摘要:在科研、生产各个领域都会用到峰值检测设备，本设计的任务是设计一个峰值检测系统，由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D(模数转换)、译码显示、数字锁存控制电路组成。
关键词:峰值检测;放大器;采样/保持;数字锁存；A/D;译码显示
一、概述
在科学实验、工业检测等领域经常遇到需对信号的峰值进行检测的情况，例如:金属材料承受的最大压力和拉力;振动物体振动时受到的最大策动力等，本文通过理论分析，设计一个峰值检测系统，其关键任务是检测峰值并保持稳定，并对系统电路进行了研究。
二、工作原理说明
据分析，可确定需设计系统的电路原理框图如图1所示:
图1 峰值检测系统原理框图
传感器：把被测信号量转换成电压量。
放大器：将传感器输出的小信号放大，放大器的输出结果满足模数转换器的转换范围。
采样/保持：对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值。
采样/保持控制电路：该电路通过控制信号实现对峰值采样，小于原峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值。
A/D转换：将模拟量转换成数字量。
译码显示：完成峰值数字量的译码显示。
数字锁存控制电路：对模数转换的峰值数字量进行锁存，小于峰值的数字量不锁存。
三、电路设计
1、传感器：把被测信号量转换成电压量（本文不做设计）。
2、放大器：将传感器输出的小信号放大，放大器的输出结果满足模数转换器的转换
=400的放大器电范围。由于输入信号为0~5mv，1mv等于400kg，因而选用电压增益A
U
路。如图2所示，采用差动放大电路（此种电路精度高），因为放大器A1和A2的失调电压量值和方向相同，可以互相抵消。
图2差动放大电路
根据公式4003
)
1221(401=+-==
R R R R V V A i U 分配第一级放大器放大倍数为1221R R +=8，分配第二级放大倍数为
508
400
34==R R ，则选取电阻值分别为R1=1.6K ，R2=5.6K ，R3=2K ，R4=100K ，R1—R4均选1/8W 金属模电阻。放大器A1—A3可选用具有很高的输入共模电压和输入差模电压范围，具有失调电压调整能力和短路保护等特点的uA741型运算放大器。
3、采样/保持：对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值。其核心器件选用LF398采样保持集成电路蕊片，具体电路如图3所示。
LF398的8脚是采样/保持控制脚，当该脚输入高电平时LF398进行采样，输入低电平时保持。采样时输入信号使采样保持电容C H 迅速充电到V i 。其中C H 可选用电阻大、漏电小的聚苯乙烯电容，取C H =0.1uF 。
4、采样/保持控制电路：该电路通过控制信号实现对峰值采样，小于原峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值。具体电路可选用比较电路，如图4所示。比较电路将LF398的输入端电压与输出端电压相比较，产生一个控制信号V k ，用V k 控制LF398的逻辑控制脚，此外V k 还用来控制数字锁存控制电路。当V i 〉V O2时，比较器输出V k 为高电平，使LF398采样。当V i 〈 V O2时，比较器输出V k 为低电平，使LF398保持。
图4中比较器A4选用运算放大器uA741，二极管选用普通硅二极管2CK11。
图3 采样/保持电路 图4采样/保持控制电路
5、数字显示表头电路：由A/D 转换（将模拟量转换成数字量）和译码显示（完成峰值数字量的译码显示）组成，如图5所示。
图5 数字显示表头电路
该电路可采用213位数字电压表，选择期间如下：2
1
3位A/D 转换器MC14433、七路
达林顿驱动器MC1413、BCD 到七段锁存—译码—驱动器CD4511、能隙基准电源MC1403和四个共阴极LED 发光数码管。注意数字表头电路中MC14433的EOC 和DU 端不是直接相连，而是通过数字锁存控制电路连接。该表的最大显示数为1999，以1.999V 代表1.999Kg 。 6、数字锁存控制电路：对模数转换的峰值数字量进行锁存，小于峰值的数字量不锁存。
数字锁存控制电路是保证A/D 换的峰值数字被锁存在2
1
3位A/D 的输出锁存器里，且
当被测信号不在量程内时，超量程或欠量程信号将控制小于峰值的数字量不能锁存。为完成峰值锁存必须掌握A/D 转换器的两个管脚的功能，其中一个管脚是数字显示更新输入
控制端DU ，另一个管脚是转换周期结束标志输出端EOC 。DU 的功能是：当DU 为高电平时（即为1时），A/D 转换结果被送入输出锁存器里；当DU 为低电平时（即为0时），A/D 转换器仍输出锁存器中原来的结果。EOC 的功能是：每一个A/D 转换周期结束时，EOC 端输出一个正脉冲。通常电路利用EOC 端的输出控制DU ，则每次A/D 转换结果都会被输出，而峰值检测电路只允许峰值结果输出，小于峰值则不输出。所以电路必须设置
在峰值时，EOC 的输出才能控制DU 。考虑2
1
3位A/D 转换器转换周期为1/3s,当峰值信号
来到时，应允许EOC 的输出在1/3s 内控制DU 端。由于采样/保持电路能在A/D 转换周期内保持峰值的模拟量，所以在A/D 转换周期间峰值数据不会受影响。经过前面分析，确定数字锁存控制电路如图6所示。电路由单稳态延时电路、或门GA 和与门GB 组成。图6中输入信号Vk 来自比较器的输出，Vk ＝1表示峰值采样，Vk ＝0时表示峰值保持，电路工作情况如下：
Ⅰ：当Vk ＝1时，或门GA 输出1,允许Veoc 通过与门GB,若Veoc 是高电平，则Vdu 也是高电平。Vdu 可以控制DU 端，峰值数据被锁存在A/D 转换器的输出锁存器中。
Ⅱ：当Vk 由高电平变成低电平时，单稳态触发器的2端时下降沿触发的脉冲展宽延时输入端，在输入脉冲作用下，V o 在1/3s 内仍保持高电平。在1/3s 内V o 使或门GA 输出1,此间EOC 的输出电平Veoc 能通过与门GB ，Veoc 是高电平时，Vdu 也是高电平，Vdu 又可以控制DU 端，使输出锁存器锁存峰值数据。
