摇臂钻床的PLC改造.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流摇臂钻床的PLC改造.精品文档.怀化职业技术学院高职生毕业论文（设计）题目：热电阻的单片机测温系统设计学生姓名： 陈 星 专 业： 电气自动化 班 级： 08电汽自动化 指导教师： 谷玉玲 完成日期： 2010年12月8日 教务处印制毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）课题： 热电阻的单片机测温系统设计 学 生 姓 名： 陈 星 指 导 教 师： 谷玉玲 设 计 （论文） 要 求：1、学生独立完成设计，在毕业设计的硬件设计过程中必须附有电路原理图或硬件结构框图；在软件设计部分，必须附有软件流程图和关键部分的程序清单，设计具有一定的科学性、实

2、用性和新颖性。 2、 论文撰写：毕业论文的撰写应遵照2010届高职毕业生毕业设计（论文）课题的规定执行。论文的质量满足技术性、深度性和先进性的要求，综合体现了学生的知识结构和运用科学理论、方法及解决电气技术实际问题的能力。 3、论文指导与检查：毕业论文由自动控制教研室具有 “双师”资质的教师指导。毕业论文应在教师指导下独立完成，用于论文的时间为2010年12月10日前完成毕业设计，在论文期间应至少安排一次中期检查，检查课题是否按计划进度进行，并填写毕业论文中期报告。 4、论文题目可以自拟，内容要与所学专业相关，与生产实习相关；5、字数不少于4000字；不得抄袭，否则责任自负，而且作不及格处理；

3、6、全部用电脑打印，设计好封面，并装订成册；7、毕业论文、或毕业设计都要求在毕业前进行答辩。学生可以参考一些专业性的杂志，掌握论文格式；8、毕业论文、或毕业设计具体要求见学院教务处网站。9、时间要求：1）、于2010年12月10日前完成毕业设计；2）、答辩时间：2010年12月10日。毕业设计(论文)规范化要求一、论文的要求1、书写格式要求:必须用钢笔书写（或打印），应含下列内容，并符合下列次序：(1)论文题目；(2)目录；(3)内容提要(200字左右，用中文和英文各写一份)；(4)引言；(5)正文；(6)参考文献(或资料)；(7)附录。装订要求：首页为封面、第2页为毕业设计（论文）任务书及毕

4、业设计(论文)规范化要求、然后是上述规定的7项内容（封面必须用淡色专用纸按规定格式输出，装订）。2、文字要求:文字通顺，语言流畅，书写工整，无错别字，不允许他人代写。文后要注明参考文献和附录，参考文献要写明作者，书名（或文章题目及报刊名）、版次（初版不注版次），出版地、出版者、出版年、页码。序号使用1，2，3。3、图纸要求:图面整洁，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。4、曲线图表要求，所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。5、译文内容必须与课题(或专业)内容有联系，并说明出处。6、份量要求:工科专业毕业设

5、计的论文字数不少于4千字。文科专业，其中外语专业毕业论文的字数不少于4千字(单词)，其他文科专业毕业设计(论文)的字数不少于6千字，毕业论文也可以是实习调研报告，但字数不少于4千字。二、各系（部）必须组成毕业设计(论文)资格审查小组，根据上述规范化要求负责组织本单位毕业设计(论文)的资格审查工作。三、毕业设计(论文)的资格审查应在毕业设计(论文)答辩前完成，资格审查合格的学生由审查小组签字后，方能参加答辩。四、凡资格审查不合格的学生，应令其返工，直到达到要求为止。五、在校外进行毕业设计(论文)的学生，其毕业设计(论文)资格的审查一律返校进行。目 录摘要51、引言52、基本工作原理53、温度传感

6、器热电阻的应用原理53.1 温度传感器热电阻测温原理及参数表53.2 温度传感器热电阻的结构. 63.3 温度传感器热电阻测温系统的组成64、硬件设计64.1恒流源电路64.2 电压放大及A/D转换接口电路74.3 光耦隔离电路84.4单片机控制与液晶显示接口电路85、软件设计程序流程图96、结束语.107、参考文献.10热电阻的单片机测温系统设计摘 要: 无论在工业、农业、科学研究、国防和人们日常生活的各个方面，温度测量和控制都是极为重要的课题。温度测量系统在单片机系统设计中应用广泛，根据单片机系统设计要求的不同，温度测量系统的设计也有所不同，有采用集成芯片的，也有采用恒流源器件和恒压源器件

