智能仪器课程设计：基于单片机数据采集及显示功能

摘要随着时代的进步和发展，智能仪表已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的温度报警系统，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和模数转换，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。

AT89C51与ADC0808结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。

关键词：温度报警；ADC0808；AT89C51目录1 智能仪器仪表的简介 (2)1.1智能仪器仪表简介 (2)1.2智能仪器仪表的作用 (2)1.3本课题的背景和意义 (3)2 系统设计简介 (4)2.1 芯片简介 (4)2.2 设计要求 (4)2.3 设计方案论证 (4)2.4 硬件设计电路 (5)3 系统硬件设计 (6)3.1控制模块 (6)3.2显示电路 (6)3.3转换模块 (7)3.4报警模块 (7)3.5系统总体电路图 (8)4 设计语言及软件介绍 (9)4.1 keil语言介绍 (9)4.2 Proteus软件介绍 (9)4.3 keil与proteus联调与仿真实现 (10)5 系统软件设计 (11)5.1 程序设计思路 (11)5.2源程序 (12)5.3 调试及仿真 (17)6 结论 (18)7 参考文献 (18)1 智能仪器仪表的简介1.1智能仪器仪表简介仪器仪表（英文：instrumentation）仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。

真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。

广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。

基于单片机的电动车城市充电系统设计电气工程专业 022012038 杜思山指导老师: 崔光照摘要本设计以凌阳公司的新一代16位单片机SPCE061A为核心，利用SPCE061A语音处理和控制功能，设计出具有语音提示功能和较好显示界面的电动自行车城市智能充电系统。

在设计中，探讨了智能充电系统的硬件结构的设计和蓄电池充电算法的实现。

硬件结构由单端反激式开关电源组成充电主电路，SPCE061A实现对蓄电池充电智能控制，同时实现和上位机的通讯，上位机软件采用DELPHI编制，使用ACM12864液晶显示中文菜单和充电状态，并利用SPCE061A的语音功能实现操作语音提示，使操作更加人性化；软件算法部分开发了恒流、恒压和智能等充电算法，能够对铅酸、镉镍等电动车电池进行充电。

关键词：SPCE061A ；电动自行车；智能ABSTRACTThe City Electric Bike Charging System with the speech function and Chinese menu is designed by using microcomputer SPCE061A，which is a 16 bit microcomputer and has the speech function and controlling .The design discussed hardware-structure of the intellective charge system and the algorithm of the storage battery. The hardware-structure is composedby switching power. SPCE061A controls switching power, charing storage battery in intelligence mode. The soft of SPCE061A communicates with PC is designed by Delphi.The design uses ACM12864 liquid crystal for display. Operation on the environmentof speech prompt and Chinese menu, the system has more friendly operation environment. Constant current charge、constant voltage charge and intellective charge algorithm were developed. The system can charge lead acid storage battery and cadmium-nickel accumulator.一、概述电动自行车在我国日益普及，正逐渐取代传统的交通代步工具。

《智能仪器设计》课程教学大纲Design of intelligent Instrument一、课程教学目标1、任务和地位：没有测量就没有鉴别，科学技术就不能前进。

要测量就必须有正确的测量方法和先进的仪器仪表。

随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片微机的出现和发展，使传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都不得发生了巨大变化，形成一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能仪器。

现在很多厂商、研究所以及高等院校都在研制开发各种智能化测量控制仪表，广大的仪表设计、生产和使用人员都不得迫切希望了解和掌握单片机在测量控制仪表中的应用技术。

为了跟上时代的步伐，本课程是测控专业学生必不可少的一门技术基础课。

2、知识要求：要求必须具备电路、电子仪器与测量技术、汇编原理及单片机原理的学习知识，通过本课程的学习为以后学生出去工作打下基础。

3、能力要求：系统地阐述基于单片机的智能化测量控制仪表的基本原理与设计方法，智能化测量控制仪表的人机接口、过程通道接口、串行和并行通讯接口、硬件和软件抗干扰技术、数据处理技术、仪表硬件及软件的设计方法。

通过课程设计加强学生综合知识的应用能力和设计动手能力。

二、教学内容的基本要求和学时分配2、具体要求：第一章绪论[目的要求]让学生了解智能化测量控制仪表的功能特点、智能化测量控制仪表的设计方法[教学内容]学习智能化测量控制仪表的基本与发展、智能化测量控制仪表的功能特点、智能化测量控制仪表的设计方法[重点难点]智能化测量控制仪表的功能特点[教学方法]板书，以教、学相结合来进行讲解。