Ⅲ：当Vk ＝0时，V o ＝0V 时，或门GA 输出为0，封锁与门GB ，Veoc 不能通过与门GB ，与门GB 的输出Vdu 为低电平，Vdu 封锁A/D 转换器的输出锁存器，输出锁存器仍输出原来的峰值数据。
图6数字锁存控制电路
因输出脉冲的延时时间Tx=1/3s,根据公式Rt Ce Ln Rt Ce Tx *7.02**==,取Ce=1uF,j 将Tx=1/3s 带入上述公式，得Rt=476K 。取标称值Rt ＝510K 。另单稳态触发器选555定时器，或门选74LS32,与门选74LS08。、
总体电路图见附录Ⅰ。 四、性能的测试
1、放大倍数的测量
通过multisim 软件仿真，如图7所示：
图７放大倍数测量
根据图所示可以得出Vi=1mv,Vo1=282.746*2(因为电压表显示的是有效值，所以其示数需要乘2)。则i
U V V A 01
=399.80。 2、采样的测量 如图8、9、10所示。
图８采样保持测量（输入为１ｍｖ）
图９采样保持测量（输入为5ｍｖ）
图10采样保持测量（输入为2ｍｖ）
通过以上3幅图比较我们可以看到，
输入量Vi=1mv时，采样后峰值保持了；
输入量为Vi=5mv时，采样后峰值保持为5mv的放大峰值；
再改变输入量Vi=2mv时，通过比较以及数字锁存器峰值仍为输入最大量Vi=5mv时的放大峰值。
五、结论、性价比
结论：通过性能测试，电路放大电路的放大倍数Au=399.80，与按照技术指标的要求放大倍数Au=400相比，相差0.20，符合技术指标要求。采样保持能保持输入量的放大值
最大值，采样保持功能实现。
性价比：该设计电路选择放大器功能全面，造价低廉，易操作；其他器件也是常见元器件，总体比较符合实际应用。
六、课设体会及合理化建议
1、体会
这次课程设计给我们提供了一个温故和应用自己大学三年所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计与仿真验证，初步检验了大学的学习知识。通过本次课程设计也让自己获益匪浅，为毕业设计打下了良好的铺垫，而我也体会到设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。通过本次课程设计认识到电子技术的应用的重要性，刚开始看到这个设计题目时候，感觉很盲目，感觉从电子技术书上学到的知识根本不能完成这个课设，但是我没有放弃，因为我明白这是对理论的应用，这是提高理论联系实际的能力，通过查阅资料，在书上找相关内容和我学的知识相结合，实在不明白的就找老师答疑，通过我的努力我明白了电路设计整体思路，以及电路的工作原理，就这样我完成了这个课设，虽然感觉很累很辛苦，但是我感觉很充实，我学到了很多知识，而且这些知识我在课堂上是学不到的，提高了我的理论知识，通过课设我明白了这些电路的工作原理，收获很多。
2、建议
希望这样的课程设计能让我们自己选择题目，按照自己的兴趣特长来选择，也可以想选择课程一样，各个类别也应都选择到，比如家庭应用方向的，日常生活方向的等等。
参考文献
[1]王秀杰等.模拟集成电路应用.[M]西安：西北工业大学出版社，2003
[2]李中年.控制电器及应用.[ M]北京：清华大学出版社出版，2006
[3]路勇. 电子电路实验及仿真.[ M]北京：清华大学出版社出版，2004
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[6]李秀人.电子技术实训指导.[M]北京：国防工业出版社，1998
附件ⅠＰＲＯＴＥＬ原理图
附件ⅡＰＣＢ板
10KV 母线回路故障检测控制器软硬件设计方案 徐源 南阳理工学院电子与电气工程系 一、系统功能架构设计 根据附件一的要求,设计故障检测与控制系统架构如下: 高压支线电压送入电压互感器后获得合适的 AC 电压, 经感应电压调整器调整成两路电压,一路作为电压采集信号,一路为驱动电路和执行电路供电,为保证系统整体的稳定性和可靠性,在电压调整器上增加一个抑制峰值电压和反向电涌的抗干扰模块,采集到的电平信号经 A/D数模转换以后,送入 CPU 进行处理,当检测到电平信号的异常后,触发 CPU 的中断系统,在小于 0.1us 时间里对事件反应,先由 CPU 软件进行去抖动处理,滤除干扰信号, 然后判断出故障类型, 由 CPU 发出指令, 由调节执行电路完成高压线回路继电器的通断闭合,从而排除或正确判断故障类型。
系统信息适时通过 LED 屏幕或者 LCD 屏幕进行指示,并且延时参数等信息都可以通过面板的控制键盘进行设置,必要时可以用红外遥控器进行设置。 为保障系统的稳定运行,防止 CPU 死机,采用“看门狗”来防止软件意外的发生;为获得系统的适时故障检测信息, 采用 RTC 时钟并对系统进行适时监控, 并把故障信息存储在 8K 的 EERPOM 中去,防止掉电信息丢失,并可以适时对系统历史信息进行查询;数据通信采用 485总线和综自计算机进行通信。 此系统的自动化程度相对来说很高,功能更强大,稳定性也比较高,可以实现时时故 障显示和判断,甚至是简单故障的排除,人员的劳动强度和安全性得到有效保障,因为系统在很短时间内就可以排除故障或显示故障类型,对电力设备的安全有更大的保障。 二、故障检测控制器走线图
单片机系统课程设计 成绩评定表 设计课题:压力检测系统设计 学院名称:电气工程学院 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 设计地点 : 31-505 设计时间 : 2015-12-28～2016-01-08
单片机系统 课程设计课程设计名称:压力检测系统设计 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 课程设计地点: 31-505 课程设计时间: 2015-12-28～2016-01-08 单片机系统课程设计任务书
