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基于单片机的风扇转速测量系统设计报告
摘要：
在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测试发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。数字式通常采用光电传感器为检测元件，得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能性价比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。
本文便是运用51单片机控制的转速测量仪。风扇在运行过程中，需要对其进行监控，转速是一个必不可少的一个参数。本系统就是对风扇转速进行测量，显示风扇的转动的圈数，从而计算出转速。并介绍了光电传感器测速的原理，设计了基于51单片机的电扇测量系统。完成了风扇转速测量系统的硬件电路设计、光电传感器测量电路的设计、显示电路的设计。测量转速的光电传感器和风扇同轴连接，风扇每转动一周，产生一定量的脉冲个数，由光电传感器电路部分输出幅度为12v的脉冲。经光电隔离器后成为输出幅度为5v的转数计数器的计数脉冲。控制定时器计数时间，即可实现对电扇转速的测量。在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行调试。仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。
关键字：风扇转速测量；光电传感器；单片机；LCD
Abstract:In engineering practice, often meet various needs of occasions measuring the rotation speed, speed measurement method for analog and digital two. Analog tachometer generator for the detection element, the signal is analog quantity. Digital usually adopts the photoelectric encoder, photo electricity and other components for detecting element, the signal is a pulse signal. With the wide application of computer, especially the high performance price compared to the appearance of single chip microcomputer, measuring speed is generally used to MCU as the core of digital measuring method.
This paper is to use AT89C51 SCM intelligent rotational speed measuring instrument. The motor in the operation process, needs to carry on the control, speed is an essential one parameter. This system is the simulation of motor for fan speed measurement, display fan speed. And introduced the photo electricity sensor measuring principle, design based on single chip computer AT89C51fan speed measurement system. Completion of the fan speed measurement system hardware circuit design, the photo electricity sensor measuring circuit design, circuit design. Measurement of rotational speed sensor and coaxingly connected photo electricity fan, fan one week per revolution, resulting in a certain amount of pulse number, by photo electricity device circuit portion of the output amplitude of 12V pulse. The photoelectric insulator after becoming an output amplitude of5V revolution counter for counting pulses. Control timer counting time, can realize the fan rotation speed measurement. In the design of display circuit, by1602the realization of the LCD to visually display the motor speed value. And the motor speed measurement system hardware circuit, the display circuit debugging. Simulation experiments show that the designed hardware circuit and software program are correct, and meet the design requirements.
Key words: fan speed measurement; photo electricity sensor; SCM;LCD
目录
摘要 (1)
Abstract (2)
一、概述 (4)
1.1 转速测量系统的发展背景.......................... (4)
1.2 本设计课题的目的和意义 (4)
二、系统方案提出与论证 (5)
三、系统工作原理及方案 (7)
3.1 系统框图 (7)
3.2.光电传感器的原理 (7)
3.3 转速测量系统原理 (8)
四、系统设计 (11)
五、硬件设计 (12)
5.1信号采集及其处理单元 (12)
5.1.1检测装置安装 (12)
5.1.2 信号处理电路 (12)
5.1.3光电开关有以下几种类型 (13)
5.2主控单元...............................................,,,15 5.2.1时钟电路 .. (15)
5.2.2复位电路 (16)
5.2.3 1AT89C52基本性能 (17)
5.2.4定时与计数设计 (19)
5.3 显示单元 (23)
5.3.1LCD原理 (23)
六、软件设计.....................................................,26
6.1语音的选用...............................................,26
6.2程序设计流程图...........................................,26
七、电路仿真和调试..............................................,29
八、参考文献....................................................,30
九、附录 ..............................,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,31
一、概述
1.1转速测量系统的发展背景
目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号．其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点．加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD 器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。
