智能仪器课程设计反应器的智能温控仪表设计.docx

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 (2)

第一章国内外温度检测技术的发展动向 (3)

第二章设计要求 (4)

第三章设计原理 (4)

第四章设计内容 (4)

4.1硬件电路的设计 (5)

4. 1. 1主控芯片STC89C51的接口连接 (5)

4. 1.2电源电路 (5)

4. 1.3 LED显示电路 (6)

4. 1. 4 AD转换器TLC1549的电路连接 (6)

4. 1. 5 DA转换器TLC5615的电路连接 (8)

4. 1.6 2C接口存储器24C02和蜂鸣器的电路连接 (10)

4. 1. 7 4-20mA电流输岀电路 (10)

4. 1.8功率输出电路 (11)

4. 1. 9热电阻CU50信号调理电路 (11)

4?2软件电路的设计 (12)

4.2. 1主程序 (13)

4. 2.2读写程序 (13)

4. 2. 3报警程序 (16)

4.2.4数字滤波 (17)

4. 2?5标度变换 (17)

4?2. 6非线性矫正 (18)

4. 2?7比例控制算法 (19)

4?2. 8按键处理程序 (20)

4. 2. 9数据扫描程序 (22)

第五章总结 (23)

第六章参考文献 (24)

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，简化仪器仪表的硕件结构，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。智能测温仪表电路主要由STC89C51单片机、按钮、数码管、LED显示、串行通信接口、电源、ADC、E2PR0M等电路组成，其以51单片机为核心控制部件，利用CU50阻值随温度变化的特点，将其和其他三个电阻构成非平衡电桥，因而，温度的变化可转化成电桥输出微弱电压信号的变化，电压信号经集成运放电路放大后送到A/D转换器，将模拟信号变换成数字信号。单片机根据输入量和设左量进行运算，将结果送到数码管显示，完成对温度的测量。主要介绍了温度的自动测量，包括温度传感器、单片机接口及其应用软件的设计，大体分为以下几大部分：介绍了国内外温度检测技术和软件电路和硬件电路的设计，并且分析了温度检测技术的未来发展方向；根据实际使用要求设计了相应的单片机硬件系统，该系统能够实现数据采集、数据处理、温度值的在线显示以及时钟电路的时间显示对该温度仪表的未来发展进行了展望。

微电子技术和通信技术的发展极大地促进了智能测量控制仪表的发展。单片机技术、通信技术及各种功能芯片的广泛使用为智能仪表的设计提供了新的方案，使智能仪表成为了现代测控技术的主要工具。本文以电阻炉为控制对象、智能仪表为控制工具、热敏电阻为温度传感器、移相触发模块为执行元件、RS-485串口通信设计温度控制系统。

关键词：温度测量多功能智能化单片机

第一章国内外温度检测技术的发展动向

随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，一般可以归纳以下几方而。

(1)扩展检测范围。现在工业上通用的温度检测范围为一200"30000C,而今后要求能测量超高温与超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如IOK以下的温度检测是当前重点研究课题。

(2)扩大测温对象。温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经从工业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。

(3)发展新型产品。利用老的检测技术生产出适应于不同场合、不同工况要求的新型产品,以满足于用户需要。同时利用新的检测技术制造出新的产品。

(4)适应特殊环境的测温。在许多场合中的温度检测器有特殊要求，例如防爆、防硫、耐磨等性能要求;又如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。

(5)显示数字化。温度仪表向数字化方向发展。其最大优点是直观、无度数误差、分辨率高、测星误差小，因而有广阔的销售市场。

(6)标定自动化。应用计算机技术，快速、准确、自动地标定温度检测器。

根据上述要求，国内外温度仪表制造商将向以下几方面发展。

(1)继续生产量大面广的传统温度检测元件，如:热电偶、热电阻、热敏电阻等。

(2)加强新原理、新材料、新工艺的开发。如近来己开发的炭化硅薄膜热敏电阻温度检测器，厚膜、薄膜钳电阻温度检测器，硅单晶热敏电阻温度检测器等。

(3)向智能化、集成化、适用化方向发展。新产品不仅要具有检测功能，又要具有判断和指令等多功能，采用微机向智能化方向发展。

随着国内外工业的日益发展，温度检测技术也有了不断的进步，目前的温度检测使用的温度计种类繁多，应用范围也较广泛，大致包括以下几种方法：

(1)利用物体热胀冷缩原理制成的温度计。

(2)利用热电效应技术制成的温度检测元件。利用此技术制成的温度检测元件主要是热电偶。

(3)利用热阻效应技术制成的温度计。用此技术制成的温度计大致可分成以下几种：电阻测

温元件、导体测温元件、陶瓷热敏元件。

第二章设计要求

（1）反应器由800W电加热器加热，最高温度为100° C?

（2）反应器的温度可以设置，恒温控制过程为设置的温度，温度控制误差W±l° C?（3）可以实时显示设置温度和实际温度，显示精度为1° C。

（4）当实际温度超出设置温度±2° C时发出报警

（5）采用STC89C51单片机和12Hz的晶振;

（6）采用位式控制、并用晶闸管过零驱动电加热器（电源电压为AC220V）。

（7）传感器为热敏电阻。

第三章设计原理

根据系统的设计要求，本方案采用单片机系统为核心，采用热敏电阻CU50作为温度传感器采集温度信号，经信号放大器放大后，送到A/D转换芯片，经单片机检测处理温度信号，通过存储器对温度数据进行存储，并通过8位数码管对温度进行显示，还可以通过功率驱动电路用单片机驱动具有交流220V电压的电阻性负载，如果需要输岀与温度成正比的4?40mA 电流，则需要D/A转换芯片将单片机处理的数字信号变成模拟信号。原理设计方框图如下：

第四章设计内容

主要由硬件电路和软件电路两部分，其中硬件电路由电源电路.主控芯片STC89C51的接口连接、数码LED显示电路、PC接口存储器和蜂鸣器的电路连接、AD和DA转换电路等等。软件设计主要包括主程序、报警程序、数据扫描程序和按键处理程序。

4.1硬件电路的设计

由题目的设计要求可知，本设计主要采用STC89C51单片机为主芯片，再加上电源电路、LED显示电路，AD和DA转换、蜂鸣器.4-20mA电流输出电路.功率输出电路.热电阻CU50 信号调理电路组成。

4.1.1主控芯片STC89C51的接口连接

单片机采用11.059MHz的时钟，单片机的P0 口作为I/O使用时，需要外接上拉电阻，在本系统中，上拉电阻的阻值为1KQ

4. 1.2电源电路

电路电源输入是220VAC 输入，输岀为为+12V 和+5V 电压。

4. 1.3 LED 显示电路

为了节省I/O 空间，本系统采用两个8D 锁存器74HC373分时锁存段码和位码，锁存器

74HC373的功能为：0E 是输出使能控制，OE=1时，输出高阻，OE=1时，输出等于锁存器输出: LE 为锁存控制端，LE=1时，锁存器输出与输入相同，LE=O 时，锁存器锁存输入信号。两排 各4个数码管显示，分别显示测量值与设怎值。

inn

LM7S12CT 1IY1 LM7S0SCT

?QWBL IN OUT

OUT GND GND

UE?Y1

CYX lOOaF

CY1

tOt>?F

4.1.4 AD 转换器ADC0809的电路连接

ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D 转换器，CMOS 工艺。

0809是采用逐次比较的方法完成A/D 转换的。由单一的+5V 电源供电。片内带有锁存功 能的8路选1的模拟开关，由C 、B 、A 的编码来决定所选的通道。0809完成一次转换需100 微秒左右，输出具有TTL 三态锁存缓冲器，可直接连到MCS-51的数据总线上。通过适当的外 接电路，0809可对0-5V 的模拟信号进行转换。