[作业]课后复习思考题[课时]0.5学时第二章智能化测量控制仪表中专用微处理机[目的要求]让学生掌握MCS－51系列单片机的结构、MCS－51单片机的指令系统[教学内容]介绍了MCS－51系列单片机的特点、 MCS－51系列单片机的结构、CHMOS型单片机的节电工作方式、MCS－51单片机的指令系统[重点难点]MCS－51系列单片机的结构、CHMOS型单片机的节电工作方式、MCS －51单片机的指令系统[教学方法]板书，以教、学相结合来进行讲解。

天津电子信息职业技术学院传感器技能实训课题名称智能温度测温系统姓名王先民学号20班级电信S10-1专业电子信息工程技术所在系电子技术系指导教师岑永祚完成日期2011年12月11日一、 主要内容温度传感器DS18B20采集环境模拟信号，其输出送入AT89C51，单片机在程序的控制下，将处理过的数据送到移位寄存器74LS164，经74LS164输出后驱动三位数码管显示。

当被测温度高于18℃时，单片机发出控制信号使降温电扇以自然风的形式旋转，温度越高转速越快，温度36℃以上时风扇全速工作，点亮此功能指示灯。

二、 基本要求（1）设计测量温度范围－55℃~＋125℃的智能测温系统，要求数码管实时显示测量温度，单片机根据温度高低确定风扇转速 （2）画出程序框图（3）有完整的整机电路图（protel 绘制）（4）完成格式正确、内容完整的实验报告三、 参考文献王祁， 智能仪器设计基础.北京：机械工业出版社，2009目录一、前言 (4)二、系统组成 (4)1、设计思路 (5)2、系统的性能指标： (5)3、系统的主要功能： (5)三、电路组成及工作原理 (5)1、温度传感器功能模块 (6)2、AT89C51单片机 ........................................................................................................ 8 3、74LS164移位寄存器 .. (12)4、晶振电路 (12)5、复位电路 ................................................................................................................... 13 6、键盘电路 . (13)7、显示电路 (14)8、稳压电路 ................................................................................................................... 14 9、显示电路 . (15)10、风扇控制电路 (15)四、课程设计心得与体会 (16)五、参考文献 (16)六、整机电路图 (17)七．心得体会 (18)智能温度测量系统的设计一、前言温度是一种基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量。

智能型温度测量仪报告题目：智能型温度测量仪院别：机电工程与自动化专业：生产过程自动化技术班级： xxx姓名： xxxXxxXxx指导老师： xxx目录引言................................................. 错误！未定义书签。

一、系统设计任务及要求........................................... - 2 -1.1系统设计任务 (2)1.2系统设计的基本要求 (2)1.3系统概述 (2)二、系统总体设计................................................. - 2 -整体设计方案的确定 (2)三、硬件电路设计及工作原理....................................... - 3 -3.1参数采集模块设计 (3)3.2显示温度模块和显示时钟介绍 (3)3.3具体硬件电路原理分析 (4)四、软件设计...................................................... - 7 -4.1主程序流程图 (7)4.2DS18B20温度读取程序（如图9） (8)4.3DS18B20温度传感器初始化 (8)4.4读出温度子程序 (9)4.5DS18B20的读写时序 (10)4.6按键流程图 (12)五、主要技术指标的测量........................................... - 12 -六、结论......................................................... - 13 -结束语........................................................... - 14 -附录:硬件原理图.................................................. - 15 -引言：温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量，也是工业控制中主要的被控参数之一。

基于单片机的智能仪器综合设计实验一、实验目的在实验一~实验三的基础上，完成综合设计实验，学会信号采集、数据处理、键盘控制、LCD或LED显示等功能的智能仪器设计。

二、复习与参考实验一~实验三三、设计指标利用K分度号热电偶进行温度检测，测温范围为500-1200ºC，室温为20ºC，用LCD或LED显示室温和测量温度。

具有4路温度信号循环检测功能，通道切换时间可调；具有任意指定通道显示功能。

四、实验要求1.选择传感器，设计硬件电路,包括检测电路、信号调理电路、AD转换电路、单片机最小系统、LED显示（单号）、LCD显示（双号）、独立式按键，画出电路原理图。

