智能温度测量仪课程设计 (1)
智
能
温
度
测
量
仪
课
程
设
计
报
告专业：
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
----智能温度测量仪
摘要：本文主要介绍了智能温度测量仪的设计，包括硬件和软件的设计。先对该测量仪进行概括性介绍，然后介绍该测量仪在硬件设计上的主要器件：“Pt100热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示器以及描述测量仪的总体结构原理。在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。总体来说，该设计是切实可行的。
关键词：温度；Pt100热电阻；AT89C51单片机；LCD显示器。
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。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。而传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信与信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。
温度传感器是其中重要的一类传器。其发展速度之快，以及其应用之广。并且还有很大潜力为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。
本文利用单片机结合温度传感器技术而开发设计了这一温度测量系统。文中将传感器理论与单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热电阻作为温度传感器来测量实时的温度，以及实现热电转换的原理过程。
本设计系统包括温度传感器，信号放大电路，A/D转换模块，数据处理与控
制模块，温度显示五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度测量与显示，完成了课题所有要求。
Pt100温度传感器
温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。
热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等。近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出，一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄，一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃,一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要。
热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。
非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高低，这种测温方法可避免与高温被测体接触，测温不破坏温度场，测温范围宽，
精度高，反应速度快，既可测近距离小目标的温度，又可测远距离大面积目标的温度。目前运用受限的主要原因一是价格相对较贵，二是非接触式温度传感器的输出同样存在非线性的问题，而且其输出受与被测量物体的距离、环境温度等多种其它因素的影响。
本设计的要求是采用“PT100”热电阻，测温范围是-200~+600℃，精度0.5%，具体的型号选为WZP型铂电阻。
AT89C51单片机
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
LCD显示器
液晶显示器是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。和CRT 显示器相比，LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。对于画面稳定、无闪烁感的液晶显示器，刷新率不高但图像也很稳定。LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术原理让底板整体发光，所以它做到了真正的完全平面。
系统总体设计介绍
测温的模拟电路是把当前PT100热电阻传感器的电阻值，转换为容易测量的电压值，经过放大器放大信号后送给A/D转换器把模拟电压转为数字信号后传给单片机AT89C51，单片机再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值，并将数据送出到LCD显示器进行显示。
本设计系统主要包括温度信号采集单元，单片机数据处理单元，温度显示单元。其中温度信号的数据采集单元部分包括温度传感器、温度信号的获取电路（采样）、放大电路、A/D转换电路。
系统的总结构框图如图1-1所示。
1-1 系统的总结构框图
本温度测量系统设计，是采用PT100温度传感器经过放大和A/D转换器送到单片机进行控制温度显示。另外本系统还可以通过外接电路扩展实现温度报警功能，从而更好的实现温度现场的实时控制。
经过多次的修改和调试测量，本设计基本符合设计要求，由于受人为因素和软硬件的限制，系统难免不了带来一些误差，但通过调节和精确计算可以减小误差。
通过本次温度测量系统的设计，我对温度测量控制有了进一步的熟悉和更深入的学习。在整个设计的过程中，本设计的重点和难点是：怎样将PT100热电阻的非电量信号转换为单片机单片机能识别的电量信号，其中的信号如何放大及放大倍数的确定等等。
硬件设计
PT100传感器特性和测温原理
电阻式温度传感器(RTD, Resistance Temperature Detector)是指一种物质材料作成的电阻,它会随温度的改变而改变电阻值。
PT100温度传感器是一种以铂(Pt)做成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数,其电阻阻值与温度的关系可以近似用下式表示：
在0～600℃范围内：
Rt =R0 (1+At+Bt2)
在-200～0℃范围内：
Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t-100)t3)
式中A、B、C 为常数，
A=3.96847×10-3；
B=-5.847×10-7；
C=-4.22×10-12；
由于它的电阻—温度关系的线性度非常好，因此在测量较小范围内其电阻和温度变化的关系式如下：R=Ro(1+αT)
其中α=0.00392, Ro为100Ω(在0℃的电阻值),T为华氏温度，因此铂做成的电阻式温度传感器，又称为PT100。
PT100温度传感器的测量范围广：-200℃～+600℃，偏差小，响应时间短，还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点，其得到了广泛的应用，本设计即采用PT100作为温度传感器。
主要技术指标：1. 测温范围：-200～600摄氏度；2. 测温精度：0.5摄氏度；3. 稳定性：0.5摄氏度
Pt100是电阻式温度传感器，测温的本质其实是测量传感器的电阻，通常是将电阻的变化转换成电压或电流等模拟信号，然后再将模拟信号转换成数字信号，再由处理器换算出相应温度。采用Pt100 测量温度一般有两种方法：
1、设计一个恒流源通过Pt100 热电阻，通过检测Pt100 上电压的变化来换算出温度；
测温原理：通过运放U1A将基准电压4.096V转换为恒流源，电流流过Pt100时在其上产生压降，再通过运放U1B将该微弱压降信号放大（图中放大倍数为10），即输出期望的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片。
根据虚地概念“工作于线性范围内的理想运放的两个输入端同电位”，运放U1A的“+”端和“-”端电位V+＝V-＝4.096V；假设运放U1A的输出脚1对地电压为Vo，根据虚断概念，（0-V-）/R1+（Vo-V-）/R
Pt100
＝0，因此电阻Pt100上的压
降V
Pt100＝Vo-V-＝V-*R
Pt100