1.2本设计课题的目的和意义
在工程实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。要测速，首先要解决是采样问题。在使用模技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速方法。因此转速的测试具有重要的意义。这次设计内容包含知识全面，对传感器测量发电机转速的不同的方法及原理设计有较多介绍，在测量系统中能学到关于测量转速的传感器采样问题，单片机部分的内容，显示部分等各个模块的通信和联调。全面了解单片机和信号放大的具体内容。进一步锻炼我们在信号采集，处理，显示发面的实际工作能力。
二、系统方案提出与论证
转速测量的方案选择,一般要考虑传感器的结构、安装以及测速范围与环境条件等方面的适用性;再就是二次仪表的要求,除了显示以外还有控制、通讯和远传方面的要求。本说明书中给出两种转速测量方案，经过我和伙伴查资料、构思和自己的设计，总体电路我们有两套设计方案，部分重要模块也考虑了其它设计方法，经过分析，从实现难度、熟悉程度、器件用量等方面综合考虑，我们才最终选择了一个方案。下面就看一下我们对两套设计方案的简要说明。方案一：霍尔传感器测量方案
霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的？其核心元件是根据霍尔效应原理制成的霍尔元件。本文介绍一种泵驱动轴的转速采用霍尔转速传感器测量。霍尔转速传感器的结构原理图如图1所示。霍尔转速传感器的接线图如图2所示。
图2霍尔传感器的接线图
传感器的定子上有2 个互相垂直的绕组A 和B, 在绕组的中心线上粘有霍尔片HA 和HB,转子为永久磁钢,霍尔元件HA 和HB 的激励电机分别与绕组A 和B 相连, 它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。
缺点：采用霍尔传感器在信号采样的时候，会出现采样不精确，因为它是靠磁性感应才采集脉冲的，使用时间长了会出现磁性变小，影响脉冲的采样精度。
方案二：光电传感器
整个测量系统的组成框图如图3所示。从图中可见,转子由一直流调速电机驱动,可实现大转速范围内的无级调速。转速信号由光电传感器拾取,使用时应先在转子上做好光电标记,具体办法可以是:将转子表面擦干净后用黑漆(或黑色胶布)全部涂黑,再将一块反光材料贴在其上作为光电标记,然后将光电传感器(光电头)固定在正对光电标记的某一适当距离处。光电头采用低功耗高亮度LED ,光源为高可靠性可见红光,无论黑夜还是白天,或是背景光强有大范围改变都不影响接收效果。光电头包含有前置电路，输出0—5V的脉冲信号。接到单片机89C51的相应管脚上，通过89C51内部定时/计时器T0、T1及相应的程序设计，组成一个数字式转速测量系统。
图3.测量系统的组成框图
优点：这种方案使用光电传感器具有采样精确，采样速度快。范围广的特点。综上所述，方案二使用光电传感器来作为本次设计的最佳选择方案。
三、系统工作原理及方案
3.1系统框图
系统由传感器检测单元、信号调理放大电路，单片机AT89C52、LED显示模块、系统软件组成。其中信号调理电路包含信号放大、波形变换和波形整形。对待测信号进行放大的目的是降低对待测信号的幅度要求；波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机匹配的TTL信号；通过对单片机的编程设置可使内部定时器T0对输入脉冲进行计数，这样就能精确地算出加到T0引脚的单位时间内检测到的脉冲数；系统的原理框图如下所示。
图1系统原理图
各部分模块的功能：
(1)传感器：用来对信号的采样。
(2)放大、整形电路：对传感器送过来的信号进行放大和整形，在送入单片机进行数据的处理转换。
(3)单片机：对处理过的信号进行转换成转速的实际值，送入LCD 。
(4)LCD显示：用来对所测量到的转速进行显示。
3.2光电传感器的原理
检测原理
光电传感器是利用光电转换原理，来检测机械量转速的传感元件，将光源发出的光调制成与转速相关的光信号，再转换成电信号，通过检测信号频率或状态图形来测量转速。光电光转速传感器主要由光源，调制盘，光电转换元件三个部分组成。电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样。
光电传感器一般可以分为两大类：直射式、反射式。基本的原理就是当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断。
脉冲发生源的硬件结构图如图所示。
图2脉冲发生源硬件结构图（左为正视图，右为侧视图）
直射式光电转速计的工作原理如图2和图3，被测转轴上装有调制盘，调制盘是带孔或者带齿的圆盘，带孔的如图2，带齿的如图4，调制盘的一边放置光源，另一边放置光电元件。调制盘随轴转动，当光线通过小孔或齿缝时，光电元件就发生一个电脉冲。转轴连续转动，光电元件就输出一列与转速及调制盘上的孔（或齿）数成正比。电脉冲输入测量电路后经放大整形，再送入频率计技术现实。
图3光电传感器的原理图图4遮光叶片
3.3转速测量系统原理
(1)转速测量方法
转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数其大小及变化往往意味,着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法(如离心式转速表) 、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。本文介绍的采用单片机和光电传感器
组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种：
①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N,则被测信号的频率fx 可表示为
fx=Nt(1)
②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0,则被测信号频率fx=fc/m0,其fc为时钟脉冲信号频率。
③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2,从而得到被测信号频率fx,则fx可以表示为fx=m1fcm2,m1 由测量准确度确定。
电子式定时计数法测量频率时其测量准确度主要由两项误差来决定一项是时基误差;另一项是量化±1误差。当时基误差小于量化±1 误差一个或两个数量级时,这时测量准确度主要由量化±1 误差来确定。对于测频率法,测量相对误差为：
Er1=测量误差值实际测量值×100%=1N×100%(2)
由此可见,被测信号频率越高,N越大,Er1就越小,所以测频率法适用于高频信号 (高转速信号)的测量。对于测周期法,测量相对误差为：
Er2=测量误差值实际测量值×100%=1m0×100%(3)
对于给定的时钟脉冲fc, 当被测信号频率越低时,m0 越大,Er2就越小,所以测周期法适用于低频信号(低转速信号)的测量。对于多周期测频法,测量相对误差为：
Er3=测量误差值实际测量值×100%=1m2×100%(4)
从上式可知,被测脉冲信号周期数m1 越大,m2 就越大,则测量精度就越高。它适用于高、低频信号(高、低转速信号) 的测量。但随着精度和频率的提高, 采样周期将大大延长,并且判断m1 也要延长采样周期,不适合实时测量。
根据以上的讨论,考虑到实际应用中需要测量的转速范围很宽,上述的转速测量方法难以满足要求,因此,研究高精度的转速测量方法,以同时适用于高、低转速信号的测量,不仅具有重要的理论意义,也是实际生产中的需要。
（2）转速测量原理
一般的转速长期测量系统是预先在轴上安装一个有60 齿的测速齿盘，当测速齿槽旋转一周，光敏元件就能感受与开孔数相等次数的光次数，即每转一周产生60个电脉冲信号。临时性转速测量系统，多采用光电传感器，从转轴上预先粘贴的一个标志上获得一转一个转速脉冲，随后利用电子倍频器和测频方法实现转速测量。不论长期或临时转速测量，都可以在微处理器的参与下，通过测量转轴上预留的一转一齿的鉴相信号或光电信号的周期，换算出转轴的频率或转速。即通过速度传感器，将转速信号变为电脉冲，利用微机在单位时间内对脉冲进行计数，再经过软件计算获得转速数据。
即:
n=N/ (mT)
◆n ———转速、单位:转/ 分钟;
◆N ———采样时间内所计脉冲个数;
◆T———采样时间、单位:分钟;
◆m ———每旋转一周所产生的脉冲个数(通常指测速码盘的齿数) 。
通常m=60，那么1 秒钟内脉冲个数N就是转速n，即:
n=N/ (mT) =N/60×1/60=N
