8路巡回检测报警系统的设计与实现
8路数显报警器
第1章设计任务与要求1.1设计课题8路数显报警器1.2设计要求1、设计并安装一个8路数现报警器，当8路中某一路断开时，显示该路编码，并发出音响。
2、显示报警编码用一位LED显示器显示。
3、报警存在优先级，在两个或两个以上报警条件符合时，只显示高优先级的编码。
4、报警时间持续1分钟或人为解除报警。
5、通电调试。
第2章总体方案的设计2.1 设计方案比较由题目可以看出需要设计这样实现数码显示和声音报警，根据“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”这两门课中所学过的知识，可以提出下列方案。
2.1.1方案1：用８９Ｃ２０５１制作八路断线数显报警器，８９Ｃ２０５１的Ｐ３口驱动ＬＥＤ共阳数码管；Ｐ３．０和Ｐ３．２口接由电阻和二极管构成的与门，部分显示信号经与门送三极管Ｑ的基极，有显示信号输出时，三极管导通，蜂鸣器发报警声。
８９Ｃ２０５１的Ｐ１口除Ｐ１．０和Ｐ１．１片内没有提供上拉电阻以外，其余均有上拉电阻，因此Ｐ１口作输入时，可以外接８只上拉电阻，也可以在Ｐ１．０、Ｐ１．１口各接一只上拉电阻，然后从电源负极引一根公用线，输入口的８根线分别接在公用线上，使８个输入端均为低电位。
接通电源后，ＬＥＤ发光，指示电源已打开。
８９Ｃ２０５１上电复位后，依次检测Ｐ１．０～Ｐ１．７是否为高电位，即判断是否有断线。
一旦检测到某输入口为高电位，就从Ｐ３口输出相应的闪动字符信号，数码管每隔一秒显示一次字符。
例如：第１路断线，那么Ｐ１．０为高电位，经检测判断，从Ｐ３口输出闪动“１”的信号，数码管每隔一秒显示一次１，蜂鸣器每隔一秒报警一次。
如果出现多路断线的情况，Ｐ３口依次输出相对应的几路的闪动字符信号，由数码管每隔一秒显示一个字符，依次显示，报警声每隔一秒响一次，值班人员很快就能知道哪里有断电发生，并及时去处理。
2.1.2 方案2：如下图2.1.2示：其中总开关起控制总电源的作用，八个控制开关分别为八个按钮，经过编码翻译，由译码器译出编码器的编码，从而在显示器显示数字。
基于单片机的8路温度巡检仪的毕业设计
8路温度巡检仪设计任务：8路温度巡检仪可以测量0-300 o C 范围内的8路输入温度值，并能在5位LED 数码管上轮流显示，最高位显示通道数。
测量最大分辨率为0.05 o C 。
方案确定：8路温度巡检仪电路由A/D 转换，多路数据选择，数据处理及显示控制组成。
电路原理图如图所示。
A/D 采集由集成电路AD7705组成，数据选择开关由CD4051组成,地址线决定对哪一路进行数据转换.扩展的外围芯片采用串行接口芯片,使整个系统体积小,功耗低,有极好的可维护性和较强的抗干扰性能。
单片机晶振为12M ，AD7705的时钟线接单片机的LAE 端，它将产生2M 的时钟。
单片机P0口为数码管的段码，P2口为位选。
P3.0为A/D 数据输入端，采用串行通信的方式0进行数据的读入。
For personal use only in study and research; not for commercial use系统硬件设计： 1、A/D 采样模块：在这一部分电路中，AD7705是用于低频测量系统的前端器件，它分辨率高，且有节电模式，能够满足高精度和低功耗的要求。
此外，AD7705片内还有数字滤波电路、校准电路和补偿电路，因而能更好地保证高精度的实现温度测量。
AD7705使用5V 单电源，它有两个模拟差分输入通道，在电源为5V 、参考电压为3.3V. AD7705可直接接收传感器产生的小信号以进行A ／D 转换并输出串行数字信号。
它采用Σ－Δ技术来实现16位A ／D 转换。
采样速率由MCLKIN 端的主时钟和放大器的可变增益来决定。
实际上，AD7705同时可以对输入信号进行片内放大、调制转换和数字滤波处理。
其数字滤波器的阻带可编程控制，以便调节滤波器的截止频率和输出数据更新速率。
For personal use only in study and research; not for commercial use关于AD7705基准电压的选择中，为了测量的精度，没有直接将电源电压作为基准电压，而是选用专门的稳压集成芯片ASM1117.并且要进行去耦处理。
单片机课程设计八路温度巡回检测系统方案
课程设计八路温度巡回检测系统院（系）： XXXXXX学院专业：XXXXXX学号：XXXXXXX学生： XXX指导老师： XXX摘要：本文介绍了一种基于PIC16F877A单片机，利用DS18B20对多路温度采集，并进行温度的控制与检测，并通过12864液晶显示出来。
系统过控制按钮实现了实时各路的报警温度，并且实现多路与任一单路温度显示切换，从而既可以进行多路的检测又可以进行任一单路的监控，而且还有数字跟图形两种显示方式更为直观。
在温度超过设定温度时温度跟时间通过24C02存储起来，以便查看，同时可以通过固定远程报警，还能将温度上传至PC机，进行后续处理。