/R1，因V-和R1均不变，因此图1虚线框内的电路等效为
一个恒流源流过一个Pt100电阻，电流大小为V- /R1，Pt100上的压降仅和其自身
变化的电阻值有关。
设计及调试注意点：
1. 等效恒流源输出的电流不能太大，以不超过1mA为准，以免电流大使得
Pt100电阻自身发热造成测量温度不准确，试验证明，电流大于1.5mA将会有较明显的影响。
2. 运放采用单一5V供电，如果测量的温度波动比较大，将运放的供电改为
±15V双电源供电会有较大改善。
3. 电阻R2、R3的电阻值取得足够大，以增大运放的U1B的输入阻抗。
图1恒流源式测温电路
由于封装问题，实际原理图如下：
方案二：采用惠斯顿电桥，电桥的四个电阻中三个是恒定的，另一个用Pt100 热电阻，当Pt100电阻值变化时，测试端产生一个电势差，由此电势差换算出温度。
测温原理：电路采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源；采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥（其中R1＝R2，VR2为100Ω精密电阻），当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时，电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放LM324放大后输出期望大小的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片。差动放大电路中R3＝R4、 R5＝R6、放大倍数＝R5/R3，运放采用单一5V供电。
设计及调试注意点：
1. 同幅度调整R1和R2的电阻值可以改变电桥输出的压差大小；
2. 改变R5/R3的比值即可改变电压信号的放大倍数，以便满足设计者对温度范围的要求
3. 放大电路必须接成负反馈方式，否则放大电路不能正常工作。
4. VR2也可为电位器，调节电位器阻值大小可以改变温度的零点设定，例如Pt100的零点温度为0℃，即0℃时电阻为100Ω，当电位器阻值调至109.885Ω时，温度的零点就被设定在了25℃。测量电位器的阻值时须在没有接入电路时调节，这是因为接入电路后测量的电阻值发生了改变。
5. 理论上，运放输出的电压为输入压差信号×放大倍数，但实际在电路工作时测量输出电压与输入压差信号并非这样的关系，压差信号比理论值小很多，
实际输出信号为4.096*(R
Pt100/(R1+R
Pt100
)- R
VR2
/(R1+R
VR2
)) （1）式中电阻值以电路
工作时量取的为准。
6. 电桥的正电源必须接稳定的参考基准，因为如果直接VCC的话，当网压波动造成VCC发生波动时，运放输出的信号也会发生改变，此时再到以VCC未发生波动时建立的温度-电阻表中去查表求值时就不正确了，这可以根据式（1）进行计算得知。
图2三线制接法桥式测温电路
放大电路的设计
本次放大电路我选用的是LM358,其内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
LM358特性(FEATURES):
信号调理电路
调理电路的作用是将来自于现场传感器的信号变换成前向通道中A/D转换器能识别的信号，作为本系统，由于温度传感器是热电阻PT100，因此调理电路完成的是怎样将与温度有关的电阻信号变换成能被A/D转换器接受的电压信号。A/D转换器的选择与设计电路
在我们所测控的信号中均是连续变化的物理量，通常需要用计算机对这些信号进行处理，则需要将其转换成数字量，A/D转换器就是为了将连续变化的模拟量转换成计算机能接受的数字量。根据A/D转换器的工作原理，常用的A/D转换器可分为两种，双积分式A/D转换器和逐次逼近式A/D转换器。
1. 双积分A/D转换器工作原理
2. 逐次逼近型A/D转换器工作原理
在本设计系统中，为了将模拟量温度转换成数字量，采用德州仪器公司生产的4通道12位串行输出采样模数转换器ADS7841。
具体连线如下图所示：
单片机控制电路
本设计是采用AT89C51单片机作为主控电路，AT89C51单片机是Atmel公司的产品，与Intel 公司的MCS51系列兼容。在AT89C51单片机内部有作为程序存储器的Flash存储器，其容量为4KB,可以承受不低于1000次的反复擦写，调试比较方便。其中P1口为A/D转换器的通信端口，P2口为按键控制，P0口为LCD的数据端口，具体电路图如下：
按键和显示电路
本次设计使用4x4矩阵键盘，将其行线以及列线接到单片机的P2口，其中列线接上拉电阻然后在通过异或逻辑门在接至单片机的P2.0到P2.3口。具体连
线如下图所示：
显示电路
本次设计使用LCD12864来显示温度采集结果，其中将LCD的数据口接入
单片机的P0口，具体接线如下图所示：
软件设计
系统软件设计说明
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。
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。
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，整个软件可分为温度采集子程序、时钟读取程序、按键子程序、显示子程序、及系统主程序。
软件的有关算法
1、最小二乘理论获取温度―电阻公式
根据误差理论，我们要获得较高精度的温度测量值，办法一般有2个，要么
采用查表法，要么建立高精度的数学模型。如果用查表法，主要有2个问题，如果要提高测量精度，则需要建立大量的表格，而且得提前做大量得试验来进行多点校正，还有一个问题是程序的通用性差，这台仪器上校正好得数据可能在另一台上不合适。而采用已知的分度表，建立数学模型，然后通过工程量（标度）变换，通过测量A/D转换的结果后计算得到。这里我们考虑第2种方法的优点，首先采用分段的方法，将测量范围分段，然后查出该段的数学模型的各个系数，然后计算出温度值，这里，由于时间的关系，我们对整个测量范围分了3段，分别为0－49℃、50－70℃、71－100℃，利用分度表进行离线的数学拟合，得到各段的数学模型系数。同时，可通过再将标度值代入可粗略估计在各个测量段内的最大误差值。
我们通过最小二乘法进行线性拟合，得到如下的数学模型为：
T1=2.5772R-257.7708 0-49℃
T2=2.6366R-267.01 50－70℃
T3=2.7206R-281.90 71－100℃
上述3个数学模型中，最大的理论误差值都小于0.5℃，能够满足精度要求，实际上如果有足够的时间，我们完全可以分得再细一些，这样理论的误差将会变得更小。
2、标度变换公式的获取
根据上述的线性拟合结果：T=A·R-B，这里的A、B是上述不同温度段的系数，而R值由于在输出为0V时，实际上有个对应于100欧姆的偏置电路，因此根据R-R0=U/I，而I=2.500V/1.500K，而AD/U/G=4096/4.900V，这里的AD值为A/D转换得结果G为放大器的增益，本设计中的二级放大器放大的倍数为80倍。将上述条件代入得：T=A·(4.9·AD/4096/G/I+100)-B
软件的流程图
图1 系统总流程图 图2 温度转换程序流程图
图3 显示流程图 图4 主函数流程图 主程序
ADS7841驱动程序 #include
//----------------------ADS7841控制字节---------------
开始
系统初始化
PT100温度数据采集 处理读到的数据
送LCD 显示 结束
开始
初始化函数
A/D 转换器进行A/D 转换
将转换后的电压转换为温度
返回
开始 系统初始化 调用温度子程序
调用显示子程序
调用扫描按键程序
开始
将温度数据写入到
LCD
读取温度值
显示温度值
返回
#define control_byte 0b10011000
//bit val description
//bit7 1 start,恒为1
//bit6,5,4 001 选择CH0为+IN
//bit4 1 选择为单端输入
//bit2 X 外部MODE接GND,该位无作用,恒为12位//bit1,0 00 转换期间ADC为掉电模式
void port_init(void)
{
PORTA = 0xFF;//将所有端口初始化为输入,打开上拉
DDRA = 0x00;