◆通常m为60。
在对转速波动较快系统或要求动态特性好而精度高的转速测控系统中,调节周期一般很短,相应的采样周期需取得很小,使得脉冲当量增高,从而导致整个系统测量精度降低,难以满足测控要求。提高采样速率通常就要减小采样时间T, 而T 的减小会使采到的脉冲数值N 下降,导致脉冲当量(每个脉冲所代表的转速) 增高,从而使得测量精度变得粗糙。通过增加测速码盘的齿数可以提高精度,但是码盘齿数的增加会受到加工工艺的限制,同时会使转速测量脉冲的频率增高,频率的提升又会受到传感器中光电器或磁敏器或磁电器件最高工作频率的限制。凡此种种因素限制了常规智能转速测量方法的使用范围。而采用本文所提出的定时分时双频率采样法,可在保证采样精度的同时,提高采样速率,充分发挥微机智能测速方法的优越性及灵活性。
四、系统设计
系统主要由AT89S52单片机处理系统、电机、传感器检测单元、信号处理单元和显示系统等几个部分组成，如图5:
图5.系统组成框图
(1)转动系统
本设计中采用对射式光电传感器测量电机转速。当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，反之打开。
测装置按照发动机上传感器的实际安装位置进行安装。将信号盘固定在电动机转轴上，光电转速传感器正对着信号盘。测量头由光电转速传感器组成，而且测量头两端的距离与信号盘的距离相等。测量用器件封装后，固定装在贴近信号盘的位置，当信号盘转动时，光电元件即可输出正负交替的周期性脉冲信号。信号盘旋转一周产生的脉冲数，等于其上的齿数。因此，脉冲信号的频率大小就反映了信号盘转速的高低。该装置的优点是输出信号的幅值与转速无关，而且可测转速范围大，一般为1r/s ～104 r/s 以上，精确度高。 (2)信号采集及其处理
被测物理量经过传感器变换后，变为电阻、电流、电压、电感等某种电参数的变化值。为了进行信号的分析、处理、显示和记录，须对信号作放大、运算、分析等处理，这就引入了中间变化电路。
转动系统
信号采集及其处理
显示电路
单片机处理电路
(3)单片机处理电路
用于测量转速的脉冲通过P3.5/T1输入单片机，用AT89S52的定时计数器T1对脉冲信号进行计数，用定时计数器T0进行定时，每10ms产生一个中断对1602LCD液晶显示屏进行刷新，产生500个中断后（即5s），进行一次转速处理，再通过单片机对T1的脉冲数进行运算转换后，用1602LCD液晶显示屏显示电机的转速。
(4)显示电路
系统通过1602LCD液晶显示屏实时显示电机的转速值。
五、硬件设计
硬件设计电路图如附录1所示。本系统分为信号采集与处理单元，主控单元以及显示单元三大部分。
5.1信号采集及其处理单元
本设计中采用对射式光电传感器测量电机转速。当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时，开关管关断，反之打开。可以制作一个遮光叶片，安装在电机转轴上，当叶片转动时，光电开关产生脉冲信号。当叶片数较多时，旋转一周可以获得多个脉冲信号。假设系统采用10个叶片，在一秒钟的内产生了100脉冲，则电机的转速就为10r/s。
图6.红外对射传感器
5.1.1检测装置安装
此检测装置按照发动机上传感器的实际安装位置进行安装。如图7，将信号盘固定在电动机转轴上，光电转速传感器正对着信号盘。光电转速传感器接有4
根导线，用于连接发光二极管和光敏三极管，其中发光二极管的红线连接其正极，绿线连接其负极，光敏三级管的红线连接其集电极，绿线连接其发射极。测量头由光电转速传感器组成，而且测量头两端的距离与信号盘的距离相等。测量用器件封装后，固定装在贴近信号盘的位置，当信号盘转动时，光电元件即可输出正负交替的周期性脉冲信号。信号盘旋转一周产生的脉冲数，等于其上的齿数。因此，脉冲信号的频率大小就反映了信号盘转速的高低。该装置的优点是输出信号的幅值与转速无关，而且可测转速范围大，一般为1r/s～104 r/s 以上，精确度高。
图7转速检测装置
5.1.2 信号处理电路
根据系统需要设计了如图8所示的中间变换电路。其中波形发生器代替光电传感器。
图8.电路图
5.1.3光电开关有以下几种类型
（1）漫反射式光电开关：它是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，漫反射式的光电开关是首选的检测模式
（2）镜反射式光电开关：它亦集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。
（3）对射式光电开关：它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最合适的检测装置。
（4）槽式光电开关：它通常采用标准的U字型结构，其发射器和接收器分别位于U型槽的两边，并形成一光轴，当被检测物体经过U型槽且阻断光轴时，光电开关就产生了开关量信号。槽式光电开关比较适合检测高速运动的物体，并且它能分辨透明与半透明物体,使用安全可靠。
（5）光纤式光电开关：它采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，可以对距离远的被检测物体进行检测。通常光纤传感器分为对射式和漫反射式。
本设计中使用的光电开关是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的器件，当它发出的光被目标反射或阻断时，则接收器感应出相应的电信号。它包含调制光源，由光敏元件等组成的光学系统、放大器、开关或模拟量输出装置，其工作原理如图5所示。光电式传感器由独立且相对放置的光发射器和收光器组成。当目标通过光发射器和收光器之间并阻断光线时，传感器输出信号。它是效率最高、最可靠的检测装置。槽形（U形）光电开关是对射式的变形，其优点是无须调整光轴。
图9.光电传感器
5.2主控单元
如下图所示，X1为12MHz的晶振，9口为复位接口，通过开关控制。用于测量转速的脉冲通过P3.5/T1输入单片机，用AT89S51的定时计数器T1对脉冲信号进行计数，用定时计数器T0进行定时，每10ms产生一个中断对1602LCD 液晶显示屏进行刷新，产生100个中断后（即1s），进行一次转速处理，再通过单片机对T1的脉冲数进行运算转换后，用1602LCD液晶显示屏显示电机的转速。如图10所示：
图10 AT89S51单片机处理电路
5.2.1时钟电路
单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。本设计中此采用内部时钟方式，如图11所示，以石英晶体振荡器和两个片电容组成外部振荡源。片内的高增益反相放大器通过XTAL1、XTAL2外接，作为反馈元件的片外晶体振荡器与电容组成的并联谐振回路构成一个自激振荡器，向内部时钟电路提供振荡时钟。振荡器的频率取决于晶振的振荡频率，振荡频率范围为1.2—12MHz。工程应用时通常采用6MHz或12MHz。图中X1为12MHz，电容C1、C2为33pF，它们一起构成此单片机的自激振荡器。
图11时钟电路连接图
5.2.2复位电路
单片机的RST引脚为复位（Reset）端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的低电平，就可以实现系统复位，使单片机回到初始状态。如图12所示，本设计采用手动复位，用一个电容与一个10K电阻串联组成，电阻接VCC，电容接地，RESET脚接在它们中间，RC选择10uF，按键与电阻串联，在电容两端并联，就成了按键复位电路，未上电时，RST端为高电平，只要按下这个按键，RST端转换为低电平，经过两个机器周期后，单片机就能复位。
图12 AT89S51单片机处理电路
5.2.3 1AT89C52基本性能
单片机我们选用AT89C52（引脚图如下）AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制场。
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
图13 AT89C52引脚图
VCC : 电源
GND : 地
P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL 逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
引脚号第二功能
P1.0 ：T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出
P1.1 ：T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）
P1.5 ：MOSI（在系统编程用）
