智能仪器课程设计反应器的智能温控仪表设计.docx

智能化温度仪表的设计摘要智能温度仪表的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。

智能仪表凭借其体积小、功能强、功耗低、可以大幅提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。

本文从硬件和软件两方面介绍了MCS-51单片机温度控制系统的设计思路。

对硬件原理图和各部件（温度检测部件、A/D转换部件、面板操作部件、单片机CPU、液晶显示部件、电源供电部件）都作了详细的说明；用编写的软件描叙了仪表各种功能（温度检测、信号处理、数字显示、键盘识别）的实现。

关键词：MCS-51单片机；温度；软件；硬件The Design of Intelligentized ThermometerAbstrsctThe appearance of intelligentized thermometer has expanded the application of traditional instrument maximumly. Intelligentized thermometer has applied widely in electrical home appliances, research unit and industrial enterprise relied on it’s little volume , strong function , low power ,technical index that controlled temperature may raise and so on.This paper have introduced the design of the MCS-51 temperature control system both in hardware and software. Is for hardware principle picture andeachparts( temperature detection parts, the conversion parts of A/D, the operating parts of face plate, single flat machine CPU and liquid crystal show parts and power source to supply power parts) have made detailed explanation; Drawing with the software that compiles have talked the realization of appearance various functions( temperature detection, signal handling and figure show , keyboard identification).Keyword: MCS-51 single flat machine; Temperature; Soft hardware; Hardware principle is sought; Program block diagram; Design目录第一章引言....................................................................................... 错误！未定义书签。

智能仪器智能温度测试仪的设计哎呀，说到智能温度测试仪，这可真是个有趣又实用的玩意儿！前几天我家的空调好像出了点小毛病，制冷效果不太好。

我就琢磨着，要是有个能精准测量室内温度的仪器，就能知道是不是温度的问题了。

这让我一下子就想到了智能温度测试仪。

咱先来说说这智能温度测试仪到底是啥。

其实啊，它就像是一个小小的温度侦探，能随时随地告诉我们周围环境的温度变化。

想象一下，在一个大冬天，你从外面冷飕飕地回到家里，特别想知道屋里到底暖不暖和，这时候智能温度测试仪就能派上用场啦。

要设计一个好用的智能温度测试仪，可不是一件简单的事儿。

首先得选对传感器，这就好比是给测试仪装上了一双敏锐的眼睛。

传感器得能准确地感知温度的细微变化，不能有一点马虎。

比如说，常用的热电偶传感器，它能在很宽的温度范围内工作，从零下几十度到上千度都没问题。

但要是测量一般的室温，可能热敏电阻传感器就更合适，因为它对小范围的温度变化更敏感。

然后就是数据处理的部分啦。

收集到的温度数据得经过一番“整理”才能清晰地显示给我们看。

这就像是把一堆乱麻的线给理顺了，让人一目了然。

比如说，通过一些算法把波动的温度数据变得平滑，这样我们看到的温度变化就不会那么跳来跳去，心里也踏实多了。

还有啊，显示界面也很重要。

不能设计得太复杂，让人看了一头雾水。

得简单明了，一眼就能知道现在的温度是多少。

可以用数字显示，也可以用图表的形式，让人更直观地感受温度的变化趋势。

另外，智能温度测试仪还得能和其他设备连接，比如说手机或者电脑。

这样我们就算不在测试仪旁边，也能随时随地了解温度情况。

就像我那天不在家，心里还惦记着家里的温度，要是有能远程查看的功能，那可就太方便啦。

在设计的时候，还得考虑它的便携性。

不能太大太重，不然带着它到处测量可就麻烦了。

要小巧轻便，能轻松地装在口袋里或者包包里。

再说说它的外壳吧。

外壳不仅要好看，还得耐用。

不能轻轻一摔就坏了，得经得起日常的磕磕碰碰。

而且，最好是防水的，万一不小心掉水里了，也不至于马上就报废。

智能仪器仪表的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解智能仪器仪表的基本概念、分类及工作原理；2. 掌握智能仪器仪表的主要技术参数及其在工程中的应用；3. 了解智能仪器仪表的发展趋势及其在现代测量技术中的作用。

