电气控制与检测技术课程设计

电气控制与检测技术课程设计院校：沈阳农业大学学院：信息与电气工程学院专业：06电气工程及其自动化学号：姓名：设计一：智能温度测量系统摘要:在现代化的工业生产中,温度是常用的测量及被控参数。

采用51 单片机来对温度进行测量,不仅控制方便、组态简单灵活,还能够大大降低成本。

据此介绍了一种温度传感器选用AD592、单片机选用A T89C52 的温度测量系统,并详细介绍了该系统的硬件电路及软件设计。

该系统的温度测量范围为-25℃－+105℃,可以精确到一位小数,体积小、成本低、工作可靠,可适用于工业场合及日常生活中。

关键词:温度测量;温度传感器;单片机;硬件电路;软件设计本文介绍了一种温度传感器选用AD592、单片机选用AT89C52 的温度测量系统。

该系统的温度测量范围为-25℃－+105℃,可以精确到一位小数,可适用于工业场合及日常生活中。

1系统结构1.1整流电路考虑到供电电源是220V交流电，而本系统需要低压直流电，所以要经过整流电路才能给系统提供稳定的直流电，其电路图如下：1.2测温系统本测温系统由温度传感器电路、信号放大电路、A/ D转换电路、单片机系统、温度显示系统构成。

其基本工作原理:温度传感器电路将测量到的温度信号转换成电压信号输出到信号放大电路,与温度值对应的电压信号经放大后输出至A/ D转换电路,把电压信号转换成数字量送给单片机系统,单片机系统根据显示需要对数字量进行处理,再送温度显示系统进行显示。

本测温系统的原理框图。

2 硬件电路设计附件所示为该系统的硬件电路图。

2. 1 温度传感器电路AD592 是ADI 新推出的一种电流输出式模拟集成温度传感器。

主要特点如下:(1) 测温精度高。

在单电源供电时, 测量精度最高可达±013℃(典型值)。

测量范围- 25～ 105℃。

重复性误差和长期稳定性均小于±011℃。

(2) 是两端集成温度传感器, 外围电路简单。

在常温测量领域中, 可取代电热调节器、电阻式温度检测器、热电偶和PN 结等传统的温度传感器。

电流温度系数仍为1uA／K。

(3) 输出阻抗高, 互换性很强。

(4) 电压范围4～ 30V。

即使供电不稳定或者在反向电压高达20V 时, 也不会损坏芯片。

技术性能描述：测温范围: -25℃－+105℃分辩率: 0.1℃测量精度: ±0.3－±2.5℃线性度: 0.15℃ max(0℃－+70℃)输出接口: 模拟信号,封装特性: 不锈钢管密封，防水、防腐蚀工作电源: +4V－+30V2. 2 信号放大电路由于温度传感器AD592 输出的电压较低,如果不进行放大直接进行A/ D转换则会导致转换成的数字量太小、精度低。

系统中选用通用型放大器对AD592 输出的电压信号进行幅度放大,还可对其进行阻抗匹配、波形变换、噪声抑制等处理。

系统采取同相输入,电压放大倍数为5倍,电路图如图所示。

2. 3 A/ D 转换电路A/ D 转换电路选用8 位AD 转换器ADC0809。

ADC0809 是CMOS单片型逐次逼近式A/ D 转换器,可处理8 路模拟量输入,且有三态输出能力。

图中运算放大器的输出电压Vo 送入AD670的模拟通道IN0。

单片机A T89C52 控制AD670的开始转换、延时等待A/ D 转换结束以及读出转换好的8 位数字量至单片机进行处理。

2. 4 单片机系统单片机选用的是ATMEL 公司的A T89C52 ,主要完成对A/ D转换电路的控制、对转换后的数字量的处理以及对显示模块的控制,并且为ADC0809 提供工作时钟。

同时AT89C52 外接锁存器74LS373 ,对A T89C52 的P0口的地址信号进行锁存。

74LS373 的Q2 , Q1 , Q0 接ADC0809 的C ,B ,A ,实现对模拟通道的选择。

AT89C52的晶振选择3 MHz , 则其AL E 引脚的输出频率为015 MHz ,小于ADC0809 的时钟频率最高值640 kHz ,正好为其提供工作时钟。

其具体连接电路如附图所示。

2. 5 温度显示系统该温度显示系统较为简单,由可编程并行输入输出芯片8255A 的A ,B ,C端口外接3 个8 段L ED 显示器来实现。

A T89C52 的P216 为8255 提供片选信号,74LS373 的Q7 ,Q6 接825的A1 ,A0 ,可得到8255的A ,B ,C及控制口的地址为BF3FH ,BF7FH ,BFBFH ,BFFFH。

AT89C52处理好的温度数据输出至8255 ,并由A T89C52 对8255编程控制其A ,B ,C端口输出高电平或低电平,以便从8段L ED显示器显示实际温度。

8段LED显示器选用共阳极,8255 的A ,B ,C端口与8段L ED显示器之间接限流电阻,图2中只画出了PA口,PB ,PC口的接法类似[2 ,3 ]。

3 系统软件设计系统的软件部分用51汇编语言编程,采用模块化结构,主要由A/ D转换模块、单片机内部数据处理模块、温度显示模块等3部分构成,便于修改和维护。

3. 1 A/ D 转换模块根据测量系统要求不同以及单片机的忙闲程度,通常可采用3 种软件编程方式:程序查询方式,延时方式和中断方式。

本系统采用延时方式。

延时程序实际上是无条件传送I/ O 方式,当向A/ D 转换器发出启动命令后,即进行软件延时,延时时间稍大于进行一次A/ D 转换所需要的时间,之后打开A/ D 转换器的输出缓冲器读数即为转换好的数字量。

