基于51单片机的经济型高精度变送器设计

基于51单片机的高精度测温系统的设计周鸿雁1,沙力妮2(1.大庆师范学院机电工程学院,黑龙江大庆163712;2.大庆油田技术监督中心,黑龙江大庆163453)摘　要:通过51单片机和PT100铂电阻实现了对温度的精确测定,可以实现在-50℃~+600℃测温范围之间,准确测定出相应环境下的温度,并用LCD1602液晶显示器将实时温度显示出来㊂在此基础上增加控温报警模块,实现温度超限报警功能㊂关键词:高精度测温;STC89C52单片机;LCD1602显示器;PT100温度传感器作者简介:周鸿雁(1963 ),男,黑龙江大庆人,副教授,从事单片机应用方面的研究㊂DOI 编码:10.13356/ki.jdnu.2095-0063.2020.03.015中图分类号:TP36　文献标识码:A　文章编号:2095-0063(2020)03-0111-05　收稿日期:2019-12-061　引　言本次设计的温度测量系统要求可以实现在-50℃~+600℃测温范围之间,准确测定出相应环境下的温度,并用LCD1602液晶显示器将实时温度显示出来,应用三线制PT100铂电阻测定,通过转换保证其测温的分辨力在0.01℃左右,测温的准确度在0.5℃左右㊂2　系统结构该系统是一个可以准确测量温度的高精度测温系统,核心由STC89C52单片机控制,其中主要包含的模块有3个:温度检测模块㊁温度显示模块以及按键模块,根据实际需要通过按键设定控制温度区间,当测量的温度超出区间值时,单片机按键及温度测量模块㊁显示模块㊁报警及指使模块㊁电源模块各个小模块同时反应,使单片机驱动报警电路,同时显示模块可显示当前的温度值,按键模块采用普通按键操作方式㊂①系统总体框架图如图2-1所示㊂图2-1　系统总体框架图111第40卷　第3期 大庆师范学院学报 Vol.40　No.3　2020年5月 JOURNAL OF DAQING NORMAL UNIVERSITY May,2020①顾吉林㊁刘淼㊁耿杨等:‘基于PT100的高精度温度测量电路的设计“,‘测控技术“2018年第5期,第101 103页㊂3　系统整体设计该设计以PT100铂电阻作为测温传感器,基于AT89C52单片机设计出高精度测温系统㊂温度传感器测量结果经转换后,通过高精度显示屏显示出实时温度数值㊂逐步优化使测量误差在较小的范围内㊂3.1　硬件电路的设计系统使用STC89C52单片机作为主控制单元,其主要功能是实时监控温度数值㊂并依据对铂电阻的非线性了解,进行优化提高系统的精确度,实现测温系统对测量的实时性和精确性,使其达到既定标准㊂由于单片机带有定时中断和A /D 转换器㊂基于以上几点,单片机可以充分发挥其既有功能,优势明显㊂①单片机主控电路如图3-1所示㊂图3-1　单片机主控电路3.2　按键模块本设计共设置有五个按键,其中除去一个复位按键控制系统重新上电,剩下四个来控制设定温度上下限,以及转换界面㊂左边第一个是转换到当前测温界面,第二个是温度设定值减键,第三个是温度设定值加键,最后一个是转换到温度设定上下限的界面㊂每一个按键基本都会有一定的抖动时间,其长短与开关机械特性有一定的关系,通常时长为5~10ms,在系统的程序中输入了防止抖动的相应程序,使整体更加准确,按键模块的示意图如图3-2所示㊂图3-2　按键电路示意图211大庆师范学院学报2020年第3期Journal of Daqing Normal University No.3,2020①贾平平:‘基于STC89C52单片机的测温仪设计“,‘黑龙江科技信息“2014年第27期,第136页㊂3.3　温度测量模块PT100是当前最受欢迎的测温元件,特别是在-50~600℃之间其高精度㊁高稳定性,以及抗干扰性都是其他元器件达不到的㊂PT100在配上单片机的高性能,塑造出的测温系统更是被广泛应用㊂对于PT100它的三线制接法是最符合本次设计的核心目标的,三线制常用的采样电路有两种:桥式测温电路和恒流源式测温电路,两种电路的转换方式不同,但最终都是将信号处理到可直接连AD 转换芯片的标准㊂将PT100电阻发生变化产生的电压先通过放大器放大后,再由A /D 转换器将信号转换,最终传送给单片机㊂①所谓三线制要求从中引出三根线且长度横截面等必须完全相同,而对铂电阻进行测量的电路通常用不平衡电桥铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻,再将导线其中一根接到电桥的电源端,剩余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上,这种设计的优点是将PT100的两侧相等的导线长度分别加在两侧的桥臂上,使得导线电阻得以消除,原理简单且实用性强,所以工业上一般都采用三线制接法,如图3-3所示㊂②图3-3　PT100电路示意图3.4　A /D 转换电路本次设计的关键一步就是A /D 转换㊂通常在使用PT100测温是都会配合着LM538,而它的作用就是把测得的数据进行转换㊂LM538进行的信号处理主要包括两个方面,首先是对A /D 进行滤波处理,然后就是将A /D 值向实际的温度进行转换㊂在实际应用中总会不可避免地因为检测环境的外部干扰或电路内部的一些因素产生的影响,使采集到的信号与实际的信号产生一些小的偏差,为了尽可能地减少偏差提高精确度,所以在实际采样中都是检测18个点,然后去除最偏离的最大最小值,将剩余的16个点进行取平均值计算㊂TLC2543是12位的开关电容型逐次逼近模数转换器,它有11个模拟输入通道,具有66ksps 的采样速率,其最大转换时间为10μs,使用SPI 串行接口,线性度误差最大为±1LSB,在本次设计中它的作用是将温度信号进行处理,达到更高精度在传递给核心单片机内部㊂③3.5　显示模块本系统采用LCD1602液晶显示,1602使用非常方便且可以清晰的显示所需要的内容,优势非常明显,1602是特殊的可以用于显示字母㊁数字㊁符号的液晶显示模块㊂LCD1602在使用时光标是自动移动到合适位置的,不需要人工再进行调整㊂1602液晶模块内的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形,且每一个字符都有其对应的一个311 