P1.6 ：MISO（在系统编程用）
P1.7 ：SCK（在系统编程用）
P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
引脚号第二功能
P3.0 RXD（串行输入）
P3.1 TXD（串行输出）
P3.2 INT0(外部中断0)
P3.3 INT0(外部中断0)
P3.4 T0（定时器0外部输入）
P3.5 T1（定时器1外部输入）
P3.6 WR(外部数据存储器写选通)
P3.7 RD(外部数据存储器写选通)
RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，
ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash 编程期间，EA也接收12伏VPP电压。
XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
5.2.4定时与计数设计
根据设计需要选择方式1比较合适，当M1、M0为01时，定时器/计数器工作于方式1，这时定时器/计数器的等效电路如图14所示：
课程设计报告 学号： 1328403028 姓名：张帅华 班级： 13电子信息工程指导老师：邓晶 苏州大学电子信息学院 2016年4月
摘要 随着时代的进步和发展，单片机技术已经成为一种比较成熟的技术，普及到我们生活、工作、科研等各个领域。本次课程设计包含四个基于STC89C52单片机的设计，分别是：基于单总线数字式温度传感器DS18b20的数字温度计的设计；基于2K位串行CMOS 的EEPROM AT24C02的数字密码锁的设计；基于SPI接口实时时钟芯片DS1302的电子日历的设计以及基于无线收发芯片nrf24L01的简单无线通讯系统的设计。 关键词：单片机 DS18B20 AT24C02 DS1302 NRF24L01
目录 摘要 (1) 目录 (2) 第1章基于DS18B20的数字温度计设计 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 系统组成 (3) 1.3 系统设计 (3) 1.3.1 硬件设计 (3) 1.3.2软件设计 (4) 1.4 设计结果 (6) 第2章基于AT24C02的电子密码锁设计 (7) 2.1 设计要求 (7) 2.2 系统组成 (7) 2.3 系统设计 (8) 2.3.1 硬件设计 (8) 2.3.2 软件设计 (9) 2.4 设计结果 (9) 第3章基于DS1302的电子日历的设计 (11) 3.1 系统功能 (11) 3.2 系统组成 (11) 3.3 系统设计 (11) 3.3.1 硬件设计 (11) 3.3.2 软件设计 (13) 3.4 设计结果 (14) 第4章基于NRF24L01的无线通信系统的设计 (15) 4.1 系统功能 (15) 4.2 系统组成 (15) 4.3 系统设计 (15) 4.3.1 硬件设计 (15) 4.3.2 软件设计 (16) 4.4 设计结果 (16) 总结 (17)
仪器分析方法在食品分析中的应用综合实验 摘要：本文分别采用了气质联用技术检测食品中的塑化剂，用高效液相色谱检测食品中的防腐剂，原子吸收光谱检测食品中的金属元素。并对检测结果进行了分析。 关键词：气质联用技术，高效液相色谱，原子吸收光谱 前言 现代食品的显著特点是食品的营养化、功能化、方便化，并保证食品质量与安全,这就要求食品加工从原理的选择、加工过程到最终产品及保藏整个链条中对食品的成分及成分的变化有全面的把握和认识。传统的分析手段和分析方法尽管能从宏观上了解和掌握成分及其变化，但已不能完全适应现代食品加工业的要求，现代仪器分析技术已经成为食品分析中不可缺少的重要分析手段。 实验内容 一．气-质联用技术检测食品中塑化剂的实验 （一）方法[1] 对于食品中邻苯二甲酸酯类化合物的检测，GB/T21911-2008《食品中邻苯二甲酸酯的测定》中规定了GC-MS作为检测方法。 1仪器： 气相色谱-质谱联用仪，凝胶渗透色谱分离系统，分析天平，离心机，旋转蒸发器，振动器，涡旋混合器，粉碎机，玻璃器皿。 2试剂： 正己烷，乙酸乙酯，环己烷，石油醚，丙酮，无水硫酸钠，16种邻苯二甲酸酯标准品，标准储备液，标准使用液。 3步骤： （1）试样制备：取同一批次3个完整独立包装样品（固体样品不少于500g、液体样品不少于500mL），置于硬质玻璃器皿中，固体或半固体样品粉 碎混匀，液体样品混合均匀，待用。 （2）试样处理（不含油脂液体试样）：量取混合均匀液体试样5.0mL，加入正己烷2.0mL，振荡1min，静置分层，取上层清液进行GC-MS分析。 （3）空白试验：实验使用的试剂都按试样处理的方法进行处理后，进行GC-MS分析。 （4）色谱条件： 色谱柱：HP-5MS石英毛细管柱[30m×0.25mm（内径）×0.25μm]； 进样口温度：250℃； 升温程序：初始柱温60℃，保持1min，以20℃/min升温至220℃， 保持1min，再以5℃/min升温至280℃，保持4min； 载气：氦气，流速1mL/min； 进样方式：不分流进样； 进样量：1μL。 （5）质谱条件： 色谱与质谱接口温度：280℃； 电离方式：电子轰击源； 检测方式：选择离子扫描模式； 电离能量：70eV；
51单片机综合实验交通灯设计报告 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师：
一实验题目 交通灯控制系统设计 二实验目的 1、学会用8051单片机开发简单的计算机控制系统； 2、学会用汇编语言和C语言开发系统软件； 3、学会8051单片机开发环境wave或Keil uVision3软件的使用； 4、学会Proteus软件的使用方法，会用Proteus单片机系统进行仿真； 5、学会Protel软件的使用方法，会用Protel绘制电气原理图和印制板图； 6、熟悉七位数码管显示的使用方法； 7、了解交通灯控制系统的基本组成。 三实验要求 交通灯处在十字路口上。它有红﹑黄﹑绿三种颜色的灯组成。红灯亮时道路上的车辆停止运行；黄灯是一种过渡用的信号灯，当它亮时，表示道路上的红绿色信号灯即将进行转换。下面拿东西南北四个方向来说明。当东西方向允许行车（或者左转）的时候，南北方向就禁止行车，即此时东西方向的绿灯亮红灯灭，而南北方向的绿灯灭红灯亮。反之当南北方向允许行车（或者左转）的时候，东西方向就禁止行车，即此时南北方向的绿灯亮红灯灭，而东西方向的绿灯灭红灯亮。交通灯配置示意图如图1所示。同时当有特殊的情况发生时，能手动控制各个方向的信号灯。设计任务就是将这一电路用单片机来实现具体的控制。
1 十字路口交通灯配置示意图 四 设计内容与原理 为了在后面的分析中便于说明，将南北方向允许直行命名为状态1，南北方向允许左转命名为状态2，南北方向行车到东西方向行车的转换阶段命名为状态3，将东西方向允许直行命名为状态4，东西方向允许左转命名为状态5，东西方向行车到南北方向方向行车的转换阶段命名为状态6。 假定直行绿灯点亮的时间为25s ，左转绿灯点亮的时间为20s ，黄灯点亮的时间为5s ，则对方红灯的点亮时间为50秒。黄灯每隔500ms 亮一次，之后灭500ms （亮灭一次叫作闪烁一次），一共闪烁5次，持续5s 。各个状态之间的变换情况如下： 具体显示周期如下：
第一章绪论 (1) 1.1研究目的和意义 (1) 1.2电子称重系统的应用领域 (1) 1.3主要工作以及论文结构 (1) 第二章系统方案论证与选型 (3) 2.1控制器部分 (3) 2.2数据采集部分 (4) 2.2.1 传感器的选择 (4) 2.2.2放大电路选择 (6) 2.2.3 A/D转换器的选择 (7) 2.2.4键盘处理部分方案论证 (8) 2.3显示电路部分的选择 (9) 2.4超量程报警部分选择 (9) 2.4.1 电源模块方案选型 (9) 第三章硬件电路设计 (10) 3.1AT89S52的最小系统电路 (10) 3.1.1单片机芯片AT89S52介绍 (10) 3.1.3 AT89S52的最小系统电路构成 (11) 3.2电源电路设计 (12) 3.3数据采集部分电路设计 (12) 3.6.1LED结构与原理 (14) 3.6.2动态显示LED显示器接口 (15) 3.4键盘电路与AT89S52单片机接口电路设计 (16) 键盘电路与AT89C51的接口电路设计 (16) 3.5报警电路的设计 (17) 第四章系统软件设计 (19) 4.1主程序设计 (19) 4.2子程序设计 (20) 4.2.1 A/D转换启动及数据读取程序设计 (20) 4.2.2显示子程序设计 (21) 4.2.3 键盘输入控制程序的设计 (21) 4.2.4报警子程序的设计 (22) 第五章总结 (23) 参考文献 (24) 附录1系统总图 (25)