技能目标：1. 能够正确操作智能仪器仪表，进行基本的数据采集和处理；2. 学会使用相关软件对智能仪器仪表进行编程与调试；3. 能够分析并解决智能仪器仪表使用过程中出现的问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对智能仪器仪表的兴趣，激发其学习热情；2. 培养学生的团队合作意识，使其在实验和实践中学会相互协作；3. 增强学生的创新意识，鼓励他们关注智能仪器仪表领域的新技术、新动态。

课程性质：本课程属于实践性较强的学科，注重理论知识与实际操作相结合。

学生特点：初三学生具备一定的物理知识基础，对新技术有强烈的好奇心，动手操作能力强。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高学生的实践能力和创新能力。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 智能仪器仪表概述- 介绍智能仪器仪表的定义、分类及其应用领域；- 分析智能仪器仪表与传统仪器的区别。

2. 智能仪器仪表工作原理与技术参数- 深入讲解智能仪器仪表的核心部件及其工作原理；- 学习智能仪器仪表的主要技术参数，如精度、分辨率、稳定性等。

3. 智能仪器仪表的操作与应用- 学习智能仪器仪表的操作方法，包括硬件连接、软件配置等；- 探讨智能仪器仪表在不同工程领域的应用案例。

4. 智能仪器仪表编程与调试- 掌握相关软件的使用，进行智能仪器仪表的编程与调试；- 学习简单的程序设计，实现对智能仪器仪表的控制。

5. 智能仪器仪表发展趋势与新技术- 分析智能仪器仪表的发展趋势，了解行业动态；- 介绍新型智能仪器仪表及其在现代测量技术中的应用。

教学内容安排与进度：第一周：智能仪器仪表概述第二周：智能仪器仪表工作原理与技术参数第三周：智能仪器仪表的操作与应用第四周：智能仪器仪表编程与调试第五周：智能仪器仪表发展趋势与新技术教材章节关联：《物理》第九章第三节：传感器及其应用《信息技术》第四章第二节：智能控制系统及应用教学内容注重科学性和系统性，结合课程目标，有序组织教学，使学生掌握智能仪器仪表的基础知识，培养其实践操作能力。

智能仪器仪表课程设计课程简介随着科技不断进步，智能仪器仪表越来越受到广泛关注和应用。

本课程将着重介绍智能仪器仪表的基本知识、开发和应用，以及相关案例分析。

通过本课程，学生将能够掌握智能仪器仪表的设计和应用技能，并且为未来的技术创新和市场竞争打下坚实的基础。

课程目标•熟悉智能仪器仪表的定义和特点，了解其工作原理和体系结构；•掌握智能仪器仪表的软硬件设计和实现技术，具备从设计到开发、测试、应用的全过程能力；•熟练使用智能仪器仪表相关的编程语言和开发工具，能够针对不同应用场景进行系统开发和实现；•了解智能仪器仪表在不同领域的应用案例，包括制造业、自动化控制、航天航空、医疗健康等领域；•掌握智能仪器仪表的测试和维护技术，能够对设备进行故障排除和日常维护工作。

课程内容第一章：智能仪器仪表概述•智能仪器仪表的定义和发展历程；•智能仪器仪表的分类和特点；•智能仪器仪表的体系结构和工作原理。

第二章：智能仪器仪表设计基础•模拟电路和数字电路基础知识；•传感器和执行器的选择和应用；•嵌入式系统和微控制器的应用。

第三章：智能仪器仪表软件开发•C语言和汇编语言的基础知识；•嵌入式系统的程序设计和调试；•嵌入式系统的操作系统和驱动程序。

第四章：智能仪器仪表应用案例•智能制造领域的应用案例；•自动化控制领域的应用案例；•航天航空领域的应用案例；•医疗健康领域的应用案例。

第五章：智能仪器仪表测试和维护•仪器仪表性能测试和验收标准；•仪器仪表故障排除和维护方法；•仪器仪表的日常维护和保养。

课程评估•期末考试：占总成绩的50%；•课程设计：占总成绩的35%；•实验报告：占总成绩的15%。

参考资料1.许志伟. 基于Cortex-M3的嵌入式系统设计与应用[M]. 北京：人民邮电出版社，2015；2.张永明. 基于STM32的嵌入式系统开发实战[M]. 北京：电子工业出版社，2016；3.《智能仪器仪表设计与应用》教材，北京：高等教育出版社，2018。