关键词：温度检测；单片机；串行通讯；DS18B20;目录1系统设计62主芯片：PIC16F877A单片机简介82.1PIC单片机的优越之处：82.2PIC16F877A引脚图与主要性能92.3最小系统112.3.1复位功能112.3.2 系统时钟122.4 设计心得总结123LCD12864液晶原理介绍与接口实现123.1 液晶显示模块概述123.2 液晶引脚说明133.3 接口时序143.4 具体指令介绍173.5 显示坐标关系223.5.1、图形显示坐标223.5.2 汉字显示坐标243.6 与单片机的接口实现253.7设计心得总结264DS18B20原理介绍与接口实现274.1 DS18B20简介274.2DS18B20结构与其工作原理274.3DS18B20的接口实现364.3.1 硬件设计364.3.2 软件设计374.4设计心得总结384.4.1 焊接问题：384.4.2 软件设计：384.4.3 不足：395存储芯片AT24C02简单介绍与接口实现395.1AT24C02功能描述管脚定义395.2管脚定义与接口实现405.3设计心得416 实时时钟DS1302简单介绍与接口实现426.1 DS1302简介426.2 DS1302结构与工作原理426.3DS1302的接口实现447温度上限报警功能467.1 设计原理467.2 设计心得体会478与PC串口通讯与VB上位机简单介绍478.1 与PC串口通信478.2 上位机介绍499 总结57附录58部分原理图：58参考文献：59基于PIC单片机的多路温度监控巡回系统1系统设计在工业生产和日常生活中，经常要对温度进行测量与控制，并且有时是对多个点进行温度测量，比如冷库温度监控、环境温度监测、农业温室监控、粮库温度监控等。
数显8通道模拟参数巡检仪的设计与制作
论文编码：TM46 首都师范大学本科学生毕业论文数显8通道模拟参数巡检仪的设计与制作作者李新光院系信息工程学院专业电子信息工程系学号 1041000178指导教师马昆宝日期 2008年5月1日中文提要在一个复杂的控制电路处于正常工作状态时，往往有多个工作点的电压需要时刻被监测，然而依靠人工地去检测每个点的电压既耗时又不方便，这时，就需要用到多通道模拟参数巡检仪来检测。
本文所设计的数显8通道模拟参数巡检仪可以自动循环检测8路0～5V的电压值，具有测量方便、精度高，抗干扰能力强、成本低等特点。
此巡检仪主要有两大部分组成：循环控制部分和电压测量部分(电压表)。
循环控制部分几乎全部采用了CMOS4000/4500系列数字集成电路芯片，包括通用时基电路、计数器、译码器、和模拟开关-数据选择器。
CMOS集成电路采用场效应管组成互补推挽结构，工作时两个串联的场效应管总是一管导通,另一管截止，静态时几乎不从电源吸取电流，因此功耗极小。
电压测量部分主要由双积分式A/D转换器构成。
其基本原理是对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔，然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔，进而得到相应的数字量输出。
由于该转换电路是对输入电压的平均值进行变换，所以它具有很强的抗工频干扰能力，在数字测量中得到广泛应用。
关键词：A/D转换器 CMOS集成电路循环控制AbstractWhen a complicated control circuit is working normally, there’re usually some voltages of nodes should be measured at any moment. But it is a waste of time and so troublesome to measure it artificially. So we need a Multicenter Simulation Parameter Circular Measurement now.The design of the LED Multicenter Simulation Parameter Circular Measurement in this paper can measure the voltages of eight nodes between 0 to 5 volts automatically and circularly. It has some advantages such as convenient measure, high precision, anti-jamming and cheap cost. The Measurement is making up of two parts: the Circular controller and the voltmeter.The Circular controller part mostly adopts digital IC of CMOS4000/4500 series. The IC of CMOS is a configuration of complementary push-pull making by Field Effect Transistors (FET). It is always that one FET is open while the other is closed when the IC works. It hardly assimilates current from the power when it’s in the static state, so it has little consumption of power.The voltmeter is made up of