基于51单片机的高精度测温系统的设计①②③王青:‘基于PT100的温度测控系统的设计与仿真“,‘计算机测量与控制“2019年第9期,第47 50页㊂刘伟㊁李晶:‘三线制PT100热电阻测温电路的设计“,‘河南科技“2014年第7期,第212页㊂侯建华:‘基于TLC2543L 的A /D 转换模板的设计“,‘机电产品开发与创新“2007年第1期,第164 1650页㊂固定代码,显示时模块只需把地址中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到所需的图形,而且在使用过程中液晶显示模块耗电量较少㊂①3.6　电源控温报警模块该系统的控温报警模块主要由单片机通过PT100铂热电阻测温功能来实现,当测温开始后,测得温度高于或低于初始设定温度时,蜂鸣器便报警,提醒人们立刻进行降温或升温操作,防止产品由于温度原因影响质量而造成损失㊂其中蜂鸣器是是属于直流电压供电的一体化电子发声器件㊂蜂鸣器电路基本都用来进行系统报警,当系统测定当前温度不在预设的温度区间后,则通过内部电路接通蜂鸣器进行报警㊂4　系统软件设计该系统的软件设计是将各个子程序嵌入主程序中,各个子程序模块可以根据电路来设计㊂这样做使得编程非常简单,并且可以使得各子程序与硬件相对应,如果发生错误,调节起来非常方便㊂4.1　系统主程序流程图系统主程序流程图如图4-1所示㊂单片机初始化结束后,首先写入显示程序函数和独立按键程序函数,然后再加入测温程序函数,并调节温度感应灵敏度达到理想的效果,之后再加入温度报警程序函数和蜂鸣器报警函数㊂内部整机系统工作流程:单片机初始化----启动A /D 转换系统-----读取A /D 转换数值------计算电阻值-----测定温度值-----温度数据调整-------液晶屏显示温度㊂　图4-1　系统主程序流程图 图4-2　报警系统流程图 4.2　报警系统流程图温度报警器是通过设置温度值以及上下限,检测环境中的温度是否超过最初的设定范围来实现警示报警功能的仪器㊂报警程序电路前要通过的电路包括信号采集处理A /D 转换电路㊁单片机控制电路㊁译码显示电路㊁蜂鸣器和报警电路,还有比较器组成的,用STC89C52单片机作为核心器件,传送并分析信息,结合硬件电路形成温度报警系统,左右设计思想为通过硬件设计,再利用软件实现㊂总体设计框图展示为下图4-2所示:5　测试实验为了证明PT100温度传感器可以较为准确地进行温度测量并且在超出设定温度上下限时会触发蜂鸣器报警,因此依次选择了室温㊁在空调下的设定温度以及冰箱冷冻室作为测温环境㊂411大庆师范学院学报2020年第3期Journal of Daqing Normal University No.3,2020①李晓磊:‘智能温度测量系统设计“,‘电脑与电信“2019年第6期,第29 33页㊂ 基于51单片机的高精度测温系统的设计如下表5-1所示,本设计在不同环境中进行的温度测试,误差在0.5℃左右,基本满足设计要求,并且在我设定温度上下限为20~30℃的区间情况下,本设计在进行冰箱冷冻室测温显示出数值后同时蜂鸣器发出报警㊂表5-1　实物在不同温度环境中的测试测试环境实际温度测试温度误差冰箱的冷冻室 1.2℃ 1.23℃0.03℃室温23.6℃23.45℃0.15℃空调环境下的温度25.2℃25.46℃0.26℃结　论本次设计主要通过51单片机和PT100铂电阻实现了对温度的精确测定,然后通过LCD1602液晶显示温度,在完成的过程中查阅相关资料,了解各个元件用途原理,从而对整个电路进行设计,原理图的布线绘制,尽可能在保证预期目标实现的前提下降低成本㊂在设计完成之后,将各个模块元件进行组装,实物线路之间进行焊接,设计合理的程序并通过仿真软件模拟仿真,实物焊接时要特别注意,元件正负极焊接以及含引脚器件的引脚焊接,最后经过仔细核对电路图㊁元件各个管脚,并且用万用表检查每一个管脚和电路,证明没问题后,在不同的环境中对设计的成果进行检验,分别在室温㊁在空调的设定温度以及冰箱冷冻室进行检测,基本误差保持在0.5℃左右,其结果基本保证准确测量以及在设定温度范围外及时报警,实现设计预期目标,其发展的前景是良好的㊂[责任编辑:金天坤] Design of High Precision Temperature MeasuringSystem Based on51Single Chip MicrocomputerZHOU Hong-yan1SHA Li-ni2(1.Daqing Normal University,Dqing,Heilongjiang163712;2.Daqing Oilfield TechnicalSupervision Centre,Dqing,Heilongjiang163453,China)Abstract:51single chip microcomputer and PT100platinum resistance help measure temperature, which then is controlled in the range of-50℃~+600℃.The corresponding environment temperature can be accurately measured,and the real-time temperature can be displayed by LCD1602LCD.On this basis,the temperature control alarm module is added to realize the temperature over limit alarm function.Keywords:high precision temperature measurement;STC89C52single chip microcomputer; LCD1602display;PT100temperature sensor511。

