测控系统设计方法
测控系统技术课程设计
测控系统技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握测控系统技术的基本原理、方法和应用，培养学生的实际操作能力和创新意识。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：（1）理解测控系统的基本概念、组成和分类；（2）掌握测控系统的硬件和软件设计方法；（3）熟悉信号处理、数据采集和控制算法等方面的知识。
2.技能目标：（1）能够运用测控系统技术解决实际工程问题；（2）具备测控系统硬件选型、软件设计和系统调试的能力；（3）熟练使用相关仪器仪表和编程软件。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作精神和责任意识；（2）激发学生对测控系统技术的兴趣，培养创新思维；（3）使学生认识到测控系统技术在现代社会中的重要性和应用价值。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.测控系统概述：介绍测控系统的定义、组成、分类和应用领域；2.测控系统硬件：讲解传感器、信号处理电路、执行器等硬件组件的选择和设计；3.测控系统软件：涵盖控制算法、数据采集、人机界面等方面的内容；4.测控系统实例分析：分析实际工程中的测控系统案例，让学生学以致用；5.实验操作：进行测控系统实验，培养学生动手能力和实际操作技能。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：系统地传授测控系统的基本原理和知识；2.讨论法：学生针对实际案例进行讨论，培养解决问题的能力；3.案例分析法：分析典型测控系统实例，帮助学生更好地理解理论知识；4.实验法：让学生亲自动手进行实验，提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统性的学习资料；2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂教学效果；4.实验设备：配置完善的实验设备，确保学生能够进行实际操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采取以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置适量的作业，检查学生对知识点的掌握程度和应用能力；3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和问题解决能力；4.考试：设置期中和期末考试，全面测试学生的知识水平和应用能力。
羽流实验测控系统技术研究和制造总体设计和详细施工方案
QB xxxxxxxxxx公司质量管理体系文件羽流实验测控系统技术研究和制造总体设计及详细施工方案编制：年月日审核：年月日批准：年月日发放编号: 受控状态：□受控■非受控xxxxxxxxxxxxxxx公司发布文件状态版本历史目录1系统要求 (4)2羽流实验测控系统设计方案 (6)2.1系统分析 (6)2.2系统方案 (7)2.3系统软件 (9)3系统详细施工方案 (11)3.1信号调理分线箱的实现方法 (11)3.1.1温度信号的采集 (11)3.1.2压力信号采集 (15)3.1.3流量信号的采集 (15)3.1.4应力及应变信号 (16)3.1.5振动信号的采集 (16)3.2信号分线模块的实现方法 (16)3.3FPGA模块与时序开关量的控制 (18)3.4控制电路及控制台箱的设计 (19)3.5敷设电缆实施方案 (24)3.6系统机械安装形式 (25)3.7系统软件实现 (26)3.7.1操作指令模块 (28)3.7.2系统操作指令通讯模块 (29)3.7.3系统配置模块 (29)3.7.4数据采集显示模块 (31)3.7.5数据存储与回放模块 (31)3.7.6控制指令时序编辑模块 (32)3.8项目施工进度 (34)1系统要求根据甲方提供的美国NI公司的数据采集系统，设计开发羽流实验测控系统一套，分别用于温度、压力、流量、应力等物理量的测量。
其具体要求如下羽流实验控制系统●控制对象（阀门）100路，控制精度mS级；●设置相应的控制台面，控制台上设置控制开关40个，重要参数显示表头30个。
●控制计算机、控制台以及控制机柜设置在测控间，控制对象分布在系统间、羽流实验间。
羽流实验数据采集系统●开发甲方提供数据采集卡，作为温度、压力、流量、推力等传感器信号的数据采集系统；●传输、采集、转换、隔离、放大传感器输出4mA～20mA的电流信号，并在计算机上显示、存储及数据处理●信号选用双端输入方式设计开发要求（1）根据上述控制台及数据采集系统的要求，设计开发数据采集系统一套，（2）敷设相应的电缆并有一定的冗余，敷设电缆的要求如下（房间布局参见附件）；1）实验间（9号房间）A、距离：从舱体外侧至测控间B、数量：测量线300路，控制线各20路2）系统间（1、2、4、5、6房间）A、距离：分别从上述系统间至测控间B、测量线各30路，控制线各20路3）系统间（3号房间）A、距离：从系统间至测试间B、数量：测试线100路，控制线40路上述测量线共550根，控制线190根（3）设计制造相应的测量控制机柜，放置在测控间；（4）设计制造相应系统控制台面，并能够进行交互控制和显示；（5）配置相应的测量、控制计算机系统。
