温度采集与显示系统设计.docx

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1、学号：专业综合课程设计汇报题 目：智能温度采集和显示系统设计专 业：电气系通信工程班 级：姓 名：指导教师：崔雪英成 绩：电气工程系2023年11月流电压区I稳定。稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分构成。变压器把市电交流 电压变为所需的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再 把不稳定的直流电变为稳定的直流电压输出。2. 1. 2稳压电源设计电路根据以上理论分析，设计的稳压电源如图2.1所示。D5 10BQ040U1TR1Rd -PC1.znxkC2.t.TEXe108Q 皿108Q皿?812113TRAH-2PS D3：- 10BQ WO uTEXa ZX D4：专

2、 1QBQ KI O 1OBQO15 =uo+uo=-m +（i+-u21N K3 +当 R1=R2=R3=R4 时,则:Uo=Ul-U2通过该电路，将传感器输出信号转换成0. 01V-0. 99V和0. 01V-0. 49V的小信 号,然后分别进行5倍和10倍欧;放大，到达0.05-4. 95V和0.1-4. 9V0J电压信 号,这样保证信号可以被ADC0809采样，这样可以到达设计需求的精度规定0.5 和 0. 3o2. 3. 2放大电路根据设计需要，分别要对陷波后来的信号进行放大5倍和10倍，才能到达 AD转换的规定，因此需要设计两路放大电路。不过在前面的减法电路中，假如 选择合适的电阻

3、参数值，也可以实现对于信号放大的功能。因此，本着系统最优 化的原则，本次课设中没有在单独设计放大电路，而是借助于减法电路的I放大功 能来实现对于信号日勺放大。根据前面的公式：若R1=R3, R2=R4,则有：分别选择R2=10Rl=20k和 +/=/。1 +（1 +今丁NN&3 + 凡DOuo=-（u2-u1）R2=5Rl=10k,即可实现对于输出信号10倍和5倍欧|放大，从而减少了系统硬件设计日勺复杂程度，也能满足系统设计的一切功能需求。3系统软件设计本次课设中的软件设计重要包括如下几种部分：输入通道控制程序（包括A/D转换和多路选通程序）、数字滤波程序、LED显示程序、故障报警程序、拨码盘

4、输入程序和定期程序。每一块程序既可以实现对应的功能，也要在正在系统中承担一定的其他功能。互相之间有一定的I关联性。3.1系统主程序旅1 C 1 万4大工口心工位明根据程序总框图可知，在系统运行过程中，单片机一直以2s为定期基准进行定期，每隔两秒循环选通一路传感器输入给单片机处理和显示；同步，在2s 结束时，对于拨码盘的输入值进行扫描，实目前线变化上下限报警温度。3. 2定期程序用C C 士甘口工口后。去工口用课程设计中采用软件延时定期程序来实现2s的定期，当2s定期结束时，会 产生一种中断信号，对应的中断服务程序包括：传感器输入选通控制程序和拨码 盘扫描程序。4. 3 LED显小程序课程设计中

5、采用的是4位LED动态扫描显示的措施，因此在编程中要有位选 输出信号和显示断码信号。根据需要显示的位对应的输出口引脚，动态选择 P2.0、P2. 1、P2.2和P2. 3,依次循环输出低电平，这样就点亮了对应的I LED显 示芯片；再将输出数据对应的段码值通过P0 口输出，就完毕了一位显示。动态 扫描频率很高，因此最终显示的是四位数据：一位反应罐号和三位温度显示值。 详细流程图如图3. 3所示。rmi=j _* pr 、* m rm参照文献【1】李广弟、朱月秀、王秀山.单片机基础,北京：北京航空航天大学出版社，2023. 7【2】史健芳.智能仪器设计基础，北京：电子工业出版社，2023.63张

6、国雄,测控电路.北京：机械工业出版社，20234韩启纲等.智能化仪表原理与使用维修,北京：中国计量出版社，2023. 95王念旭等.DSP基础与应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，2023.【6】张雄伟，曹铁勇.DSP芯片的原理与开发应用.第二版.北京：电子工业出版社，2023.7苏奎峰，吕强，耿庆锋，陈圣俭.TMS320F2812原理与开发.第2版.北京：电子工业出版社,2023【8】苏奎峰，吕强，耿庆锋，陈圣俭.TMS320X281XDSP原理及C程序开发.北京：电子工业出版社,2023【9】孙传有、孙晓斌、汉泽西、张欣.测控系统原理与设计.北京:北京航空航天大学出版 社，2023