基于51单片机的智能型金属探测器设计任务书1．设计的主要任务及目标金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。

比如在机场、大型运动会(如奥运会)、展览会等都用金属探测器来对过往人员进行安全检测。

进行总体方案设计；了解各功能模块的实现原理并画出硬件原理图；完成软件流程图并给出软件编程程序。

2．设计的基本要求和内容(1) 查阅相关文献资料，完成开题报告；(2) 系统总体设计；(3) 进行系统硬件设计；(4) 系统软件设计；(5) 毕业设计说明书3．主要参考文献[1]孙涵芳,徐爱卿,MCS-51/96系列单片机原理及应用[M]北京航天航空大学出版社,1999,1~72[2]房小翠,王金凤,单片机实用系统设计技术,[M]国防工业出版社2002,142~159[3]涂有瑞.霍尔传感元器件及其应用[J].电子元器件应用,2002,4(3):53~57.[4] AD526Data Sheet[S].Analog Device Inc.,1999.4．进度安排基于51单片机的智能型金属探测器设计摘要：本文介绍了一种基于AT89S52单片机控制的智能型金属探测器重点研究了它的硬件组成、软件设计、工作原理及主要功能。

该金属探测器以AT89S52单片机为核心，采用线性霍尔元件UGN3503作为传感器，来感应金属涡流效应引起的通电线圈磁场的变化，并将磁场变化转化为电压的变化，单片机测得电压值，并与设定的电压基准值相比较后，决定是否探测到金属。

系统软件采用汇编语言编写。

在软件设计中，采用了数字滤波技术消除干扰，提高了探测器的抗干扰能力，确保了系统的准确性。

关键词：AT89S52单片机, 金属探测器, 线性霍尔元件 ,电磁感应AN INTELLIGENT METAL DETECTOR BASED ON AT89C51Abstract: This paper describes the composition of hardware and software,working principles and the functions of an intelligent metal detector which mainly consists of AT89S52 Single Chip Micyoco and linear Hall-Effect Sensor. The equipment adopts UGN3503U linear hall-effect sensor as probe to detect the field change of the centre of a search coil resulted from eddy current effect and turn this magnetic field change into voltage change. The SCM measures the peak value of voltage and compares it with reference voltage. Then determine whether detect metal or not. In case of detection of a metallic mass, the Metal Detector provides an acoustical and optical alarm. The systems software adopts the assembler language to be written. Inside the software, the digital filter technology is utilized to eliminate the jamming. So the stability of system and the measuring veracity are improved.Key word：AT89S52SCM (Single Chip Micyoco) metal detector，electromagnetic，the effect of inductance目录1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2探测器的发展状况及应用 (1)1.3本文研究的主要内容 (4)2系统的总体设计 (5)2.1系统设计的理论依据 (5)2.1.1线圈介质条件的变化 (5)2.1.2涡流效应 (6)2.2系统组成 (6)3系统硬件设计 (8)3.1系统硬件选型 (8)3.2系统电路设计 (13)3.2.1系统组成框图 (13)3.2.2电路原理图 (14)3.2.3线圈振荡电路 (14)3.2.4数据采集电路 (16)3.2.5 A/D转换电路 (17)3.2.6显示报警电路 (18)3.2.7整机工作原理描述 (19)3.2.8灵敏度分析 (20)4系统软件设计 (21)4.1软件设计思想 (21)4.2软件流程 (21)4.2.1主程序流程图 (21)4.2.2中断服务程序 (23)4.2.3初始化子程序 (23)4.2.4数字滤波程序设计 (24)结论 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录一电路原理图 (30)附录二程序清单 (31)1绪论1.1引言金属探测器作为一种最重要的安全检查设备，己被广泛地应用于社会生活和工业生产的诸多领域。

摘要传感器在工业生产中起着重要的作用，随着工业的发展，人们对于传感器的精度和用户体验等方面有着越来越高的要求，相应的仪器仪表在工业生产中也有着越来越重要的地位。

压力，作为工业生产过程中重要参数之一，实现对其精确的检测和控制是保证生产过程运行和设备安全必不可少的条件。

这个课程设计是以AT89C51单片机为核心的智能压力变送器。

通过压力传感器对工业现场的压力信号进行采集，通过全桥测量电路，三运算放大电路，进过AD0809转换器转换成数字信号送往单片机AT89C51进行处理，再经过DA0832装换成模拟信号，输出4~20mA的标准电压信号，由LED液晶显示屏显示所测得压力值。

人机交互采用独立式键盘，键盘设置“+”，“-”和“、”三个按键分别用来设置上限值、下限值和锁存上限值和下限值，并设置报警电路，当输出超过上限值或下限值后自动报警提醒工作人员。

关键词压力变送器智能化目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1压力变送器背景和应用简介 (1)2 系统总体设计 (2)2.1 系统设计要求 (2)2.2 总体设计方案 (2)3 智能压力变送器的硬件设计 (4)3.1 压力传感器 (4)3.1.1 压力传感器的选择 (4)3.1.2压阻式压力传感器的结构组成 (4)3.2 电阻信号的测量桥路 (5)3.2.1 测量电路的工作原理 (5)3.3 信号放大电路 (6)3.3.1 放大器的选择 (6)3.3.2 三运放差分放大电路 (6)3.4 A/D转换模块 (7)3.4.1 ADC0809与单片机连接 (7)3.5 单片机 (8)3.5.1 AT89C51单片机简介 (8)3.5.2 单片机复位电路与自激振荡电路 (9)3.6 键盘接口输入 (9)3.6.1键盘分类简介及选择 (9)3.6.2键盘抖动及消除 (10)3.7 LED显示接口电路 (11)3.7.1 LED数码管静态显示接口电路 (11)3.8 D/A转换模拟输出及信号放大 (12)3.8.1 DAC0832简介 (12)3.8.2 D/A转换输出与放大电路 (12)3.9 报警电路 (13)4 智能压力变送器软件设计 (14)4.1 A/D转换器软件设计 (14)4.2 单片机与键盘接口程序设计 (15)4.3 LED数码管静态显示程序设计 (16)4.5 智能压力变送器程序设计 (18)总结和体会 (19)参考文献 (20)附录 (21)1 绪论1.1压力变送器背景和应用简介压力传感器作为工业活动中最为常见的传感器之一，其广泛运用于交通运输、石油化工、军事工业等各种工业自动控制的领域中。