PORTB = 0xFF;
DDRB = 0x00;
PORTC = 0xFF;
DDRC = 0x00;
PORTD = 0xFF;
DDRD = 0x00;
PORTE = 0xFF;
DDRE = 0x00;
PORTF = 0xFF;
DDRF = 0x00;
PORTG = 0xFF;
DDRG = 0x00;
}
void main()
{
unsigned int result;
unsigned char i,array[4],table[]="0123456789";
port_init(); //端口初始化
LCD1602_init(); //1602液晶初始化
ads7841_init(); //ADS7841初始化
LCD_write_string(0x80,"result:");
while(1)
{
ads7841_start(); //启动ADS7841,即拉低CS
delay_nus(10);
result=ads7841_W_R(control_byte); //发送控制字,并得到转换数据 result&=0b0000111111111111; //屏蔽掉高四位
delay_nus(10);
ads7841_finish(); //停止ADS7841,即拉高CS
for(i=0;i<4;i++) //以下均为显示部分
{
array[i]=result%10;//
esult/=10;
}
for(i=0;i<4;i++)
{
LCD_write_onechar(0x87+i,table[array[3-i]]);
}
delay_nms(300);
}
}
#ifndef _ads7841_h
#define _ads7841_h
define DCLK PD0
#define DCLK_ddr DDRD
#define DCLK_port PORTD
#define DCLK_pin PIND
#define CS PD1
#define CS_ddr DDRD
#define CS_port PORTD
#define CS_pin PIND
#define DIN PD2
#define DIN_ddr DDRD
#define DIN_port PORTD
#define DIN_pin PIND
#define BUSY PD3
#define BUSY_ddr DDRD
#define BUSY_port PORTD
#define BUSY_pin PIND
#define DOUT PD4
#define DOUT_ddr DDRD
#define DOUT_port PORTD
#define DOUT_pin PIND
define ads7841_start() CS_port&=~(1< #define ads7841_finish() CS_port|=(1< void ads7841_init(void); unsigned int ads7841_W_R(unsigned char byte); #endif #include #include #include "delay.h" #include "ads7841.h" /******************************************************************** *********** * * 函数名称：ads7841_init() * * 函数功能：初始化ADS7841端口 * * 备注：无 ********************************************************************* **********/ void ads7841_init(void) { DCLK_port&=~(1< DCLK_ddr|=(1< CS_port|=(1< CS_ddr|=(1< DIN_port&=~(1< DIN_ddr|=(1< BUSY_port|=(1< DOUT_port|=(1< } /******************************************************************** *********** * * 函数名称：ads7841_W_R * * 函数功能：向ADS7841写入控制字节,读出转换好的数 * * 输入参数：unsigned char byte : 控制字节 unsigned int result: AD转换好的数 * * 备注：数据从高位到低位写入,从高位到低位读出 ********************************************************************* **********/ unsigned int ads7841_W_R(unsigned char byte) { unsigned char i,temp; unsigned int result=0; for(i=0;i<8;i++) //8位数据计数 { DCLK_port&=~(1< if(byte&0x80) //当前位是否是1 { DIN_port|=(1< } else { DIN_port&=~(1< } delay_nus(10); //调整时钟和脉冲宽度 DCLK_port|=(1< delay_nus(10); byte<<=1; //数据左移1位，为送出新数据位做准备 } delay_nus(10); DCLK_port&=~(1< delay_nus(10); i=BUSY_pin; //读BUSY的状态 delay_nus(10); if(i&(1< { //------------------------以下先读出高八位------------------------------------- for(i=1;i<=8;i++) { result<<=1; //保存读入的数据位 DCLK_port|=(1< DCLK_port&=~(1< if(DOUT_pin&(1< { result|=0x01; } else { result&=0xfe; } } //-----------------------以下读出低四位 ---------------------------------------- for(i=1;i<=4;i++) { temp<<=1; //保存读入的数据位 DCLK_port|=(1< 课程设计(论文) 题目名称数字温度计 课程名称电子技术课程设计 学生姓名屈鹏 学号1141201112 系、专业电气工程系电气工程及其自动化 指导教师李海娜 2013年12月17日 邵阳学院课程设计（论文）任务书 年级专业11级电气工程及其自动化学生姓名屈鹏学号1141201112 题目名称数字温度计设计设计时间2013.12.9—2013.12.20 课程名称电子技术课程设计课程编号121202306 设计地点电工电子实验室408、409 一、课程设计（论文）目的 电子技术课程设计是电气工程及自动化专业的一个重要的实践性教学环节，是对已学模拟电子技术、数字电子技术知识的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成，着重培养学生工程实践的动手能力、创新能力和进行综合设计的能力，并要求能设计出完整的电路或产品，从而为以后从事电子电路设计、研制电子产品奠定坚实的基础。 二、已知技术参数和条件 用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，具体要求如下： 1、温度范围0-100度。 2、测量精度0.2度。 3、三位LED数码管显示温度。 三、任务和要求 1.按学校规定的格式编写设计论文。 2.论文主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③方案选择与论证。④方案的原理框图，系统电路图，以及运行说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。 ⑤必须用proteus或其它仿真软件对设计电路仿真调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析。