智能仪器设计实例设计实例

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。

1系统设计STM32微型处理器用的是Cortex-M3内核，外面的接口非常多，主频高达72MHz，它是一种能远程控制的仪器，CAN能被广泛应用到很多行业，优点很多。

如功能强大、可靠性高、技术先进且成本合理等。

CAN总线可以支持多主，通信率高达1Mbit/s(间离小于20m),用这种方式来布置线路，方便性和可靠性大幅度增强。

下图就是智能仪表的设计图。

2关键硬件设计STM32可以用在很多设备上，可以根据用途，选择合适的科学的硬件要求。

这种系统还有一个强大的功能是能裁剪，我们可以按照需求对硬件进行调整，找出适合我们，经济实惠的进行使用。

2.1核心处理器核心处理器使用STM32F103VC，内核是功能强大的32位RISC，工作频率为72MHz，内部安装高速的存储器，能够增强I/O的端口并能连接到两条APB的总线；有三个十二位的ADC，能够提供十五种采样通道或者多种模式；DMA控制器的通道很多，高达十二个，能持的外设种类更多；还包括四个十六位的定时器与两个PWM 定时器；通信标准接口很多，工业领域非常适合；带4个片选的灵活的静态存储器控制器，支持SD卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器；提供并行LCD接口，兼容8080/6800模式；采用LQFP100封装，提供80个GPIO；除了模拟输入I/O，其他管脚可以承受5V信号输入；供电范围非常宽，两伏到三点六伏之间，还有能编程的电压检测器，让整个系统的工作更稳定，抗干扰能力更强，把温度传感器与内部ADC直接相连，能更简便的监测器件周围的环境；最适合的温度是四十到一百零五摄氏度，达到工业生产中的应用需求。

2.2抗干扰设计内部建设也重要。

每种电路里面含有两种类型的信号，一类是模拟信号，另一类是数字信号。

两类中抗干扰能力最强的是数字信号，但是噪音很大，它就成了模拟信号的主要噪声源，因此要重视两种信号的隔离与去耦。

用5V电源输入，要在输入端加入相应的去耦电容。

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。

智能仪器课程设计课程设计名称3位半数字电压表学生姓名、学号谭彩铭（0501170118）指导教师牛国柱2009-1-16课程设计要求设计一3位半直流数字电压表，满足下列要求1、量程为20mV，200mV，2V，20V，200V，测量精度要求0.1%2、3位半数码显示3、工作状态显示4、开机自检5、配简单键盘，如量程切换6、配微型打印机接口由实际操作中遇到的问题找解决方案实际搭建的数字电压表的量程为20mV，200mV，2V和8V，能完成量程的自动切换，并有各种量程状态以及超、欠量程的指示灯显示。

原理图附录一所示。

对应的完整汇编程序见附录三。

1 原理图总体思路由于采用3位半AD转换器TC14433，提供的基准电压为2V，可测电压量程为2V，故大于2V的待测电压衰减后输入，小于2V的待测电压放大后输入。

衰减和放大由51单片机控制控制模拟开关4051，4052来完成。

调试当中，发现若输入电压为负时，比例放大就不准确了，且相差较大，故又用运放和模拟开关搭建了一反相控制电路。

原理图当中，U15为用OP07搭建的电压跟随器，用于增大输入阻抗，减小输出阻抗，以减少对待测电压的影响。

U16为用OP07搭建的一反相器。

U1用于若发现待测电压为负，让待测电压反相后进入后续电路。

U6作用同U15。

U1用于控制是否将待测电压衰减1/4后进入后续电路。

U4和U7用于控制是否对电压进行衰减以及衰减多少。

U17作用同U15。

U2为用MC1403搭建的2V电压源，用于输出较准确的电压源给TC14433作为基准电压。

2 AD转换部分TC14433中，EOC与DU端相连，选择连续工作方式。

EOC与51单片机的中端口0相连，由中断方式采集数据。

中断0采集数据服务子程序如图2所示。

3 升降量程及量程状态指示灯显示程序控制升降量程即控制模拟开关4051和4052，是否对待测电压进行放大或衰减。

如何有效的控制量程的自动转换是一较难点，尤其是保证程序的健壮性。

便携式智能伤口评估仪的设计摘要：随着我国对人工智能赋能医疗行业的大力推进，我国对“互联网+临床护理”的建设正在持续完善。

其中，针对慢性伤口的管理与评估在临床护理实践中尤为重要，而我国现行的慢性伤口管理与评估技术正处于发展阶段。

本文通过文献综述法对已有伤口评估研究成果进行分析和总结，运用用户调研法分析目标用户在进行慢性伤口处理时的行为和需求，并依据国家医疗器械相关管理条例，展开对伤口评估仪器的设计实践，并设计一款集便携性、精确性、远程会诊平台于一体的智能伤口评估仪方案。

该方案不仅有效解决慢性伤口评估和管理现存的问题，并且为临床医护人员提供了更加系统化和科学化的护理方案。

关键词：便携式；慢性伤口评估；智能化；远程会诊引言在当前人工智能、数字医疗和传感器等技术正在迅猛发展的时代，医疗体系和设备也正朝着智能化的方向迈进。

为了提高护理服务质量和管理效率，国家卫生健康委员会在2019年2月发布了《“互联网＋护理服务”试点工作方案》[1]其中指出应积极应用移动互联网、物联网和大数据等先进技术，丰富护理专业内涵，加强护理信息化建设，创新护理服务模式。