目录 1绪论 (3) 1、1压力检测系统概述 (3) 2总体方案设计原理 (4) 2、1 基于单片机的智能压力检测的原理 (4) 2、2 压力传感器 (4) 2、2、1 压力传感器的选择 (4) 2、2、2金属电阻应变片的工作原理 (5) 2、3 A/D转换器 (5) 2、3、1 A/D转换模块器件选择 (5) 2、3、2 A/D转换器的简介 (5) 2、4单片机 (6) 2、4、1 AT89C51单片机简介 (6) 2、4、2主要特性 (7) 2、4、3 管脚说明 (7) 2、5单片机于键盘的接口技术 (8) 2、5、1 键盘功能及结构概述 (8) 2、5、2 单片机与键盘的连接 (9) 2、6 LED显示接口 (10)
2、6、1 LED显示器 (10) 2、6、2七段数码显示器 (11) 2、6、3LED数码管静态显示接口 (12) 3软件设计 (14) 3、1 A/D转换器的软件设计 (14) 3、1、1 ADC0832芯片接口程序的编写 (14) 3、2 单片机与键盘的接口程序设计 (15) 3、3 LED数码管显示程序设计 (16) 总结 (18) 参考文献 (19) 附录A (19) 附录B (20) 1绪论 1、1压力检测系统概述 压力就是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制就是保证生产与设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计就是基于AT89C51单片机的测量与显示。就是通过压力传感器将压力转换成电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A／D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘,向计算机系统输入各种数据与命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。 本设计的最终结果就是,将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示不同的数值。
智能环境监测系统的设计 Design on the intelligent system of monitoring environment
摘要 系统主要由数据采集端和移动监控终端两部分组成。采用16位单片机SPCE061A为处理核心，在数据采集端，利用两片CD4067BE分别挂接16只DHT11温湿度传感器和16只光照强度传感器；采用10位ADC实现对环境声音的实时录制，加入OV7670摄像头进行实时拍照监控，最后把所采集到的数据帧通过NRF905无线传输模块传送到移动监控终端。在移动监控终端，通过NRF905接收数据，将处理后的环境参数数据进行显示，接收到的语音压缩编码通过10位DAC进行解码播放，通过按键切换进入全屏环境参数显示模式或全屏监控照片显示模式，并将接受到的环境参数、声音、照片存储到SD卡中。本文以SPCE061A超低功耗单片机为核心，设计了通用智能终端和智能温湿度传感器，重点介绍了该终端和传感器的任务、硬件、软件以及控制算法的设计与实现。硬件方面，介绍了系统各个部分的设计思想、原理电路以及，并给出了系统总硬件原理图；另外，为了实现系统的低成本和低功耗，在满足设计要求的前提下，尽可能选用了价格低廉和低功耗的元器件。软件方面，采用了时间触发的混合调度器模式设计，对系统各个任务进行了设计，并给出了系统软件低功耗设计方法。 关键词：SPCE061A；多节点；无线传输；HMI Abstract The system is designed for two parts of data acquisition terminal and mobile monitoring terminal. Its processing core is SPCE061A which is a 16 bits mcu. In the data acquisition terminal, 16 DHT11 of single bus temperature, humidity sensor and 16 light intensity sensor are hung on two CD4067BE. The environmental sound is recorded to coding and compression with 10 bits ADC which is built in the mcu at any time. Add OV7670 which is a camera module to monitor at anytime. ALL collected data is transmitted to the mobile monitoring terminal through NRF905 of wireless transmission module. In the mobile monitoring terminal, the data is received through NRF905.The environmental parameter data is displayed after dealing with and the compression coding of speech is decoded to play with 10 bits DAC.We can switch to full-screen environment parameter display mode or full-screen picture display mode with the keys. At last, the environmental parameter, sound and photos are stored to the SD card.Based on the SPCE061A ultra low power microcontroller as the core, a general intelligent terminal and intelligent temperature and