第一章绪论 1.1 研究目的和意义 传统的机械秤有很多缺点，比如精度不高，结构复杂，易老化，成本高等。随着社会的发展，市场对秤的要求的越来越高，尤其是人体秤、厨房秤等各类便携式小型秤。电子秤与传统的机械秤相比有许多优越性，它用压力传感器取代机械秤的弹簧大大减小了秤的体积和制造难度，以LCD 或LED显示屏取代传统的刻度盘使外形更加美观，由于内部集成了单片机以及软件系统，电子秤还拥有传统机械秤无法比拟的智能性。他可以完成过载报警，总价计算，数据通信等众多功能。 目前市场上使用的称量工具，或者结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，而且整体水平不高，部分小型企业质量差且技术薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性的开发出一套具有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤应用中的不足之处，具有现实意义。 1.2 电子称重系统的应用领域 电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。电子秤的应用领域主要分为工业计量和民用消费类。在工业计量应用领域有电子天平，珠宝秤，市场计价秤等；而民用秤主要有厨房秤，人体秤，便携式口袋秤等。工业计量应用对精度要求较高，而民用消费类的应用对精度的要求不高，但对秤的外观，智能性，便携性却有很高的要求。 1.3主要工作以及论文结构
实用仪器分析实验报告X射线荧光光谱分析实验 学号： 学生姓名： 指导老师： 学院： 专业班级： 实验日期： 中南大学冶环学院实验中心
图1 X射线荧光光谱仪（岛津XRF-1800） 四、实验步骤 （1）仪器准备 使用仪器前务必检查外部冷却水系统水压是否在，X-射线荧光光谱仪主机板面是否有error灯亮或电脑界面是否显示报错。 仪器的运行环境：室温：23±5℃ 湿度＜70% ，室内无明显的震动，无灰尘。
（2）样品准备 使用压样机压制样品，样品要求： a 不受理有可能污染仪器的样品（有机样品，高挥发性物质、低熔点材料和有掉落的粉末等）和磁性样品。 b仪器元素检测范围O~U，若样品含O之前的元素（譬如C、B等），建议改用其他检测手段。 c若样品中可能含有少量贵金属，譬如Ag、Pd等，送样时需明确标注。 d粉末样品过筛200目，务必彻底干燥，送样量2g左右。 e粉末样品若出现质轻，粘样品袋等特征，需混合均匀一定比例分析纯硼酸后再送样，同时明确备注样品与硼酸的质量比。 f无需预制样的样品表面必须平整、光滑、没有瑕疵。 （3）软件操作 打开电脑桌面的“PCXRF”软件。点击“初始化”，点击主菜单上的“Maintenance”项，点击“Component Control”栏中的“X-ray Generator”。“Control”选“Normal”，“Xray”选“ON”，输入“Voltage”20KV、“Current”5MA，点击“Start”。X光指示灯和控制面板上”X-RAY”指示灯同时亮。此时可以日常分析了！ （4）样品测试 点击“analysis”，“analytical”设置检测条件，输入对应样品序号。点击仪器上“START”按钮,进行样品测试。 （5）结束操作 测试完毕后，需将X光管及时降至20kV，5mA的低能耗状态。点击主菜单上的“Maintenance”项，点击“Component Control”栏中的“X-ray Generator”。“Control”选“Normal”，“Xray”选“ON”，输入“Voltage”20kV、“Current”5mA，点击“Start”。
南京晓庄学院电子工程学院 实验报告 课程名称：单片机系统设计与应用 姓名：森 专业：电子信息科学与技术 年级：14级 学号：05 2016年12 月1 日
实验项目列表 序号实验项目名称成绩指导教师 1 单片机仿真软件的使用 2 单片机I/O接口应用实验——流水灯 3 外部中断实验——工业顺序控制模拟 4 定时/计数器实验——矩形波 5 定时/计数器实验——计数器 6 综合实验 7 8 9 10 注: 1、实验箱端口为com6。 2、芯片选择切换到51 3、停止运行使用实验箱上的复位按钮
实验室号：___ 实验时间：成绩： 实验一仿真软件的使用 1．实验目的和要求 1）熟悉Keil C51软件界面，以及编辑、编译、运行程序的步骤； 2）掌握单片机仿真软件使用和调试的方法。 2．实验原理 Keil C51软件使用 在Keil C51集成开发环境下，建立一个工程并编辑源程序，熟悉Keil C51集成开发环境下各种菜单、命令的使用。 3．主要仪器设备（实验用的软硬件环境） 安装有Keil C51软件的PC机1台 4．操作方法与实验步骤 Keil C51软件使用 （1）建立用户文件夹 （2）建立工程 （3）建立文件并编码。输入以下源程序，并保存在项目所在的目录中 （4）把文件加入工程中 （5）编译工程。编译时观察在界面下方的“Build”页中的到编译错误信息和使用的系统资源情况等。 （6）调试。利用常用调试命令，如复位、运行、暂停、单步、单步跳过、执行完当前子程序、运行到当前行、下一状态、打开跟踪、观察跟踪、反汇编窗口、观察窗口、代码作用范围分析、1#串行窗口、内存窗口、性能分析、工具按钮等命令进行调试，观察并分析调试结果。 （7）目标代码文件的生成。运行生成相应的.HEX文件。 5．实验内容及程序 1）从DATA区地址起始地址为40H的连续10个内存单元的内容传送到XDATA区起始地址为2000H的10个内存单元中。 注意：DATA区地址起始地址为40H的连续10个内存单元必须先赋初值。 P83-5源程序 #include
原子吸收法测定水中的铅含量 课程名称：仪器分析实验实验项目:原子吸收法测定水中的铅含量 原子吸收法测定水中的铅含量 一、实验目的 1。加深理解石墨炉原子吸收光谱法的原理 2。了解石墨炉原子吸收光谱法的操作技术 3. 熟悉石墨炉原子吸收光谱法的应用 二、方法原理 石墨炉原子吸收光谱法，采用石墨炉使石墨管升至2０00℃以上的高温,让管内试样中的待测元素分解形成气态基态原子,由于气态基态原子吸收其共振线,且吸收强度与含量成正比,故可进行定量分析。它是一种非火焰原子吸收光谱法。 石墨炉原子吸收法具有试样用量小的特点，方法的绝对灵敏度较火焰法高几个数量级，可达10－14g，并可直接测定固体试样．但仪器较复杂、背景吸收干扰较大。在石墨炉中的工作步骤可分为干燥、灰化、原子化和除残渣4个阶段。在选择最佳测定条件下,通过背景扣除，测定试液中铅的吸光度。 三、仪器与试剂 (1)仪器石墨炉原子吸收分光光度计、石墨管、氩气钢瓶、铅空心阴极灯（2) 试剂铅标准溶液(0。5ｍｇ/mＬ）、水样 四、实验步骤 1。设置仪器测量条件 （１)分析线波长 21７．0 nm (2）灯电流90(%） (３）通带 0.５ｎm (4）干燥温度和时间 10０℃,３0 ｓ （5)灰化温度和时间 1000℃,20 s （6）原子化温度和时间2200℃，3s (7)清洗温度和时间 28００℃,3s (8）氮气或氩气流量１０0 mL/min 2. 分别取铅标准溶液B，用二次蒸馏水稀释至刻度,摇匀,配制1.00 ，10.０0, 2０．00, 和50.０0 ug/mL铅标准溶液,备用。 ３. 微量注射器分别吸取试液注入石墨管中,并测出其吸收值． ４．结果处理 (1)以吸光度值为纵坐标，铅含量为横坐标制作标准曲线. (2)从标准曲线中,用水样的吸光度查出相应的铅含量。 （3）计算水样中铅的质量浓度(μg/mＬ)
三因素实验设计 对三因素重复测量实验设计进行数据处理 一、三因素完全随机实验设计数据处理 过程： 1、打开SPSS软件，点击Data View ，进入数据输入窗口，将原始数据输入SPSS 表格区域； 2、在菜单栏中选择分析→一般线性模型→单变量； 3、因变量Dependent Variable方框中放入记忆成绩（JY），固定变量（Fixed Factor(s)）方框中，放入自变量记忆策略、有无干扰和材料类型； 4、点击选项（Options）按钮，选择Descriptive statistics，对数据进行描述性统计；选择Homogeneity tests，进行方差齐性检验； 5.结果分析： 描述性统计量 因变量:记忆成绩 记忆策略有无干扰材料类型均值标准偏差N 联想策略d i m e n s i o n 2无干扰实物图片5图形图片5 总计10有干扰实物图片5图形图片.894435 总计10总计实物图片10图形图片10 总计20 复述策略d i m e n s i o n 2无干扰实物图片5图形图片5 总计10有干扰实物图片5图形图片.836665 总计10总计实物图片10图形图片10 总计20 总计d i m e n 无干扰实物图片10图形图片10 总计20有干扰实物图片10图形图片10