7、. 9自我评价通过两周的I课程设计让我学到了好多东西，把平时从书本里的J知识运用到 实践中去。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的I,只有理 论知识是远远不够日勺，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出 结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思索的能力。当然，本次课程设计中也暴露出了我自身学习中存在的某些局限性，对于 所学知识没有很好日勺形成体系，缺乏对于专业知识的深入专研，因此在课程设计 的编程和硬件设计上面只是根据所需规定和对应芯片进行简朴的组合。对应芯片 选择和系统优化等方面还存在诸多的局限性。我将以此为契机，继续努力，真正 收获知识。最佳

8、要感谢在课程设计过程中予以我协助的崔老师和同学，他们给我提供 查资料的I网站还帮我搜集有用的资料，假如没有他们欧I协助本次设计的完毕将变 得非常困难。课程设计任务书学生班级：学生姓名：学号：08生班10设计名称：智能温度采集和显示系统设计起止日期：2023年11月7日-2023年11月18日指导教师：崔雪英指导老师评语 设计规定：某化工厂需要持续监测8个反应罐的温度，反应罐温度容许范围：101 199,假如温度低于下限或高于上限1,立即声光报警。课程设计成绩指导老师签字2023年 月 日已知：温度传感器日勺敏捷度均为10mV/1,并且温度为0时，传感器的输出电压 为0V,工作电压为+5V。现场

9、有较严重H勺50Hz工频干扰信号和随机干扰信号。功能：测量误差0.5,显示精度1 C。按2s间隔轮番显示各通道温度和通道 号；能通过按键选择显示任一通道日勺温度；系统具有自动零点校正和自动增益校正 功能，上下限报警温度可以变化。摘. 要为了处理在某些温室测控系统中,数据显示方式单一,数据无法长期存储、调用，系统接口过于复杂的问题。在分折研究了目前国内、外温室测控研究现实 并结合目前最为热门的嵌人式系统,ARM处理器,单总线的温度传感器，提出了一 种构造简朴、低功耗、以便实用的系统处理方案。本系统重要用于分布式智能 型温室计算机测控系统中。近年来，电子电路开发应用领域的深化和集成电路工艺水平的发

10、展为电子技 术课程注入了新的内容，也为课程的试验、实训开拓了视野，发明了条件。教师 应深入钻研教材内容，涉猎有关知识，搜集应用信息，在做好理论教学和试验教 学的同步精心构思实训方案，努力提高学生的综合应用能力。应当说运用基本 电路设计应用电路是我们教学的基本目的和规定。尤其是对于高等职业技术教 育来说因其自身是培养高等技术应用性人才，而实践教学体系是培养学生专业技 能的重要途径，因而实践教学必须引起我们的足够重视。我们懂得实践教学有试 验、实习、实训等环节，而实训内容确实定，详细方案时实行则至关重要。科学 地安排实训环节,针对不一样的专业合理日勺布置实训题目这是指导教师颇费心机 的过程,详细操

11、作时规定我们必须精心构思,认真组织。温度检测与显示应用广泛，实现的措施也诸多，从简朴的水银温度计到 微机数据采集显示系统几乎无处不在。我们这里简介的系统是由模拟电路元器 件，逻辑电路部件，存储器电路和时序电路综合搭建而成，它波及口勺知识几乎涵 盖了电子电路课所有内容。目 录1系统整体框图设计51. 1设计原理51.2系统框图51. 3系统总体阐明62系统硬件设计62. 1 稳压电源设计62. 1. 1稳压电压设计原理63. 1.2稳压电源设计电路72.2 传感器与多路开关时选择82 . 2. 1 传感器选用 83 .2.2多路开关选择82.3 信号处理电路设计102. 3. 1减法电路103.