ADC0809的内部逻辑结构如图6所示。

ADC0809的内部逻辑结构

如图中所示，多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D 转换器进行转换。地址锁存于译码电路完成对A 、B 、C 三个地址位进行锁存和译码，其译 码输岀用于通道选择，如表1所示。

nn

⑷

DM

DT

5

叹

nu

数码LED 显示电路

8位A/D转换器是逐次逼近式，由控制与时序电路、逐次逼近寄存器、树状开关以及256R电阻阶梯网络等组成。

输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量。

(6)A/D0809信号引脚介绍

ADC0809芯片为28引脚双列直插是封装，其引脚排列见图4-7：

对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：

①IN7?INO:模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量的要求主要有：信号单极性，电

压范围0?5V,若信号过小还需进行放大。另外，在A/D转换过程中模拟量输入的值不应变化太快，因此，对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。

②A、B、C：地址线。A为地位地址，C为高位地址，用于对模拟通道进行选择。上

图中为ADDA、ADDB和ADDC,其地址状态与通道相对应的关系见表3。

③ALE:地址锁存允许信号。在对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器

中。

ADC0809引脚图

④START：转换启动信号。START ±跳沿时，所有内部寄存器淸零：START下跳沿时,

开始进行A/D转换：在A/D转换期间，START应保持低电平。

⑤D7?DO:数据输出线。其为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接连接。

⑥0E：输出允许信号。其用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。

0E=0时，输出数据线呈高电阻：OE=1时，输出转换得到的数据。

⑦CLOCK:时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此

有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHZ的时钟信号。

⑧EOC：转换结束状态信号。EOC=0,正在进行转换：EOC=1,转换结束。该状态倍号即

可作为査询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。

⑨VCC:+5V电源。

⑩VREF:参考电源。参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5V (VREF (+) =+5V, VREF (-) =0V) <>

(7)ADC0809应用说明

1). ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。

2).初始化时，使ST和0E信号全为低电平。

3).送要转换的哪一通道的地址到A, B, C端口上。

4).在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。

5).是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。

6).当EOC变为髙电平时，这时给0E为高电平，转换的数据就输出给单片机了。

(8)ADC0809的工作过程

1)当模拟量送至某一输入通道INT后，CPU将标识该通道编码的三位地址信号经数据线或地址线输入到ADDC、ADDB、ADDA引脚上。

2)地址锁存允许ALE锁存这三位地址信号，启动命令START启动A/D转换。

3)转换开始,EOC变低电平，转换结束，EOC变为高电平。EOC可作为中断请求信号。

4)转换结束后，可通过执行IN指令，设法在输出允许0E脚上形成一个正脉冲，打开三态缓冲器把转换的结果输入到DB, 一次A/D转换便完成了。

(9)ADC0809与CPU的接口技术

由于ADC0809输入端具有可控的三态输出门，所以它既能同微处理器直接相连，也能通过并行接口芯片同微处理器连接。

4.1.5 DA 转换器TLC5615的电路连接

TLC5615是一个串行10位DAC 芯片，性能比早期电流型输岀的DAC 要好。只需要通过3根串 行总线就可以完成10位数据的串行输入，易于和工业标准的微处理器或微控制器(单片机/DSP)进 行接口，适用于数字失调与增益调整以及工业控制场合。其内部框图如下：

(1)其主要特点如下：

?单5V 电源工作? 3线串行接口 ?高阻抗基准输入端(见上框图)

? DAC 输出的最大电压为2倍基准输入电压?上电时内部自动复位

?微功耗，最大功耗为1.75MW ?转换速率快，更新率为1.21MHz

(2)主要引脚功能参数如下：

行数据输入端：DOUT ：用于级联时的串行数据输出端：

SCLK ：串行时钟输入端：AGND ：模拟地；REFIN ：参考电压输入端；

CS ：芯片选择端，低电平有效：OUT ： DAC 模拟电压输出端；V DD ：正电源端。

(3)主要时序图 SCLK % r\ r\ r\ n\,r\ 宓 DIN fjiiiii 川川川

TLC5615的时序图

庄仪7T 关

1

iS

r sett 衽位金

DIN ：串

7 DO

OLJT 尺三

FHZ

A0ZO

OIZ Sd_K cs OOUJT

TLC5615采用+5V 模拟电压作为参考电压，通过电位器RPD1可以精确调整参考电压，单片机 的引脚Pl ?3、P1.4、和P1.5和TLC5615连接，JDAC 连接器用于输出模拟信号，DAC 输出电 压范围可达0. 25V ?4?75Vo

4.1.6 I2C 接口存储器24C02和蜂鸣器的电路连接

24C02系列E2PR0M 芯片地址的固定部分为1010, E2、El 、E0引脚接高、低电平后得到 确定的3位编码，形成的7位编码即为该器件的地址码，由于这里只寻址1个24C02,三个 地址输入脚都接地，所以该芯片的地址为1010 000x, x 为读写位。24C02用于保存设立值， 其串行数据引脚SDA 接单片机的P3. 6,时钟引脚SCL 接单片机的P3. 7。

蜂鸣器用于报警，三极管的基极接单片机的P3.2,高电平有效。

(4) STC89C51单片机与TLC5615之间的接线图

GND GND

4.1.7 4-20mA电流输出电路

由于负载电阻与RS5在同一支路，忽略三极管基极产生的电流，则该电路的电路输出范围为0?24mAo

4?20mA电流输出电路

电路接收10位DAC芯片TLC5615输出的模拟信号，信号范围为0?4?6V O若TLC5615 输出电压为4.6V,由于RS2=2. 32k Q ,因此流过RS2的电流I^mA：该电流流过RS3与电位器RPS1的串联电路，产生的压降1.2V,因此流过RS5的电流为

4.1.8功率输出电路

该电路采用光隔离过零型晶闸管驱动电路MOC3063Q驱动双向晶闸管BTA12,在驱动20A 触点的接触器驱动2000W点加热器。单片机输岀低电平时，接触点闭合，使加热器接通220V 电源，开始加热。

260

本系统采用单片机过零型晶闸管驱动电路，用单片机驱动具有交流220V电压的电阻性负

载，这种情况，相当于单片机控制一个交流功率开关，控制负载得电与失电，特别是开关的

接通时间在交流点过零瞬间，因此对电网冲击小，电磁波辐射小

4.1.9热电阻CU50信号调理电路

在本系统里，调理电路采用的是电桥法，调理电路如下图所示。

本电路采用TL431稳压电路向Cu50电桥供电，由于电桥只有连接Cu50电阻的桥臂电阻发生变化(50Q~77?83Q),因此属于有原理误差电桥电路。为了减少Cu50电阻变化引起桥臂电流变化产生的误差，将电桥电阻RT2. RT3的阻值选择3kQo