⑥收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。 注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效； 2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。 控制装置与仪表课程设计 课程设计报告 ( 2012-- 2013年度第二学期) 名称：控制装置与仪表课程设计 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计院系： 班级： 学号： 学生： 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2013年7 月5日 一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3 主要容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写KMM 的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对 象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产 过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改 时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设 备故障。动态调试一般包括以下容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二、设计（实验）正文 1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1） 附图1： 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统 智能仪器原理及应用题目一：智能温度检测仪 学生姓名 专业 学号 同组同学 指导教师 学院 二〇一六年十一月九号 2016-2017学年第一学期成绩： 一、设计要求 1.1、题目任务要求 选用温度传感器PT100，恒流源电路、放大电路、A/D转换电路和数码管，采用MCS-51 系列单片机实现温度信号的采集、处理和显示。 1.2、设计具体功能要求 1、三线制PT100及恒流源驱动电路设计； 2、放大和比较电路设计，实现-10°C~+100°C转换为0~+5V电压输 出； 3、ADC芯片的选取及和单片机接口设计； 4、多位数码管动态显示设计； 5、编写数据处理程序和标度变换程序。 二、设计题目介绍及分析 温度是自然界中和人类打交道最多的物理参数之一，无论是在生产实验场所，还是在居住休闲场所，温度的采集或控制都十分频繁和重要，而且，网络化远程采集温度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。由于温度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温传感器就会相应产生。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。 由于PT100热电阻的温度与阻值变化关系，人们便利用它的这一特性，发明并生产了PT100热电阻温度传感器。它是集温度湿度采集于一体的智能传感器。温度的采集范围可以在-200℃～+200℃，湿度采集范围是0%～100%。pt100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。主要用于工业过程温度参数的测量和控制。带传感器的变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或热电阻；信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成（由于工业用热电阻和热电偶分度表是标准化的，因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器），有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。此次我们利用MCS-51系列单片机结合温度传感器技术设计这一智能温度检测仪。实现-10°C~+100°C温度范围内的温度检测。 《精密机械设计基础课程设计》 设计说明书 设计题目： 设计人员： 班级： 指导教师： 河北工业大学测控系 2018-01-03 目录 1 设计任务 (3) 2 方案论证 (4) 2.2原理分析 (4) 2.3国内外典型仪表现状及发展趋势 (6) 3 参数选择 (6) 3.1弹簧管 (6) 3.2曲柄滑块机构 (7) 3.3齿轮传动参数的选择 (7) 3.4 标尺指针参数选择 (7) 3.5 游丝的选择 (7) 4 参数的计算 (7) 4.1 弹簧管有关参数的确定。 (8) 4.2 曲柄滑块机构参数的确定 (9) 4.4 游丝应力校核 (11) 4.5 游丝各系数最后确定 (13) 4.6 总体方案设计 (13) 5 标准化统计 (14) 6 所绘制零件结构参数设计说明 (14) 6.1 按仪表特性的要求确定零件尺寸 (14) 6.2按标准化规范确定零件尺寸 (14) 6.3由材料规格确定 (15) 6.4由空间结构确定 (15) 6.5类比 (15) 7 工作总结 (15) 8 公式来源 (17) 参考资料 (17) 1 设计任务 设计一用于测压力的弹簧管压力表，其要求如下： 2 方案论证 2.1 结构概述 弹簧管压力表是一种用来 测量气体压力的仪表。 压力表的组成： 灵敏部分（弹簧管） 传动放大部分（曲柄滑 块、齿轮机构） 示数部分（指针、刻度盘） 辅助部分（支承、轴、游丝） 2.1.1灵敏元件：将不便测量的物理量转换成易于直接比较的物理量，本设计将弹簧管作为灵敏元件，将不易于比较的压力转换为易于测量的位移． 2.1.2传动放大机构：本设计由曲柄滑块机构和齿轮传动机构组成．目的在于传递或放大位移，改变位移性质和得到等分刻度，并且应具有一定的补偿特性，同时仪表有较好的线性特性． 2.1.3示数装置：其作用是在接受传动放大机构的位移后，指示出待测量的数值．本设计采用指针指示标尺刻度． 2.2原理分析 作为灵敏元件的弹簧管可以把气体压力转变为管末端的位移，通过曲柄滑块机构将此位移转变为曲柄的转角，然后通过齿轮机构将曲柄转角放大，带动指针偏转，从而指示压力的大小。将转 郑州华信学院 课程设计说明书 题目：智能压力测量仪 姓名：杨巍 院（系）：机电工程学院 专业班级：电气工程三班 学号：1102120310 指导教师：宋东亚杨坤漓 成绩： 时间：2013年12月17 日至2013 年12 月28 日 郑州华信学院 课程设计任务书 题目智能压力测量仪 专业、班级电气工程及其自动化三班 学号 1102120310 姓名杨巍 主要内容： 利用单片机计一个智能压力测量仪，要求显示压力数据。 基本要求： 1.设计一个智能压力测量仪，要求显示当前压力数值。 2.利用proteus软件完成设计电路和仿真； 3.掌握并口驱动数码管动态显示的方法； 4.通过此次设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑、校验，锻炼实践能力和理论联系实际的能力。 