2.画出软件流程图。

3.用Keil C51编写程序。

3.实验结果在LCD或LED上显示出来。

4．实验前完成第1、2项备查。

五、实验仪器设备和材料清单PC机；单片机实验板、连接导线、ST7920图形液晶模块Keil c51软件六、实验成绩评定方法实验成绩包括预习、实验完成质量、实验报告质量3部分组成，各部分所占比例分别为30%、40%、30%。

八、实验报告要求实验报告格式：●实验名称●实验目的●实验内容●硬件设计●软件设计●调试过程●参考文献●附1：电路原理图●附2：程序清单附录：实验程序源代码如下：(陈寅)#include "reg51.h"#define THC0 0xee //5ms时间常数设置#define TLC0 0x00sbit ADWR=P3^6; /***WR*****/sbit ADRD=P3^7; /***RD*****/sbit ADCS=P2^7; /***CS*****/sbit EOC=P3^3; /***EOC****/sbit ADA=P1^3; //通道选择引脚sbit ADB=P1^4;sbit ADC=P1^5;sbit CS =P1^0; /****************/sbit SID=P1^1; /**液晶引脚定义**/sbit SCLK=P1^2; /****************/sbit MODE=P2^0; /*************************/sbit UP=P2^1; /*四个按键接口，0表示按下*/sbit DOWN=P2^2; /*************************/sbit LED1=P2^3; /**4个LED灯引脚定义**/sbit LED2=P2^4; /********************/sbit LED3=P2^5; /********************/sbit LED4=P2^6; /********************//***************500～1200°C范围的K分度表，间隔10*******************/ unsigned int code K_TABLE[71]={20644,21066,21493,21919,22346,22772,23198,23624,24050,24476,24902,25327,25751,26176,26599,27022,27445,27867,28288,28709,29128,29547,29965,30383,30799,31214,31629,32042,32455,32866,33277,33686,34095,34502,34909,35314,35718,36121,36524,36925,37325,37725,38122,38519,38915,39310,39703,40096,40488,40897,41296,41657,42045,42432,42817,43202,43585,43968,44349,44729,45108,45486,45863,46238,46612,46985,47356,47726,48095,48462,48828}; unsigned char GetAdData[10]={0}; //存放获得AD值的数组变量unsigned char ViewTemperature[4]={"0000"}; //显示温度缓冲数组变量unsigned MODESelect=1;int ChangeTime=2; //通道切换时间，单位Sint TongDao=1;void delay(unsigned int j){unsigned char i;do{for(i=0;i<100;i++);}while(j--);}void send_command(unsigned char command_data) //发送命令{unsigned char i;unsigned char i_data;i_data=0xf8; //操作命令,可以查看资料delay(10);CS=1;SCLK=0;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}i_data=command_data;i_data&=0xf0;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}i_data=command_data;i_data=i_data&0x0f;i_data<<=4;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}CS=0;}void send_data(unsigned char command_data) //发送数据{unsigned char i;unsigned char i_data;i_data=0xfa; //操作命令,可以查看资料delay(10);CS=1;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}i_data=command_data;i_data&=0xf0;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}i_data=command_data;i_data=i_data&0x0f; //取低四位i_data<<=4; //左移四位，从而变成高四位for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}CS=0;}void InitLCD() //液晶初始化{send_command(0x30); //功能设置:一次送8位数据,基本指令集send_command(0x06); //点设定:显示字符/光标从左到右移位,DDRAM地址加1send_command(0x0c); //显示设定:开显示,显示光标,当前显示位反白闪动send_command(0x04); //显示设定:开显示,显示光标,当前显示位反白闪动send_command(0x01); //清DDRAMsend_command(0x02); //DDRAM地址归位send_command(0x80); //把显示地址设为0X80，即为第一行的首位}/* x,y为起始座标x(0<=x<=3),y(0<=y<=7),x为行座标,y为列座标;how为要显示汉字的个数;style为显示字符的类型，0表汉字，1表字母；str是要显示汉字的地址*/void Display(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char how,bit style,unsigned char *stri) //液晶显示{unsigned char hi=0;if(x==0) send_command(0x80+y);else if(x==1) send_command(0x90+y);else if(x==2) send_command(0x88+y);else if(x==3) send_command(0x98+y);if(style==0){for(hi=0;hi<how;hi++){send_data(*(stri+hi*2));send_data(*(stri+hi*2+1));}}elsefor(hi=0;hi<how;hi++) send_data(*(stri+hi));}float