double-integrating analog to digital convertor (ADC). The basic theory of it is to integrate the input analog voltage and the reference voltage twice, and change the average of input voltage to the time slot which is directly proportional to it, then calculate the time slot by clock pulse and counter, so we can get the digital output in the end. By the reason of the average of input voltage is changed in the convertor circuit, so the convertor circuit has strong ability of anti-jamming to the power frequency, and it has been widely used in the field of digital measure.Key words: analog to digital convertor IC of CMOS control circularly第一章引言人类的经济活动已经到了工业经济时代，并正在转入高新技术产业迅猛发展的时期。
8路巡回检测、报警系统的设计与实现
电子电路实验 3 综合设计总结报告题目：8 路巡回检测、报警系统的设计与实现班级：学号：姓名：成绩：日期：摘要随着电子技术的发展，家用电器和办公设备的智能化、系统化已成为发展趋势，而这些高性能的设备几乎都要通过电子电路实现。
同时，温度作为与我们生活息息相关的一个环境参数，对其的测量和研究也变得极为重要。
本实验基于数字，模拟电子电路相关知识实现了8路温度巡回检测、报警系统。
此系统包括555时钟电路、计数与译码显示电路、拨码开关和数据选择电路、蜂鸣报警电路等模块。
各模块焊接前均用Multisim软件对电路进行了仿真。
8路通道用8个拨码开关实现对工作状态的模拟，该系统能对多个通道的运行状态进行巡回检测，当某一通道发生故障（既拨动对应通道的开关）时，由检测系统发出报警并显示发生故障的通道号，故障排除后，系统可继续进行巡回检测。
目录目录 (3)1设计任务 (4)设计选题 (4)设计任务要求 (4)2方案设计与论证 (5)方案一 (5)方案二 (6)3 单元电路的选定和设计 (7)拨码开关电路、数据选择器和蜂鸣报警电路 (7)循环计数器和译码显示电路 (9)时钟发生电路 (9)窗口电压比较器电路......................................................................... (11)温度传感器电路......................................................................... (12)4 装配与调试 ............................................................................ .. (14)装配注意事项 ........................................................................ (14)测试仪器 ........................................................................ (15)拨码开关电路、数据选择器和蜂鸣报警电路的测试 (15)循环计数器、译码显示电路的测试 ........................................................................ (16)时钟发生电路的测试......................................................................... (17)窗口电压比较器电路的测试 ........................................................................ (17)温度传感器电路的测试 (20)5 实验总结 (21)完成情况 (21)问题及对策 (21)收获与体会 (22)6 参考文献 (22)7 附录 (22)附录 1 系统电路图 (22)附录 2 元器件清单 (24)附录 3 实物照片 (25)附录 4 实验日志 (26)1.设计任务设计选题8路巡回检测报警系统的设计与实现设计任务要求设计一个8路巡回温度状态检测、报警系统，能够对8个测试区域的温度状态是否正常进行巡回检测；当某一测试区域的温度超过正常范围时，由巡回检测系统发出报警并显示第几个测试区域出现故障。
八路自动巡回监测系统研发设计
天津工业大学课程设计技术报告题目：八路自动巡回监测系统设计学院：机械工程学院专业：测控082学生姓名：指导教师：-Ⅱ-摘要在实际生产和生活等各个领域中，温度是环境因素不可或缺的一部分，对温度进行及时精确的控制和检测显得尤为重要。