在温度为0°C时，Cu50的阻值为50Q,电桥通过RPT1调零后，电桥输出电压为0,假若TL431稳压值为2. 5V,则流过Cu50的电流为

lew。= 2.5V-r 3.05k = 0.82mA

在温度为130°C时，Cu50阻值为77.83Q,则Cu50的阻值变化了28.83Q,假若忽略电阻改变引起的电流变化，则电桥的输出为

U = 0.82mA x 0.028 k u 0.023V

该信号采用LM258 (UT2A)实现放大，由UT2A组成的差动放大器的放大倍数为18,则UT2A输岀电压为

U LM258A =0.023 Vx 18^0.4V

再由UT2AB组成的同向放大器放大8. 2倍后，UT2B输岀电压为

U

.^B=0.4V X 8.2=33 V

L

主要是LH258在5V电源时，最大输岀电压为3.6V左右，调节RPT2,可实现满幅值调度。若ADC采用4. 096V电压作为参考电压，则ADC输出的每个数字代表4.096V^1024=4mV ,对于3.3V的电压输入,ADC输出的数字为3.3V-r4mV=825,对于130°C的测温温度，每个ADC 数字代表为130十825=0.16 °C o

4. 2软件电路的设计

进行微机测量控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个测量对象的实际需要设计应用程序。因此，软件设计在微机测量控制系统设计中占重要地位。

对于本系统，软件设计更为重要。

软件设计主要是对温度进行采集、显示，通过按键操作，进行时间的设置与修改。因此， 软件是单片机运行的程序，程序通过单片机与单片机的引脚指挥各个硬件电路部分，进而控 制各种各样的对象，实现对象控制的自动化与智能化。软件处理的任务主要有AD 转换、数据 处理.数据显示、键盘输入、保存数据，报警等。

在单片机测量控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理 包括：数据的采集、数字滤波、标度变换、非线性校正、PID 等各种控制算法、按键处理、 数摇扫描等等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以便达 到测量控制目的。

4. 2.1主程序

itdefine uint unsigned int

//宏定义 ^define uchar unsigned char sbit AD.CLK 二P 「0; sbit AD.DOUT 二P 「l;

sbit AD.CS=P 「2;

uint readadc(void)

uint temp=0;

uchar i

AD.CS=1 」op-() AD.CS=O

AD.CLK=0;

temp=(temp?l) |

AD_DOUT:

AD CLK=1;

」op-();

〃两次转换间隔大于21us

4. 2. 2读写程序

^define uint unsigned int

Sdefine uchar unsigned char

^define WDA OxaO 〃定义器件在总线中的地址读写为为0

define RDA Oxal

〃定义器件在总线中的地址读写为为1

for(i=0 i<10;i++)

〃定义ADC 的时钟引脚 〃定义ADC 的数据引脚 〃定义ADC 的片选引脚 〃读取ADC 数据的函数

〃开始读出10位数据 AD-CS=1;

return(temp);

〃返回ADC 结果

sbit SDA=P3飞;

〃定义24c02的SDA 信号 sbit SCL=P3"7; 〃定义24c02的SCL 信号

void start()〃启用总线，当SCL为髙电平

时，使SDA产生一个负跳变

t

SCL=0;//SCL为低电平

SDA=0;//SDA为低电平

SCL=1;//SCL为髙电平

SDA=1;//SDA上升沿停止总线}

void stopO〃停用总线，当SCL为高电平

时，使SDA产生一个正跳变

{

SDA=1;//SDA为高电平

SCL=1;//SCL为高电平

SDA=0;//SDA下降沿启动总线

SCL=0：//SCL返回低电平

SDA=1; 〃SDA为髙电平

SCL=1; 〃SCL为高电平

SCL=0; 〃在SCL下降沿，SDA=1,表示ack无效

}

bit testack() 〃检测ack 信号

bit EB;

SDA=1; 〃SDA为高电平

SCL=1; //SCL为高电平

EB=SDA; 〃在SCL下降沿，SDA=0,表示返回ack有效

SCL=0：

return (EB); 〃返回测试位

write8bit (uchar input) 〃写8 个二进制位到24c02 的函数

uchar tempi;

for (temp 1 =8: temp 1! =0; temp 1―) //循环8 次，写入8 位

{

SDA=(bit) (input&0x80); 〃将输入数据的高位赋于SDA

SCL=1;

SCL=0; 〃使SCL出现下降沿，表明该位数据写入完毕

input=input?l; //input数据左移1位，低位向高位移动

viod write24c02 (uchar chi, uchar address 1) 〃写入一个字节到24c02 中字节地址{

start ();

void noack() 〃无应答信号

智能仪器 课程设计

题目要求： 利用三轴加速度传感器实现跌倒的检测。在PSoC 3 FirstTouch板上实现。 一、学习PSOC的开发环境creator的使用。首先图示化选定所用的硬件并产生该硬件的API 函数，然后类似keil环境下做C语言程序。 二、https://www.doczj.com/doc/5c18518494.html,/data/html/2010-9-14/85764.html理解加速度传感器检测跌倒的算法原理。 三、PSoC 3 FirstTouch上有三轴加速度传感器KXSC7-2050，实现跌倒检测算法。 摘要 跌倒是指人身体的任何部位意外地触及地面或其它较低的平面，而当事人无法实时做出反应．跌倒是对健康，乃至生命的严重威胁。随着老龄化社会的到来，对跌倒的监测和及时报警日益成为一个紧迫的问题。 跌倒监测报警系统的目标是能够将跌倒(Fall)与日常生活的正常动作(Activities of Daily Life，ADL)区分开来，准确地检测跌倒的发生，并智能判断是否需要报警求助。从而尽可能地缩短救助时闻，减小跌倒带来的伤害，降低误报率，最终提升被监测者的生活质量。 本次研究采用了PSoC 3 FirstTouch实验板，利用三轴加速度传感器KXSC7-2050搭建了三维加速度监测系统。 研究主要分为两部分：第一，对跌倒和ADL进行定义和模式分类，通过佩戴在腰间的数据记录系统记录各模式下的三维加速度数据，并对其进行处理、分析和比较；第二，根据分析结果，提出了以SVM或SMA为特征量，以人体状态及姿态为辅助判据的算法，并总结出了具体阈值相关参数。另外，还提出了基于三维加速度数据的步态分析及跌倒预警的设想，并进行了步频分析等初步的分析与论证． 关键词：跌倒检测监测三维加速度传感器 跌倒判断方式 对跌倒的自动检测可通过直接或间接的手段。常见的手段包括： (1)视频分析：需要在每个盗测区域安置设备，不方便且昂贵； (2)声响或振动分析：该方法认为跌倒可通过频率分析与其它活动区分开来，但各种各样的地面材质是一个棘手蛉问题； (3)智能护理系统：跌倒发生后的当然结果就是在其后的一段时期内，被监测者几乎不会有运动，缺点是反应需要的对间较长且易误报警； (4)随身佩戴的装置：它们能够即时检测出跌倒，且如果有智能判断，可自动决定是否发出摄警或求救信号。’ 显然，第四种方案简便、可靠、经济，且易与现有技术结合，从而达到更好的监测效果，难点在予检测的准确性：既不能漏过每一次跌倒，也不能将正常活动误报为跌倒，其中的平衡取舍较难掌握。 早期的跌倒判定手段和方法比较简单，其结果也受较大的限制。如，手杖中的水银开关。该检测方法默认，当跌倒发生时，手杖也躺倒呈水平状态，此时水银开关导通发出报警信号。显然这样的手段太过简单，结果也很粗糙。之后渐渐出现了以加速度信号为监测对象的监测