LvBo(void)//复合滤波{unsigned char max,min,i;unsigned int sum=0;float U1;max=GetAdData[0];min=GetAdData[0];for(i=0;i<10;i++){sum=sum+GetAdData[i];if(max<GetAdData[i]) max=GetAdData[i];if(min>GetAdData[i]) min=GetAdData[i];}sum=sum-max-min;U1=(float)sum/8;U1=10.0*((U1*5.0)/255); //换成mvreturn U1;}void search (void)//查表子函数{unsigned int da=0,max,min,mid,j;unsigned int var;da=LvBo()*1000; //u1扩大1000倍da=da+798; //20度max=71;min=0;var=0;while(1){mid=(max+min)/2; //中心元素位置if(K_TABLE[mid]==da) {var=mid*10;break;} //中心元素等于查表元素,计算相应温度else if(K_TABLE[mid]>da) max=mid-1;else min=mid+1;if(max-min==1) /*线性插值计算温度值*/{j=(K_TABLE[max]-K_TABLE[min])/10; /*表中相邻两值对应温度相差10°C*/j=(da-K_TABLE[min])/j;var=10*min+j;break;}if(max==min){if(da>=K_TABLE[min]){j=(K_TABLE[min+1]-K_TABLE[min])/10;j=(da-K_TABLE[min])/j;}else if(da<K_TABLE[min]){j=(K_TABLE[min]-K_TABLE[min-1])/10;j=(da-K_TABLE[min-1])/j;min=min-1;}var=10*min+j;break;}}var=var+500;ViewTemperature[0]=var/1000+0x30;ViewTemperature[1]=var/100%10+0x30;ViewTemperature[2]=var/10%10+0x30;ViewTemperature[3]=var%10+0x30;}void LcdDisplay(void){unsigned char ViewMODESelect,ViewTongDao[5]={"0 "},ViewChangeTime[5]={"00(S)"};ViewMODESelect=MODESelect+0x30;ViewTongDao[0]=TongDao+0x30;if(MODESelect==1||MODESelect==2){if(MODESelect==1) Display(0,3,5,0,"：自动切换");else if(MODESelect==2) Display(0,3,5,0,"：手动切换");Display(0,0,2,0,"模式"); //液晶显示Display(0,2,1,1,&V iewMODESelect);Display(1,0,5,0,"温度通道：");Display(1,5,5,1,V iewTongDao);Display(2,0,4,0,"温度值：");Display(2,4,4,1,V iewTemperature);Display(2,6,2,1,"℃");}else if(MODESelect==3){ViewChangeTime[0]=ChangeTime/10+0x30;ViewChangeTime[1]=ChangeTime%10+0x30;Display(0,0,2,0,"模式");Display(0,2,1,1,&V iewMODESelect);Display(0,3,5,0,"：设置时间");Display(1,0,5,0,"切换时间：");Display(1,5,5,1,V iewChangeTime);Display(2,0,14,1," "); //本行清屏}}void TDSelect(void) //AD通道设置{if(TongDao>=5) TongDao=1;if(TongDao<=0) TongDao=4;if(TongDao==1) {ADC=0;ADB=0;ADA=0;}else if(TongDao==2) {ADC=0;ADB=0;ADA=1;}else if(TongDao==3) {ADC=0;ADB=1;ADA=0;}else if(TongDao==4) {ADC=0;ADB=1;ADA=1;}}main(){unsigned char AdCount=0; //用来存放AD采集次数InitLCD();TMOD=0x11; //定时器0初始化TH0=THC0;TL0=TLC0;TR0=1;ET0=1;EA=1;P2|=0x07; //按键初始为高while(1){ADWR=1; /************/ADCS=0; /************/ADWR=0; /**AD初始化**/ADWR=1; /************/while(!EOC); //等待转换结束ADRD=0;GetAdData[AdCount]=P0; //读取转换结果AdCount++;if(AdCount>=10) //连续采集10次值{AdCount=0;search(); //查表LED1=!LED1;LcdDisplay(); //显示}}}void Timer0() interrupt 1{static unsigned char count=0,UPFlag=1,DOWNFlag=1; //按键标志位static unsigned int TimeCount=0;TH0=THC0;TL0=TLC0;if(MODE==0||UP==0||DOWN==0){count++;if(count>=30) //消抖处理{count=0;if(MODE==0) //按键按下{MODESelect++;if(MODESelect>=4) MODESelect=1;}else if(UP==0){UPFlag=0;if(MODESelect==2){TongDao++;TDSelect();}}else if(DOWN==0){DOWNFlag=0;if(MODESelect==2){TongDao--;TDSelect();}}}}else count=0;if(MODESelect==1){TimeCount++;if(TimeCount>=(ChangeTime*1000/5)){TimeCount=0;TongDao++;TDSelect();}}else if(MODESelect==3){if(UPFlag==0) {UPFlag=1;ChangeTime++;}else if(DOWNFlag==0){DOWNFlag=1;ChangeTime--;if(ChangeTime<=0) ChangeTime=1;}}}。