目录摘要 (II)Abstract (III)第一章绪论................................................................................................................................ - 1 -1.1论文研究的目的及意义................................................................................................ - 1 -1.2电量变送器的发展趋势................................................................................................ - 1 -1.3电量变送器的作用........................................................................................................ - 3 -1.4论文研究内容................................................................................................................ - 3 - 第二章总体方案设计................................................................................................................ - 4 - 第三章电量变送器的硬件构成................................................................................................ - 5 -3.1 80C196KC芯片 ............................................................................................................ - 5 -3.2信号输入电路................................................................................................................ - 6 -3.3采样保持器.................................................................................................................... - 7 -3.4极性变换电路................................................................................................................ - 7 -3.5存贮器和外围接口电路................................................................................................ - 8 -3.6实验显示结果................................................................................................................ - 8 - 第四章电量变送器的软件设计.............................................................................................. - 11 -4.1主程序.......................................................................................................................... - 11 -4.2软件定时器0中断...................................................................................................... - 12 -4.3 PTS A/D模式 .............................................................................................................. - 12 -4.4软件定时器1中断...................................................................................................... - 15 -4.5定时器1溢出中断...................................................................................................... - 16 -4.6傅里叶算法原理.......................................................................................................... - 16 -4.7 A/D转换结果的处理............................................................................................... - 17 - 第五章结论.............................................................................................................................. - 19 - 参考文献.................................................................................................................................... - 20 - 致谢 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。

《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言在现代工业控制领域，温度控制系统的设计与实现至关重要。