随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉，热处理炉，生化温室中温度进行监测。
采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。
本文介绍了基于单片机AT89C51的温度监测系统的设计方案与软硬件实现。
采用电阻式温度传感器PT100采集温度数据，模数转换器AD0809对采集的温度进行转换，液晶显示屏1602显示温度数据，通过按键进行循环显示和单通道显示温度的设置。
给出了系统总体框架、程序流程图和Proteus 仿真结果，并在硬件平台上实现了所设计的各种功能。
关键词：单片机AT89C51，温度传感器PT100，模数转换器AD0809，液晶显示器1602-Ⅱ-AbstractTemperature is an essential of environmental factors in our actual production，living and many other fields. It’s particularly important to control and detect the temperature promptly and exactly. With the development of the national economy, people need to all in the furnace, heat treatment furnace, chemical and biological monitoring of the temperature of the greenhouse and control. Single-chip computer to control not only has control of their convenience, simplicity and flexibility advantages, but also substantial increase in temperature was charged with technical indicators, which can greatly improve the quality and quantity of products.This article describes the AT89C51 microcontroller based temperature monitoring system design and software and hardware. PT100 temperature sensor using temperature data collected, the temperature of the collected AD0809 ADC conversion, LCD display temperature data in 1602,through buttons to set the different channel’sdisplay of the temperature, Overall frameworkof the system is given, the program flow chart and the Proteus simulation results and hardware platform designed to achieve the various functions.Key words: SCM AT89C51, temperature sensorPT100, Analog AD0809, LCD 1602-Ⅱ-目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章引言 (2)1.1系统背景和意义 (2)1.2系统实际表述 (2)1.2.1温度采集系统的表述 (3)1.2.2 温度显示系统的表述 (4)第二章系统硬件设计 (5)2.1温度数据采集模块 (4)2.1.1温度传感器PT100 (8)2.1.2A/D转换器AD0809 (9)2.1.3信号调理电路 (8)2.2单片机控制模块........................................................... 错误！未定义书签。
八路自动巡回监测系统设计
天津工业大学课程设计技术报告题目：八路自动巡回监测系统设计学院：机械工程学院专业：测控082学生姓名：指导教师：摘要在实际生产和生活等各个领域中，温度是环境因素不可或缺的一部分，对温度进行及时精确的控制和检测显得尤为重要。
随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉，热处理炉，生化温室中温度进行监测。
采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。
本文介绍了基于单片机AT89C51的温度监测系统的设计方案和软硬件实现。
采用电阻式温度传感器PT100采集温度数据，模数转换器AD0809对采集的温度进行转换，液晶显示屏1602显示温度数据，通过按键进行循环显示和单通道显示温度的设置。
给出了系统总体框架、程序流程图和Proteus 仿真结果，并在硬件平台上实现了所设计的各种功能。