7、的。本系统选用PT100铜热电阻作为温度信号采集元件，来进行温度测量系统设计。关键词：PT100铜热电阻 温度测量系统 设计1、引言目前，热电阻和热电偶是工业生产过程自动化最常用的两种温度传感器。热电阻由于在测量的灵敏度、线性度等诸多方面均优于热电偶，因此，在中低温区得到了更广泛的应用。温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。温度传感器热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。本设计所采用的就是铜热电阻传感器2、基本工作原理PT100铜热电阻的阻值随着温度的变化而变化，利用这一

8、特点来采集温度信号，将采集到的信号转换成电压信号；再经过AD转换成数字信号并由单片机系统读取；单片机系统把读取到的数字信号进行识别处理，并换算成与温度对应的数字信号，最后再由液晶显示器显示输出温度值。3、温度传感器热电阻的应用原理温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。3.1温度传感器热电阻测温原理及参数表温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。3.2温度传感器热电阻的结构从温度传感器热电阻的测温原理可知，被测温度的变化

9、是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的，因此，温度传感器热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制3.3温度传感器热电阻测温系统的组成温度传感器热电阻测温系统一般由温度传感器热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点：温度传感器热电阻和显示仪表的分度号必须一致为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采用三线制接法。4、硬件设计硬件组成主要包括恒流源电路、电压放大、AD转换接口电路、光耦隔离电路、液晶显示电路5个组成部分。4.1恒流源电路 恒流源电路如图1所示。其中芯片OP07为运算放大器，它和5个电阻组成恒流源电路，在VIN+

10、处输出1 mA的工作电流。图中DGND=5 V，VMC=0 V，有4个节点分别是NET1，NET2，NET3，NET4。设流过R110的电流为Ia，流过R114的电流为Ib，单位为mA，方向都向右。则根据运放的虚断和虚短，则有方程：DGND-(R111+R110)Ia+R114Ib-R113(DGND-R111Ia)R112)-(VDGND-R111Ia)=0代入数据，有：5-(10+1)Ia+1Ib-2(5-10Ia)10)-(5-10Ia)=0可算得Ia+Ib=1，而Ia+Ib即为所求电流I，为1 mA。根据方程，可知要得到Ia+Ib为常数，必须满足：R113R111R112-R110=R

11、114所以，这个电路成为恒流源的条件是：R111R112=(R110+R114)R113如果R111=R112则必须R110+R114=R113，此时，恒流值为I=DGNDR113R112R114。其中J110用于连接PT100铜热电阻。图1恒流源电路4.2 电压放大及AD转换接口电路 PT100铜热电阻一端输出的电压很小，如果直接与AD转换器相连接，则转换数据偏差较大；所以本设计中将PT100铜热电阻一端输出的电压放大10倍后与电压跟随器相连接，再进行AD转换，这样就能得到较好的转换效果。精密放大器INA118和电压基准芯片MC1403组成放大电路，VIN+为PT100铜热电阻一端输出的电压

12、值；WIN-为基准电压源MC1403输出的电压值；VOUT为放大后的输出电压值。计算公式为：VOUT=G(VIN+)-(VIN-)，其中G的大小由电阻R120来决定，G=1+50 kR120。芯片OPA277与外围电阻组成电压跟随器，如图2所示。图2 电压放大电路选用双积分型3(12)位的MC14433芯片AD转换器(相当于11位二进制数)，MC14433采用动态扫描BCD码输出方式，即千、百、十、个位BCD码轮流地在Q0Q4端输出，同时在DS1DS4端出现同步字位选通信号。如图3所示。图3 A/D转换接口电路图MC1403集成精密+2.5 V电压源经电位器分压后作为AD转换的基准电压。MC1