智能温度控制系统设计

目录 一、系统设计方案的研究 (2) （一）系统的控制特点与性能要求 (2) 1.系统控制结构组成 (2) 2.系统的性能特点 (3) 3.系统的设计原理 (3) 二、系统的结构设计 (4) （一）电源电路的设计 (4) （二）相对湿度电路的设计 (6) 1.相对湿度检测电路的原理及结构图 (6) 3.对数放大器及相对湿度校正电路 (7) 3.断点放大器 (8) 4.温度补偿电路 (8) 5.相对湿度检测电路的调试 (9) （三）转换模块的设计 (9) 1.模数转换器接受 (9) 2.A/D转换器ICL7135 (9) （四）处理器模块的设计 (11) 1.单片机AT89C51简介及应用 (11) 2.单片机与ICL7135接口 (14) 3.处理器的功能 (15) 4.CPU 监控电路 (15) （五）湿度的调节模块设计 (15) 1.湿度调节的原理 (15) 2.湿度调节的结构框图 (16) 3.湿度调节硬件结构图 (16) 4.湿度调节原理实现 (16) （六）显示模块设计 (17) 1.LED显示器的介绍 (17) 2.单片机与LED接口 (17) （七）按键模块的设计 (18) 1.键盘接口工作原理 (18) 2.单片机与键盘接口 (19) 3.按键产生抖动原因及解决方案 (19) 4.窜键的处理 (19) 三、软件的设计及实现 (19) （一）程序设计及其流程图 (20) （二）程序流程图说明 (21) 四、致谢 (22) 参考文献： (22)

智能温度控制系统设计 摘要: 此系统采用了精密的检测电路（包刮精密对称方波发生器、对数放大及半波整流、温度补偿及温度自动校正及滤波电路等几部分电路组成），能够自动、准确检测环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过数码管来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路（光电耦合及继电器等部分电路组成），设计出可以自动的调节当前环境的相对湿度：当室内空气湿度过高时，控制系统自动启动抽风机，减少室内空气中的水蒸气，以达到降低空气湿度的目的；当室内空气湿度过低时，控制系统自动启动蒸汽机，增加空气的水蒸气，以达到增加湿度的目的，使空气湿度保持在理想的状态；键盘设置及调整湿度的初始值，另外在设计个过程当中，考虑了处理器抗干扰，加入了单片机监视电路。 关键词： 湿度检测; 对数放大; 湿度调节; 温度补偿 一、系统设计方案的研究 （一）系统的控制特点与性能要求 1.系统控制结构组成 （1）湿度检测电路。用于检测空气的湿度[9]。 （2）微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机，作为主控制器。 （3）电源温压电路。用于对输入的200V交流电压进行变压、整流。 （4）键盘输入电路。用于设定初始值等。 （5）LED显示电路。用于显示湿度[10]。 （6）功率驱动电路（湿度调节电路）

智能仪器课程设计说明书智能温度测量仪表方案设计

前言 (2) 第一章智能温度测量仪表方案设计与论证 (3) 功能与要求 (3) 方案的论证与比较 (3) 方案的确定 (5) 1.3.1数据采集通道的理论计算 (5) 1.3.2温度值粗测理论推导 (6) D的理论推导 (6) 1.3.3 根据T1确定差分部分AV 第二章智能温度测量仪表的硬件设计 (7) 系统硬件框图 (7) 系统的输入通道设计 (7) 单片机最小系统 (8) 人机接口电路 (8) 2.5串口电路 (9) 执行电路 (9) 第三章软件设计 (10) 下位机软件的设计 (10) 3.1.1下位机主程序设计 (10) 3.1.2 CH451中断子程序设计 (11) 3.1.3数字滤波函数和ADC0809读函数设计 (12) 3.1.4快速测量温度粗值函数设计 (13) 3.2上位机软件设计 (13) 第四章智能温度测量系统的安装与调试 (15) 硬件调试 (15) 软件调试 (15) 4.3整机调试过程 (16) 第五章设计体会与小结 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)

前言 随着时代的进步和发展，单片机技术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AT89C51单片机的测温系统，描述了利用温度传感器PT100测温系统的过程，对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了分析，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温度采集和显示，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。

XMT系列智能数显温控仪使用说明书

XMT-系列智能数显温控仪使用说明书 XMT－7000系列智能数显温控仪使用说明书 操作注意 ·断电后方可清洁仪器。 ·清楚显示器上的污渍请用软布或绵纸。 ·显示器易被划伤，禁止用硬物擦洗过触及。 ·禁止用螺丝刀或圆珠笔等硬物体操作面板按键，否则会损坏或划伤按键。 一、主要技术指标 1.1 输入 热电偶S R B K N E J T 热电阻Pt100 JPt100 Cu50 1.2 基本误差: 输入满量程的±0.5%±1个字 1.3 分辨率：1℃0.1℃ 1.4 采样周期：3次/sec，按需可达到8次/sec 1.5 报警功能：上限，下限，上偏差，下偏差上下限，上下偏差，

范围内及待机状态报警 1.6 报警输出：继电器触点AC250V 3A（阻性负载） 1.7 控制方式：模糊PID控制、位式控制 1.8 控制输出：继电器触点（容量：220VAC3A) SSR驱动电平输出（DC0/5V) 过零触发脉冲:光偶可控硅输出1A 600V 移相触发脉冲:光偶可控硅输出1A 600V 1.9 电源电压: AC85-264V(50/60Hz) 21.6-26.4V AC(额定24V AC) 21.6-26.4V DC(额定24V DC) 1.10 工作环境：温度0-50℃，湿度<85%RH的无腐蚀性场合，功耗<5VA 1.11 面板尺寸：80×160 96×96 72×72 48×96 96×48 48×48 二、产品型号确认 产品代码： X M T ①- 7 ②③④- ⑤⑥～⑦ ①仪表面板尺寸（高×宽mm） S：160×80 E：96×48 F：48×96 A：96×96 G：48×48 D：72×72 空：80×160

智能仪器课程设计报告

智能仪器设计课程设计报告 ―――采用RS 485标准的主从式多机系统设计 学生姓名：王** 学号：********* 班级：******** 任课教师：*** 成绩：