2012年TI杯四川省大学生电子设计竞赛 微弱信号检测装置（A题） 【本科组】
微弱信号检测装置（A题） 【本科组】 摘要：本设计是在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，采用TI公司提供的LaunchPad MSP430G2553作为系统的数据采集芯片，实现微弱信号的检测并显示正弦信号的幅度值的功能。电路分为加法器、纯电阻分压网络、微弱信号检测电路、以及数码管显示电路组成。当所要检测到的微弱信号在强噪音环境下，系统同时接收到函数信号发生器产生的正弦信号模拟微弱信号和PC机音频播放器模拟的强噪声，送到音频放大器INA2134，让两个信号相加。再通过由电位器与固定电阻构成的纯电阻分压网络使其衰减系数可调（100倍以上），将衰减后的微弱信号通过微弱信号检测电路，检测电路能实现高输入阻抗、放大、带通滤波以及小信号峰值检测，检测到的电压峰值模拟信号送到MSP430G2553内部的10位AD 转换处理后在数码管上显示出来。本设计的优点在于超低功耗 关键词：微弱信号MSP430G2553 INA2134 一系统方案设计、比较与论证 根据本设计的要求，要完成微弱正弦信号的检测并显示幅度值，输入阻抗达到1MΩ以上，通频带在500Hz~2KHz。为实现此功能，本设计提出的方案如下图所示。其中图1是系统设计总流程图，图2是微弱信号检测电路子流程图。 图1系统设计总流程图 图2微弱信号检测电路子流程图
1 加法器设计的选择 方案一：采用通用的同相/反相加法器。通用的加法器外接较多的电阻，运算繁琐复杂，并且不一定能达到带宽大于1MHz，所以放弃此种方案。 方案二：采用TI公司的提供的INA2134音频放大器。音频放大器内部集成有电阻，可以直接利用，非常方便，并且带宽能够达到本设计要求，因此采用此方案。 2 纯电阻分压网络的方案论证 方案一：由两个固定阻值的电阻按100:1的比例实现分压，通过仿真效果非常好，理论上可以实现，但是用于实际电路中不能达到预想的衰减系数。分析：电阻的标称值与实际值有一定的误差，因此考虑其他的方案。 方案二：由一个电位器和一个固定的电阻组成的分压网络，通过改变电位器的阻值就可以改变其衰减系数。这样就可以避免衰减系数达不到或者更换元器件的情况，因此采用此方案。 3 微弱信号检测电路的方案论证 方案一：将纯电阻分压网络输出的电压通过反相比例放大电路。放大后的信号通过中心频率为1kHz的带通滤波器滤除噪声。再经过小信号峰值电路，检测出正弦信号的峰值。将输出的电压信号送给单片机进行A/D转换。此方案的电路结构相对简单。但是，输入阻抗不能满足大于等于1MΩ的条件，并且被测信号的频率只能限定在1kHz，不能实现500Hz~2KHz 可变的被测信号的检测。故根据题目的要求不采用此方案。 方案二：检测电路可以由电压跟随器、同相比例放大器、带通滤波电路以及小信号峰值检测电路组成。电压跟随器可以提高输入阻抗，输入电阻可以达到1MΩ以上，满足设计所需；采用同相比例放大器是为了放大在分压网络所衰减的放大倍数；带通滤波器为了选择500Hz～2KHz的微弱信号；最后通过小信号峰值检测电路把正弦信号的幅度值检测出来。这种方案满足本设计的要求切实可行，故采用此方案。 4 峰值数据采集芯片的方案论证 方案一：选用宏晶公司的STC89C52单片机作为。优点在于价格便宜，但是对于本设计而言，必须外接AD才能实现，电路复杂。
常熟理工学院 电气与自动化工程学院 《传感器原理与检测技术》课程设计 题目：基于AT89C51单片机的 压力检测系统的设计 姓名：李莹 学号： 160509240 班级：测控 092 指导教师：戴梅 起止日期： 2012年7月2日－9日
电气与自动化工程学院 课程设计评分表 课程名称：传感器原理与检测技术 设计题目：压力检测系统的设计 班级：测控092学号：160509240 姓名：李莹 指导老师：戴梅 年月日
课程设计答辩记录 自动化系测控专业 092 班级答辩人：李莹课程设计题目压力检测系统的设计
目录第一章概述 1.相关背景和应用简介 2.总体设计方案 2.1总体设计框图 2.2各模块的功能介绍 第二章硬件电路的设计 1.传感器的选型 2.单片机最小系统设计 3.模数转换电路设计 4.传感器接口电路设计 5.显示电路设计 6.电源电路设计 7.原理图 第三章软件部分的设计 1.总体流程图 2.子程序流程图及相关程序 第四章仿真及结果 第五章小结 参考文献
第一章概述 1.传感器的相关背景及应用简介 近年来，随着微型计算机的发展，传感器在人们的工作和日常生活中应用越来越普遍。压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。 此次设计是基于单片机的压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器转变为电信号，经过放大器放大，然后进入A/D 转换器将模拟量转换为数字量显示，我们所采样的A/D转换器为ADC0808。 2.总体设计方案 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。电路采用ADC0809模数转换电路，ADC0809是CMOS工艺，采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，片内有带锁存功能的8路模拟电子开关，先用ADC0809的转换器对各路电压值进行采样，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。本次设计是以单片机组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。
信号检测综合训练 说明书 题目：振动信号检测系统设计 学院：电气工程与信息工程学院 班级：电子（2）班 姓名: 钱鹏鹏 学号：11260224 指导老师：缑新科 2014.12.07