智能型温度测试仪任务书
题目：智能型温度测量仪
院别：机电工程与自动化
专业：生产过程自动化技术
班级：xxx
姓名：xxx
Xxx
Xxx
指导老师：xxx
《智能型仪器仪表》设计任务书一、设计系统名称
智能型温度测量仪
二、性能指标
DS18B20利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络，系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。

1、具有数码管显示时间，如12:00。

2、显示温度二位数值，如50 ºC。

3、按键功能，设计中共使用了4个按键，第一个为功能键用
来切换按键用来切换时间的时、分；第二个按键为加键；第三个为减键；第四个为设置取消键
三、任务分配
1.人员安排：
由xxx编写程序、画原理图
由xxx做ppt。

由xxx收集资料。

课程设计进程安排表。

智能仪器仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解智能仪器仪表的基本原理，掌握其功能、分类及在工程领域的应用。

2. 学会分析智能仪器仪表的电路结构，了解其主要部件的工作原理及相互关系。

3. 掌握智能仪器仪表使用及维护的基本方法，具备解决实际问题的能力。

技能目标：1. 能够运用所学知识，对智能仪器仪表进行简单的操作与调试。

2. 能够分析并解决智能仪器仪表使用过程中出现的常见故障。

3. 培养学生的动手实践能力，提高团队协作和沟通能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对智能仪器仪表的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。

2. 增强学生的责任感，使其认识到智能仪器仪表在工程领域的重要作用。

3. 培养学生严谨、务实的科学态度，提高他们的创新意识和创新能力。

本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，旨在使学生掌握智能仪器仪表的基本知识，提高实践操作能力，培养他们的创新精神和团队协作能力。

课程目标具体、可衡量，便于教师进行教学设计和评估。

通过本课程的学习，学生将能够更好地适应未来工程领域的发展需求。

二、教学内容1. 智能仪器仪表概述- 了解智能仪器仪表的发展历程、功能特点及分类。

- 掌握智能仪器仪表在工程领域的应用。

2. 智能仪器仪表的原理与结构- 学习传感器、执行器、微处理器等主要部件的工作原理。

- 分析典型智能仪器仪表的电路结构及其相互关系。

3. 智能仪器仪表的使用与维护- 掌握智能仪器仪表的安装、调试、操作方法。

- 学会智能仪器仪表的日常维护及故障排除。

4. 智能仪器仪表实践操作- 设计并实施简单的智能仪器仪表操作实验。

- 分析实验结果，解决实际问题。

5. 智能仪器仪表案例分析- 研究典型智能仪器仪表在实际工程中的应用案例。

- 分析案例中智能仪器仪表的作用和价值。

教学内容依据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。

教学大纲明确教学内容安排和进度，与教材章节相对应。

通过本章节的学习，学生将全面了解智能仪器仪表的相关知识，为实际应用打下坚实基础。

智能仪器课程设计题目6一、课程目标知识目标：1. 学生能理解智能仪器的原理与功能，掌握基本组成和工作方式。

2. 学生能掌握智能仪器在实际应用中的技术参数和操作方法。

3. 学生了解智能仪器在生活中的应用，并能够列举至少三种常见的智能仪器。

技能目标：1. 学生能够独立完成智能仪器的组装和调试。

2. 学生能够运用所学的知识解决智能仪器使用过程中的简单故障。

3. 学生能够通过实际操作，展示智能仪器的功能，提高动手实践能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对智能仪器产生浓厚的兴趣，培养探索精神和创新意识。