1、设计要求 a) 系统基本结构：1个51系列单片机主机、2个51系列单片机从机（从机1 和从机2）、采用RS 485组成主从式多机系统； b) 系统基本功能：在主机键盘上按“1”键，从机1的LED数码显示器上显示“1”，此后从机1键盘上每按下1个数字键，主机LED数码显示器上能显示对应的数字，当从机1键盘上按下“0”键时，此次通信结束，从机1键盘上再按下任意数字键，主机不显示相应数字；在主机键盘上按“2”，从机2的LED数码显示器上显示“2”，此后从机2键盘上每按下1个数字键，主机LED数码显示器上能显示对应的数字，当从机2键盘上按下“0”键时，此次通信结束，从机2键盘上按下任意数字键后，主机不显示相应数字； c) 选做：从机1和从机2可设计成相关物理量的测量系统，当主机呼叫从机时，从机能把最新的测量值发给主机。 2、方案论证 （1）系统组成：由三个51单片机构成主从通信系统（本组使用的芯片型号是STC89C52，其功能是一致的），每个单片机搭配LED数码管显示器和键盘；通信采用RS-485标准，可使用MAX485芯片作为通信收发器，单片机控制MAX485的使能端进行发送和接受逻辑控制；单主机多从机的通讯系统需要区分地址信息和数据信息，可利用51串口模式中的模式2进行通信，修改主机的SCON.3状态表明主机发送的是否是地址信息，修改某台从机的SM2状态来建立和主机的唯一通信；数据输入使用键盘输入，数据显示可简单的使用数码管显示。

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

智能仪器设计课程设计

智能仪器设计课程设计 8. 试设计智能仪表 实现智能数字显示仪表。要求8位数码管显示（4位显示测量值，4位显示设定值），4输入按钮（功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少），可设定上下限报警（蜂鸣器报警）。适配Cu100热电阻，测温范围为0℃~150℃。采用位式（两位、三位，具有滞环）控制、并用晶闸管过零驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。 《智能仪器设计基础课程设计》----40题目 教学说明： 如下设计题目应该在课程开始时布置，并在教学中安排时间，以产品设计案例教学方式讲授如何理解题目以及如何实现题目，并补充完成题目所需要的相关知识。 如下的智能仪表课程设计题目，都是小型智能仪表产品开发方面的题目。涉及智能仪表硬件与软件设计。智能仪器课程设计是智能仪器课程教学的重要环节，根据设计智能仪表产品的课程改革目的，特选择一些小型智能仪表产品作为课设题目，满足教学需求。课程题目小，学生容易学，上手快，可以在短时间走完智能仪表设计的全过程，学会产品设计步骤。 1.设计基本要求 （1）正确理解设计题目，经过查阅资料，给出正确设计方案，画出详细仪表原理框图（各个功能部分用方框表示，各块之间用实际信号线连接）。 在互连网上收集题目中所用到的器件资料，例如传感器（热偶分度表等）、信号调理电路、AD转换器、单片机、继电器、电源、显示器件等。 在互连网上收集相关单片机的显示、AD转换、显示、控制算法等程序。 在充分研究这些资料基础之上，给出设计方案（选择信号调理电路、单片机、显示、按键输入、继电器驱动、电源等，简要说明选择的理由） （2）用Protel99SE软件设计仪表详细原理图。 要求正确标记元件序号、元件数值、封装名。 （3）设计PCB图 在画PCB前应该购买元件，因为有了元件才知道封装尺寸，但也可以不购买元件，只到元件商店测量实际元件尺寸后，画封装图。 （4）熟悉单片机内部资源，学会ADC、SPI接口、定时器、中断、串口、I/O引脚等模块的编程。 （5）采用C语言开发所设计仪表的程序。 按照题目要求，确定仪表需要完成的任务（功能），然后分别编制各任务的程序。程序应该有说明，并有详细注释。 说明：若是不安装实验板或是最小系统板，就只能用Atmel公司的A VR Studio软件或是Keil软件（随意下载）仿真，则学习效果将大打折扣。 2．设计（考试）说明书 说明书内容： （1）封面内容： 《智能仪器设计基础》考试题 题目号：

基于单片机的智能温控系统的设计与实现

课程设计报告设计名称基于单片机的智能温控系统的设计与实现 学校陕西电子科技职业学院 学院电子工程学院 学生姓名王一飞 班级1507 指导教师聂弘颖 时间2017年10月23日

一、概述 随着嵌入式技术、计算机技术、通信技术的不断发展与成熟。控制系统以其直观、方便、准确、适用广泛而被越来越广泛地应用于工业过程、空调系统、智能楼宇等。恒温控制系统，控制对象是温度。温度控制在日常生活及工作领域应用的相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制，而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。 本项目设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：被控温度范围可以调整，初始范围25<=T<=35。如果被测温度在25度到35度之间，则既不加热，又不报警；如果被测温度小于25度，则既加热，又报警；如果被测温度大于35度，则报警，不加热。 数码管显示温度，温度精确到整数。 二、方案设计 采用单片机+单总线DS18B20的方案，其中单片机采用51兼容系列 三、详细硬件设计及原件介绍 3.1 单片机最小系统 在基于单片机的应用系统中，其核心是单片机的最小系统，而单片机又是最小系统的核心，为了方便起见，采用的单片机型号是：STC89C52RC,内部资源有：8KB FLASH ,512B SRAM,4个8位I/O,2个TC,1个UART，带ISP和IAP功能。是近年来流行的低端51单片机。时钟电路采用12.0M晶体，复位电路采用简单的RC复位电路。R=10K,C=10uF，详细电路见总体原理图 3.2 DS18B20简介 DS18B20是采用“1-wire”一线总线传输数据的集成温度传感器，信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线。可采用外部电源供电，也可采用总线供电方式，此时，把VDD连接在一起作为数字电源。 因为每一个DS18B20有唯一的系列号（silicon serial number）,因此多个DS18B20可以存在于同一条单线总线上，这允许在许多地方放置温度灵敏器件。此特性的应用范围包括HVAC环境控制，建筑物、设备或机械内的温度检测。 3.2 DS18B20与单片机接口

智能测量仪表课程设计报告

课程设计报告 课程：智能测量仪表 题目：智能测量仪表 学生姓名： 专业年级：自动化 指导教师： 信息与计算科学系 2013年3月23日

智能测量仪表 本次课程设计中智能温度测量仪表所采用的温度传感器为LM35DZ。其输出电压与摄氏温度成线性比例关系，无需外部校准，在0℃～100℃温度范围内精度为0.4℃~±0.75℃。，输出电压与摄氏温度对应，使用极为方便。灵敏度为10.0mV/℃，重复性好，输出阻抗低，电路接口简单和方便，可单电源和正负电源工作。是一种得到广泛使用的温度传感器。 本次课程设计的主要目的在于让学生把所学到的单片机原理、电子线路设计、传感器技术与原理、过程控制、智能仪器仪表、总线技术、面向对象的程序设计等相关专业课程的内容系统的总结，并能有效的使用到项目研发中来，做到学以致用。课程设计的内容主要分为三个部分，即使用所学编程语言（C或者汇编）完成单片机方面的程序编写、使用VB或VC语言完成PC机人机界面设计（也可以用C+API实现）、按照课程设计规范完成课程设计报告。