主要参考资料： [1]李全利，单片机原理及接口技术[M]，高等教育出版社 [2]王文杰，单片机应用技术[M]，冶金工业出版社 [3]朱清慧，PROTEUS教程——电子线路设计、制版与仿真[M]， 清华大学出版社 [4]单片机实验指导书，天煌教仪 [5]彭伟，单片机C语言程序设计实训100例[M]，电子工业出版社 完成期限： 指导教师签名： 课程负责人签名： 年月日 目录 摘要 ...................................................................................................................................................... - 4 -1 引言 .................................................................................................................................................... - 4 - 1.1 问题的提出 .................................................................................................................. - 4 - 1.2任务与分析 ................................................................................................................... - 4 - 2方案设计 ................................................................................................................................................. - 5 - 2.1 系统方案设计论证....................................................................................................... - 5 - 2.1.1系统的控制方案设计......................................................................................... - 5 - 2.2最终设计方案总体设计框图........................................................................................ - 5 - 3 系统硬件设计 ........................................................................................................................................ - 6 - 3.1 AT89C51单片机 ........................................................................................................... - 6 - 3.1.1 AT89C51单片机介绍 ........................................................................................ - 6 - 3.1.2 选用AT89C51单片机原因 ...................................................................................... - 7 - 3.2 时钟电路 ...................................................................................................................... - 8 - 3.3 复位电路 ...................................................................................................................... - 8 - 3.4 PG160128A显示电路................................................................................................... - 9 - 《智能仪器》实验报告 实验项目温度测量 实验时间 同组同学 班级11111 学号1111111 姓名11111 2014年4月 实验二温度测量 一、实验目的 了解常用的集成温度传感器（AD590）基本原理、性能；掌握测温方法以及数据采集和线性标度变换程序的编程方法。 二、实验仪器 智能调节仪、PT100、AD590、温度源、温度传感器模块，传感器实验箱（一）；“SMP-201 8051模块”、“SMP-204 块块模块”、“SMP-101 8位A/D模块”、“SMP-401 块块块示模块”。三、实验原理 集成温度传感器AD590是把温敏器件、偏置电路、放大电路及线性化电路集成在同一芯片上的温度传感器。其特点是使用方便、外围电路简单、性能稳定可靠；不足的是测温范围较小、使用环境有一定的限制。AD590能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，在一定温度下，相当于一个恒流源，一般用于－50℃－＋150℃之间温度测量。温敏晶体管的集电极电流恒定时，晶体管的基极-发射极电压与温度成线性关系。为克服温敏晶体管U b电压生产时的离散性、均采用了特殊的差分电路。本实验仪采用电流输出型集成温度传感器AD590，在一定温度下，相当于一个恒流源。因此不易受接触电阻、引线电阻、电压噪声的干扰，具有很好的线性特性。AD590的灵敏度（标定系数）为1 A/K，只需要一种＋4V～＋30V电源（本实验仪用+5V），即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻（本实验中为传感器调理电路单元中R2=100Ω）即可实现电流到电压的转换，使用十分方便。电流输出型比电压输出型的测量精度更高。 在实验一的基础上进行电压测量、标定、线性变换，最后显示出对应温度。 图2-1 温度传感器模块原理图 四、实验内容与步骤 1．参考“附录实验PT100温度控制实验”，将温度控制在500C，在另一个温度传感器插孔中插入集成温度传感器AD590。 2．将±15V直流稳压电源接至实验箱(一)上，温度传感器实验模块的输出Uo2接实验台 湖南工学院 课程设计说明书 课题题目：温度测量仪 专业名称：xxxxxxxxx 学生班级：xxxxxxxxx 学生姓名：xxxxxxxxx 学生学号：xxxxxxxxx 指导教师：xxxxxxxxx 报告时间：xxxxxxxxx 小组人员：xxxxxxxxx 课程设计任务书 一设计目的 1、通过对温度测量电路的设计、安装和调试了解温度传感器的性能，学会 在实际电路中应用； 2、进一步熟悉集成运放的线性和非线性应用。 二设计要求和技术指标 1、技术指标： 要求设计一个温度测量器件，其主要技术指标如下： （1）测温范围：室温～50℃； （2）被测温度达到50℃时，指示灯亮（或蜂鸣器工作）； 2、设计要求 （1）设计一个能满足要求的温度测量及报警电路； （2）要求绘出原理图，并用Protel画出印制板图（选做）； （3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数； （4）在万能板、PCB板上或面包板上安装好电路并调试； （5）拟定测试方案和设计步骤； （6）撰写设计报告、调试总结及使用说明书。 3、设计扩展要求 （1）能显示输出温度； 目录 第1章绪论 (1) 1.1电子技术的发展趋势 (1) 1.2 本人的主要工作 (2) 第2章温度测量仪的电路设计 (3) 2.1 温度测量仪总体框图 (3) 2.2 AD590集成温度传感器 (3) 2.3 K—℃变换器 (4) 2.4 放大器 (5) 2.5 比较器 (5) 2.6 报警设备 (6) 2.7 电路原理图 (7) 第3章仿真与制作 (8) 3.1 电路的仿真 (8) 3.2 仿真结果及其分析 (12) 3.3 温度测量仪的调试 (12) 第4章总结报告 (13) 附录A元件清单 (14) 附录B实物图 (15) 参考文献 (16) 课程设计报告书 课程名称：电工电子课程设计 题目：数字温度计 学院：信息工程学院 系：电气工程及其自动化 专业班级：电力系统及其自动化113 学号：6100311096 学生姓名：李超红 起讫日期：6月19日——7月2日 指导教师：郑朝丹职称：讲师 学院审核（签名）： 审核日期： 内容摘要： 目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器，RAM，ROM，及输入与输出接口电路，这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用，目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。 