大气数据自动测控系统设计
、 ． ３ ＮＯ３ ｂ１２ ．
Ｍａ． ０ ８ ｖ２ ０
文章编 号： １７— ５２ （０ ８ ３０ ０－ ３ ６３ １２ ２ ０ ）０—３ ２０
大 气 数 据 自动测 控 系统 设 计
张 小平 ，宋振 宇
（ ．海军驻太原地区航空军 事代表室 ，太原 ０ ０ ０ ；２ １ ３ ０ ６ ．海军航空工程学 院 科研 部 ，山东 烟台 ２４ ０ ） ６ ０ １
行相关 仪表 、传 感器 的大气 压力环 境模拟 检测 ，操 作人员 需要经过 较长时 间的专业 培训 ，操 作繁杂 、 不易掌握 、效率 低 、精度 低 。而基 于嵌入式 大气数
据 测 控 系 统 ，可 以 自动 精 确 地 完 成 上 述 任 务 ，可 以
等 多种接 口，与外 部的通 讯协议需要 遵循标 准程控
设置就 可以完成 。
３）气体压力 快速精 确控制 的计算方 法
气 体压力 的快速精确 控制是 Ａ动控制 领域的一 个难题 ，容积 内气体在不 同的内外压差 、不 同的容 积体积条 件下 ，对控制表 现 ｍ的灵敏度 和其他如泄
漏率等是 不 同的 ，采用模 糊控制 理论 和对 象在线 快 速识别预 估到控 制计算方 法 ，能 够不断判 断 ｍ对 象
行器 的全／ 压 系统 、 种大气仪 表与传感 器的性 能 静 各
两种类 型的输 Ｈ 信号适用模 拟 量或 频率量 。 由 ｛ 于模 拟量易 受到干扰 而导致 采集精度 不高 ，而 采用 频 率量 输 的传 感器 可以保证 精度 、 ＝ 能力 强 。 抗 ｆ扰
２ ）双通道 同时进 行 自动给定
收 稿 日期 ：２ ０ ．２２ ０ ８０ ．１ 作 者 简 介 ：张小 平 （ ９ ３ ，男 ，高 工 ，大 学 。 １６ 一）
测控系统原理与设计3主机及接口
图3-3-4 软件译码静态显示器接口实例
START:
SETB P1.7
MOV R1,#06H MOV R0,#00H MOV DPTR,#TAB
; 开放显示器传送控制
;字型码首地址偏移量
LOOP:
MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A TI,WAIT TI R0 ;指向下一个字型码 ;关闭显示器传送控制 ;取出字型码 ;发送 ;等待一帧发送完毕
字8的字形代码为813FH，字符M
的字形代码为0A36H。
o n m l k j i h dp × f e d c b a
发光二极管在适当的驱动电流作用下，才能得 到需要的亮度。LED是恒压元件，正向电压一般为 1.2~2.4V。调整驱动电路即选取限流电阻R，应使 LED的工作电流在10~20mA。也可用试验方法， 改变限流电阻，得到适合亮度。发光二极管的驱动 方式有两种。静态驱动方法：对要显示段始终通以 额定电流。动态驱动方法：对要显示段通以矩形脉 冲电流。为保证足够的显示亮度，应施加脉冲电流 幅度为额定电流的数倍。为实现这种显示方式，各 位LED数码管的段选端应并接在一起，由同一个8 位I/O口或锁存器/驱动器控制，而各位数码管的位 选端分别由相应的I/O口线或锁存器控制。
MC14433与8031的接口
A/D接口程序设计
1. 等待延时方式
取数据区首址和 第一个通道地址
启动转换 延时等待 读取数据并存储 数据区指针加1 取下一通道地址
否
全部通道转换结束？ 是
2. 中断方式
主程序 设数据区首址和 第一个通道地址
中断服务程序 读取数据并存储 存储数据 取下一通道地址
消耗功率就越大，且对比度也变差，所以宜采用低频工作。低
测控系统课程设计报告
测控系统课程设计报告一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握测控系统的基本原理、方法和应用，具备分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解测控系统的组成、工作原理和分类；（2）掌握测控系统中信号的采样与量化、误差分析、数据处理等基本方法；（3）熟悉常见测控设备及其应用场景；（4）了解测控技术的发展趋势和前沿领域。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识分析实际测控问题；（2）具备使用测控设备进行数据采集、处理和分析的能力；（3）能够设计简单的测控系统，并进行调试和优化。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和团队合作精神；（2）增强学生对测控技术的兴趣和责任感；（3）引导学生关注测控技术在国家战略和民生中的应用，提高国家意识和社会责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.测控系统的组成与分类：介绍测控系统的的基本组成部分，如传感器、信号处理电路、执行器等，以及不同类型的测控系统及其应用场景。