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。

智能温度控制课程设计一、教学目标通过本章节的学习，学生将掌握智能温度控制的基本原理、关键技术及其应用。

具体目标如下：1.知识目标：•了解智能温度控制系统的组成及工作原理；•掌握PID控制算法在温度控制中的应用；•了解常见的温度传感器及其特性；•熟悉智能温度控制系统的故障诊断与维护。

2.技能目标：•能够运用PID控制算法设计简单的温度控制系统；•能够选用合适的温度传感器，并进行调试；•具备分析和解决智能温度控制系统故障的能力。

3.情感态度价值观目标：•培养学生对新技术的敏感性和好奇心，激发学生对智能温度控制技术的兴趣；•培养学生具备工程伦理意识，关注温度控制系统在实际应用中的安全性；•培养学生团队合作精神，提高学生在项目实践中的沟通与协作能力。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个方面：1.智能温度控制系统的组成及工作原理；2.PID控制算法在温度控制中的应用；3.常见温度传感器的特性及其选用；4.智能温度控制系统的故障诊断与维护。

具体安排如下：第1课时：智能温度控制系统的组成及工作原理；第2课时：PID控制算法在温度控制中的应用；第3课时：常见温度传感器的特性及其选用；第4课时：智能温度控制系统的故障诊断与维护。

三、教学方法为了提高教学效果，本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：用于讲解智能温度控制系统的组成、工作原理及PID控制算法等基本概念；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解智能温度控制系统的设计与应用；3.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力；4.小组讨论法：学生分组讨论，培养学生的团队合作精神和沟通能力。

四、教学资源为了支持教学内容的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《智能温度控制技术与应用》；2.参考书：相关论文、技术手册；3.多媒体资料：教学PPT、视频资料；4.实验设备：温度控制器、温度传感器、PID控制器等。

太原理工大学现代科技学院智能仪器设计课程设计设计名称反应器的智能温控仪表设计专业班级学号姓名指导教师目录摘要 (3)第一章国内外温度检测技术的发展动向 (2)第二章设计要求 (5)第三章设计原理 (5)第四章设计内容 (6)4.1硬件电路的设计 (6)4.1.1主控芯片STC89C51的接口连接 (6)4.1.2电源电路 (6)4.1.3 LED显示电路 (7)4.1.4 AD转换器TLC1549的电路连接 (8)4.1.5 DA转换器TLC5615的电路连接 (11)4.1.6 I2C接口存储器24C02和蜂鸣器的电路连接 (12)4.1.7 4-20mA电流输出电路 (13)4.1.8功率输出电路 (13)4.1.9热电阻CU50信号调理电路 (14)4.2软件电路的设计 (14)4.2.1主程序 (15)4.2.2读写程序 (15)4.2.3报警程序 (17)4.2.4数字滤波 (18)4.2.5标度变换 (19)4.2.6非线性矫正 (20)4.2.7比例控制算法 (21)4.2.8按键处理程序 (21)4.2.9数据扫描程序 (23)第五章总结 (25)第六章参考文献 (25)摘要温度是日常生活、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制参数之一,对温度的测量与控制在现代工业中也是运用的越来越广泛。