摘要 机械在运动时，由于旋转体的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。机械振动在大多情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动也被利用来完成有用工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数，充分发挥振动机械的性能。在现代企业管理制度中，除了对各种机械设备提出低振动和低噪声要求外，还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、诊断，对工作环境进行控制。为了提高机械结构的抗振性能，有必要进行机械机构振动分析和振动设计，这些都离不开振动测试。 本文在此基础上设计了一种专用的振动信号检测系统，具有功耗低、体积小、精度高等优点。 信号检测的内容要求： 通过MCS-51系列单片机设计振动信号检测系统。要求如下： 1 振动信号的特点，选择合适的传感器，并设计相应的检测电路； 2 将设计完成的检测电路，通过软件防真验证； 3 主要设计指标：可测最大加速度：-5m/s~+5m/s;可测最大速度：-0.16m/s~+0.16m/s；可测最大位移：-5mm~+5mm；通频带：0.05Hz~35Hz；转换精度：8bit；采样频率：128Hz 4 利用LCD显示振动信号，有必要的键盘控制。
总体设计方案介绍： 本系统由发射电路和接收电路组成。发射电路主要由加速度传感器构成。接收电路由单片机最小系统和外部串口以及显示部分模块三部分组成。。 硬件电路设计： （1）使用MMA8452加速度传感器和STC89C52单片机来实现。 一.设计目的:了解加速度传感器的工作机理，以及单片机的各种性能； 二.设计器材:电源、proteus7.7软件、89C52，MMA8452加速度传感器，导线若干。 三．设计方案介：该系统目的是便于对一些物理量进行监视、控制。本设计以加速度传感器显示出加速度信号即振动信号，再通过单片机将信号从串口接入电脑显示出来，即完成振动信号的检测功能。 （2）振动传感器的分类 1、相对式电动传感器 电动式传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时，导体两端就感生出电动势，因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。 相对式电动传感器从机械接收原理来说，是一个位移传感器，由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律，其产生的电动势同被测振动速度成正比，所以它实际上是一个速度传感器。 2、电涡流式传感器 电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。电涡流传感器具有频率范围宽（0～10 kHZ），线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点，主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。 3、电感式传感器 依据传感器的相对式机械接收原理，电感式传感器能把被测的机械振动参数的变化转换成为电参量信号的变化。因此，电感传感器有二种形式，一是可变间隙，二是可变导磁面积。 4、电容式传感器 电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量扭转振动的角位移。 5、惯性式电动传感器 惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态，其可动部分的质量应该足够的大，而支承弹簧的刚度应该足够的小，也就是让传感器具有足够低的固有频率。根据电磁感应定律，感应电动势为：u=Blx&r 。式中B为磁通密度，l为线圈在磁场内的有效长度，r x&为线圈在磁场中的相对速度。 从传感器的结构上来说，惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生，根据电磁感应电律，当线圈在磁场中作相对运动
设计题目：光照强度自动检测显示系统设计一、题目的认识理解 本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计，既然是系统设计，我们可以将其分解为模块，把复杂问题简单化。 数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。 测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。 显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。 二、设计任务要求： 设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强） 1、方案的设计 根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型； 1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出； 2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；
3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计； 4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）； 5）设计结束后，进行仿真调试。 2、仿真调试方案 利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性； 给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。 3、完成课程设计报告。 三、设计所需基础知识及工具 1、基础知识 电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、 比较器、功率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数 字信号等知识，传感器技术中的光电传感器原理及应用、测 量电路等部分知识。 2、设计工具 电子电路EDA仿真软件：Multisim 电子线路设计软件：Protel99SE。
沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 峰值检测系统的设计 班级24060403 学号2012040604107 学生姓名郭宁 指导教师于春和
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称模拟与数字电子技术课程设计 课程设计题目峰值检测系统的设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 在科研、生产各个领域都会用到峰值检测设备：例如检测建筑物的最大承受力、检测钢丝绳允许的最大拉力等。本设计的任务是设计一个峰值检测系统，其关键任务是检测峰值并保持稳定。系统可采用如图1所示框图结构：它由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D(模数转换)、译码显示、数字锁存控制电路组成。各部分的作用如下：传感器：把被测信号量转换成电压量；放大器：将传感器输出的小信号放大，放大器的输出结果满足模数转换器的转换范围；采样/保持：对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值；采样/保持控制电路：该电路通过控制信号实现对峰值采样，小于原峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值；A/D转换：将模拟量转换成数字量；译码显示：完成峰值数字量的译码显示；数字锁存控制电路：对模数转换的峰值数字量进行锁存，小于峰值的数字量不锁存。 图1 峰值检测系统示例方案原理框图 技术指标 1. 放大器输入阻抗：R i>1MΩ；频带宽度：0Hz～1kHz；共模抑制比：K CMRR>70dB。 2. 测量值用数字显示，显示范围为：0 000~1 999；
二、设计要求 1. 传感器输出信号为0～5mV，1mV等效于400kg； 2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数； 3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年 2. 李万臣，谢红编著. 模拟电子技术基础实验与课程设计.哈尔滨：哈尔滨工程大学出 版社，2001 3. 张福学编著. 传感器应用及其电路精选. 北京：电子工业出版社，1992. 五、按照要求撰写课程设计报告 成绩评定表： 指导教师签字： 2014 年12 月26日
沈阳航空航天大学北方科技学院 课程设计说明书 课设题目基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计 专业测控技术与仪器 班级 学号 学生姓名 指导教师 日期 2015年1月16日
沈阳航空航天大学北方科技学院 课程设计任务书 课程设计题目基于单片机的振动信号峰值参数检测器的设计 教研室工学一部专业测控技术与仪器 班级 课程设计时间: 2014 年12 月29 日至2015 年 1 月16 日 课程设计的内容及要求： 1. 内容 采用单片机系统设计振动传感器输出波动电压强度——峰值参数检测器，利用振动传感器、单片机设计一个能用LED实时显示振动信号峰值参数的测量系统。 2. 要求 （1）制定设计方案，并绘制出系统工作框图。 （2）绘制电路原理图，设计振动传感器输出信号模拟调理电路，实现交流信号的峰值检测，设计模数转换电路、LED显示电路及单片机系统电路。 （3）绘制软件流程图，软件编程实现单片机数据采集和北被测峰值的LED 显示。 （4）用单片机实验箱进行程序设计与调试。 （5）振幅显示为X.Xmm。 （6）撰写一篇6000字到8000字的课程设计报告。 指导教师刘利秋2014 年12 月28 日
目录 0 前言 (1) 1 总体方案设计 (1) 2 硬件电路设计. (2) 2.1振动传感器 (3) 2.2 控制信号放大电路 (3) 2.3 TLC549A/D转换 (4) 2.3.1 TLC549 引脚图及各引脚功能 (4) 2.3.2 TLC549 器件工作时 (4) 2.4 单片机系统 (5) 2.5 LED显示 (5) 3 软件设计 (6) 3.1显示程序设计 (8) 3.2峰值测量........................................... 错误！未定义书签。 4 调试分析 (9) 5 结论及进一步设想 (9) 参考文献 (9) 课设体会 (11) 附录1 电路原理图 (12) 附录2 程序清单 (13)
压力检测与控制试验系统设计 设计任务 1、设计参数 上位水箱尺寸：800×500×600mm，上位水箱离地200mm安装，通过直径为20mm的PVC管道与其他设备相连，设备离地30mm，要求测量设备入口处的压力。测量误差不超过压力示值的±1%。 2、设计要求 （1）上位水箱通过水泵供水，通过变频器控制水泵的转速； （2）通过查阅相关设备手册或上网查询，选择压力传感器、调节器、调节阀、变频器、水泵等设备（包括设备名称、型号、性能指标等）； （3）设备选型要有一定的理论计算； （4）用所选设备构成实验系统，画出系统结构图； （5）列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求等。 课程设计评语 设计报告成 绩（30%）设计过程成绩 （30%） 答辩成绩 （40%） 总成绩