2.信号的采样与量化：讲解信号采样、量化原理，分析采样频率、量化位数对信号质量的影响。
3.误差分析与数据处理：介绍测控系统中的主要误差来源，分析误差的性质和影响，探讨数据处理方法，如插值、滤波等。
4.常见测控设备及其应用：介绍常见的测控设备，如传感器、执行器、控制器等，分析其在实际应用中的工作原理和性能。
5.测控系统的设计与实践：讲解测控系统的设计方法，包括硬件选型、软件开发等，结合实际案例进行分析。
6.测控技术的发展趋势：介绍测控技术的发展动态和前沿领域，如物联网、大数据、智能制造等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程采用多种教学方法相结合，包括：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握测控系统的基本原理和方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解测控系统在工程中的应用和设计方法。
3.实验法：学生进行实验，培养学生的动手能力和实践技能。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，提高学生的思维能力和创新能力。
基于CAN现场总线技术的智能测控系统的设计
（ ＡＮ） ｃ 总线技术作 了简单介 绍， 接着对 以Ｐ ０ ５ ２单片机为 核心的智能测拉系统 的功能模块组成 ， ８Ｃ ９ 各模块的 工作 原理，
程 进行 检测 和控 制 。 由于模 拟仪 表采 用 的是 ｌ 或 ～５Ｖ ４ ２ ～ ＯｍＡ 的直 流 模 拟 信 号 ， 而且 模 拟 信 号 的 传 输 需 要采 用 一 对 一 的连 接 ， 而结 构 复 杂 ， 时 信 号 变 换 因 同
慢， 抗干 扰能 力差 。
智能 自 智能自 治 节 点 治 节 点
和执行元件
和执行元件
（） ａ集教控制系统 （ Ｃ ） ＤＳ
（） ｂ现场总线控制系统 （ Ｃ ） ＦＳ
具 有 数字 通 信能 力 的 仪表 作 为 现场 设 备 ， 一对 双 绞 用 线 连 接多个 现 场设 备 ， 成 总线 式 分 布结 构 （ 图 １ ， 形 见 ） 因而结 构简单 ， 干扰 能力 强 ， 制 精度 高 。 此 ， 文 抗 控 为 本 给出 了一 种基 于 Ｃ ＡＮ 现 场 总线 技 术 的智 能测 控 系统
硬件设计 ， 软件设计及它们的 实现方 法进行 了较深入 的探讨和详细 的论述 。 个 系统的设计在保证 可靠性的基础上具有 整
通 用 性 ， 时性 和 可 扩 展 性 实
关
键
词 ： 制 器局 域 网 ｌ 场 总 线 ； 能 测控 节点 ｌ ８Ｃ５２ Ｓ Ａ１ ０ ￣ 信 接 口适 配 卡 控 现 智 Ｐ ０ ９ Ｊ ０ ０ 通
控制的载波侦听及冲突检测 （ ｓ ｃ ＭＡ／ Ｄ） ｃ 机制。通信 信 号 使 用 差 分 电压 传 送 ， ２条 信 号 线 分 别 被 称 为
测控系统原理与设计21_输入
图中五个部件的噪声可以视做采集电路内部五个不相关的噪声源， 它们本身的等效输入噪声分别为： 、 VIN 3 0 V 9 V VIN 1 0.085V 、VIN 1 0.085VVIN 2 、 (可忽略不计)
VIN 4 7 V VIN 5 177 V
五个部件的放大倍数分别为：
●数字可编程控制增益：PGA202的增益倍数为 1，10，100，1000；PGA203的增益倍数为1，2，4， 8
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●增益误差：G<1000 0.05％～0.15％， G=1000 0.08％～0.1％； ●非线性失真：G=1000 0.02％～0.06％。 ●快速建立时间：2μs。 ●快速压摆率：20V/μs ●共模抑制比：80～94dB。 ●频率响应：G<1000 1MHz；G=1000 250kHz。 ●电源供电范围：±6～±18V。
在测控系统中，一台微机往往要同时测量 几个被测量，因而测控系统的输入通道常常是 多路的。按照各路输入通道是共用一个采集通 道还是每个通道各用一个，输入通道可分为集 中采集式和分散采集式。
一、输入通道的分类
集中采集式之分时采集结构：
传感器 传感器 调理电路 调理电路 模 拟 多 路 切 换 开 关 采集电路
的传感器。
对传感器的主要技术要求