为了满足不同场景下对温度精确控制的需求，本文提出了一种基于51单片机的温度控制系统设计与实现方案。

该系统通过51单片机作为核心控制器，结合温度传感器与执行机构，实现了对环境温度的实时监测与精确控制。

二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器，其具备成本低、开发简单、性能稳定等优点。

硬件部分主要包括51单片机、温度传感器、执行机构（如加热器、制冷器等）、电源模块等。

其中，温度传感器负责实时监测环境温度，将温度信号转换为电信号；执行机构根据控制器的指令进行工作，以实现对环境温度的调节；电源模块为整个系统提供稳定的供电。

2. 软件设计软件部分主要包括单片机程序与上位机监控软件。

单片机程序负责实时采集温度传感器的数据，根据设定的温度阈值，输出控制信号给执行机构，以实现对环境温度的精确控制。

上位机监控软件则负责与单片机进行通信，实时显示环境温度及控制状态，方便用户进行监控与操作。

三、系统实现1. 硬件连接将温度传感器、执行机构等硬件设备与51单片机进行连接。

具体连接方式根据硬件设备的接口类型而定，一般采用串口、并口或GPIO口进行连接。

连接完成后，需进行硬件设备的调试与测试，确保各部分正常工作。

2. 软件编程编写51单片机的程序，实现温度的实时采集、数据处理、控制输出等功能。

程序采用C语言编写，易于阅读与维护。

同时，需编写上位机监控软件，实现与单片机的通信、数据展示、控制指令发送等功能。

3. 系统调试在完成硬件连接与软件编程后，需对整个系统进行调试。

首先，对单片机程序进行调试，确保其能够正确采集温度数据、输出控制信号。

其次，对上位机监控软件进行调试，确保其能够与单片机正常通信、实时显示环境温度及控制状态。

最后，对整个系统进行联调，测试其在实际应用中的性能表现。

四、实验结果与分析通过实验测试，本系统能够实现对环境温度的实时监测与精确控制。

一种基于单片机智能差压变送器的设计高丽【摘要】In order to remedy the defects like the unitary measurement range, unit, and output current, which are com- monly seen in the current transmitters, a MCU-based intelligent differential pressure transmitter is introduced. This design adopts the 24PC series pressure sensor produced by Honeywell Corp. and 78F0513DA MCU produced by NEC Corp. in Japan as its core components. This intelligent differential pressure transmitter can promptly detect the air pressure or non-corrosive gas. The DIP button of the transmitter and the reset button make it possible to reset, select a new unit and conduct zero-point correction on the spot. The different current output ranges can be set according to the different requirements of customers, which boasts its reliable operation and high accuracy.%为了弥补市面上变送器量程、单位和输出电流范围单一的缺陷，介绍一种基于单片机的智能差压变送器，设计由霍尼韦尔公司生产的24PC系列压力传感器和日本NEC 公司生产的78F0513DA单片机为核心组成．此智能差压变送器可以迅速测量出空气或非腐蚀气体的压力，变送器自带的拨码开关和一键清零按钮使量程重设、单位选择、零点校正均可在现场实现．根据不同的客户需求，还可以设置不同的电流输出范围，具有运行可靠、输出精度高等优点．【期刊名称】《内江师范学院学报》【年(卷),期】2012(027)006【总页数】4页(P29-32)【关键词】压力传感器;智能差压变送器;78F0513DA单片机【作者】高丽【作者单位】淮南联合大学机电系,安徽淮南232038【正文语种】中文【中图分类】TP212随着工业生产的不断进步，变送器作为前置器件，在工业上的用途越来越广泛.现代电子技术的飞速发展，尤其是单片机的应用使得变送器进入了智能化时代.智能化变送器充分利用了单片机的运算和数据处理能力，提高了传感器的精度、可靠性等性能，使得输出电流范围可调且更加准确.目前，国内外很多学者正在致力于此方面的研究，发达国家已经制造出相关智能产品.我国因为这方面的研究起步较晚，相对来说处于落后状态，很多核心技术仍然需要依赖国外技术支持，所以智能差压变送器的研究具有重要的意义.变送器输出有电压型和电流型之分，电压输出型变送器抗干扰能力较差，不适宜远距离传输，而电流输出型变送器以其极高的抗干扰能力得到了广泛的应用.目前市场上广泛使用的变送器存在量程比小，规格多，不易维护等缺点，为了弥补不足介绍一种基于单片机的智能差压变送器.该智能差压变送器由霍尼韦尔24PC系列传感器［1］、信号放大电路、单片机处理电路、串并转换电路、D/A转换电路和输出电路等组成，系统组成框图如图1所示.传感器输出电压信号经过放大电路放大，放大后的信号经A/D采样并由单片机进行数据处理和控制，一方面在LCD显示屏显示当前压力值，另一方面输出与显示值相对应的数字信号，通过串并转换将单片机输出的串行信号转为并行信号，经过D/A转换电路将并行信号转换成模拟量并控制后续电路输出对应电流，其输出电流的范围通过软件可调，标准输出电流范围为4～20mA.霍尼韦尔压力传感器［2］是一种体积小、低功耗、高可靠性的产品，在不同环境条件下都具有高可重复性，高精确度和高可靠性等优点.此外，传感器之间的工作也具有非常好的协调性，不需要额外的校正就可以进行替换.压力传感器的感应元件由4个压电电阻组成，它们埋藏在一个化学蚀刻而成的薄硅膜片表面下.膜片受到压力会产生变形，同时产生一个拉扯或扭曲力，这样电阻的阻值也随之改变，通过电路就会产生一个输出电信号.其恒流源供电电路如图2所示，2mA的恒流供电可以显著地改善传感器的灵敏度温漂［3］.该智能差压变送器是以霍尼韦尔24PC系列传感器和NEC公司的78F0513DA［4］单片机为核心组成的一个智能测量系统.78F0513DA单片机是一款高性能、低功耗的8位微控制器，其内部含有32KB的存储器，可实现在线调试，为设计开发带来很大的便利.部分硬件设计原理如图3图5所示.拨码开关电路［5］通过将拨码拨至不同的位置来改变单片机I/O口读取的信号，从而改变程序内部参数的值，通过条件判断，即可改变变送器的测量范围和显示单位.二进制的0、1组合使得单个拨码开关有16种组合方式，大大增加了程序的可选择性.信号放大电路［6］采用了集成式放大芯片，传感器的输出信号直接加至放大芯片的输入端，其放大倍数可通过外部电阻阻值的变化来调节，放大倍数的选择与A/D采样的参考电压Vr、传感器量程范围内的压力变化值Vi有关，即A＊Vi＜Vr. 串并转换电路采用两片74HC595移位寄存器［7］级联的方式来完成.74HC595是高速硅－CMOS器件，内部含有移位寄存器和存储寄存器，且有各自的时钟，由移位寄存器控制74HC595的输出，每片74HC595具有8个并行输出口和一个串行输出口.D/A转换电路在满足本设计精度要求的情况下，采用倒T型电阻网络来实现数字量到模拟量的转换.串并转换电路将单片机的输出信号转换为并行数据，进而送给电阻网络进行D/A转换，此电路具有较高的转换速度，而且在动态过程中输出端可能出现的尖脉冲也大大减小.该智能差压变送器为电流型输出，输出电路由电压跟随器、积分器和三极管驱动电路组成.倒T型电阻网络输出的模拟量经跟随器输出，然后通过积分器进行积分，积分后输出至三极管驱动电路.由三极管的放大特性可知：Ic＝β＊Ib，输出电流随着电阻网络输出的模拟量呈线性变化.本系统的单片机程序［8］采用C语言编程以提高程序的可扩展性和可维护性，整个系统的软件模块包括量程设置模块、压力测量模块、LCD显示模块和串并转换控制模块（图6－图7）.由于量程可以在传感器允许的范围内自由设置，所以首次使用的时候需要对变送器进行标定，即标定出设置量程所对应的经A/D采样的电压值V－hi和V－low.单片机采集到对应的电压之后将其储存在存储器中，为后面计算做准备.正常使用时，经放大器放大的电压信号由A/D采样，采样的值在单片机内部进行软件滤波并计算显示值，在显示屏显示当前压力.由前面硬件可知，外部输出控制电流随着单片机输出信号的增大而呈线性变化，该系统要求输出4～20mA，通过软件标定可以得出4mA对应的单片机输出信号C－low和20mA对应的单片机输出信号C－hi［9］，在程序正常运行的时候，软件内部即可通过计算公式C－out＝（C－hi－C－low）/（rangehi－range－low）＊（display－press－range－low）＋C－low推算出单片机输出，从以上计算可知，输出的电流范围可以根据客户的不同要求而改变.电流型输出变送器由于抗干扰能力比电压输出型强，其使用前景较广.本设计将量程设置、单位选择等功能融合在一起，根据客户的不同要求，通过软件可以改变电流的输出范围，具有运行可靠、精度高、实用性强等优点［10］.【相关文献】［1］王刚.压力传感器校准和测控系统研究［D］.成都：四川大学，2005.［2］李勇，艾竹君，刘巧云，等.一种新型温湿度测量系统的设计［J］.低温与超导，2007，35（5）：451－455.［3］姬生浩.扩散硅压力传感器温漂补偿的软件实现［D］.西安：西北工业大学，2007.［4］蔡亚洲.单片机的应用与开发技巧［J］.科技风，2009（19）：205－205.［5］张文竹.智能差压传感器的研制［D］.哈尔滨：黑龙江大学，2003.［6］徐国栋.智能压力变送器的研究［D］.青岛：山东科技大学，2010.［7］巫荣闻，卢荣胜，李勇.基于NEC单片机的压力变送器系统［J］.仪表技术与传感器，2010（8）：19－21.［8］余志宏，邢志伟.基于51单片机的经济型高精度变送器设计［J］.微计算机信息，2008，24（8）：123－125.［9］戴胜华.单片机原理与应用［M］.北京，清华大学出版社，2005.［10］夏晓剑，宁永海，沈森，等.基于HART协议的低功耗智能变送器研究［J］.通信技术，2010，43（1）：105－107.。