2. 学生在学习过程中，增强团队协作能力，提高沟通表达能力。

3. 学生能够认识到智能仪器在科技发展中的重要作用，增强社会责任感和使命感。

本课程针对高年级学生的知识深度，结合课程性质、学生特点和教学要求，旨在提高学生的理论知识和实践技能，培养他们独立思考和解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够在实际应用中运用智能仪器，为我国科技事业的发展贡献力量。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 智能仪器原理与功能- 理解智能仪器的定义、分类和基本原理。

- 掌握智能仪器的核心组件、功能特点及工作方式。

- 了解智能仪器的发展历程及其在科技领域的应用前景。

教学内容参考教材第3章“智能仪器的原理与功能”。

2. 智能仪器操作与应用- 学习智能仪器的主要技术参数及其影响。

- 掌握智能仪器的操作方法、调试技巧和维护保养知识。

- 分析智能仪器在实际应用中的优缺点，探讨其改进方向。

教学内容参考教材第4章“智能仪器的操作与应用”。

3. 智能仪器实践案例- 介绍三种常见智能仪器（如智能温度控制器、智能测距仪、智能机器人）的组成、原理和操作方法。

- 实践操作智能仪器，进行组装、调试和故障排除。

- 分组讨论并展示智能仪器的实际应用案例，分享学习心得。

教学内容参考教材第5章“智能仪器实践案例”。

三、教学方法针对本章节内容，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：- 对于智能仪器的原理与功能等理论性较强的内容，采用讲授法进行教学，为学生系统讲解基本概念、原理和操作方法。