• 具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围 与被测量实际变化范围相一致。 • 符合整机对传感器精度（通常为系统精度的十倍）和速度 的要求； • 满足被测介质和使用环境的要求（如耐高温、耐高压、防 腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电 或耗电少等）； • 满足可靠性和可维护性的要求。
传感器 传感器
调理电路 调理电路
智能测控系统设计PPT课件
电流放大
XTR110范围选择
智 能 测 控 系 统 设 计
3.7 电压频率变换器（V/F）
1.基本原理
智 能
2.电压频率变换器AD650
测
控 系
3.电压频率变换器AD652
统
设
计
基本原理：电荷平衡转 换法
复位状态：开关在S端， 对应单稳态正脉冲(暂 态)，电容积累电荷。
qc= ucCint=(IRiI)TR
智 能 测 控 系 统 设 计
AD
210
应
用
示 智能例
测 控 系 统 设 计
光电耦合隔离放大器
ISO100
智 能 测 控 系 统 设 计
ISO100主要技术指标
智 能 测 控 系 统 设 计
ISO100应用示例
精密电桥隔离放大器
智 能 测 控 系 统 设 计
3．2 仪器放大器
高精度差动放大器，输入阻抗高，共模抑制 比大，输入失调电压、电流小，输入偏置电 流小，温漂小，时漂小。
智 能
1. 工作原理
测
2. AD522精密集成仪器放大器
控
系
3. AD521精密集成仪器放大器
统 设
4. AD620低价格低功耗仪器放大器
计
5. AD626低价格单电源仪器放大器
6. LM363精密仪器放大器
工作原理
智 能 测 控 系 统 设 计
G=(1+2R1/RG) RS/R3
AD522精密集成仪器放大器
kp
但衰减差。
1(/0)2n
，带通特性平坦，
智 能 测 控 系 统
切比雪夫滤波器： H()
kp
，为常数，
基于PT100的温度测控系统的设计与仿真
基于PT100的温度测控系统的设计与仿真王青【摘要】温度测控在现代工业生产过程中起着非常关键的作用,也是设备按照预定的方案正常运行的必要条件;针对目前工业设备温度控制系统电路稳定性差、精度低、实时显示效果差等缺点,设计了基于PT100的温度测控系统;该系统采用电桥对PT100传感器输出的电信号进行采样;采用LM741设计差分放大电路消除线路阻抗引起的测量偏差;采用ADC0808逐次逼近法消除温控系统的非线性误差;采用STC高性能单片机作为主控芯片进行数据处理、并能够实时显示温度数值和具有设定上下限的功能,最后通过继电器实现对被控对象通断进行控制;系统通过Proteus软件仿真运行验证了电路设计的合理性、温度显示数据的高精度和系统正常运行的鲁棒性.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)009【总页数】5页(P47-50,56)【关键词】PT100;温度;Proteus仿真【作者】王青【作者单位】南通理工学院电气与能源工程学院,江苏南通226002【正文语种】中文【中图分类】TP230 引言温度是表征物体冷热程度的物理量，它可以通过物体随温度变化的某些特性(如电阻、电压变化等特性)来间接测量，通过研究发现金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化，并且具有很好的稳定性，利用铂的这种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器[1]。
金属铂电阻温度传感器精度高、稳定性好，在工业测量方面有广泛的应用。
1 PT100测温工作原理通常所说的PT100是指铂电阻温度传感器在0 ℃时对应的电阻值为100 Ω，电阻变化率为0.385 1 Ω/ ℃，PT100的分度表如表1所示。
根据电阻值和摄氏温度的具体关系，可以推算出变化电阻对应的温度值。
由于PT100是中低温区(-200～650 ℃)最常用的一种温度传感器，故环境温度下具体的电阻取值关系为。
RPT=R0[1+AT+BT2+C(T-100)T3](1)式(1)中R0为摄氏温度在0 ℃时金属铂电阻温度传感器对应的阻值，T为实时环境温度值，ABC分别表示系数值A=3.908*10-3;B=-5.775*10-7;C=-4.183*10-12，RPT为实时环境温度T对应PT100的电阻值[2]。
105. 测控技术中的容错机制如何设计？
105. 测控技术中的容错机制如何设计？105、测控技术中的容错机制如何设计？在当今高度复杂和精密的测控系统中，容错机制的设计至关重要。
容错机制就像是为系统穿上了一层“防护服”，能够在出现故障或错误的情况下，依然保证系统的正常运行或在可接受的范围内继续工作。
那么，如何设计出有效的容错机制呢？首先，我们要明确容错机制的目标和要求。
这包括确定系统能够容忍的故障类型和程度，以及在出现故障时系统需要保持的性能水平。
例如，在某些关键的测控应用中，可能要求系统在部分组件故障的情况下仍能保持高精度和高可靠性的测量与控制。
接下来，对系统进行全面的故障模式和影响分析（FMEA）是必不可少的。