《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展，温度控制系统的应用日益广泛，涉及到家电、工业、医疗等多个领域。

51单片机以其低成本、高可靠性和易用性，成为温度控制系统中常用的核心部件。

本文将介绍基于51单片机的温度控制系统的设计与实现。

二、系统概述本系统以51单片机为核心，通过温度传感器实时检测环境温度，根据设定的温度阈值，控制加热或制冷设备的工作状态，以达到恒温的目的。

系统主要由温度传感器、51单片机、加热/制冷设备及电源等部分组成。

三、硬件设计1. 温度传感器：选用精度高、稳定性好的数字温度传感器，实时采集环境温度并转化为数字信号，便于单片机处理。

2. 51单片机：选用功能强大的51系列单片机，具备丰富的IO口资源，可实现与温度传感器、加热/制冷设备的通信和控制。

3. 加热/制冷设备：根据实际需求选择合适的加热或制冷设备，通过单片机的控制实现温度的调节。

4. 电源：为系统提供稳定的电源供应，保证系统的正常运行。

四、软件设计1. 初始化：对51单片机进行初始化设置，包括IO口配置、中断设置等。

2. 数据采集：通过温度传感器实时采集环境温度，并转化为数字信号。

3. 温度控制算法：根据设定的温度阈值和实际温度值，通过PID控制算法计算输出控制量，控制加热/制冷设备的工作状态。

4. 显示与通信：通过LCD或LED等显示设备实时显示当前温度和设定温度，同时可通过串口通信实现与上位机的数据交互。

五、系统实现1. 电路连接：将温度传感器、51单片机、加热/制冷设备及电源等部分进行电路连接，确保各部分正常工作。

2. 编程与调试：使用C语言或汇编语言编写程序，实现温度控制算法、数据采集、显示与通信等功能。

通过仿真软件进行程序调试，确保系统功能正常。

3. 系统测试：在实际环境中对系统进行测试，观察系统在各种情况下的表现，如温度波动、设备故障等。

根据测试结果对系统进行优化和调整。

六、结论本文介绍了基于51单片机的温度控制系统的设计与实现。

基于单片机与BP网络的高精度压力变送器的设计
张建军;李颀;丁明东;庞兴
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2010(0)2
【摘要】介绍了以超低功耗单片机MSP430为核心的高精度压力变送器的硬件电路设计,针对压力传感器的温度漂移问题分析了用于温度补偿的BP网络算法,通过MSP430对压力传感器工作环境的温度和压力信号采集作为BP网络的训练与检测样本,构造BP网络进行离线训练,将训练好的网络模型利用C语言编程实现单片机控制核心,研究了单片机软件实现方式;结果表明:利用MSP430单片机减少了系统功耗,其丰富外设减少了所设计变送器的体积,利用BP网络算法提高了变送器的精度,并有很好的抑制零点漂移与时漂的能力.
【总页数】4页(P397-400)
【作者】张建军;李颀;丁明东;庞兴
【作者单位】陕西科技大学电气与信息工程学院,陕西西安,710021;陕西科技大学电气与信息工程学院,陕西西安,710021;西安中星测控有限公司,陕西西安,710077;西安中星测控有限公司,陕西西安,710077
【正文语种】中文
【中图分类】TP36
【相关文献】
1.基于MSP430单片机的高精度压力变送器 [J], 张建军;李颀;丁明东;庞兴
2.浅析单片机在高精度压力变送器中的应用 [J], 杨安龙
3.基于MSP430的高精度熔体压力变送器设计 [J], 唐德红; 肖博文
4.基于STM32的高精度流体压力变送器设计 [J], 周世年;龚元明
5.基于STM32的高精度流体压力变送器设计 [J], 周世年;龚元明
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文章编号:1671-3559(2005)02-0173-02收稿日期:2004-08-07基金项目:济南大学科技发展基金资助项目(Y 0420)作者简介:李国平(1971-),男,黑龙江青岗人,济南大学机械工程学院讲师,硕士。

基于单片机控制的3轴经济型数控系统设计李国平,孙　选,艾长胜(济南大学机械工程学院,山东济南250022)摘　要:3轴数控系统采用适合实时控制的MCS -51系列单片机为控制器,实现了对3个坐标轴机械系统的控制。

设计了数控系统的硬件和软件,给出了系统的硬件及软件设计框图。

该数控系统以低廉的价格实现了中档数控系统的加工精度,具有较好的推广应用前景。

关键词:单片机;数控系统;3轴经济型数控中图分类号:TG 511;TP311.1文献标识码:A数控机床很好地解决了现代机械制造中加工对象精密、结构复杂、品种多、批量小等问题。