12、 3.2放大电路123系统软件设计错误!未定义书签。4. 1系统主程序错误!未定义书签。5. 2定期程序错误!未定义书签。6. 3 LED显示程序错误!未定义书签。参照文献14自我评价15指导老师评语和成绩 错误!未定义书签。1系统整体框图设计1. 1设计原理根据设计任务规定，本次课设的系统设计中应当包括如下7大模块：传感器 部分、信号调理电路、A/D转换电路、单片机部分、声光报警部分、四位显示和 拨码盘输入。由于给定的已知条件里面对于传感器已经给出了敏捷度这一指标， 因此我选用了可以满足这一指标的PT100热电阻温度传感器，详细传感器设计本 次课设中没有进行。信号调理电路重要由：数据选择器、

13、陷波器、放大器和一种 减法器构成，使用数据选择器是由于共有8路传感器输入信号具有共性且系统不 规定同步采用处理，其中0-3和4-7分别可以共有数据输入通道，节省系统硬件 成本，同步是系统简洁明了。A/D转换电路采用8位ADC0809芯片来实现A/D转 换，其中只有两路输入。显示部分采用4为LED显示，一位显示代表反应罐日勺号 数，此外3位表达对应反应罐的温度。键盘部分重要是用来设定温度范围，采用 拨码盘来实现。声光报警部分由一种显示灯和蜂鸣器构成，在温度超过正常范围 时进行自动报警。系统的关键是单片机部分，重要是将A/D转换来时数据进行分 析，正常就输出显示；异常就进行声光报警；同步进行系统其

14、他部分的控制与调 整，使整个系统正常工作。1.2 系统框图按照上面的本来阐明，详细口勺系统框图如图1.1所示。用1 1 万大几好？明1.3 系统总体阐明由于系统精度规定分别是0. 5和0. 3,因此必须对传感器采集的信号进 行放大处理，由于系统给定时传感器敏捷度均为10mV/,系统给定的温度值分 别是101 199和301349,因此输出电压分别为1. 01VT. 99V和 3.01V-3,49V,这样放大倍数最多2. 5倍，由于50Hz的工频信号的干扰，达不到 规定的精度。为了处理这一问题，设计中采用两个减法电路，分别减去IV和3V, 然后再分别放大5倍和10倍，这样就完全可以到达系统需要的

15、精度，也可以被 采样，只需要在单片机处理程序里面分别在输入数据上重新加上IV和3V即可。由于系统的8个反应罐的温度传感器输出值分为两组，因此多路开关（数据 选择器）采用双四选一的I芯片74LS153来进行传感器选择，背面的减法电路、陷 波器和放大电路都是两路。一路放大5倍，一路放大10倍。这两路时最终输出 信号进入ADC0809日勺两个输入端进行A/D转换。根据系统设计规定，采用4位七段LED来显示反应罐号码和对应口勺温度，反 应罐号码是由单片机控制循环控制显示，同步系统的温度采集也是对应于此进行 日勺，3位LED显示反应罐的温度，必将进行取整处理，这是由软件编程来实现。 此外，根据系统需要还

16、设计了键盘输入和声光报警装置，来实现对反应罐上下限 温度值的设定和超过上下限温度的自动报警显示。尚有一种不得不提的部分是稳压电源的设计，由于系统芯片需要供电，同步 减法电路中需要IV和3V的电压作为基准的电压进行运算处理，因此设计中专门 设计了稳压电源，可以将220V工业电压，转换成系统需要的稳压直流电压。2系统硬件设计2.1稳压电源设计2. 1. 1稳压电压设计原理电源变压器是将交流电网220V的I电压变为所需要的电压值。交流电通过二 极管整流后，方向单一了，不过大小（电流强度）还处在不停变化之中。这种脉 动直流一般不能直接用来给集成电路供电，而是要通过整流电路将江流点变为直 流电压。由于此直流电压还具有较大的I纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而 得到平滑的直流电压。滤波的任务就是把整流器输出电压中的波动成分尽量的减 小，改导致靠近稳恒的直流电。不过这样的电压还随电网电压波动（一般有10% 左右的J波动），负载和温度日勺变化而变化，因而在整流滤波电路之后，还需要接 稳压电路。稳压电路区I作用是当电网电压波动，负载和温度变化时，维持输出直