目录 1．课程设计任务和要求 (3) 1．1 设计任务 (3) 2．2 设计要求 (3) 2．系统硬件设计 (3) 2．1 STC12C5A60S2单片机A/D转换简介 (3) 2．2 LM35DZ简介 (7) 2．3 硬件原理图设计 (7) 3．系统软件设计 (10) 3．1 设计任务 (10) 3．2 程序代码 (10) 3．3 系统软件设计调试 (17) 4．系统上位机设计 (18) 4．1 设计任务 (18) 4．2 程序代码 (18) 4．3 系统上位机软件设计调试 (21) 5．系统调试与改善 (22) 5．1 系统调试 (22) 5．2 系统改善 (22) 6．系统设计时常见问题举例与解决办法 (24) 7．总结 (25)

EDA乐曲硬件演奏电路设计 课程设计

摘要 乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪器仪表设备。实现方法有许多种，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。如今的数字逻辑设计者面临日益缩短的上市时间的压力，不得不进行上万门的设计，同时设计者不允许以牺牲硅的效率达到保持结构的独特性。使用现今的EDA软件工具来应付这些问题，并不是一件简单的事情。FPGA预装了很多已构造好的参数化库单元LPM 器件。通过引入支持LPM的EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品。 本课设在EDA开发平台上利用VHDL语言设计数控分频器电路，利用数控分频的原理设计乐曲硬件演奏电路，并定制LPM-ROM存储音乐数据，以“两只老虎”乐曲为例，将音乐数据存储到LPM-ROM，就达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。只要修改LPM-ROM所存储的音乐数据，将其换成其他乐曲的音乐数据，再重新定制LPM-ROM，连接到程序中就可以实现其它乐曲的演奏。 关键词：FPGA；EDA；VHDL；音乐

目录 设计要求 (1) 1、方案论证与对比 (1) 1.1方案一 (1) 1.2方案二 (1) 1.3综合对比 (1) 2 乐曲演奏电路原理 (2) 2.1 音乐演奏电路原理 (2) 2.2 音符频率的获得 (2) 2.3 乐曲节奏的控制 (3) 2.4 乐谱发生器 (3) 2.5 乐曲演奏电路原理框图 (3) 3音乐硬件演奏电路的设计实现 (4) 3.1 地址发生器模块 (4) 3.1.1 地址发生器的VHDL设计 (4) 3.2 分频预置数模块 (6) 3.2.1 分频预置数模块的VHDL设计 (6) 3.3 数控分频模块 (8) 3.3.1 数控分频模块的VHDL设计 (8) 3.4 music模块 (10) 3.4.1 音符数据文件 (10) 3.5.2 LPM-ROM定制 (12) 3.6 顶层文件 (14) 4 时序仿真及下载调试过程 (16) 4.1 时序仿真图 (16) 4.2 引脚锁定以及下载 (17) 4.3调试过程及结果 (17) 5扩大乐曲硬件演奏电路的通用性 (18) 5.1 完善分频预置数模块的功能 (18) 设计总结与心得体会 (21) 参考文献 (22)

智能仪器课程设计报告

专业课程设计报告 题目：基于DS18B20的温度测量系统 系别：信息工程系 专业班级： 学生姓名： 指导教师：丹丹 提交日期：2012年5月18日

目录 一、前言 (3) 二、系统组成 (3) 1、设计思路 (4) 2、基本要求 (4) 3、课程设计目的 (4) 三、硬件电路组成及工作原理 (4) 1、温度传感器功能模块 (5) 2、AT89C51单片机 (7) 3、8550PNP三极管 (10) 4、晶振电路 (10) 5、复位电路 (11) 6、键盘电路 (12) 7、显示电路 (13) 四、整体仿真调试与实物连接....... 错误！未定义书签。 五、整体电路图 (15) 六、心得体会 (16) 七、参考文献 (17) 八、附录（源程序） (17)

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。因此研究温度的测量方法和装置具有重要意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。本文所介绍的智能温度测量系统是基于DS18B20型数字式温度传感器，在89C51单片机的控制下，对环境温度进行实时控制的装置。该系统测量范围宽、测量精确度高，该系统可广泛适用于人民的日常生活和工、农业生产的温度测量。 二、系统组成 智能温度测量系统主要由数字温度计、单片机控制电路、数字式温度显示电路、风扇降温电路、键盘电路、串口通信电路等六部分组成。系统原理框图如下： 图1智能温度测量系统原理框图

基于单片机的智能温控系统的设计与实现

基于单片机的智能温控系统的设计与实现 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

课程设计报告设计名称基于单片机的智能温控系统的设计与实现 学校陕西电子科技职业学院 学院电子工程学院 学生姓名王一飞 班级1507 指导教师聂弘颖 时间2017年10月23日

一、概述 随着嵌入式技术、计算机技术、通信技术的不断发展与成熟。控制系统以其直观、方便、准确、适用广泛而被越来越广泛地应用于工业过程、空调系统、智能楼宇等。恒温控制系统，控制对象是温度。温度控制在日常生活及工作领域应用的相当广泛，比如温室、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制，而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。 本项目设计是对温度进行实时监测与控制，设计的温度控制系统实现了基本的温度控制功能：被控温度范围可以调整，初始范围25<=T<=35。如果被测温度在25度到35度之间，则既不加热，又不报警；如果被测温度小于25度，则既加热，又报警；如果被测温度大于35度，则报警，不加热。 数码管显示温度，温度精确到整数。 二、方案设计 采用单片机+单总线DS18B20的方案，其中单片机采用51兼容系列 三、详细硬件设计及原件介绍 单片机最小系统 在基于单片机的应用系统中，其核心是单片机的最小系统，而单片机又是最小系统的核心，为了方便起见，采用的单片机型号是：STC89C52RC,内部资源有：8KB FLASH ,512B SRAM,4个8位I/O,2个TC,1个UART，带ISP和IAP功能。是近年来流行的低端51单片机。时钟电路采用晶体，复位电路采用简单的RC复位电路。 R=10K,C=10uF，详细电路见总体原理图

智能温控风扇地设计

综合实验报告 实验题目：智能温控风扇 学生班级: 电子14-2 学生姓名: 学生学号： 38 指导教师： 实验时间: 2016-9-15

智能温控风扇的设计 摘要 基于检测技术和单片机控制技术，设计了一种智能温控调速风扇。阐述了智能温控调速风扇的工作原理、硬件设计、软件实现的过程。系统原理简单，工作稳定，成本低，具有一定的节能效果。 通过单片机的控制我们实现了电风扇的主要功能：当按下开关键时，系统初始化默认的设定温度为25度，如果外界温度高于设定温度电风扇进行运转，如果外界温度高于低于设定温度则风页不转动，同时显示外界的温度。可以设置所需的温度，并同时显示所设定的温度，同时按加减键退出设定功能。 电风扇的自动控制，让电风扇这一家用电器变的更智能化。克服了普通电风扇无法根据外界温度自动调节转速困难。智能电风扇的设计具有重要的现实意义。 关键词AT89C52/温度传感器/直流电机/模拟风扇