关键词：单片机AT89C51，温度传感器PT100，模数转换器AD0809，液晶显示器1602AbstractTemperature is an essential of environmental factors in our actual production，living and many other fields. It’s particularly important to control and detect the temperature promptly and exactly. With the development of the national economy, people need to all in the furnace, heat treatment furnace, chemical and biological monitoring of the temperature of the greenhouse and control. Single-chip computer to control not only has control of their convenience, simplicity and flexibility advantages, but also substantial increase in temperature was charged with technical indicators, which can greatly improve the quality and quantity of products.This article describes the AT89C51 microcontroller based temperature monitoring system design and software and hardware. PT100 temperature sensor using temperature data collected, the temperature of the collected AD0809 ADC conversion, LCD display temperature data in 1602,through buttons to set the different channel’sdisplay of the temperature, Overall frameworkof the system is given, the program flow chart and the Proteus simulation results and hardware platform designed to achieve the various functions.Key words: SCM AT89C51, temperature sensorPT100, Analog AD0809, LCD 1602目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章引言 (2)1.1系统背景和意义 (2)1.2系统实际表述 (2)1.2.1温度采集系统的表述 (3)1.2.2 温度显示系统的表述 (4)第二章系统硬件设计 (5)2.1温度数据采集模块 (4)2.1.1温度传感器PT100 (8)2.1.2A/D转换器AD0809 (9)2.1.3信号调理电路 (8)2.2单片机控制模块........................................................... 错误！未定义书签。
8路温度巡回检测系统
用单片机8031组成8路温度巡回检测系统1.设计思路温度传感部分：由于题目要求温度分辨率为0.5℃，温度测量范围为0~100℃，DS18B20智能温度传感器能够满足精度要求，同时，它能够以9～12位的数字值读数方式直接读出被测温度，故选择DS18B20温度传感器作为温度采集系统。
题目要求实现8路温度巡回检测系统，设计的检测系统通过一个温度传感器DS18B20、以及8031单片机实现，由于8031只有很小的RAM，没有ROM，故本系统需扩展一片程序存储器2732和一片静态数据存储器6116。
设计系统由DS18B20输入8031单片机，超出0~100℃范围后启动蜂鸣报警器报警，如未报警则进入内存，在8031单片机内设置一定时器程序，定时为一分钟，通过输入数据与已存数据的比较得到最大、最小值，同时将输入数值累加，在单片机内设置一计数器程序，将累加所得数值除以数值总数可得到一分钟内的平均值。
2.方案设计2.1原理框图8031单片机蜂鸣器存储器扩展DS18B20智能温度传感器图1系统设计原理框图2.2 硬件选择2.2.1 DS18B20智能温度传感器DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。
与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。
其特点如下：（1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
（2）在使用中不需要任何外围元件。
（3）可用数据线供电，电压范围： 3.0~ 5.5 V。