本次课程设计，就是用单片机实现温度控制，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。 本文介绍了一个基于STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20的测温 系统，并用LED数码管显示温度值，易于读数。系统电路简单、操作简便，能 任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。 关键词：单片机数字温度传感器数字温度计 目录 1设计目的 (2) 2题目介绍 (2) 3 背景意义 (2) 3.1实验装置简介 (2) 3.2研究污垢传热的理论知识 (3) 4参数检测与控制 (5) 4.1进出口温度水浴温度测量 (5) 4.1.1 仪表种类选用及依据 (5) 4.1.2 注意事项 (6) 4.1.3 可能误差 (6) 4.2 实验管壁温测量 (7) 4.2.1 仪表种类选用及依据 (7) 4.2.2 可能误差 (7) 4.3 水位的测量 (7) 4.3.1 仪表种类选用及依据 (7) 4.3.2 注意事项 (8) 4.3.3 可能误差 (8) 4.4 实验管内流体流量的测量 (8) 4.4.1仪表种类选用与依据 (8) 4.4.2 可能误差 (10) 4.5 差压测量 (10) 4.5.1仪表种类选用与依据 (10) 4.5.2 可能误差 (11) 5.参考文献 (12) 第1章绪论 1.1设计目的 针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点，从工程创新的理念出发，以工程思维模式为主，旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。通过在模拟的实战环境中系统锻炼，使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 2题目介绍 本课设题目以一多功能动态实验装置为对象，要求综合以前所学知识，完成此实验装置所需检测参数的检测。设计检测方案，包括检测方法、仪表种类选用以及需要注意事项，并分析误差产生的原因等等。 该实验装置上，需要检测和控制的参数主要有： 1、温度：包括实验管流体进口（20~40℃）、出口温度（20~80 ℃）， 2、实验管壁温（20~80 ℃）以及水浴温度（20~80 ℃） 3、水位：补水箱上位安装，距地面2m，其水位要求测量并控制，以适应不同流速的需要，水位变动范围200mm~500mm 4、流量：实验管内流体流量需要测量，管径Φ25mm，流量范围0.5~4m3/h 5、差压：由于结垢导致管内流动阻力增大，需要测量流动压降，范围为0~50mm 水柱 3 背景意义 3.1实验装置简介 如图3—1所示的实验装置是东北电力大学节能与测控研究中心杨善让教授为首的课题组基于测量新技术—软测量技术开发的多功能实验装置。 基于本实验装置，先后完成国家、东北电力公司、省、市多项科研项目并获奖，鉴定结论为国际领先。目前承担国家自然科学基金、973项目部分实验工作。 现代仪器课程设计智能化温度仪器设计 Design of Intellecturalized Temperature Instrument 所在学院：机械工程学院 所在系所：测控技术与仪器系 专业班级：测控 学生姓名： 学生学号： 指导老师： 江苏大学测控技术与仪器系 2011-12-30 智能化温度仪器设计 Design of Intellecturalized Temperature Instrument 任务指标：实时测量现场温度，测温范围－20℃～50℃，测量精度±0.5℃，仪器采用便携式结构，能显示测量温度，并有非线性补偿与滤波功能。 摘要：本次课程设计采用铂电阻PT100作为传感器测量外界温度。将铂电阻接入电桥测量现场温度，再经差动放大电路放大成0～5V的电压信号。然后通过ADC0809将采集到的模拟信号转变数字信号，再将数字信号送入AT89C52单片机通过编程实现非线性补偿与滤波功能，最后经LED显示器显示测量温度。 关键字：铂电阻，温度测量，实时显示。 Abstract: This course is designed with a PT100 platinum resistance temperature sensor outside. Access to bridge the platinum resistance temperature measurement site, and then zoom through the differential amplifier circuit into a voltage signal 0 ~ 5V. Then will be collected ADC0809 analog signals into digital signals and then digital signal into the AT89C52 microcontroller programmed to non-linear compensation and filtering, and finally through the LED display shows the temperature measurement. Keywords: platinum resistance, temperature measurement, real-time display. 摘要 温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用。本设计以AT89C52单片机为核心，采用DS18B20温度传感器检测温度，由温度采集、温度显示,温度报警等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对温度采集和温度显示系统行了重点设计。本系统大部分功能能由软件实现，吸收了硬件软件化的思想。实际操作时，各功能在开发板上也能完美实现。本系统实现了要求的基本功能，其余发挥部分也能实现。 关键字：AT89C52单片机、DS18B20温度传感器、数码管显示、温度采集 目录 一．绪论 ............................................................................................................. 二．设计目的..................................................................................................... 三．设计要求..................................................................................................... 四．设计思路..................................................................................................... 五．系统的硬件构成及功能................................................................. 