且产品加工质量稳定,生产效率大幅度提高[1]。

目前市场上的中、高档数控系统都以PC 机(控机)作为控制平台来实现伺服电机的驱动控制。

这种方式性能固然优良,但价格昂贵[2]。

近年来,经济型数控系统采用适合现场实时控制和数据采集的单片机作为控制器,以控制灵活、可靠性高的步进电机进行驱动,具有结构简单、工作性能稳定、性价比高等优点。

笔者在此基础上,设计实现了能够用于镗铣床的3轴经济型数控系统。

1　机械系统的组成采用MCS -51系列单片机组成控制系统,由功率步进电机经一级齿轮减速后驱动X 、Y 、Z 三轴。

进给传动系统中采用高精度的滚珠丝杠。

如图1所示,床身上面为一个XY 工作台,采用两层叠放,实现XY 方向的进给运动。

主轴能够沿着立柱运动,实现Z 方向的进给运动。

2　数控系统的硬件电路[3-5]MCS -51是一种8位单片机,其指令系统功能强、硬件资源丰富、可扩展性好。

图1　机械系统坐标轴的分布 图2为数控系统的硬件结构。

采用8031单片机为控制器,扩展1片程序存储器2764用于存放系统程序和固定参数;扩展1片数据存储器6264用于存放数据;选用1片可编程并行I/O 接口芯片8255A 作为系统扩展的I/O 口,对X 、Y 、Z 3轴步进电机及主轴进行控制;另扩展1片8255B 作为机床开关量、主轴编码器反馈信号I/O 口;采用8279作为键盘/显示器接口,识别键盘按键信号,对显示器自动扫描,完成键盘输入和LE D 显示控制两种功能;为使系统地址统一,采用74LS138译码器对系统所扩展的芯片进行译码寻址,具体为Y 0片选6264,Y 1片选2764,Y 2片选8279,Y 3片选8255A ,Y 4片选8255B ,并由8031对各轴步进电机进行环形分配,其指令信号经光电隔离和功率放大后驱动各轴。

基于单片机控制的智能压力变送器设计与实现袁锡明1，2戴建华1，2( 1． 江苏省无线传感系统应用工程技术开发中心，江苏 无锡 214153; 2． 无锡商业职业技术学院，江苏 无锡 214153)摘 要 介绍了一款集压力测量、上下限报警、4 ～ 20mA 输出、485 通讯和液晶显示于一体 的 智 能 化 压 力探测器。

探测器由智能传感器和智能电子板两部分组成，具有远程监控的功能。

通过对相关参数的 设定，可作为压力控制、监测或与上位机组成现场监控系统，它广泛应用于工业管道中弱腐蚀性液体、气 体、蒸汽的测量和控制系统。

关键词 压力测量 单片机 4 ～ 20mA 信号转换中图分类号 TH86文献标识码 A 文章编号 1000-3932( 2012) 05-0608-04 压力变送器是工业自动控制中常用的一种装置，广泛应用于水利水电、石油化工及管道检测等领域［1］。

通过压力传感器将工业控制中微小的压力变化转换为相应的电信号，通过放大、A / D 转 换和数字信号处理实现工业的自动控制。

笔者介 绍一款具有单片机控制的高灵敏度智能压力变送器，该变送器集压力测量、上下限报警、4 ～ 20mA 电流输出、485 通讯和液晶显示于一体，具有成本低、精度高及结构简单等特点，可广泛应用于液 体、气体、蒸汽的测量和控制系统中。

系统主要由单片机、压力传感器及液晶显示器等组成，当压力传感器感应出压力变化时，传感器便将压力信号转化为相应的电信号，通过 A / D 转换 将模拟信号转换为数字信号，再经过单片机程序处 理，将最终结果显示在液晶屏上，实现电流、电压的 输出以及上下限报警等功能。

电路采用 24V 直流电源供电，并通过 7812 和7805 分别获得 12V 和 5V 直 流电压供给相关电 路，并在其设计中采用两个 LM385B25 专门集成块为电路提供精准的稳定电压，从而大大地提高了电路工作的稳定性和可靠性。

系 统设计框图如图 1 所示，设计原理如图 2 所示。

《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展，温度控制系统的应用越来越广泛，涉及到工业生产、环境监测、智能家居等多个领域。

本文将介绍一种基于51单片机的温度控制系统设计与实现方法，旨在提高温度控制的精度和稳定性，满足不同领域的需求。

二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器，采用温度传感器实时监测温度，并通过执行器控制加热或制冷设备。

硬件设计主要包括以下几个部分：（1）51单片机：作为核心控制器，负责接收温度传感器的数据、控制执行器以及与其他外设进行通信。

（2）温度传感器：选用高精度的温度传感器，实时监测环境温度，并将数据传输给51单片机。

（3）执行器：根据51单片机的指令，控制加热或制冷设备的开关，以实现温度的调节。

（4）电源模块：为整个系统提供稳定的电源，保证系统的正常运行。

2. 软件设计软件设计主要包括以下几个部分：（1）初始化程序：对51单片机进行初始化设置，包括I/O 口配置、定时器配置等。

（2）温度采集程序：通过温度传感器实时采集环境温度，并将数据传输给51单片机。

（3）温度控制程序：根据设定的温度值与实际温度值的比较结果，通过执行器控制加热或制冷设备的开关，以实现温度的调节。

（4）通信程序：与其他外设进行通信，实现数据的传输和系统的控制。

三、系统实现1. 硬件实现根据硬件设计，将各个模块进行组装和连接，完成硬件电路的搭建。

在连接过程中，需要注意各模块的引脚连接是否正确，以及电源的稳定性。

2. 软件实现在软件实现过程中，需要编写各个程序的代码，并进行调试和优化。

首先，需要编写初始化程序，对51单片机进行初始化设置。

然后，编写温度采集程序、温度控制程序和通信程序等。

在编写过程中，需要注意程序的逻辑性和稳定性，以及与硬件的配合程度。

在调试过程中，需要对各个程序进行测试和优化，确保系统的正常运行和性能的稳定。

四、系统测试与性能分析在系统测试阶段，需要对系统的各项功能进行测试和验证。

浅析单片机在高精度压力变送器中的应用摘要：本文主要探讨单片机在高精度压力变送器中的应用，分析单片机的工作原理及其在高精度压力变送器中的应用，具体介绍了单片机在压力测量和温度校准过程中的作用，阐述了单片机在高精度压力变送器中具有的可靠性、高速性、精度等特点。