s i o n 2 总计20总计实物图片20图形图片20 总计40 被试间变量效应检验结果：A、B、C的主效应均极显着（P<）；AB 交互效应显着； AC 交互效应极显着；BC 交互效应不显着；ABC 交互效应极显着。对于二阶与三 阶交互效应显着的，还需进行简单效应与简单简单效应检验。 主体间效应的检验 因变量:记忆成绩 源 III 型平方和df均方F Sig. 校正模型7.000截距1.000 A1.000 B1.000 C1.001 A * B1.037 A * C1.007 B * C1.146 A * B * C1.002误差32 总计40 校正的总计39
单片机课程设计报告 单 片 机 秒 表 系 统 课 程 设 计 班级： 课程名称：秒表设计 成员： 实训地点：北校机房 实训时间：6月4日至6月15日
目录 1课程设计的目的和任务 1.1 单片机秒表课程设计的概述 1.2课程设计思路及描述 1.3 课程设计任务和要求 2硬件与软件的设计流程 2.1系统硬件方案设计 2.2所需元器件 3 程序编写流程及课程设计效果 3.1源程序及注释 3.2原理图分析 3.3课程设计效果 4 心得体会
1. 课程设计的目的和任务 1.1单片机秒表课程设计的概述 一、课程设计题目 秒表系统设计——用STC89C51设计一个4位LED数码显示“秒表”，显示时间为000.0~9分59.9秒，每10毫秒自动加一，每1000毫秒自动加一秒。 二、增加功能 增加一个“复位”按键（即清零），一个“暂停”和“开始”按键。 三、课程设计的难点 单片机电子秒表需要解决几个主要问题，一是有关单片机定时器的使用；二是如何实现LED的动态扫描显示；三是如何对键盘输入进行编程；四是如何进行安装调试。 四、课程设计内容提要 本课程利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合集成电路芯片8051、LED数码管以及课程箱上的按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。其中本课程设计有三个开关按键：其中key1按键按下去时开始计时，即秒表开始键，key2按键按下去时数码管清零，复位为“00.00”. key3按键按下去时数码管暂停。 五、课程设计的意义 1)通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的 应用进一步的了解。 2)掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。 3)通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。 4)该课程通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统， 拥有正确的计时、暂停、清零，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义 1.2课程设计思路及描述
学号： G RADUATE T HESIS 论文题目：基于51 单片机的电子秤的设计 学生姓名： 专业班级： 学院： 指导教师： 2017 年06 月12 日
第一章功能说明 本设计系统以单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步设计了各个单元功能模块。 系统的硬件部分包括最小系统部分、数据采集部分、人机交互界面和系统电源四大部分。最小系统部分主要包括AT89S52和扩展的外部数据存储器；数据采集部分由称重传感器，信号的前期处理和A/D 转换部分组成，包括运算放大器AD620和A/D 转换器ICL7135；人机界面部分为键盘输入，四位LED数码显示器，可以直观的显示重量的具体数字以及方便的输入数据，使用方便；系统电源以LM317和LM337为核心设计电路以提供系统正常工作电源。 系统的软件部分应用单片机C 语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该电子秤可以实现基本的称重功能（称重范围为0～9.999Kg ，重量误差不 大于± 0.005Kg）, 并发挥部分的显示购物清单的功能，可以设置日期和设定十种商品的单价，还具有超量程和欠量程的报警功能。 本系统设计结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。 称重传感器原理 即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。 按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。 传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成” 。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换元件指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。此外传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 称重传感器在电子秤中占有十分重要的位置，被喻为电子秤的心脏部件，它的性能好坏很大程度上决定了电子秤的精确度和稳定性。通常称重传感器产生的误差约占电子秤整机误差的50%~70%。若在环境恶劣的条件下（如高低温、湿热），传感器所占的误差比例就更大，因此，在人们设计电子秤时，正确地选用称重传感器非常重要。 称重传感器的种类很多，根据工作原理来分常用的有以下几种：电阻应变式、电容式、压磁式、压电式、谐振式等。（本设计采用的是电阻应变式） 电阻应变式称重传感器包括两个主要部分，一个是弹性敏感元件：利用它将
高效液相色谱法测定食醋和酱油中苯甲酸钠和山梨 酸钾含量 HPLC in soy sauce and vingar sodium benzoate potassium sorber content 指导老师：张志清教授 学生姓名：敬亚娟 摘要：[目的]用高效液相色谱法测定食醋和酱油中苯甲酸钠和山梨酸钾含量。【方法】采用RP-HPLC法以Hyperclone BDS C18 柱（150×4.60 nm,5um,phenomenex）为色谱柱；流动相：甲醇：0.02mol/l 乙醇胺（20 :80）；柱温25℃，流速0.8mol/min ，检测波长230nm，进样量(标准进样量：2.5 ，5 ，7.5 ，10 ，15 ul ；样品进样量:5 ul)。【结果】：食醋中的苯甲酸钠含量为127.15899ug/mol，酱油中的苯甲酸钠含量为723.60033ug/mol，未见则出山梨酸钾。 Abstract: [purpose] with high-performance liquid chromatography (HPLC) in soy sauce and vinegar and sodium benzoate sorbic acid potassium content.【 methods 】 the RP-HPLC method with Hyperclone BDS using C18 column (150 x 4.60 nm, 5 um, phenomenex) for chromatographic column; Mobile phase: methanol: 0.02 mol/l ethanol amine (20:80); The column temperature 25 ℃, velocity 0.8 mol/min, detected wavelength 230 nm, into the sample weight (standard sample quantity: 2.5, 5, 10, 15, 7.5; the samples into the sample weight ul: 5 ul). 【 results 】 : the content of sodium benzoate feed vinegar 127.15899 ug/mol, soy sauce, sodium benzoate content of
短学期实验报告 （单片机系统设计） 题目： 专业： 指导教师： 学生姓名： 学号： 完成时间： 成绩：