5.1主控制器............................................................................................... 5.2显示电路............................................................................................... 5.3温度传感器.......................................................................................... 六．系统整体硬件电路................................................................................. 七．系统程序设计 .......................................................................................... 八．测量及其结果分析 ................................................................................... 九．设计心得体会............................................................................................ 十．参考文献..................................................................................................... 附录1 源程序 附录2 元件清单及PCB图 一．绪论 单片机原理与接口技术课程设计 成绩评定表 设计课题基于89c51的自身断电保护系统设计 学院名称：电气工程学院 专业班级：自动1002 学生：秦凯新 学号： 7 指导教师：王黎臧海河周刚 设计地点：31-505 设计时间：2012-12-17～2012-12-28 单片机原理与接口技术课程设计 课程设计名称：基于89c52的压力监测系统设计 专业班级：自动1002 学生姓名：秦凯新 学号： 7 指导教师：王黎臧海河周刚 课程设计地点：31-505 课程设计时间：2012-12-17～2012-12-28 单片机原理与接口技术课程设计任务书 目录 1 引言 (6) 2 总体方案设计 (6) 2.1硬件组成 (6) 2.2 方案论证 (6) 2.3 总体方案 (7) 3 硬件电路设计 (9) 3.1 时钟电路 (9) 3.2复位电路 (10) 3.3 AD简介与原理分析 (10) 3.4 声光报警接口电路 (15) 3.5 显示及键盘接口电路 (15) 3.7 电源电路 (2) 4 系统软件设计 (3) 4.1 主程序设计 (3) 4.3 部分主要子程序的设计 (6) 5 系统调试与总结 (6) 5.1 系统功能测试 (6) 5.2 技术指标测试 (6) 6心得体会 (7) 6.1 为何不采用8255了？ (7) 6.2为何不采用A/D0809? (7) 6.3在帮助同学的过程中我学到了什么？ (7) 6.4在单片机领域我的规划? 7 参考文献 (8) 附录A 系统原理图 (9) 附录B 源程序 (10) 1 引言 压力监测普遍用于工业领域，并对国家的发展产生了深厚的影响，小到体重计，大到工业中反应炉的气压声电报警。甚至航空航天，智能仪表。以及机器人。本设计就是工业中最普遍的气压监测报警系统。所以，这个系统采用自动检测反应炉中的压力大小，通过传感器，并实时进行在液晶1602上进行显示，还有在液晶上进行参考上限电压值的设置和参考下限电压值的的设置。并通过在单片机部进行比较计算，来实现整个压力监测系统的声光电报警。 本系统的设计基于A/D0804芯片和AT89C52单片机，并采用液晶1602作为显示输出，系统虽小却包含了工业要求的各个方面，作为声电报警模块，主要用到蜂鸣器和发光二极管。当监测压力低于下限值和高于上限值就会进行声光报警。此次系统设计就是针对工业的反应炉的压力监测，甚至可做体重计到最小的方面。 本设计纯为个人设计。程序也在开发板验证成功，如有任何疑问，都可通过实验调试验证。 2 总体方案设计 2.1硬件组成 1.控制器。控制器是系统的核心部分，可以用工业计算机 PLC、或者单片机。 2. A /D转换器。A/D转换器可以把测得的模拟量转换成数 字量输出，可以直接读取。 3.继电器。继电器在电路中起到断电保护作用，是系统的 安全保障。其种类很多，有电流继电器、电压及电器、速度继电器 等等。 4.键盘。通过键盘可以设置限制电流大小。 5.液晶显显示。液晶可以显示设置电流以及实时电流值大 小。 2.2 方案论证 智 能 温 度 测 量 仪 课 程 设 计 报 告 专业：电气工程及其自动化 班级：10级电气1班 姓名：柴冬 学号：14894029 Pt100温度传感器 温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。 热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等。近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等， 这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出，一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄，一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃,一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要。 热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。 非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高低，这种测温方法可避免与高温被测体接触，测温不破坏温度场，测温范围宽，精度高，反应速度快，既可测近距离小目标的温度，又可测远距离大面积目标的温度。目前运用受限的主要原因一是价格相对较贵，二是非接触式温度传感器的输出同样存在非线性的问题，而且其输出受与被测量物体的距离、环境温度等多种其它因素的影响。 本设计的要求是采用“PT100”热电阻，测温范围是-200~+600℃，精度0.5%，具体的型号选为WZP型铂电阻。 AT89C51单片机 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 LCD显示器 液晶显示器是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。和CRT 显示器相比，LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。对于画面稳定、无闪烁感的液晶显示器，刷新率不高但图像也很稳定。LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术原理让底板整体发光，所以它做到了真正的完全平面。 检测技术与仪表课程设计温度检测与控制实验系统设计 本文介绍了一个简单的温度检测与控制系统的设计。该系统的被控对象为小型加热炉，供电电压为220VAC，功率2KW，被测温度1200度，误差不超过±1℃。本设计通过热电偶测量加热炉内液体的温度，将热电偶的输出信号直接传输到调节器，该调节器内部集成有变送器，并且可设定给定温度值，本实验为1200度。调节器将偏差信号变为标准的4—20MA或1—5v电信号。该信号输出到调功器，可改变晶闸管导通时间，从而调节输出平均电压的大小，实现加热炉温度的控制。经验证此控制器的性能指标达到要求。 任务书 设计参数：被测温度1200℃，最大误差不超过±1℃， 设计要求： （1）.被控对象为小型加热炉，供电电压220VAC，功率 2KW，用可控硅控制加热炉温度； （2）.通过查阅相关设备手册或上网查询，选择温度传感器、调节器、加热炉控制器等设备（包括设备名称、型号、性能指标等）；（3）.设备选型要有一定的理论计算； （4）.用所选设备构成实验系统，画出系统结构图； （5）.列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求等 一摘要 本文介绍了一个简单的温度检测与控制系统的设计。