1.1 引言 生活中，我们经常会使用一些与温度有关的设备。比如，现在虽然不少城市家庭用上了空调，但在占中国大部分人口的农村地区依旧使用电风扇作为降温防暑设备，春夏（夏秋）交替时节，白天温度依旧很高，电风扇应高转速、大风量，使人感到清凉；到了晚上，气温降低，当人入睡后，应该逐步减小转速，以免使人感冒。虽然电风扇都有调节不同档位的功能，但必须要人手动换档，睡着了就无能为力了，而普遍采用的定时器关闭的做法，一方面是定时时间长短有限制，一般是一两个小时；另一方面可能在一两个小时后气温依旧没有降低很多，而风扇就关闭了，使人在睡梦中热醒而不得不起床重新打开风扇，增加定时器时间，非常麻烦，不能两全其美。为解决上述问题，我们设计了这套温控自动风扇系统。本系统采用高精度集成温度传感器，用单片机控制，能显示实时温度，并根据使用者设定的温度自动在相应温度时作出小风、大风、停机动作，精确度高，动作准确。 2 整体方案的设计思路 2.1 系统整体设计 本设计的整体思路是：利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C52进行处理，在LED数码管上显示当前环境温度值以及预设温度值。其中预设温度值只能为整数形式，检测到的当前环境温度可精确到小数点后一位。同时采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速。并通过两个按键改变预设温度值，一个提高预设温度，另一个降低预设温度值。系统结构框图：如图2-1所示。

智能仪表课程设计

《智能仪器设计》课程设计报告书 学院：信息工程学院 班级：自动化0705 学号：07001193 姓名：孙少秋

摘要 单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能温度控制仪表化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本文主要介绍单片机在温度控制中的应用。 Abstart Single-chip micro-computer, with the ultra-large scale integrated circuit technology, the development of the birth, and because of its small size, strong function and high cost performance, it is widely used in electronic equipment, household appliances, energy-saving devices, military devices, robots, industrial control and many other areas to make product miniaturization, intelligent temperature control instrumentation, both to improve the product's features and quality, but also reduce the cost and simplify design. This paper introduces the MCU to the temperature control applications.

智能仪器课程设计

测控系统课程设计指导 电子信息与自动化学院检测与控制实验中心万文略、彭小峰 电子信息与自动化学院测控技术与仪器系杨泽林、杨继森、庄秋慧 课程设计目的 测控系统课程设计是在学生学习完智能仪器理论和实验课后安排的综合实践教学环节，要求学生在2周的时间内运用所学知识，在教师的指导下按照仪器设计的一般方法设计制作一个功能较为完整的仪器。并写出设计研究报告。通过课程设计使学生在实践上获得智能仪器设计的经验，掌握仪器设计的步骤、过程和方法。为毕业设计及今后从事智能仪器设计打下良好的基础。 课程设计题目：基于PN结传感器的温度测量仪设计 智能仪器的组成一般包括：传感器及信号调理电路、CPU及外围电路、模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入输出通道、人机接口电路（键盘、显示）、数据记录、转储（保存、打印）等 主要研究内容： 根据本次课程设计的题目要求，本次课程设计研究的主要内容为传感器及信号调理电路、CPU及其外围电路，AD转换电路，键盘和显示电路。本文对其中关键部分做简单介绍，以使学生能更容易地进行课程设计。 1.半导体二极管的温度特性 选择1N4007整流二极管，其正向偏置工作时PN结上的结电压满足 （式1-1） α,γ是由PN结参数决定的常数 Ugo:硅半导体在OK温度时禁带宽度与电子电荷q的比值。 由式1-1可以看出，PN结具有负的温度系数特性。 据文献记载，当温度变化一度时，结电压变化2mv左右。由式1-1可知，温度变化曲线为指数型非线性变化。其正向偏置电流应保持恒定。 2.放大电路设计 （1）选择放大器 PN结的结电压变化是一个微弱信号，结电压在温度每变化1度时大约变化2mv左右，所以需要进行放大后才能被后续电路处理。选择合适的集成运放来设计放大电路，选择运放时应考虑运放的温度系数，共模抑制比，输入失调电压，带宽等。 可供选择的运算放大器有OP07、LM324等。

基于单片机的温度控制系统设计

基于单片机的温度控制系统设计 摘要：这次综合设计，主要是设计一个温度控制系统，用STC89C52单片机控制，用智能温度传感器DS18B20对温度进行采集，用LCD1602液晶显示屏将采集到的温度显示出来。系统可以有效的将温度控制在设定的范围内。如果实际温度超出了控制范围，则系统会有自动的提示信号，并且相应的继电器会动作。我们的实际生活离不开对温度的控制，在很多情况下我们都要对我们所处的环境进行温度检测，然后通过一定的措施进行调节，从而达到我们自己想要的温度，使我们的生活环境更加适宜。 关键字：单片机；液晶显示屏；温度传感器；继电器；提示信号 Abstract:This integrated design is the design of a temperature control system. A smart temperature sensor DS18B20 is used to collect temperature and a LCD1602 Liquid Screen is used to display the collected temperature. The system controlled by STC89C52 can effectively control the temperature within the setting limits. If the actual temperature exceeds the setting range, the system will automatically give signal, and the corresponding Relay will take related actions. It is necessary for us to control the temperature because in many situations the temperature around us is not proper for us. So we need to detect it and take some actions to adjust it to the temperature we want to make the environment around us better. Key Words:DS18B20;LCD1602;STC89C52;Relay;Signal 引言

智能仪器设计课程设计--题目

《智能仪器设计基础课程设计》----40题目 教学说明： 如下设计题目应该在课程开始时布置，并在教学中安排时间，以产品设计案例教学方式讲授如何理解题目以及如何实现题目，并补充完成题目所需要的相关知识。 如下的智能仪表课程设计题目，都是小型智能仪表产品开发方面的题目。涉及智能仪表硬件与软件设计。智能仪器课程设计是智能仪器课程教学的重要环节，根据设计智能仪表产品的课程改革目的，特选择一些小型智能仪表产品作为课设题目，满足教学需求。课程题目小，学生容易学，上手快，可以在短时间走完智能仪表设计的全过程，学会产品设计步骤。 1.设计基本要求 （1）正确理解设计题目，经过查阅资料，给出正确设计方案，画出详细仪表原理框图（各个功能部分用方框表示，各块之间用实际信号线连接）。 在互连网上收集题目中所用到的器件资料，例如传感器（热偶分度表等）、信号调理电路、AD转换器、单片机、继电器、电源、显示器件等。 在互连网上收集相关单片机的显示、AD转换、显示、控制算法等程序。 在充分研究这些资料基础之上，给出设计方案（选择信号调理电路、单片机、显示、按键输入、继电器驱动、电源等，简要说明选择的理由） （2）用Protel99SE软件设计仪表详细原理图。 要求正确标记元件序号、元件数值、封装名。 （3）设计PCB图 在画PCB前应该购买元件，因为有了元件才知道封装尺寸，但也可以不购买元件，只到元件商店测量实际元件尺寸后，画封装图。 （4）熟悉单片机内部资源，学会ADC、SPI接口、定时器、中断、串口、I/O引脚等模块的编程。 （5）采用C语言开发所设计仪表的程序。 按照题目要求，确定仪表需要完成的任务（功能），然后分别编制各任务的程序。程序应该有说明，并有详细注释。 说明：若是不安装实验板或是最小系统板，就只能用Atmel公司的A VR Studio软件或是Keil软件（随意下载）仿真，则学习效果将大打折扣。 2．设计（考试）说明书 说明书内容： （1）封面内容： 《智能仪器设计基础》考试题 题目号： 题目： 班级：

