热敏电阻温度测量控制步进电机设计说明书

微机接口技术课程设计说明书课程名称：热敏电阻温度测量控制电机学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化组员：指导老师：日期：目录1．课程设计任务书 (1)1.1 任务要求 (1)1.2 设计项目 (1)1.3 主要技术要求 (1)1.4 主要完成任务 (1)1.5 提交成果 (1)1.6 注意事项 (2)2．说明书正文 (3)2.1 前言 (3)2.2 现状 (4)2.3 任务分析与方案设计 (5)2.4 系统电路原理图 (6)2.5 元件参数选择及清单 (16)2.6 电路的调试 (17)3．心得体会 (19)4．参考文献 (21)5．附录 (22)1．课程设计任务书1.1 任务要求在Dais实验台基础上设计并调试一个外接口电路，能够测量和显示所测量（依具体题目定）的值，且具有一定的控制功能，编程并调试完成整个开发系统。

每组一题，分别由3～4位同学合作完成。

1.2 主要技术要求1）测温题要求温度测量：0摄氏度～+100摄氏度；电机转速题要求：0～1500r/min；称重题要求：自行设定。

2）显示精度：0.1g1.3 主要完成任务1、查找相关资料，确定课程设计方案；2、微机接口电路硬件的焊接、装配、逐步排除故障及调试；3、用Protel2004绘制微机最小系统配置原理图；4、用Protel2004绘制相关项目的接口原理图；5、编写有关项目的程序，并进行调试；6、按照相关项目内容要求，上机进行联调；7、编写课程设计报告。

1.4提交成果1). 课程设计说明书一本。

（电子文档和打印稿各一份）要求：内容完整，图表完备，条理清晰，分析有据，计算精确。

所附电路图布局合理，清晰完备，图形和符号要规范。

2). 所用元器件清单。

3). 电路实体一套。

要求：该电路实体必须是经过自己安装调试通过并达到性能指标要求的电路实体。

- -11.5 时间按排6月14日～6月27日，地点：机械学院微机原理实验室6月14日上午，分组及分配课程设计任务。

下午，查找相关资料，初拟总体方案。

6月15日分发参考资料、讨论确定总方案，上机熟悉Protel2004软件。

6月16日～6月18日完成微机最小系统配置原理图、相关项目接口电路原理图及各项目接口；借领工具，、PCB板及相关元器件。

6月19日～6月23日各项目PCB板的焊接、装配、调试等工作、相关程序设计、编写及联机调试。

6月24日～6月25日答辩及验收课程设计成果（归还所借工具，上交课程设计成果）。

6月26日～6月27日提交修改后的最终报告及成果。

1.6 注意事项1、按时上下机，严禁玩游戏，注意公共卫生。

2、爱护实验室内一切实验设施，违者按零分计。

3、爱护借用的工具，丢失工具者按原价赔偿。

故意损坏工具者按零分计，并原价赔偿。

4、注意安全。

下课时关闭总闸与空调，拔掉电烙铁，关好门窗。

5、不准用笔在实验桌上乱写乱画，否则按零分计。

1.7项目汇总热敏电阻测温放大电路PCB板1.温度测量（1）两点间温度的测量与控制。

开机系统进入工作状态1.当温度=40℃时，转换指示灯进入状态2。

当温度升至100℃时，转换指示灯进入状态3。

当温度≤40℃时，返回状态1。

要求在全过程中能显示当前温度值。

（2）多点温度开关的控制。

开机系统进入工作状态1。

当温度=60℃时，转换指示灯进入状态2。

当温度=100℃时，转换指示灯进入状态3。

当温度=150℃时，返回状态4，保持3秒，返回状态2。

同时能显示当前状态的温度值。

（3）四位数数字式温度计测量与控制。

用热敏电阻作为测温传感器组成能测量0℃—200℃的四位数字温度计。

数字温度计能调零、切换量程。

（4）空调机的温度测量与控制。

设置控制按钮来设定温度模式。

设定温度范围为34℃—20℃，每按一次设定温度按钮，减少1℃直至最低设定温度20℃，再按一次又回到34℃。

当室温高于设定温度，压缩机运转，使室温降低；反之，则压缩机停止运转。

本电路只取两位LED数码显示温度值。

程序以计时中断，每50毫秒中断一次，比较室温与设定温度值一次，而令压缩机停止或运转（用两个LED显示压缩机工作状态）。

（5）J键盘设定温度控制。

应用键盘设置多点温度开关的控制。

键入温度=60℃时，转换状态指示灯进入状态21，键入定时时间t=10S。

这首，小于设定温度，加热器工作，反之则风冷器工作（用两个LED显示加热器与风冷器工作状态）。

键盘能实时键入温控点与定时值。

2．步进电机的控制步进电机转速与正反转控制。

控制四相步进电机是采用编程方法实现四相八拍环形分配运行方式，改变激励脉冲频率的大小来实现调制。

变换步进电机的其中两相相序，就能实现步进电机的正反转。

2．说明书正文2.1 前言从晶体管、集成电路，到超大规模集成电路，日新月异的微电子技术是计算机技术飞速发展的基础。

计算机的发展，加快了信息技术革命，使人类进入信息时代。

多媒体计算机技术的应用，实现了文字、数据、图形、图像、动画、音响的再现和传输；国际互联网(Internet)把世界联成一体，形成信息高速公路，令人真正感到天涯咫尺。