A/ D转换时间为64 个时钟周期,因为系统中ADC0809 的工作时钟为500 kHz ,故A/ D 转换时间为128μs ,延时时间可大致选择160μs。

程序段如下:为了使采样数据更稳定可靠,系统还采用了8 次采样平均值的方法以消除干扰。

3. 2 单片机内部数据处理模块系统通过ADC0809 转换的数字量是与实际温度成正比的数字量,但系统最后显示的是实际温度值,因此需要对数据进行处理再通过8255 输出到L ED 显示。

设所测温度值为T ,A/ D转换后的数字量为X ,则有:VOUT为AD592 的输出电压,即运放μA741 的输入电压,μA741 的输出电压用V 1 表示。

因为μA741 的放大倍数为5 ,则有:根据系统设置,温度传感器输出电压0～5 V 对应于转换后的数字量0～255 ,则有:0105 T/ 5 = X/ 255可以近似写为: 0105 T/ 5 = X/ 256这样除以256 可通过把被除数右移8 位来实现,编程较简单。

由此可以得出X 和T 的关系: T = 100 ×X/ 256程序段如下:MOV B , # 100 ;A 存放的是A/ D转换后的数字量XMOV B , # 10 ;并未在程序中进行右移8 位的计算MUL AB ;是因为乘100 后高位在B ,低位在AMOV R1 ,A ;而右移8 位相当于温度值的整数部分MOV R2 ,B ;在B ,小数部分在A ,故直接对整数MOV A ,R2 ;部分和小数部分作处理就可以了DIV ABMOV DPTR , # TABMOVC A , @A + DPTR ;查表MOV 40H ,A ;温度值的十位数存40H 单元MOV A ,BMOV DPTR , # TABMOVC A , @A + DPTR ;查表MOV 41H ,A ;温度值的个位数存41H 单元MOV A ,R1 ;小数部分的处理MOV B , # 10MUL ABMOV A ,BMOV DPTR , # TAB ;MOVC A , @A + DPTR ;查表MOV 42H ,A ;温度值的小数部分存42H 单元TAB :DB 3FH ,06H ,5BH ,4FH ,66H ,6DH ,7DH ,07HDB 7FH ,6FH ,77H ,7CH ,39H ,5EH ,79H ,71H3. 3 温度显示模块单片机处理好的温度数据通过8255 的3 个端口输出到3 个L ED上显示,8255 的A ,B ,C口的工作方式均设置为方式0 ,输出。

编程时只需分别从40 H ,41 H ,42 H 单元取数据送A ,B ,C口输出即可。

室内和室外通道用两个8255就可实现。

4 结语该测温系统经过多次测试,工作稳定可靠,体积小、集成度高、灵敏度高、响应时间短、抗干扰能力强等特点。

此外该系统成本低廉,器件均为常规元件,有很高的工程价值。

如稍加改动,该系统可以很方便地扩展为集温度测量、控制为一体的产品,具有一定工程应用价值。

如对该系统进一步扩展,还可以实现利用USB 协议标准与PC机进行数据通信,能够把监测到的温度值保存到PC机中。

附件：AD592心得体会在对智能温度测量系统的设计过程中，我大量的翻阅了网上的论文及期刊资料，首先对智能温度测量系统的框架有大概的熟悉，了解到这个系统需要用合适的温度传感器来测得温度并将其转化为电压量，然而这个电压量很微小的，直接转化到数字量会容易产生很大的误差，所以需要通过合适的放大器来将它放到到一定的倍数，然后转化为数字量，通过芯片的处理再显示到LED上，好让人们更直观的看到温度的数值和变化。

由于设计要求中，供电电源为220V交流电，而测量电路的所需电压不过几伏的直流，我们要考虑使用整流电路才能实现这一要求。

其他在测量范围和测量精度要求上，不是选测量范围越大、测量精度越高的温度传感器越好，这样所需的成本必然就不合适了。

考虑到这一点，我在网上翻阅了大量的相关产品，看了他们的参数，选取了AD592我认为性价比上最合适的温度传感器。

在这次设计里，涉及到我所学的《传感器原理及应用》、《微机原理及接口技术》、《单片机原理及应用》、《模拟电子技术》，翻阅了之前的课本、实验指导等，使我所学到的理论知识和实践得到结合。

设计二：直流电机双闭环电压调速控制系统摘要：本设计主要介绍了双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图。

并对晶闸管的电压、电流作了定额计算，及平波电抗器的计算。

最后得出双闭环调速系统的主、控电路图并作了总结及设计心得。

关键词：双闭环，ASR ，ACR ，晶闸管。

采用转速负反馈和PI 调节的单闭环调速系统可以实现转速的无静差，如果附带电流截止负反馈作限流保护可以限制电流的冲击，但并不能控制电流的动态波形。

我们希望系统在启动时，一直能有电机过载能力允许条件下的最大电流，电机有最大的启动转矩和最短的启动时间。

这一点利用电流截止负反馈是很难实现的。

另外，在单闭环调速系统中，用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器的参数调速。

例如，在带电流截止负反馈的转速负反馈的单闭环系统中，同一调节器担负着正常负载时的速度调节和过载时的电流调节，调节器的动态参数无法保证两种调节过程均具有良好的动态品质。