目录 第一章 (3) 1.1压力检测与控制试验系统的结构图 (3) 1.2 总体结构设计的思路 (4) 1.3完整的压力检测系统 (4) 第二章 (5) 2.1变频器的工作原理 (5) 2.2变频器选型 (5) 2.3变频器所选型号 (6) 第三章 (7) 3.1水泵选型的步骤 (7) 3.2 水泵的型号 (8) 第四章 (9) 第五章 (10) 第六章 (11) 第七章 (13) 课程设计总结 (14)
第一章 压力传感器是现代工业社会最常用的传感器之一，被广泛的应用于航空航天、石油化工，汽车制造等领域。随着现代工业的发展，对于压力传感器的需求量越来越大，要求也越来越高，传统的传感器生产及性能已逐渐不能满足需求，各个传感器生产厂商开始研制生产新型传感器，并增加自动化生产线，提高生产效率，刚医成本，以提高市场竞争力和适应现代工业的应用。传统的传感器的测量方法大都采用手工操作，特别是压力传感器，基本上都是采用手动油压或气压标定。尽管近几年也从国外引进了部分标定设备，但价格昂贵，不易推广。本系统应设计出的智能压力检测系统，成本低廉，使用方便，精度也比较高。 系统硬件设计有压力传感器测量压力，并将测量的信号输入放大器，然后送至A ／ D转换器，A／D转换器将输入的模拟信号转换为数宇信号送至单片机。 单片机根据已编制好的程序，对压阻元件非线性测量误差进行修正并对 修正后的数据进行处理。同时该系统兼具有键盘输入，LED显示与超限 报警功能。 1.1压力检测与控制试验系统的结构图： 图1
传感器原理及应用课程 设计说明书 设计题目：光照强度自动检测显示报警控制 系统设计 学号： 姓名： 完成时间：2010、12、13至2010、12、19 总评成绩： 指导教师签章：
设计题目：光照强度自动检测显示系统设计 一、题目的认识理解 本次设计题目是光照强度自动检测显示报警控制系统设计，完成光照强度自动检测、显示、报警、控制系统。采用电路、数电、模电知识柔和一块设计电路，将系统分为四个模块设计电路：检测、显示、报警、控制，把复杂问题简单化。 数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。 测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。 显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。 自动控制模块，用或非门实现暗光控制，同时继电器闭合，打开日光灯，当在外界中、强光条件下继电器掉电日光灯熄灭。 一、设计任务要求： 设计一个光照强度自动检测、显示、报警、控制系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强） 1、方案的设计 根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型； 1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出；2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计； 3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计； 4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）； 5）设计结束后，进行仿真调试。 2、仿真调试方案 利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性； 给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。 3、完成课程设计报告。
南通大学电工电子实验中心 电子系统综合设计实验报告 课题名称：峰值检测系统的设计 姓名：沈益 学号：07 指导教师：陈娟 实验时间：2011年1月3日至14日
峰值检测系统主要由传感器、放大器、采样/保持、采样/保持控制电路、A/D转换电路、数码显示、数字锁存控制电路组成。其关键任务是检测峰值并使之保持稳定，且用数字显示峰值。 一、设计目的 1、掌握峰值检测系统的原理； 2、掌握峰值检测系统的设计方法； 3、掌握峰值检测系统的性能指标和调试方法。 二、设计任务及要求 1、任务：设计一个峰值检测系统； 2、要求：（1）传感器输出0~5mV，对应承受力0~2000kg； （2）测量值要用数字显示，显示范围是0~1999； （3）测量的峰值的电压要稳定。 三、设计原理 1、设计总体方案 据分析，可确定需设计系统的电路原理框图如图1所示： 图1 峰值检测系统原理框图 2、各部分功能 传感器：将被测信号量转换成电量； 放大器：将传感器输出的小信号放大，放大器的输出结果满足模
数转换器的转换范围； 采样/保持：对放大后的被测模拟量进行采样，并保持峰值； 采样/保持控制电路：该电路通过控制信号实现对峰值采样，小于峰值时，保持原峰值，大于原峰值时保持新的峰值； A/D 转换：将模拟量转换成数字量； 译码显示：完成峰值数字量的译码显示； 数字锁存控制电路：对模数转换的峰值数字量进行锁存，小于峰值的数字量不锁存。 三、电路设计 1、传感器：本文不予考虑； 2、放大器：由于输出信号为0~5mV ，1mV 对应400kg ，因此选用电压增益为400的差动放大电路（该电路精度高），如图2所示。 u 1 u 2 u o1 图2 差动放大电路 根据公式 400R ) /R 2R (1R u u A 3 124i o1U =+-== ，分配第一级放大器放大倍数为8/R 2R 112=+，分配第二级放大器放大倍数为 508 400 R R 34==，则选取电阻值分别为 1.6K R 1=， 5.6K R 2=，2K R 3=，K 001R 4=，四只
题目：基于单片机的智能压力检 测系统的设计
基于单片机的智能压力检测系统的设计 摘要 压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。是通过压力传感器将压力转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，显示需要的值。 本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。 关键词:压力；AT89C51单片机；压力传感器；A/D转换器；LED显示；