基于单片机的交流电压表设计 目录 1系统的设计要求 (2) 2系统的硬件要求 (2) 2.1真有效值转换电路的分析 (2) 2.2放大电路的设计 (3) 2.3A/D转换电路的设计 (3) 2.4单片机电路的分析 (4) 2.5显示电路 (4) 3 软件设计 (5) 3.1 软件的总流程图 (5) 3.2 初始化定义与定时器初始化流程图 (5) 3.3 A/D转换流程图 (6) 3.4 数据处理流程图 (6) 3.5 数据显示流程图 (7) 4 调试 (7) 4.1 调试准备 (7) 4.2 关键点调试 (7) 4.3 测试结果 (8) 4.4 误差分析 (8) 5结束语 (8) 5.1 总结 (9) 5.2 展望 (9) 附录1 总原理图 (10) 附录2 程序 (10) 附录3 实物图 (14)
基于单片机的交流电压表设计 ****学院 ****专业 姓名 指导老师：******* 1 设计要求 （1）运用单片机实现真有效值的检测和显示。 （2）数据采集使用中断方式，显示内容为有效值与峰值交替进行。 2 硬件设计 本系统是完成一个真有效值的测量和显示，利用AD737将交流电转换成交流电压的有效值，用ADC0804实现模数转换，再通过单片机用数码管来显示。系统原理框图如图2-1所示。系统框图由真有效值转换电路、放大电路、A/D 转换电路、单片机电路、数码管显示电路五部分。 图2-1 原理框图 2.1 真有效值转换电路 真有效值转换电路主要是利用AD737芯片来实现真有效值直流变换的，即将输入的交流信号转换成直流信号的有效值，其原理图如图2-2所示。 图2-2 真有效值转换电路 由于AD737最大输入电压为200mV, 所以需要接两个二极管来限制输入电压，起到限幅的作用。如图中D1、D2，由IN4148构成，电容C6是耦合电容，电阻R1是限流电阻。 2.2 放大电路设计 放大电路主要是利用运放uA741来进行放大，电路原理图如图2-3所示。 A/D 转换 单片机 电路 显示 电路 转换 电路 交流 信号 放大 电路
单片机电子秤设计报告 秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。 和传统秤相比较，电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。该电子秤的测量范围为0-40Kg，测量精度达到5g，有高精度，低成本，易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过，比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外，该电子秤电路简单，使用寿命长，应用范围广，可以应用于商场、超市、家庭等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。 一、功能描述 1、采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-40kg，测量精度可达5g。 2、采用电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换，HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。 3、采用STC89C52单片机作为主控芯片，实现称重、计算价格等主控功能。 4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。 5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互，键盘容量大，操作便捷。 6、具有超量程报警功能，可以通过蜂鸣器和LED灯报警。 7、系统通过USB电源供电，单片机程序也可通过USB线串行下载。
二、硬件设计 1、硬件方案 单片机电子秤硬件方案如图1所示： 图1 单片机电子秤硬件方案 称重传感器感应被测重力，输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片，内置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，进行计算转换，再液晶屏上显示出来。 矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。 2、称重传感器 传感器是测量机构最重要的部件。称重传感器本身具有单调性，其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。 (1) 灵敏度 称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值，典型值是
单片机课程设计实验报告 课程设计题目：数字音乐盒 课程设计要求：.利用口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲（最少三首乐曲，每首不少于秒） ．采用显示信息 ．开机时有英文欢迎提示字符，播放时显示歌曲序号（或名称） ．可通过功能键选择乐曲，暂停，播放。 ．选作内容：显示乐曲播放时间或剩余时间 硬件电路：本设计中用到了单片机，*键盘，蜂鸣器，* ，七段 显示数码管。 原理说明：当键盘有键按下时，判断键值，启动计数器，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出乐曲。同时启动定时器，显示乐曲播放的时间，并驱动,显示歌曲号及播放时间。也可在显示歌曲号。 （）硬件电路中用控制按键，其中扫描行，扫描列。 （）用，控制,其中控制七段码,用为数码管位选信号。 （）用，作为的的控制信号。用作为的的控制信号。 （）用口控制蜂鸣器。 （）电路为晶振频率工作，起振电路中均为。 电路图：
【实验时请仔细阅读后文说明！此图仅为我站制作，并不代表原作者意愿；若您制作成功，望在网络推广。】 实验控制流程图如下：
键盘如下：
实验程序如下： ;定义液晶显示端口标号 ;******************************************** ;******************************************* : ;液晶初始化 ;清屏 位，行显示 ;屏显，光标,闪烁 ;计数地址加，显示幕 内存初始化 :
键盘扫描 : ;有按键转到 : : : ;读键盘 : ;为跳转，第一行无按键 : : : : : ;若同时有其他按键，则等待
实验一双波长分光光度法测定混合样品溶液中 苯甲酸钠的含量 一、目的 1 ?熟悉双波长分光光度法测定二元混合物中待测组分含量的原理和方法。 2 ?掌握选择测定波长（入1）和参比波长（& ）的方法。 二、原理 混合样品溶液由苯酚和苯甲酸钠组成，在0.04mol/LHCI溶液中测得其吸收光谱，苯甲酸钠的吸收峰 在229nm处，苯酚的吸收峰在210nm处。若测定苯甲酸钠，从光谱上可知干扰组分（苯酚）在229和 251 nm处的吸光度相等，则AA= KC A A仅与苯甲酸钠浓度成正比，而与苯酚浓度无关，从而测得苯甲酸钠的浓度。 三、仪器与试剂紫外分光光度计苯酚苯甲酸钠蒸馏水盐酸 四、操作步骤及主要结果 1 ?样品的制备 （1）标准储备液的配制精密称取苯甲酸钠0.1013g和苯酚0.1115g,分别用蒸馏水溶解，定量转 移至500ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，即得浓度为200卩g/ml的储备液，置于冰箱中保存。 （2）标准溶液的配制分别吸取标准苯酚储备液 5.00ml和标准苯甲酸钠储备液 5.00ml至100ml容 量瓶中，用0.04mol/LHCI溶液稀释至刻度，摇匀，即得浓度为10卩g/ml的标准溶液。 2 ?样品的测定（1 ）波长组合的选择于可见-紫外分光光度计上分别测定苯酚和苯甲酸钠标准溶 液的吸收光谱（检测波长200~320nm），确定双波长法测定苯甲酸钠含量时的参比波长（入s=257.5nm） 和测定波长（入m=231.2nm）。（2）苯甲酸钠工作曲线的绘制配制不同浓度的I苯甲酸钠/0.04MHCl 溶液。以0.04mol/L HCl溶液为参比溶液，测定系列浓度的苯甲酸钠/0.04M HCl溶液在入m和入s处的吸 光度差值（见表1），计算其回归方程Y=0.0652X+0.0311（R 2=0.999）。（3）测定以0.04mol/L HCl溶液为参比溶液，测定混和溶液的吸光度值（n=3 ），根据回归方程计算混和溶液中苯甲酸钠的含量（X , RSD%）。见表2 表1双波长法测定不同浓度下苯甲酸钠标准溶液的吸光度 标准溶液浓度（ug/ml ）231.2 nm 吸光度257.5nm吸光度吸光度差值 20.1630.0120.151 40.3240.0210.303 60.4550.0340.421 80.6050.0460.559 100.7350.0540.681 120.8710.0620.809 表2 混合溶液不同波 长下的吸光度 测量次数231.2 nm 吸光度257.5nm吸光度吸光度差值10.6120.1100.502 20.6140.1130.501 30.613 ,0.1120.501 平均值0.6120.1120.500 RSD 均小于0.1%将Y=0.500 代入回归方程Y=0.0652X+0.0311 得X=7.2 ,则样品浓度为：7.2936ug/ml 则其含量为：7.3*100/1000=0.73mg 五讨论：本试验采用双波长法测定苯酚和苯甲酸钠的混合液中苯甲酸钠的含量，关键是两个波长 的选择，同时应使两波长下苯甲酸钠的吸光度值足够大，以减小测量误差。