13、4433的DU端与EOC端相连，以选择连续转换方式，每次转换结果都送至输出寄存器。EOC是AD转换结束的输出标志信号。单片机在读取AD转换结果时，可以采用中断方式或查询方式。为使单片机能忙于其他任务，本设计系统采用中断方式。DU端与EOC相连后经光耦连至单片机的INT1端。在MC14433上电后，即对外部模拟输入电压信号进行AD转换，由于EOC与DU端相连，每次转换完毕都有相应的BCD码及相应的选通信号出现在Q0Q4和DS1DS4上。当单片机开放中断，允许INT1中断申请，并置外部中断为边沿触发方式，在执行中断程序后，每次AD转换结束时，都将把AD转换结果送入片内RAM中。电压信号经过MC14

14、433AD转换后，再经光耦隔离电路传送给单片机，单片机处理后由液晶显示器输出温度值。4.3 光耦隔离电路为使输入信号准确无误，在IO口扩展芯片8255与AD转换部分采用光耦进行隔离。AD转换作为模拟量输人部分，采用独立模拟电源和模拟地。单片机及IO口扩展芯片8255作为数字部分采用独立数字电源和数字地，减少外部输入对单片机的影响。Q0Q4和DS1DS4用2片TLP521-4进行隔离后连接至扩展芯片8255C口上，电路如图4所示。图4 光耦隔离电路4.4 单片机控制与液晶显示接口电路本设计选用的是12864点阵的OCMJ48C中文液晶图形显示模块。C系列中文模块可以显示字母、数字符号、中文字型及

15、图形，具有绘图及文字画面混合显示功能，与传统的图形点阵液晶显示模块相比，单片机硬件接口电路以及软件编程比较简单，内置2 Mb中文字型ROM(CGROM)总共提供8 192个中文字型，可节省大量单片机设计的ROM空间，可更多地显示汉字字符的数量，更加发挥了液晶显示技术在单片机系统中的应用。OCMJ48C模块非常适用于显示汉字信息量较大的智能仪器仪表系统及家用电器。可采用8位并列接口传输讯号及串行接口与串行传输资料2种资料传输方式。本设计系统采用的是并列传输方式。单片机控制与液晶显示接口电路如图5所示(J91和J11用于连接液晶显示器)。图5 单片机与液晶显示接口电路图5、 软件设计及程序流程图图

16、6 程序流程图在单片机读取AD转换后的BCD码时，为了避免读取不正确数值，在软件编程时采用对数据多次采样的方法，即在一定的时间内，连续读取BCD码，全部为一样的数值时才作为正确的数值接收，否则视为不正确数值而被忽略，这样可以有效地保障在显示器上输出的温度值连续变化，而不发生干扰性的跳动。由于PT100铜热电阻的阻值随温度的变化为非线性的，所以在软件编程时进行了线性拟合，阻值(R)与温度(T)的关系式为T=2.469R+27.2，其中电阻R的单位是；T的单位是K。6、 结束语在温度测量系统设计中，PT100铜热电阻被密封在金属棒中，这样使得本温度测量系统不但可以检测室内的气体温度，还可以检测土壤

17、、液体、种子等内的温度，大大提高了温度测量系统的适用范围，且采用PT100铜热电阻为温度采集元件，可有效地降低开发成本。而且在设计中所采用的MCl4433AD转换器，虽然转换速度慢，但具有抗干扰性能好、转换精度高，在不要求高速转换的温度控制系统中，则被广泛采用。AD转换部分与单片机控制系统完全采用光耦进行隔离，在降低干扰信号对单片机控制系统的影响方面起到重要的作用。另外在设计中所采用的OCMJ48C液晶显示器，其与单片机硬件连接相当简单，无需其他外围器件，即节省了元件又使设计简单化。本温度测量系统电路设计简单方便、实用性好、电路工作稳定、可靠性高。7、参考文献1陈德龙，秦会斌.基于pt100的电子温度表设计J.杭州电子科技大学学报，2005，25(4)42-45.2梁波，梁清华.温度变换器AD590的研究与应用J.辽宁工学院学报，1995，15(4)66-68.3钱静，辛长宇，朱玉龙，等.pt100温度计电阻和温度关系的拟合J.低温与超导，2007，35(4)290-292.4张志勇，翁佩德，罗家融，等.pt100温度传感器非线性的补偿方法与电路实现J.电子器件，2007，30(6)2 189-2 190.