（4）测温范围：-55 ~ 125 ℃。
固有测温分辨率为0.5 ℃。
（5）通过编程可实现9~12位的数字读数方式。
（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。
（7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。
2.2.2 8031单片机图2 8031原理图8031内含4kb EEPROM程序存储器，具有功耗低、抗干扰能力强的特点，可安置于监测现场，数据存储器WM0016DRH是一种多功能非易失性SRAM，特点如下：高速高抗干扰自保持，不怕掉电，上下电百万次数据无丢失，断电保护10年有效，既可高速连续读写，也可任意地址单字节操作，无需拼凑页面，随机读写不需等待，立即有效，输入输出TTL/CMOS兼容，上电复位输出，掉电保护，内置看门狗，电源监测，不用外加电路和电池，且引脚与标准SRAM兼容。
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电子电路实验3综合设计总结报告题目:8路巡回检测、报警系统的设计与实现班级:学号: 姓名: 成绩: 日期:摘要随着电子技术的发展,家用电器与办公设备的智能化、系统化已成为发展趋势,而这些高性能的设备几乎都要通过电子电路实现。
同时,温度作为与我们生活息息相关的一个环境参数,对其的测量与研究也变得极为重要。
本实验基于数字,模拟电子电路相关知识实现了8路温度巡回检测、报警系统。
此系统包括555时钟电路、计数与译码显示电路、拨码开关与数据选择电路、蜂鸣报警电路等模块。
各模块焊接前均用Multisim软件对电路进行了仿真。
8路通道用8个拨码开关实现对工作状态的模拟,该系统能对多个通道的运行状态进行巡回检测,当某一通道发生故障(既拨动对应通道的开关)时,由检测系统发出报警并显示发生故障的通道号,故障排除后,系统可继续进行巡回检测。
目录目录 (3)1设计任务 (4)1、1 设计选题 (4)1、2 设计任务要求 (4)2方案设计与论证 (5)2、1 方案一 (5)2、2 方案二 (6)3 单元电路的选定与设计 (7)3、1 拨码开关电路、数据选择器与蜂鸣报警电路 (7)3、2 循环计数器与译码显示电路 (9)3、3 时钟发生电路 (9)3、4 窗口电压比较器电路、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、113、5 温度传感器电路、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、124 装配与调试、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、144、1 装配注意事项、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、144、2 测试仪器、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、154、3 拨码开关电路、数据选择器与蜂鸣报警电路的测试、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、154、4 循环计数器、译码显示电路的测试、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、164、5 时钟发生电路的测试、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、174、6 窗口电压比较器电路的测试、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、174、7 温度传感器电路的测试 (20)5 实验总结 (21)5、1 完成情况 (21)5、2 问题及对策 (21)5、3 收获与体会 (22)6 参考文献 (22)7 附录 (22)附录1系统电路图 (22)附录2元器件清单 (24)附录3实物照片 (25)附录4实验日志 (26)1、设计任务1、1 设计选题8路巡回检测报警系统的设计与实现1、2 设计任务要求设计一个8路巡回温度状态检测、报警系统,能够对8个测试区域的温度状态就是否正常进行巡回检测;当某一测试区域的温度超过正常范围时,由巡回检测系统发出报警并显示第几个测试区域出现故障。
1、基本要求:(1)实现一个8通道状态巡回检测系统,该系统在正常状态下输入低电平,而高电平输入表示出现故障。
(2)巡回检测周期要求不超过8秒。
(3)当某一个通道出现故障时,停止检测,并且发出报警与显示故障通道的序号。
(4)电压比较器:可设定上、下限电压报警值;当铂热电阻传感器调节电路输出电压超过上、下限值时,输出低电平。
(5)利用铂热电阻Pt100完成温度检测,实现温度量转换为直流电压,并要求温度变化20度时,检测电路输出的电压变化不小于1V。
2、扩展要求:利用湿度传感器CM-R实现湿度状态测量。
2 方案设计与论证2、1 方案一基本要求部分,用八个拨码开关,模拟八路通道工作状态,闭合拨码开关时,74LS151对应输入端输入低电平,W输出高电平,驱动数码管,蜂鸣器响,74LS151 芯片 Y 端口输出为低电平,计数器 74LS160 停止计数,QA,QB,QC 输出数据保持为出现故障的二进制码,通过译码器得到数据在共阳数码管上显示的就是一个不变的值。