单片机数据采集控制系统
单片机数据采集控制系统是一种利用单片机进行数据采集和控制的系统。

它通
常由单片机、传感器、执行器和外围电路组成。

在系统中，传感器用于采集环境或者物体的各种参数，例如温度、湿度、光强等。

传感器将采集到的摹拟信号转换为数字信号，并通过接口与单片机进行通信。

单片机作为系统的核心部件，负责接收传感器的信号，并进行数据处理和控制。

它可以根据采集到的数据进行各种算法运算，实现对环境或者物体的监测和控制。

同时，单片机还可以通过与执行器的通信，控制执行器的动作，实现对系统的控制。

外围电路主要包括供电电路、通信接口电路、显示电路等。

供电电路为系统提
供稳定的电源，通信接口电路实现单片机与外部设备的通信，显示电路用于显示系统的数据或者状态。

单片机数据采集控制系统在工业自动化、环境监测、智能家居等领域具有广泛
的应用。

它可以实时采集和处理数据，提高系统的自动化程度和智能化水平，提高工作效率和质量。

智能仪器课程设计报告一、课程设计目的智能仪器课程设计是一门综合性实践课程，旨在培养我们对智能仪器的设计、开发和应用能力。

通过本次课程设计，我们要将所学的理论知识应用到实际项目中，提高我们的工程实践能力、创新能力和解决问题的能力。

二、课程设计要求本次课程设计要求我们设计一款具有特定功能的智能仪器。

具体要求包括：1、明确仪器的功能和性能指标。

2、选择合适的传感器、微处理器和其他电子元件。

3、设计硬件电路，包括信号调理、数据采集、处理和控制等部分。

4、编写软件程序，实现仪器的功能控制和数据处理。

5、进行系统调试和性能测试，确保仪器满足设计要求。

三、设计方案（一）功能需求分析经过充分的讨论和分析，我们确定设计一款智能温度测量仪。

该仪器能够实时测量环境温度，并在液晶显示屏上显示温度值。

同时，当温度超过设定的阈值时，能够发出声光报警信号。

（二）传感器选择考虑到测量精度和成本等因素，我们选择了数字式温度传感器DS18B20。

该传感器具有精度高、接口简单、易于编程等优点，能够满足我们的设计需求。

（三）微处理器选择我们选用了 STM32F103 微处理器作为系统的控制核心。

STM32F103 具有丰富的资源、高性能和低功耗等特点，能够为系统的稳定运行提供保障。

（四）硬件电路设计1、电源电路设计了稳定的 5V 和 33V 电源电路，为整个系统提供可靠的电源。

2、传感器接口电路根据DS18B20 的接口规范，设计了传感器与微处理器的连接电路。

3、显示电路选用了液晶显示屏（LCD1602），通过微处理器的 GPIO 口进行控制，实现温度值的显示。

4、声光报警电路当温度超过设定阈值时，通过驱动蜂鸣器和发光二极管实现声光报警。

（五）软件设计1、系统初始化包括微处理器的时钟配置、GPIO 口初始化、定时器初始化等。

2、传感器驱动程序编写了 DS18B20 的驱动程序，实现温度数据的读取。

3、数据处理程序对读取的温度数据进行处理，转换为实际的温度值。

重庆三峡学院专业综合课程设计报告题目51单片机酒精浓度测试仪设计系别电子与信息工程学院专业电子信息工程班级****级*班姓名XXX学号************2014年12 月12 日酒精浓度检测仪的设计一、设计目的近年来，我国越来越多的人有了自己的私家车，而酒后驾车造成的交通事故也频繁发生。

为此，我国将酒驾列入刑法范围内，所以需要设计一智能仪器能够检测驾驶员体内酒精含量。

本课程设计研究的是一种以气敏传感器和单片机A/D转换器为主，检测驾驶员呼出气体的酒精浓度，并具有声光报警功能的空气酒精浓度监测仪。

其可检测出空气环境中酒精浓度值，并可根据不同的环境设定不同的阈值，对超过的阈值进行声光报警来提示危害。

本课题分为两部分：硬件设计部分和软件设计部分。

硬件部分为利用MQ3气敏传感器测量空气中酒精浓度，并转换为电压信号，经A/D转换器转换成数字信号后传给单片机系统，由单片机及其相应外围电路进行信号的处理，显示酒精浓度值以及超阈值声光报警。

程序采用模块化设计思想，各个子程序的功能相对独立，便于调试和修改。

而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LED显示电路，按键电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍。

二、设计方案1、酒精浓度检测仪总设计方案设计时，考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0-5伏的电压值且电压值稳定，外部干扰小等。

因此，可以直接把传感器输出电压值经过A/D转换器转换得到数据送入单片机进行处理。

此外，还需接人LED数码管显示，键盘设定，报警电路等。

其总体框图如图1所示。

图1 基本工作原理图三、设计内容1、酒精浓度检测仪设计要求分析设计的酒精浓度测试仪应具有如下特点：（1）数据采集系统以单片机为控制核心，外围电路带有LED显示以及键盘响应电路，无需要其他计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据的采集、存储、计算、分析等过程。

基于单片机的高精度智能交直流电压数据采集系统设计电压是电子与电力系统中最基本的测量元素之一，快速准确地获取电压值一直是数据采集与电子测量仪器研究的重要内容之一。

传统的指针式电压表具有精度低、可视距离近、功能单一等缺陷，已不适应高速信息化的发展需要。

目前市场上广泛使用的数字电压表智能化程度低，测量电压时需手动切换量程，当量程选择不当时会出现测量精度下降、乃至烧坏电压表的极端情况；而高精度的全量程无档数字电压表一般都采用了DSP、FPGA或CPLD等复杂电路系统，硬件和软件实现成本较高。

为此，笔者设计研制出了一种以单片机为控制主体的智能交流直流电压数据采集系统，具有体积小、精度高、结构简单、使用与读数方便、性价比高、适应范围宽等优点，有效地弥补了上述各种电压表系统的缺点和弊端。

1 系统总体方案该电压数据采集系统主要由电压衰减器、量程转换及放大电路、AC/DC转换电路、A/D 转换电路、主控单片机STC89C52以及LCD显示电路等5个部分组成，其原理框图如图1所示。

电压衰减器和放大器将待测模拟信号电压值转换到AC/DC变换器的输入电压范围内，直流电压经衰减放大后不需作AC/DC转换；量程转换电路根据输入到A/D转换器的模拟直流电压大小，由单片机判断后控制继电器对衰减放大电路作相应的调整，确保选择出最佳量程；A/D转换由单片机启动，在软件中对采集到的数据作数字滤波、标度变换和系统误差校准等处理后，根据电压类型标志位在LCD上显示测量值和电压类型。