仪器仪表电路课设报告

目录 第一章绪论 (2) 1.1概论 (2) 1.2课设任务 (2) 第二章方案论证及选择 (3) 第三章单元电路设计 (6) 3.1放大电路设计 (6) 3.2相敏检波电路设计 (6) 3.3低通滤波器设计 (7) 3.4直流放大器设计 (8) 第四章电路仿真（部分） (9) 5.1开关式相敏检波电路仿真 (9) 5.2低通滤波器仿真 (9) 5.3总电路功能结果仿真 (10) 第五章元器件清单 (11) 第六章小结 (13) 参考文献

第一章绪论 1.1概论 测控技术自古以来就是人类生活和生产的重要组成部分。最初的测控尝试都是来自于生产生活的需要，对时间的测控要求使人类有了日晷这一原始的时钟，对空间的测控要求使人类有了点线面的认识。现代社会对测控的要求当然不会停留在这些初级阶段，随着科技的发展，测控技术进入了全新的时代。 自从迅猛发展的计算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器仪表技术领域，便使该领域的面貌不断更新。相继出现的智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等微机化仪器，都无一例外地利用计算机的软件和硬件优势，从而既增加了测量功能，又提高了技术性能。由于信号被采集变换成数字形式后，更多的分析和处理工作都由计算机来完成，故很自然使人们不再去关注仪器与计算机之间的界限。近年来，新型微处理器的速度不断提高，采用流水线、RISC结构和cachE等先进技术，又极大提高了计算机的数值处理能力和速度。在数据采集方面，数据采集卡、仪器放大器、数字信号处理芯片等技术的不断升级和更新，也有效地加快了数据采集的速率和效率。与计算机技术紧密结合，已是当今仪器与测控技术发展的主潮流。对微机化仪器作一具体分析后，不难见，配以相应软件和硬件的计算机将能够完成许多仪器、仪表的功能，实质上相当于一台多功能的通用测量仪器。测控技术与仪器专业是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、电力、自动控制、信号处理、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。它的涉及面广，小到生产过程自动控制，大到火箭卫星的发射及监控。由于对自动控制及精度的严格要求，测控技术与仪器成为不可或缺的专业。 1.2课设任务 测控系统由传感器、电路和执行机构组成。电路时测控系统中最为灵活的部分。可以通过改变电路，达到获得不同信号的目的。此次课设任务就是着重于此。具体任务为：某差动变压器传感器用于测量位移，当所测位移在0 —±20mm范围时（铁芯由中间平衡位置往上为正，往下为负），其输出的信号为正弦信号0—40mVP-P，要求将信号处理为与位移对应的0--±2V直流信号。

智能仪器课程设计任务书

南京工程学院 课程设计任务书 课程名称《传感器与检测技术》及 《智能仪器》综合课程设计院（系、部、中心）自动化学院 专业测控技术与仪器 班级测控102 起止日期2013.7.1-2013.7.12 指导教师乐建华刘大伟

一、课程设计应达到的目的 课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》与《智能仪器》等课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能仪器设计的基本思想和方法、以及软硬件调试方法。 二、课程设计题目及要求（七选一） 1.智能测温仪：测量范围：-50℃～150℃；精度:1%; 采用MCS51系列单片机完成4路温度测量，并将测量值显示于数码管上；系统应具有自动校零功能。 2.智能汽车超载报警器：采用MCS51系列单片机构建系统，测量汽车重量，如果汽车超载，报警器发出声或光报警信号，且超载阈值可设置成5吨和10吨和20吨三挡。 3.智能障碍探测仪：采用MCS51系列单片机构建系统。探测距离为3米，若3米以内有障碍物，系统发出声或光报警信号。 4.智能微位移测量仪：测量范围：±5mm；精度:0.5%; 采用MCS51系列单片机完成一路位移测量，并将测量值显示于数码管上；系统应具有部分电路自诊断功能。 5.智能测速仪：测量范围：5～5000rpm； 采用MCS51系列单片机完成测量，并将测量值显示于数码管上。分别采用测频法和测周法进行设计，并比较不同速度段的测量精度。

6.智能路灯亮灭控制系统：采用MCS51系列单片机完成测控任务。当日照亮度超过阈值，控制灯灭；反之，则控制灯亮；阈值可调；并对城市路灯具有一定的节能管理功能。 7.智能煤气报警器：采用MCS51系列单片机完成测控任务。测量煤气浓度，当煤气浓度超限时，系统发出报警信号，同时打开排气扇排气；浓度上限值可调。 三、课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕 整个课程设计任务分两个阶段完成： 第一阶段为硬件（理论）设计阶段，完成以下设计任务：1．系统整体方案设计，包括课题分析、传感器选择、单片机选择等。 2．系统硬件设计，包括： 1）智能仪表的前向通道设计 （1）测量电路设计； （2）信号处理； 2）微机系统设计 接口电路设计。 第二阶段为软件设计阶段，完成以下设计任务：（无精度要求）1．智能仪表的软件模块设计； （1）管理软件:编写程序框图；

温控系统设计

温控系统设计 摘要：温度是工业控制的主要被控参数之一。可是由于温度自身的一些特点，如惯性大，滞后现象严重，难以建立精确的数学模型等，给控制过程带来了难题。 本文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。PID控制是当今最通用的控制方法，大多数反馈回路采用该方法来进行控制。PID控制器（亦称调节器）及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器。在PID控制器的设计中，参数整定是最为重要的设计过程。随着计算机技术的迅速发展，对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本设计就是借助MATLAB软件，主要运用Relay-feedback法，线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法，设计一个温控系统的PID控制器，并通过SIMULINK进行系统仿真，观察系统完善后在阶跃信号输入下的输出波形。 关键词： PID控制器；PID参数整定； MATLAB；SIMULINK 第一章引言 1.1 课题背景及意义 在现实的控制系统中，任何闭环的控制系统都有它固有的特性，可以采用很多种数学形式来描述它，比如微分方程、传递函数、方块图、状态空间方程等等。如果对系统不做任何的优化改造，系统很难达到最佳的控制效果，比如快速性要求、稳定性要求及准确性要求等[1]。为了达到最佳的控制效果，我们通常会在闭环系统的中间加入PID控制器并通过调整PID 参数来改造系统的结构特性，使其达到理想的控制效果。 而在人们的日常生活，工业制造，制冷等领域，温度作为一种环境的重要因素，被人们广泛的作为参数来使用，从来保证各项工作有条不紊的进行，通过温度控制系统我们可以实现对温度的控制与调节，有着重大的应用意义，比如说粮仓的温度控制，恒温箱，火灾报警，冷库温度的调节等等。所以说温度控制系统无论在我们的日常生活，还是工业制造与生产中