研制、硬软件开发，以及金融、企事业单位、国家行政部门的管理工作，另外也有部分毕业生自己创业，经营各种类型的高科技公司，为我国的自动化事业和信息产业作贡献。

基于MSP430的热式风速传感器设计

摘 要 ： 基于热扩散原理设计了一款热式风速传感器，它是以Flow Sens FS5为感应元件，将其接入传感器电路之中，通过模拟采集电路转换为电压信号。将电压信号经差动放大电路放大之后，再经过信号滤波电路进行滤波，使电压的幅值比较稳定。最后由MSP430F149单片机的A/D定时采集电压信号，单片机处理采集数据并在液晶上显示风速值。

0 引言

在地面风的测量中，主要的测试手段为：机械式测量、热膜热线测量、激光测量、超声波测量等[1]。风的传感器种类很多，如旋转风杯风速计、热线风速传感器、激光风速仪、超声波风速传感器。热式风传感器因其响应时间短、测量部件小、抗冲击能力强而广泛应用于各行各业。

本文主要基于热扩散原理来设计热式风速传感器，采用热线为感应件达到测量风速的目的。即把热膜探头FS5接入传感器电路之中，再把气体流量信号转换为电压信号，经过差动放大电路把信号放大后送入MSP430F149单片机的一个12位AD通道；MSP430单片机再根据采集到的电压信号计算出相应的气体的流量即风速，最终显示在液晶显示器上。

1 总体设计及工作原理

本系统设计主要由微控制器MSP430F149单片机模块[2-5]、热式感应元件、模拟信号采集电路、信号放大电路、信号滤波电路、电源模块、LCD液晶显示等模块组成，如图1所示。

热式风速传感器由模拟信号采集电路采集风速信号，再经由信号放大电路把信号进行放大，由信号滤波电路对电压进行滤波，使电压的幅值比较稳定，之后再由分压电路对前段的输出电压进行分压，使其小于 3.3 V，MSP430单片机的自带A/D采集电压值，CPU处理数据，最后在液晶上显示风速。

2 系统硬件设计

2.1 FS5感应元件

热式风速传感器是基于热扩散原理所设计的，气体流过发热物时，热损失与气流量的多少成一定比例，从而测量气流的大小。传感器部分有两个不同阻值的RTD，一个用来测量气体的温度，一个作为热源。当有气体流过时，它们之间的温差与风速成线性关系。其几何结构模型如图2所示。

传感器的测量范围广，为0~0.1 m/s~100 m/s，具有体积小容易适应不同的应用或安置设备、信号的处理和校准简单、无机械移动部件重现性好、长期稳定性高、性价比高等特点。

2.2 模拟信号采集电路

热式风速传感器由FS5为感应元件，由于空气流动，带走热量，使得集成在FS5内的RH和RS的阻值变化，通过模拟采集电路转换为电压信号，采集的电压值也发生变化，再经由信号放大电路把信号进行放大，然后经MSP430单片机的A/D定时采集电压信号，单片机处理采集数据并在液晶上显示风速值。模拟信号采集电路如图3所示。

2.3 放大电路

运放要考虑器件特性，避免开环增益过低或者不稳定，从而改变滤波器传输函数的性质。另外，有源器件不可避免会引入噪声，减低了信噪比，需要考虑运放的输入输出阻抗等参数。因此电路中选用TLV27L2高精密运放[6]，三极管选用BD237互补硅功率晶体管。差动放大电路具体电路如图4所示。

如果选用的R11、R12、R13和R14电阻值相等，那么它的放大倍数为1，输出电压V3=V2-V1[7]。差动放大电路常用于一般的放大电路中。

2.4 模拟信号滤波电路

典型的模拟滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器以及贝塞尔滤波器等[8]。但是在通带内巴特沃斯滤波器的幅频特性最为平坦，还有单调变化的优点[9]，模拟电路后端结构选用压控电压源型滤波电路，此电路所用的元件数目很少，对有源器件特性理想程度要求相对比较低，复杂度低，方便调理，广泛应用于很多电子设备。具体电路图如5所示。