随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。

它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

本课程设计基于CU50传感器和STC89C51单片机的智能测温仪表。

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。

智能仪器智能温度测试仪的设计智能仪器智能温度测试仪的设计1.引言1.1 目的本文档旨在介绍智能仪器智能温度测试仪的设计。

该仪器采用智能化技术，能够准确测量温度并进行数据分析和记录，以满足各种温度测试需求。

1.2 背景随着科技的发展，温度测试在工业、医疗、农业等领域中的重要性越来越被重视。

传统的温度测试仪器存在准确性、操作复杂等问题。

为了解决这些问题，本设计旨在开发一款智能化的温度测试仪器。

2.系统设计2.1 系统概述智能温度测试仪由硬件模块和软件模块组成。

硬件模块包括传感器、数据采集模块、数据分析处理模块和显示屏等部分；软件模块包括数据管理系统、用户界面和远程控制等部分。

2.2 硬件设计①传感器本设计采用高精度温度传感器，能够实时测量温度，并输出数字信号给数据采集模块。

②数据采集模块数据采集模块负责采集传感器输出的温度数据，并进行模数转换。

采集的数据将通过总线传输给数据处理模块。

③数据处理模块数据处理模块对采集到的温度数据进行处理和分析，并将结果保存到内部存储器中，以备后续查询和分析。

④显示屏显示屏用于展示实时温度、历史数据以及系统状态等信息，并提供用户操作界面。

2.3 软件设计①数据管理系统数据管理系统用于存储、查询和管理温度测试仪采集到的数据。

它提供了数据导入、导出、删除、备份等功能。

②用户界面用户界面提供给用户进行温度测试的操作界面和数据展示界面。

用户可以通过界面设定温度范围、采样频率等参数。

③远程控制远程控制功能使用户可以通过远程连接的方式，对温度测试仪进行远程控制和数据查询。

3.性能要求3.1 测量精度温度测试仪的测量精度要达到±0.1℃以内，以满足不同行业对温度测试的精度要求。

3.2 响应时间温度测试仪的响应时间应小于1秒，以便快速响应用户的操作并实现实时数据显示。

3.3 数据存储容量温度测试仪的数据存储容量应达到最少1000条数据，以满足长时间的数据记录需求。

4.法律名词及注释●智能温度测试仪: 一种具备智能化功能的温度测试设备，能够准确测量温度并进行数据分析和记录。

摘要温度是自动控温和工业生产中的重要参数。

本设计对以往的温度测量设备进行了研究,发现大多采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当,就会造成整体性能的下降。

随着半导体技术的快速发展,特别是大规模集成电路技术的发展,智能化、集成化、数字化已成为测温器的发展趋势。

通常，智能化的仪器设备都有自动零点调整和仪表的校正，因此可减小测量误差.该设计采取模块化结构，主要由数码管显示系统、温度显示处理程序、键盘扫描及按键处理程序、超温报警处理程序组成。

本设计以AT89C51单片机为核心来设计温度测量系统和报警系统，温度信号由温度芯片DS18B20采集，并将其转换为数字信号的形式传送至单片机。

【关键词】温度传感器、智能化、报警系统、 DS18B20AbstractTemperature is an important parameter in automatic temperature control and industrial production.The design of the study on the temperature measuring equipment in the past, found mostly designing with simulation technology ,which inevitably encounter such as sensor circuit complexity and poor anti-interference ability; and any link handled improperly, will cause a degradation in performance.With the development of semiconductor technology,especially the development of the large scale integrated circuit technology, intelligent, integration digitalization has been the development trend of the temperature measuring ually, intelligent equipment has automatic zero adjust-ment and correction instrument, thus can reduce the measurement error.The design uses the modular structure,mainly made up by the digital tube display system, temperature display processing program, keyboard scanning and key processing procedure, over temperature alarm handler. AT89C51 was used as the core to the design of temperature measurement system and alarm system,the temperature signal by the temperature chip DS18B20 acquisition, and convert it to digital signal transfer form to the singlechip.【Keywords】Temperature sensor 、intelligent 、alarm system 、DS18B20目录一、绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 温度传感器的研究现状 (1)1.3 温度传感器的发展趋势 (2)1.4 本课题的研究内容 (3)二、设计方案及元件介绍 (4)2.1 系统方案简介 (4)2.2 系统主要模块 (4)2.3 主要应用元器件及介绍 (5)2.3.1 AT89C51简介 (5)2.3.2 DS18B20简介 (6)2.4 LED1602显示电路设计 (7)2.4.1 LED显示器简介 (7)2.4.2 LED显示器的选择 (8)三、硬件电路设计 (9)3.1 系统框架 (9)3.2 传感器设计 (9)3.2.1 温度传感器概述 (9)3.2.2 温度采集电路设计 (10)3.3 报警电路 (11)3.4 键盘电路设计 (12)3.5 复位电路设计 (13)3.6 显示电路设计 (14)四、软件设计 (16)4.1 系统软件总体设计 (16)4.2 温度采集子程序设计 (18)4.3 显示程序设计 (20)五、系统仿真 (22)5.1 仿真软件PROTUES的简介 (22)5.2 仿真过程 (22)六、总结及展望 (24)6.1 总结 (24)6.2 展望 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附录 ................................................. 错误!未定义书签。