本科生实验报告 实验课程单片机原理及应用 学院名称核技术与自动化工程学院 专业名称电气工程及其自动化 学生姓名 学生学号 指导教师任家富 实验地点6C９０2 实验成绩 二〇一五年三月二〇一五年六月 单片机最小系统设计及应用 摘要 目前，单片机以其高可靠性,在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表等领域得到极其广泛的应用。因此对于在校的大学生熟练的掌握和使用单片机是具有深远的意义。通过本次课程设计掌握单片机硬件和软件方面的知识，更深入的了解单片机的实际应用，本次设计课程采用STC89Ｃ５2单片机和ADC08０4，LED显示，键盘，ＲS2３2等设计一个单片机开发板系统。进行了LED显示程序设计,键盘程序设计,RS2３2通信程序设计等。实现了单片机的各个程序的各个功能。对仿真软件kｅil的应用提升了一个新的高度。单片机体积小、成本低、使用方便,所以被广
泛地应用于仪器仪表、现场数据的采集和控制。通过本实验的学习，可以让学生掌握单片机原理、接口技术及自动控制技术,并能设计一些小型的、综合性的控制系统，以达到真正对单片机应用的理解。 关键词：单片机;智能；最小系统;ADC；ＲＳ2３２;显示；SＴＣ8９C５2 第１章概述 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比,单片机只缺少了I/Ｏ设备。单片机采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ＲOM、多种I／Ｏ口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 它最早是被用在工业控制领域，由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和ＣＰＵ集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有１-２部单片机。汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。 第2章实验内容 2.1单片机集成开发环境应用
仪器分析实验报告 学号:2008011871 姓名：张圆满同组成员：施航，陈天池，李虹禹，吴可荆，韩翔【回答问题】 问题1，相对于液体样品，气体样品中的成份比如苯如何检测？其检测的原理是什么？苯对人体的危害如何？ 答：（1）检测苯的方式主要有两种，具体的方式为： 1）热解吸气相色谱法 准确抽取1mg/m3的标准气体100mL、200mL、400mL、1L和2L 通过吸附管，然后用热解吸气相色谱法分别分析吸附管标准系列，以苯的含量（μg）为横坐标，峰高为纵坐标绘制标准曲线。 2）二硫化碳提取气相色谱法 取含量分别为为0.1μg/mL、0.5μg/mL、1.0μg/mL、2μg/mL的标准溶液，取1μL注入气相色谱，以保留时间定性，峰高定量，以苯的含量为横坐标，以峰高为纵坐标，绘制标准曲线。 （2）其检测原理是样品中各物质与流动相之间的作用不同，使得保留时间不同。 （3）危害：高浓度苯对中枢神经系统有麻醉作用，引起急性中毒；长期接触苯对造血系统有损害，引起慢性中毒。急性中毒：轻者有头痛、头晕、恶心、呕吐、轻度兴奋、步态蹒跚等酒醉状态；严重者发生昏迷、抽搐、血压下降，以致呼吸和循环衰竭。慢性中毒：主要表现有神经衰弱综合征；造血系统改变：白细胞、血小板减少，重者出现再生障碍性贫血；少数病例在慢性中毒后可发生白血病( 以急性粒细胞性为多见)。皮肤损害有脱脂、干燥、皲裂、皮炎。可致月
经量增多与经期延长。 问题2，如何检测酒中的甲醛？啤酒中的甲醛残留限制标准是什么？答： （1）检测原理为：甲醛在过量乙酸胺的存在下，与乙酞丙酮和氨离子生成黄色的2,6-二甲基-3,5-二乙酞基-1,4-二氢毗咤化合物，在波长415 nm处有最大吸收，在一定浓度范围，其吸光度值与甲醛含量成正比，与标准系列比较定量。 具体检测方法为： 1）试样处理 吸取已除去二氧化碳的啤酒25 mL移人500 mL蒸馏瓶中，加200 g/L磷酸溶液20 mL于蒸馏瓶，接水蒸气蒸馏装置中蒸馏，收集馏出液于100 mL容量瓶中(约100 mL)冷却后加水稀释至刻度。 2）测定: 精密吸取1.00g/mL的甲醛标准溶液各0.00 mL, 0.50 mL, 1.00 mL, 2.00 mL , 3.00 mL,4.00mL,8.00mL于25mL比色管中，加水至10 mLo 吸取样品馏出液10 mL移人25 mL比色管中。标准系列和样品的比色管中，各加人乙酞丙酮溶液2mL，摇匀后在沸水浴中加热10 min，取出冷却，于分光光度计波长415nm处测定吸光度，绘制标准曲线。3）计算： 根据下式进行计算：=m X V （2）限制标准：啤酒中甲醛残留量限制标准为0.2ppm。
对三因素重复测量实验设计进行数据处理 一、三因素完全随机实验设计数据处理 过程： 1、打开SPSS软件，点击Data View ，进入数据输入窗口，将原始数据输入SPSS 表格区域； 2、在菜单栏中选择分析→一般线性模型→单变量； 3、因变量Dependent Variable方框中放入记忆成绩（JY），固定变量（Fixed Factor(s)）方框中，放入自变量记忆策略、有无干扰和材料类型； 4、点击选项（Options）按钮，选择Descriptive statistics，对数据进行描述性统计；选择Homogeneity tests，进行方差齐性检验；
o n 2图形图片20总计40 被试间变量效应检验结果：A、B、C的主效应均极显著（P<）；AB 交互效应显著； AC 交互效应极显著；BC 交互效应不显著；ABC 交互效应极显著。对于二阶与三 阶交互效应显著的，还需进行简单效应与简单简单效应检验。 主体间效应的检验 因变量:记忆成绩 源 III 型平方和df均方F Sig. 校正模型7.000截距1.000 A1.000 B1.000 C1.001 A * B1.037 A * C1.007 B * C1.146 A * B * C1.002误差32 总计40 校正的总计39 a. R 方 = .852（调整 R 方 = .819）
简单效应检验： 在主对话框中，单击Paste按钮，SPSS会把原先的全部操作转换成语句并粘贴到新打开的程序语句窗口中，在命令语句中加入EMMEANS引导的语句； 结果：当被试使用联想策略进行记忆时，无干扰条件的记忆成绩极显著优于有干扰条件的记忆成绩；当被试使用复述策略进行记忆时，无干扰条件的记忆成绩也极显著优于有干扰条件的记忆成绩。当被试使用联想策略进行记忆时，实物图片的记忆成绩极显著优于图形图片的记忆成绩；当被试使用复述策略进行记忆时，实物图片与图形图片的记忆成绩无显著差异。 简单简单效应检验： 结果：所以a,b,c有显著差异。 二、重复测量一个因素的三因素混合实验设计数据处理 过程： 1.Data View ，进入数据输入窗口，将原始数据输入SPSS表格区域 2.Analyze → General Linear Model → Repeated Measures（在菜单栏中选择分析→一般线性模型→重复变量） 3.在定义被试内变量（Within-Subject Factor Name）的方框中，设置被试内变量标记类型，在定义其水平（Number of Level）的对框中，输入3，表示有两个水平，然后按填加（Add）钮。 4.按定义键（Define），返回重复测量主对话框，将b1、b2、b3选入被试内变量（Winthin-Subjects Variables）方框中，将a、c选入被试间变量框中。 5.点击选项Options，进行如下操作： ①将被试内变量b（三个水平）键入到右边的方框中，采用[LSD（none）]法进行多重比较， ②选择Descriptive statistics命令，对数据进行描述性统计。 选择Homogeneity tests进行方差齐性检验。