2.5 复位电路

在单片机系统里，单片机需要复位电路，复位电路可以是R-C复位电路，也可以用复位芯片来实现复位电路。具体电路图如6所示。

本文设计选用R-C复位电路，比较经济。为减少输入电源纹波的干扰，在复位电路里加了一个104电容来实现滤波。

2.6 液晶显示

本设计中使用的LCD显示模块为12864液晶显示屏，除了用于显示当前风速和平均风速，还可以在液晶上的坐标轴上打点，显示一段时间的风速情况。

2.7 电源电路

模拟信号模块需要+12 V供电，而MSP430F149控制芯片需要3.3 V供电。+12 V电压是外部输入，由电压转换芯片SPX1117M3-3.3转换输出3.3 V，发光二级管是用来检测电源电路是否工作正常的。电源电路图如图7所示。

在电压的输出端的引脚增加了一个0.1

的电容来实现滤波，以减少电源输入纹波对单片机的影响。单片机还有模拟输入端，因此用0

的电阻用来隔离数字地和模拟地，用电感来隔离数字电源和模拟电源，模拟电源输入端增加了一个滤波电容来减少干扰。

3 系统软件设计

3.1 总程序设计

系统的软件主要包括模拟量的采集模块、A/D模块、液晶显示模块和主处理模块。通电后，对单片机的寄存器控制器进行初始化，显示开机界面，点击开始测试，打开中断，A/D采集和定时器开始工作，当定时时间到，程序进入中断服务程序，进入数据的采集处理阶段，然后在液晶上显示，然后循环执行采集、处理、显示程序。具体流程图如图8所示。

3.2 主处理模块软件设计

程序编写的部分主要是将各个模块程序进行调用和数据处理，主程序模块一般先进行必要的初始化程序，然后打开中断，循环处理数据的采集、换算和显示。具体流程图如图9所示。

3.3 AD转换软件设计

定时器确定模拟量的数据采集时间间隔，定时中断时，停止A/D转换，读取A/D所采集数据，完成数据读取后启动A/D。当然，如果读到新的数据，主程序通过一个设置的标准位可得知。这个程序模块是基于中断服务结构来实现的。相应的程序流程如图10所示。

4 系统调试及其结果

为了得到整体设计效果，要把硬件和软件调试结合起来，对于不同的硬件部分则应该用不同的程序模块进行调试。软件调试涉及电压转换为风速的算法，可以把测得的实际值和换算后的电压值显示在液晶上，方便调试，查看效果直观。经过联合调试，整个系统的软件和硬件能够正常运行。表1为测试数据。

从表1可知，热式风速传感器测得的风速与实际的有明显的误差，但根据风杯风速传感器计量性能要求[10-11]，其误差都在最大允许误差±（0.5+0.03 v）m/s范围之内，其中v为实际风速。总的来说是满足设计要求的。

5 结论

本文设计的热式风速传感器系统的主控单片机选用的是MSP430F149，通过MSP430单片机的一个片内AD转换通道与外部采集传感器进行连接，实现数据采集功能，再由MSP430单片机对采集来的数据进行处理，通过液晶显示出风速值。系统精度高，稳定性好，系统显示友好。该设备功耗低，电路简单易懂，便于扩展发挥，具有良好的应用价值。

参考文献

[1] 梁嫁怡.超声波二维风速风向测量系统设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2013.

[2] 任保宏，徐科军.MSP430单片机原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2014.

[3] 沈建华，杨艳琴.MSP430系列16位超低单片机原理与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[4] 魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

[5] 龙兴波，黄敏，樊昌元.基于MSP430的微弱信号检测装置[J].微型机与应用，2014，33（3）：18-20.

[6] MAKINWA K A， SZEKELY V， HUIJSING J H. Modeling and simulation of thermal sigma-delta modulators[J]. IMTC2002， 2002（1）：261-264.

[7] MARQUES L，TOMASZEWSKI G，ANIBAL T.de Almeida. Switch thermal anemometer[C]. IMTC2008IEEE International Instrumentation and Measure. Merit Technology Conference， Victor， 2008： 1783-1786.

[8] 胡广书.数字信号处理—理论、算法与实现[M].北京：清华大学出版社，2003.

[9] 邓彦松，杨勇，单玉华.过采样Delta-Sigma调制器原理及实现[J].中国集成电路，2004，61（6）：43-47.

[10] 中国气象局，JJG（气象）004-2011.自动气象站风向风速传感器检定规程[S].2011.

[11] 张建敏，吕文华.气象计量测试指南[M].北京：中国质检出版社，2011.

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