同时，对于单片机在压力变送器的未来发展方向做了简要的展望。

关键词：单片机，高精度压力变送器，测量，温度校准，可靠性正文：一、引言随着科学技术的不断进步和发展，高精度压力变送器应用的范围越来越广泛。

在这种背景下，单片机技术在高精度压力变送器的应用也得到了更好的发展。

单片机凭借其高速性、精度、可靠性等优点，已经成为了高精度压力变送器中不可或缺的一部分，本文将会具体介绍单片机在高精度压力变送器中的应用。

二、单片机的工作原理单片机是现代集成电路技术中的一种微型计算机，它将微处理器、存储器、输入输出接口电路等电子元器件集成在一个单一的硅芯片上。

单片机广泛应用于嵌入式系统中，具有体积小、功耗低、成本低、易于编程等优点。

三、单片机在高精度压力变送器中的应用1. 压力测量单片机可以通过测量传感器输出信号的大小来获取被测压力值。

并且，单片机可以对测量结果进行计算和处理，从而提高测量精度和可靠性。

单片机还可以通过调整传感器的灵敏度和增益来优化压力测量的结果。

2. 温度校准由于环境温度的影响，高精度压力变送器的测量精度难以保证。

单片机可以通过测量环境温度来进行温度校准，从而提高压力测量的精度和可靠性。

单片机可以使用不同的算法进行温度校准，如校准表法、曲线拟合法等。

3. 反馈控制单片机可以根据测量结果进行反馈控制，从而实现精确的压力控制。

例如，单片机可以通过调整压力控制阀的开度来控制压力变送器的输出压力。

4. 数据存储单片机可以将测量结果存储到内部存储器或外部存储器中。

通过存储和分析测量结果，可以更好地了解压力变送器的工作情况，优化压力测量的结果。

四、单片机在高精度压力变送器中的特点1. 可靠性单片机采用多种保护电路，并且具有良好的抗干扰能力，可以有效避免由于电磁干扰、瞬态过电压等原因引起的故障。

基于51单片机的温度控制系统设计与实现一、本文概述本文旨在探讨基于51单片机的温度控制系统的设计与实现。

随着科技的快速发展，温度控制在各个领域都扮演着至关重要的角色，如工业生产、家庭生活、医疗设施等。

传统的温度控制系统大多依赖于复杂的硬件设备和昂贵的软件平台，而基于51单片机的温度控制系统则以其低成本、高性能和易于实现等优点，逐渐受到广大工程师和研究者的青睐。

本文将首先介绍51单片机的基本原理和特点，为后续的设计和实现奠定理论基础。

接着，我们将详细阐述温度控制系统的总体设计方案，包括硬件选择和软件设计思路。

在此基础上，我们将重点讨论如何实现温度采集、处理和控制的功能，包括传感器的选择、信号调理、A/D 转换、控制算法的实现等。

本文还将探讨温度控制系统的稳定性、可靠性和实时性等问题，并提出相应的优化措施。

通过实际应用的案例，我们将展示基于51单片机的温度控制系统在实际工作中的表现，并评估其性能。

本文将对基于51单片机的温度控制系统的设计和实现进行总结，并提出未来改进和发展的方向。

我们希望通过本文的探讨，能够为相关领域的研究者和工程师提供一些有益的参考和启示。

二、51单片机基础知识51单片机，又称8051微控制器，是由Intel公司在1980年代初推出的一款8位单片机。

由于其结构简单、功能完善、可靠性高且价格适中，51单片机在嵌入式系统领域一直占据重要地位。

尽管现在市面上已经出现了许多性能更强、功能更丰富的单片机，但51单片机由于其广泛的应用基础和良好的教学价值，仍然是许多初学者和工程师的首选。

51单片机的核心结构包括中央处理器（CPU）、4KB的ROM（只读存储器）、128B的RAM（随机存取存储器）、两个16位的定时器/计数器、四个8位的并行I/O口、一个全双工串行通信口以及一个中断控制系统。

它还具有一个5向量的两级中断结构，能够实现简单的中断处理。

51单片机采用冯·诺依曼结构，即指令和数据都存储在同一个存储器中，通过指令操作码的不同来实现不同的功能。

《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展，温度控制系统的应用越来越广泛，如工业生产、家居环境、医疗设备等。

51单片机以其低成本、高可靠性、易于编程等优点，在温度控制系统中得到了广泛应用。

本文将介绍基于51单片机的温度控制系统的设计与实现。

二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器，采用热电偶传感器采集温度信号，通过继电器控制加热元件的开关，实现对温度的控制。

此外，系统还包括电源电路、显示电路等。

（1）单片机选择：选用AT89C51单片机，其具有较高的集成度，可满足系统的需求。

（2）传感器选择：选用K型热电偶传感器，其具有较高的测量精度和响应速度。

（3）执行器选择：采用继电器作为执行器，通过控制继电器的开闭来控制加热元件的工作状态。

2. 软件设计软件设计包括主程序设计和中断服务程序。

主程序负责初始化系统参数，并不断循环检测温度值，根据温度值调整继电器的工作状态。

中断服务程序主要用于处理传感器采集到的温度数据，并将数据发送给主程序进行处理。

三、系统实现1. 电路连接根据硬件设计图，将单片机、传感器、继电器等元器件连接起来。

注意保证电路的稳定性和可靠性。

2. 程序设计程序设计包括主程序的编写和中断服务程序的编写。

主程序包括系统初始化、温度检测、继电器控制等部分。

中断服务程序主要负责处理传感器采集到的温度数据，并将数据发送给主程序进行处理。

程序设计采用C语言编写，易于阅读和理解。

3. 系统调试系统调试包括硬件调试和软件调试。

硬件调试主要检查电路连接是否正确，元器件是否工作正常。

软件调试主要检查程序是否能够正确运行，并能够实现对温度的准确控制。

四、系统测试与结果分析1. 系统测试在完成系统设计与实现后，需要进行系统测试。

测试内容包括温度检测的准确性、继电器的控制精度、系统的稳定性等。

通过多次测试，确保系统的性能符合设计要求。

2. 结果分析通过测试数据进行分析，可以看出本系统的温度检测精度较高，继电器控制精度较高，系统稳定性较好。