2 系统硬件设计2．1 电压衰减、放大和量程转换电路电压衰减放大和量程转换电路如图2所示。

电阻R1～R5构成衰减系数分别为1、10、100、1 000、10 000的分压器，将被测输入电压Uin衰减至0～200 mV范围内并送至后端电路放大、AC/DC转换(直流电压不需转换)、A/D转换以及由单片机进行采集、处理与显示。

为了降低测量误差，分压电阻R1～R5均选用误差为±0．5％的精密金属膜电阻。

《智能仪器》课程教学大纲编号： B002B110英文名称： Intelligent Instrument适用专业：电子信息工程责任教学单位：电子工程系电子信息工程教研室总学时：32（其中实验学时：10）学分：2.0考核形式：考查课程类别：专业课修读方式：必修教学目的：本课程是为电子信息工程、测控技术及仪器的本科生而设置的专业基础课。

通过本课程的学习，使学生掌握智能仪器的基本工作原理、主要技术、设计方法。

培养学生综合运用所学知识与技术进行仪器设计的能力，培养学生的系统设计思想和工程实践能力。

本课程是一门实践性、应用性很强的课程，实验教学在整个教学过程中尤其重要。

在实践性教学环节中，始终坚持培养学生的知识的综合应用能力和开拓创新意识。

通过教学实践，不仅向学生传授知识，同时要教书育人，注意培养学生热爱社会主义祖国、热爱专业和遵纪守法的高尚品德，以及理论联系实际、刻苦学习的精神，培养严谨的科学态度。

本科课程的主要教学方法：以讲授、讨论为主。

本课程与其他课程的联系与分工：与本课程有关的先修课是：电路分析、模拟电子技术、数字电路、微机接口技术、单片机原理及应用、传感器应用等课程，通过本课程的学习为以后学生出去工作打下基础。

其后续课为虚拟仪器系统设计。

本课程系统地阐述基于单片机的智能化测量控制仪表的基本原理与设计方法，智能化测量控制仪表的人机接口、过程通道接口、串行和并行通讯接口、硬件和软件抗干扰技术、数据处理技术、仪表硬件。

主要教学内容及要求：第一部分绪论教学重点：智能仪器的内涵。

教学难点：智能仪器的概念、基本结构，发展历程。

教学要点及要求：理解智能仪器的在社会生活中的重要作用及其发展历程。

了解智能仪器的组成、特点和分类。

了解智能仪器的发展方向。

第二部分智能仪器的数据采集技术教学重点：数据采集系统的构成，信号调理技术，数据采集系统的误差分析。

教学难点：信号调理技术，误差分析。

教学要点及要求：掌握数据采集系统的组成，了解系统中的关键器件。

智能仪器设计论文 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】引言我国目前中小型企业在整个工业产业中占相当大的比例，这些企业的监控模式主要为模拟控制系统加以常规仪表为主的系统。

这种监控模式存在着检修维护工作量大、没有可靠的历史记录等缺点。

而且常规模拟仪表也进入老化淘汰期，设备可靠性明显降低，某些仪表的备品备件也得不到保障，因此中小型企业的技术改造工作已势在必行。

数据采集系统是从一个或多个信号获取对象信息的过程。

随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。

数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。

数据采集系统可以采集的工业运行数据包括电气参数和非电气参数两类。

其中电气参数主要有电流、电压、功率、频率等模拟量，断路器状态、隔离开关位置、继电保护动作信号等开关量以及表示电度的脉冲量等。

而非电气参数种类较多，既可以是采集某些工业中的各种温度、压力、等热工信号，也可有水电厂中的水位、流速、流量等水工信号，还可以采集诸如绝缘介质状态、气象环境等其它信号。

本次设计中数据采集系统是基于单片机的测量软硬件来实现灵活的测量显示系统，它主要完成数据信息的采集、A/D转换、标度变换、数据显示及实现报警系统。

随着计算机技术的飞快发展和普及，以数据采集系统为核心的设备也迅速在国内外得到了广泛的应用，现代工业生产和科学研究对数据采集的要求也越来越高。

第1章数据采集系统概述数据采集系统发展概况数据采集系统起始于20世纪50年代,1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统,目标是测试中不依靠相关的测试文件,由非熟练人员进行操作,并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。

由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性,可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。