Design of pressure detecting system based on single-chip Abstract Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware. The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values. The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting. Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;
基于DSP的微弱信号检测采集系统设计 通常所用的数据采集系统，其采样对象都为大信号，即有用信号幅值大于噪声信号。但在一些特殊的场合，采集的信号很微弱，其幅值只有几个μV，并且淹没在大量的随机噪声中。此种情况下，一般的采集系统和测量方法无法检测该信号。本采集系统硬件电路针对微弱小信号，优化设计前端调理电路，利用测量放大器有效抑制共模信号（包括直流信号和交流信号），保证采集数据的精度要求。针对被背景噪声覆盖的微弱小信号特性，采用简单的时域信号的取样积累平均方法，有利于减少算法实现难度。 DSP芯片因其具有哈佛结构、流水线操作、专用的硬件乘法器、特殊的DSP指令、快速的指令周期等特点，使其适合复杂的数字信号处理算法。本系统采用TI公司的TMS320C542作为处理器，通过外部中断读取ADC数据，并实现取样累加平均算法。 1. 取样积累平均理论 微弱信号检测（Weak Signal Detection）是研究从微弱信号中提取有用信息的方法。通过分析噪声产生的原因和规律，利用被测信号的特点和相干性，检测被背景噪声覆盖的有用信号。常用的微弱信号检测方法有频域信号的相干检测、时域信号的积累平均、离散信号的计数技术、并行检测方法。其中时域信号积累平均是常用的一种小信号检测方法。 取样是一种频率压缩技术，将一个高重复频率信号通过逐点取样将随时间变化的模拟量，转变成对时间变化的离散量的集合，从而可以测量低频信号的幅值、相位或波形。时域信号的取样积累方法是在信号周期内将时间分成若干间隔，在这些时间间隔内对信号进行多次测量累加。时间间隔的大小取决于要求恢复信号的精度。某一点的取样值都是信号和噪声
2014 ~ 2015学年第1 学期 《专业综合课程设计》 课程设计报告 题目：压力检测系统的设计 专业：电子信息工程 班级：11电信一班 姓名： 指导教师：
电气工程学院2014 年11月23日
压力检测系统的设计 摘要 压力参数指标在工业化生产中有着广泛的应用，诸类仪表中，变送器的应用最为广泛、普遍，变送器大体分为压力变送器和差压变送器。压力测量对于保障正常的工业化生产有着重要的意义，对于本测控电路的设计，通过智能微压力（差压）变送器将物理型号变成电信号后，在经过模数转换芯片0809输送到单片机中所进行的硬件电路设计。通过80C51单片机的编程设计，完成对硬件电路的控制作用。0809是美国国家半导体公司生产的工艺8通道，8位逐次逼近式模数转换器。然后连接显示器，显示测量时的动态数据。本次课题设计最终结果是对输入信号进行显示与对比，而后输出最终结果，并且在上显示最终结果。 关键词：微压力（差压）变送器、0809转换器、压力传感器、转换器、显示器
目录 第一章设计背景 (1) 一设计任务及内容 (1) 二压力检测系统的设计的目的及意义 (1) 第二章压力检测系统的整体设计 (2) 一压力检测系统的原理 (2) 二模块的划分 (2) 2.1模块划分：............................... 错误!未指定书签。 2.2 各模块的具体参数 (3) 2.3 显示方式 (7) 第三章程序的设计 (8) 一程序的流程图 (8) 二程序代码 (9) 第四章仿真原理图 (13) 一仿真图 (13) 总结 (14) 参考文献 (14) 答辩记录及评分表 (14)
目录 1 压力检测系统总体方案 (2) 1.1设计方案 (2) 2 检测硬件系统 (2) 2.1 压力的测量装置 (2) 2.2 CB-68LP连接模块 (3) 2.3 TDS1012示波器 (3) 2.4 DH1715A-3型双路稳压稳流电源 (3) 2.5 其他 (4) 3 系统中的软件 (3) 3.1 软件支持 (4) 4 压力检测系统的设计 (5) 4.1 压力检测装置前面板设计 (5) 4.2 压力检测装置后面板设计................................. .8 4.3 测量调试 (8) 5 实验数据处理及误差分析 (8) 5.1 数据采集程序 (8) 5.2 数据回放滤波程序及数字滤波器的设计理论 (8) 5.3 对传感器的压力标定 (9) 5.4 误差分析 (10) 6 心得体会 (11) 参考文献 (11)
1 压力检测系统总体方案 1.1设计方案 该系统的总体设计方案，主要由软件和硬件两大部分组成。传感器先将被测信号转换成电压信号，经过信号调理电路，由数据采集与传输模块进行A/D 转换和数据采集，再通过串口与计算机通信。应用LabVIEW 虚拟仪器开发工具编写软件，实现对信号的显示、存储和分析。 1.2 实验原理 在现代包括检测在内的绝大多数信息处理的思路都是将采集的信号转化为电压值（因为电压值便于处理），再将电压值转化为我们要的对象。压力传感器测量压力也不例外。 本实验是通过压力传感器采集压力，再通过采集卡，由电脑进行数据处理，最后转化为压力值。 2检测硬件系统 2.1 压力的测量装置 小量程测力/称重传感器，型号：BK—3；量程：120kg；供电：12V；输出：0~5V 精度：0.2%，弹性体为三片梁、复合悬臂梁结构，结构小巧，用于拉伸力和压缩力测量。精度高，性能稳定可靠，安装使用方便。拉式或压式承载。适用于建材行业的电子秤、皮带秤、小量程测力/称重的工业自动化测量控制系统。