以半导体集成电路为中心的微电子技术的进步，使计算机向着微型、高性能、低成本的方向迅猛发展。

至今，集成电路已发展到第四代，即超大规模集成电路(VLSI)。

今天的微处理器，不仅CPU，而且连同存储器、输入/输出接口等电路也做在同一块硅片上。

微处理器的飞速发展使微机高度微型化、快速化、大容量化和低成本化，单台微机的性能已达到中型机以上水平。

微型计算机软硬件不断翻新，但工作原理基本上没变，通过学习微机的工作原理、CPU结构和功能、各种寻址方式和微机的指令系统、汇编语言程序设计、中断的工作原理及处理方法和接口技术，以期能在理论上及实践上掌握和应用微型计算机的主要技术。

微机原理是一门专业基础课程，它的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。

要求学生对微机原理中的基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握微型计算机的结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言程序设计方法、微机系统的接口电路设计及编程方法等，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力本次温度测量控制程序设计采用汇编语言程序编写，要求设计者具备微机原理的理论知识和实践能力。

微机原理和接口技术是一门实践性强的学科，不但要求有较高的理论水平，而且还要求有实际的动手能力。

本课程设计的主要目的是提高实践能力，包括提高汇编等语言的编程能力及对接口等硬件的理解分析能力和设计接口电路的能力，在进行课程设计的过程中，通过让学生体验自己分析解决问题，从而帮助学生系统地掌握微机原理的接口技术的相关知识。

程序使用Dais实验台进行模拟，包括程序输入、调试、运行，最后进行结果分析，验证程序的正确性。

学习微机原理与应用的理论知识后，通过本次课程设计加深对它的理解和掌握。

在设计过程中，广泛查阅各种所需的资料，通过实践来加深和巩固理论，同时将自己对这门技术的理解应用在设计当中，提高实践水平和综合能力。

2.2 现状随着企业生产规模的逐渐扩大，对生产过程的自动化程度要求越来越高，系统控制在向着更加复杂，可靠性及精确性要求更高的方向发展。

这就要求必须有更加先进的控制系统与之相适应。

微型计算机自出现以来，便以其集中度高、功能强、体积小、功耗低、价格廉、灵活方便等一系列优点，广泛应用于国防、航空航天、海洋、地质、气候、教育、经济、日常生活的各个领域，并发挥着巨大的作用。

随着自动控制理论和计算机应用技术的发展，生产过程将进一步微机化、规范化和科学化，使各生产只能管理部门能够利用计算机终端通过电话线或光纤通讯电路与微机控制系统联网，随着从公用数据库中了解分析生产情况，以便对下一步的生产和技术改造进行决策，有利于提高生产率和产品质量。

本课题中，可以实时监控到环境中的温度，并以温度控制电机速度，既能了解分析情况，又能完成生产的自动化。

2.3 任务分析与方案设计2.3.1任务分析热敏电阻温度测量控制电机原理是通过给热敏传感器一个温度，该传感器发生变化，从而使电阻或电容等参数发生变化，传出到A/D转换芯片。

转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。

CPU根据程序将这种结果输出到显示器。

直至显示这种结果。

利用实验系统上的0809作为A/D转换器，实验系统上的电位器提供模拟量输入，编制程序，将模拟量转换成数字，通过数码管显示出来。

再根据数码管显示的值来控制电机的转动，以及转动的快慢。

具体的分工由两人硬件，两人软件，徐立，王勇做硬件焊接工作，王强，徐江南做软件编程工作，最后一起联机调试。

2.3.2方案设计(1)用热敏电阻测温度的方法，通过热敏电阻测得温度。

(2)将其转化为电压值，再由电压值转化成LED灯的显示值。

(3)其中根据LED灯的值来判断个状态的显示值，从来还确定步进电动机的是否转动。

(4)再者判断状态值大小，实现步进电动机的快慢速转动。

(5)步进电动机的转动实现降温的效果。

2.4系统设计与开发（1）接口电路设计输入接口电路的功能是将传感器输出的电信号经过必要的转换或信号放大与处理，使之符合微机控制系统要求。

接口电路的组成与传感器输出测量信号的形式有关，与微机处理系统功能要求有关，因此可根据输出信号的形式和系统的功能要求决定接口电路的类型热敏电阻测温接口电路（如图2）1、传感器激励电源电路由U1、D1、R1、R2、R3、C1、RW1组成产生稳定的电压源，即传感器工作电压。

热敏电阻传感器在工作时，希望它只跟测试温度发生对应关系。

但现实中，热敏电阻传感器的激励电源引起的微小变化将严重影响测试的精度，必须要专用的稳压源供电。

在电路中R1、D1、C1为运算放大器同相输入端提供稳定的基准参考电压，输出电压经R2、RW1、R3分压，经RW1可调端反馈到运算放大器的反相输入端，这样调整RW1就能输出稳定的设定电压值。

2、传感器接口电路传感器接口是连接传感器与放大器的端口，电路由R4、R5、R6、RW2、C2、Q1组成。

热敏电阻传感器在温度变化场下将产生电阻率的变化，为获得对应的电压值，将热敏电阻传感器RD-A设计放置在Q基极的上偏置；与下偏置RW2、R4、C2（C2为旁路电容）共同组成Q1基极的偏置电路，调整RW2就能改变基极电压的起始点，上偏置热敏电阻传感器随着温度的变化其阻值也跟着变化，进而改变了基极Ib的大小，由于Q1的放大作用将发射电流Ie放大，流经R6时产生随温度变化的对应电压值。

3、跟随器其功能是输入输出阻抗和放大电流的作用。

4、十倍放大器将电路中的R7、R8、R9阻值设计为10K欧姆，这样运算放大器将组成十倍的反相运算放大器，RW3为调整U3的共模抑制电压，调整时，使U3的同相输入端、反相输入端的输入为零（即2、3端接地），调整RW3使U3的6脚输出为零。