当前，慢性伤口发病率不断上升，因此慢性伤口评估和管理成为了我国伤口护理领域的工作重点。

由此可窥，需要设计一款具有智能化、高效性、精确性和多功能性的伤口评估和管理系统以满足日益增长的慢性伤口患者数量和对于慢性伤口评估与管理的更高要求。

本论文旨在探究优化设计伤口评估设备及系统，以适应这一背景下的需求。

一、伤口评估与管理的概念界定与技术要求（一）概念界定伤口评估与管理是伤口管理的重要环节。

伤口评估是指通过对伤口的病理生理过程及其对患者生命体征和身心状态的影响进行全面、系统、科学的评估，为制定科学、合理、安全、全面的治疗方案和护理计划提供依据。

伤口管理是指对伤口进行规范的清创、覆盖、护理等操作，以达到促进伤口愈合、减轻疼痛、预防感染、降低并发症和提高患者生活质量等目的。

因此，伤口评估和管理是相互依存、相辅相成的。

电烤箱的智能温控仪表设计本文介绍了以STC89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。

电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。

其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。

软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序，以如下设计为要求：⑴电烤箱由1kW电加热器加热，最高温度为120°C。

⑵电烤箱的温度可以设置，电烤过程恒温控制为设置的温度，温度控制误差≤±2°C。

⑶可以实时显示设置温度和实际温度，显示精度为1°C。

⑷当实际温度超出设置温度±5°C时发出报警⑸采用STC89C51单片机和11MHz的晶振；采用AD590温度传感器。

⑹采用位式控制、并用晶闸管过零驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。

文章最后对本设计进行了总结。

对温度控制系统的发展提出了几点建议。

关键词：单片机；温度；电烤箱；控制目录前言 (4)第1章概述 (4)1.1技术指标 (4)1.2控制方案 (4)第2章电烤箱的智能温控仪表硬件部分设计 (5)2.1硬件部分 (5)2.2单片机电路设计 (5)2.2.1 中央处理器CPU (6)2.2.2 运算器 (6)2.2.3 STC89C51单片机引脚功能 (7)2.2.4 引脚功能 (8)2.2.5 控制线 (9)2.2.6 STC89C51单片机的存储器结构 (9)2.2.7 STC89C51单片机的并行I/O端口 (9)2.2.8 STC89C51单片机时钟电路及时序 (10)2.2.9 复位电路 (11)2.2.10 STC89C51单片机的指令系统 (11)2.3传感器电路设计 (11)2.3.1 传感器概述 (11)2.3.2 传感器的基本特性 (12)2.3.3 热电阻的测量电路及应用 (15)2.4A/D转换电路设计 (14)2.4.1 逐次逼近型A/D转换器ADC0809 (16)2.5放大器电路设计 (19)2.5.1 交流放大器电路 (19)2.5.2 直流放大器电路 (20)2.5.3 运算放大器电路 (20)2.6键盘及显示电路的设计 (21)2.6.1 键盘接口电路 (21)2.6.2 LED显示器接口电路 (26)2.7抗干扰电路设计 (28)2.7.1 电磁干扰的形成因素 (28)2.7.2. 干扰的分类 (28)2.7.3 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法 (29)2.7.4 硬件抗干扰措施 (30)第3章软件部分设计 (31)3.1工作流程 (31)3.2功能模块 (31)3.3资源分配 (31)3.4功能软件设计 (31)3.4.1 键盘管理模块 (31)3.4.2 显示模块 (36)3.4.3 温度检测模块 (31)3.4.4 温度控制模块 (39)3.4.5 温度越限报警模块 (41)3.4.6 主程序和中断服务子程序 (43)第4 章结论 (45)参考文献 (46)附录1 (47)附录2 (47)前言随着社会的不断发展，人们对机械的应用也越来越广，进而人们对机械运动的控制要求亦越来越高。

智能仪器设计实例课程设计方案一、课程目标知识目标：1. 学生能理解智能仪器的基本原理，掌握其设计流程和关键参数。

2. 学生能掌握至少一种智能仪器（如温度控制器、压力传感器等）的工作原理及使用方法。

3. 学生了解智能仪器在现实生活中的应用，并能结合实际情境进行分析。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的智能仪器系统，具备初步的创新能力。

2. 学生能通过查阅资料、团队协作等方式，解决智能仪器设计过程中遇到的问题。

3. 学生能熟练使用相关软件和工具，进行智能仪器的仿真与测试。

情感态度价值观目标：1. 学生对智能仪器产生兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。

2. 学生在团队合作中学会相互尊重、倾听他人意见，培养良好的沟通能力和团队精神。

3. 学生了解智能仪器在国家和产业发展中的重要性，增强社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在培养学生的动手能力、创新能力和实际应用能力。

学生特点：高中生具有一定的物理、数学和电子基础知识，思维活跃，好奇心强，对实际操作和设计有较高的兴趣。

教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践和自主探究，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。

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. 智能仪器概述：介绍智能仪器的定义、分类、发展历程及发展趋势。

教材章节：第一章 智能仪器概述2. 智能仪器原理：讲解智能仪器的核心组成部分、工作原理及性能指标。

教材章节：第二章 智能仪器原理3. 智能仪器设计流程：阐述智能仪器设计的基本步骤，包括需求分析、方案设计、硬件选型、软件开发等。

教材章节：第三章 智能仪器设计流程4. 常见智能仪器应用实例：分析温度控制器、压力传感器、流量计等智能仪器的实际应用案例。

教材章节：第四章 常见智能仪器应用实例5. 智能仪器设计实践：指导学生进行智能仪器设计，包括选题、方案论证、硬件搭建、软件编程等。

教材章节：第五章 智能仪器设计实践6. 智能仪器调试与优化：介绍智能仪器调试的基本方法、技巧以及优化策略。