利用 555 震荡电路产生 10Hz 的计数脉冲,用于 74ls160 计数器计数工作,满足检测周期不超过八秒的要求。
当数据控制端处于高电平时,74ls160 开始计数,通过 QA,QB,QC,QD,输出 bcd 码到 74ls47 与 74ls151 的A,B、C 端口。
计数器一直在 0~7 循环,出现 7 的时候,计数器 74ls160 芯片 QA, QB,QC,QD 分别显示 1,1,1,0,接下来出现 8 的时候 ,QA,QB,QC,QD 显示 0,0,0,0,通过反相器输出一个低电平,计数清零。
译码器电路,采用 74ls47d 译码输出,通过数码管显示扫描结果,当无故障时,数码管一次显示 0~7 的数字,当某一路出现故障时,停止巡回检测,数码管时钟显示这一路对应数码。
采用电压比较器设定上、下限电压报警值;当检测电压超过设定上、下限值时,输出低电平,蜂鸣器报响。
系统方框图如图2、1所示。
图2、1系统方框图2、2方案二采用带有中断控制器的单片机来实现,利用软件定时来对八个通道逐次扫描与驱动数码管动态显示。
利用中断系统捕捉下降沿电平,当通道由高电平跳变为低电平时,单片机捕捉到下降沿,停止扫描,同时让数码管显示该通道与驱动蜂鸣器报警。
由于本题目有八路通道,故需要用到八路外部中断,因此需要采用较为高端的单片机,如STM32系列。
方案二电路简单,只需要单片机最小系统与一个数码管即可。
但就是编写软件的难度较大而且成本较高,电路板不适合自己动手焊接。
综上所述,从实验的要求,方案的难易程度以及方案就是否易于实施的角度考虑,采用方案一,此方案满足本选题的技术指标要求,难度较低,只涉及硬件电路部分,对于软件部分不做要求,易于实现。
3 单元电路的选定与设计3、1拨码开关电路、数据选择器与蜂鸣报警电路图3、1 拨码开关电路、数据选择器与蜂鸣报警电路如图3、1所示,拨码开关一端与相接,另一端接数据选择器的通道引脚。
若拨码开关闭合,则该通道被认为接低电平,若断开,则该通道被认为接高电平。
数据选择器选用八选一芯片74LS151,通过控制地址端从而确定哪一路被选通,选通的那一路从Y端输出,~W端输出与其相反。
由于高电平为正常,低电平为异常。
在正常情况下蜂鸣器应该不响。
故蜂鸣器应接到~W端,一旦被选通的通道为低电平,~W端输出高电平,三极管导通,蜂鸣器响,发出警报。
TTL器件输入引脚悬空即为高电平,但实际测量发现其高电平与5V差的较大,故需要接上拉电阻,使系统稳定性提高。
根据经验上拉电阻一般取值为1K~10K,这里取1K,三极管实际选用9013,偏置电阻取1K。
地址选择为100,开关断开时,~W端输出低电平,蜂鸣器不响。
开关闭合时,~W端输出高电平,蜂鸣器响。
仿真如下图所示:3、2 循环计数器与译码显示电路图3、2循环计数与译码显示电路如图3、2所示,在时钟信号作用下,当数据控制端ENP处于高电平时,74LS160开始计数,QA,QB,QC,QD输出BCD码到74LS47的A,B,C,D端,数码管实时显示当前检测的通道号。
计数到8时对应1000,QD端输出高电平,通过反相器74LS04输出一个低电平给74LS160的CLR端,计数清0,从0开始重新计数,实现0-7的循环八进制计数。
采用74ls47驱动显示译码电路,显示部分使用的就是共阳数码管,74ls47的A~G 输出端分别对应接数码管的a~g,,通过上拉电阻对数码管进行分压限流。
LED 数码显示模块的工作电压为1、66V,工作电流为10mA 。
上拉电阻阻值计算为:5 1.663340.01CC fon V V R I --===Ω 根据实验室提供的电阻,选用R=330欧。
3、3 时钟发生电路采用NE555接成多谐振荡器,RST 为高电平时电路正常工作,DIS 端为555芯片内部三极管的集电极,其中电容的充放电利用二极管使其相互分开,并令这两条回路的充放电时间常数τ相同,以便使所形成的波形为占空比为50%的方波,当输出为高时,DIS 端电压被拉至0V,电容C1通过D2,R2放电,当输出低电平时,VCC 通过R1,D1给C1充电。
充电时间:111**2R C In T =放电时间:212**2R C In T =振荡周期:)(**221121R R C In T T T +=+=故取:C1=0、1uF,C2=0、01uF,1750R k =,2750R k =电路及仿真波形如下图所示图3、3、1时钟发生电路图3、3、2仿真波形3、4 窗口电压比较器电路窗口电压比较器有两个阈值,实验要求超过其上下限时输出低电平,所以用两片运算发大器接成具有不同阈值的电压比较器即可,这里的运算发大器采用的就是LM324,由于阈值的上下限可调所以用滑动变阻器构成的分压器电路。
上限电压:V R R R R R VCC 3)(*32132=+++ 下限电压:V R R R R VCC 2*3212=++ 取Ω=Ω=Ω=K R K R R 1,1,510321输入低于下限电压2V 时输入高于上限电压3V时3、5 温度传感器电路采用R1,R2,R3,Pt100构成单臂测量电桥,当Pt100电阻与R1,R2,R3不同时,电桥输出一个mV 级的压差信号U1,U1,经过运放LM324放大后输出期望大小的电压U2,电路中R7=R6,R1=R4,放大倍数=R6/R1,运放采用单一5V 供电。