该系统的被控对象为小型加热炉，供电电压为220VAC，功率2KW，被测温度1200度，误差不超过±1℃。本设计通过热电偶测量加热炉内液体的温度，将热电偶的输出信号直接传输到调节器，该调节器内部集成有变送器，并且可设定给定温度值，本实验为1200度。调节器将偏差信号变为标准的4—20MA或1—5v电信号。该信号输出到调功器，可改变晶闸管导通时间，从而调节输出平均电压的大小，实现加热炉温度的控制。经验证此控制器的性能指标达到要求。 二系统框图 唐山学院 单片机原理课程设计 题目简易数字温度计 系 (部) 智能与信息工程学院 班级 姓名 学号 指导教师 2017 年 1 月 2 日至 1 月 6 日共 1 周 2017年1月4日 《单片机原理》课程设计任务书 课程设计成绩评定表 目录 1.方案论证 0 2.硬件设计............................................ 错误!未定义书签。 2.1系统构成 (1) 2.2器件选择 (1) 2.2.1 AT89C51概述 (1) 2.2.2 AT89C51引脚功能 (3) 2.2.3复位电路的设计 (4) 2.3数字温度传感器 (5) 2.3.1 DS1621的技术指标 (5) 2.3.2 DS1621的工作原理 (6) 2.4 单片机和DS1621接口电路...................... 错误!未定义书签。 2.5 七段LED数码显示电路 (7) 3.系统软件设计 (9) 3.1 编程语言选择 (9) 3.2 主程序的设计 (9) 3.3 温度采集模块设计 (10) 3.4 温度计算模块设计 (10) 3.5 串行总线编程 (11) 4.软硬件调试结果分析 (12) 5.设计总结 (13) 6.参考文献 (14) 附录A 多点温度采集系统电路原理图 (15) 1.方案论证 该系统可以使用方案一：热敏电阻；方案二：数字温度芯片DS1621实现。采用数字温度芯片DS1621 测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS1621 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1621和微控制器AT89C51构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与计算机连接。这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大。采用51 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。 控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，另外AT89S51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。 该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS1621进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用AT24C16芯片作为存储器件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。故采用了方案二。 测温电路的总体设计方框图如图1-1所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS1621，用5位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 图1-1 测温电路的总体设计方框图 液压系统设计计算举例 液压系统设计计算是液压传动课程设计的主要内容，包括明确设计要求进行工况分析、确定液压系统主要参数、拟定液压系统原理图、计算和选择液压件以及验算液压系统性能等。现以一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统为例，介绍液压系统的设计计算方法。 1 设计要求及工况分析 1.1设计要求 要求设计的动力滑台实现的工作循环是：快进 → 工进 → 快退 → 停止。主要性能参数与性能要求如下：切削阻力F L =30468N ；运动部件所受重力G =9800N ；快进、快退速度υ1= υ3=0.1m/s ，工进速度υ2=0.88×10-3m/s ；快进行程L 1=100mm ，工进行程L 2=50mm ；往复运动的加速时间Δt =0.2s ；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数μs =0.2，动摩擦系数μd =0.1。液压系统执行元件选为液压缸。 1.2负载与运动分析 (1) 工作负载 工作负载即为切削阻力F L =30468N 。 (2) 摩擦负载 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力： 静摩擦阻力 N 196098002.0s fs =?==G F μ 动摩擦阻力 N 98098001.0d fd =?==G F μ (3) 惯性负载 N 500N 2.01 .08.99800i =?=??= t g G F υ (4) 运动时间 快进 s 1s 1.0101003 11 1=?==-υL t 工进 s 8.56s 1088.010503 322 2=??==--υL t 快退 s 5.1s 1.010)50100(3 3 2 13=?+=+= -υL L t 设液压缸的机械效率ηcm =0.9，得出液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表1所列。 目录 第 1章课程设计简介 (1) 1.1 设计要求 (1) 1.2 要求分析 (1) 第 2章总体设计 (2) 2.1 压力测量仪框图 (2) 2.2 原理 (2) 恒压源供电不能消除温度影响。 (4) 第 3章模块电路设计 (5) 3.1 电桥测量电路 (5) 3.2 模数转换 (6) 3.3 放大电路 (7) 第 4章硬件电路设计 (8) 4.1 模数转换器 (8) 4.2 金属箔应变片 (9) 第五章电路调试与说明 (11) 心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录系统原理图 (14) 第 1章课程设计简介 1.1 设计要求 (1) 设计一个电子天平，量程为0 ～ 1.999Kg，传感器采用悬臂梁式的称重传感器（悬臂梁上贴有应变片）。显示电路采用共阳极数码管。3位半A/D转换电路。 (2) 安装、调试电路。首先对电路进行调零、定标，然后再对电路进行稳定性、漂移（零漂、温漂）、重复性、线性等参数的测试和分析。 1.2 要求分析 压力测量仪设计在于其精度高、显示时间快、操作方便、易读数、价格低廉等优点。此次设计通过使用电桥测量传感器采集模拟信号，仪用放大电路对微弱信号进行放大，送入MC14433A/D 转换器进行模数转换，然后进行BCD码的译码，再经驱动电路送入LED显示电路显示，完成了压力测量仪的基本设计。能够实现对0到1.999Kg物体的测量。 需掌握金属箔应变片组成的称重传感器的正确使用方法、放大电路、A/D转换电路等 第 2章总体设计 2.1 压力测量仪框图 2.2 原理 压力测量仪由以下五个部分组成：传感器、传感器专用电源、信号放大系统、模数转换系统及显示器等组成。 (1) 传感器测量电路 称重传感器的测量电路通常使用电桥测量电路，它将应变电阻值的变化转换为电压的变化，这就是可用的输出信号。 电桥电路由四个电阻组成，如图2所示：桥臂电阻R 1，R 2 ，R 3 和R 4，其中两对角点AC接电源电压U SL =E（+10V），另两个对角点 BD为桥路的输出U SC ，桥臂电阻为应变电阻。 R 1R 4 =R 2 R 3 时，电桥平衡，则测量对角线上的输出U SC 为零。当传 感器受到外界物体重量影响时，电桥的桥臂阻值发生变化，电桥电子技术基础数字温度计课程设计
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