这意味着要仔细研究系统的各个组成部分，预测可能出现的故障模式，评估每种故障对系统性能的影响。
通过 FMEA，我们可以确定系统中的薄弱环节和关键组件，从而有针对性地进行容错设计。
在硬件方面，采用冗余设计是一种常见的容错策略。
这可以是部件级的冗余，比如使用多个相同的传感器来测量同一物理量，然后通过比较和综合它们的输出值来提高测量的可靠性；也可以是系统级的冗余，例如配置备用的控制器或执行机构。
冗余设计虽然增加了硬件成本，但能显著提高系统的容错能力。
除了冗余，硬件的容错还可以通过采用纠错码技术来实现。
例如，在数据传输和存储过程中，使用纠错码可以检测和纠正一定数量的错误比特，确保数据的准确性和完整性。
在软件方面，容错机制的设计也有很多方法。
错误检测和恢复技术是其中的关键。
通过在软件中添加错误检测代码，可以及时发现系统中的异常情况。
当检测到错误时，能够采取相应的恢复措施，如重新初始化、切换到备用算法或使用备份数据。
为了提高软件的容错性，还可以采用模块化和结构化的设计方法。
将软件功能划分为独立的模块，每个模块具有明确的接口和职责。
这样，当某个模块出现故障时，不会影响到其他模块的正常运行，并且便于对故障模块进行定位和修复。
此外，设计良好的异常处理机制也是软件容错的重要部分。
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课程设计报告 第 1 页 共 23 页 水炉检测控制系统设计 课程设计报告 课程设计报告
第 2 页 共 23 页 目 录： 第一章 测试系统设计技术指标 ........................................................................................ 4 1.1 系统设计技术指标 .................................................................................................... 4 1.2 系统设计要求 ............................................................................................................ 4 第二章 检测控制系统方案分析 ........................................................................................ 5 2.1 检测控制系统分类 .................................................................................................... 5 2.2 检测控制系统设计方法 ............................................................................................ 5 2.21检测控制系统设计分析 ........................................................................................... 5 2.22检测控制系统的设计方法 ....................................................................................... 6 2.23数据采集系统设计与选择 ....................................................................................... 8 2.3 数据采集系统方案选择 ............................................................................................ 9 第三章 控制系统设计 ...................................................................................................... 10 3.1 继电器分类 .................................................................................................................. 10 3.2电磁继电器特点 ........................................................................................................... 10 3.3电磁继电器工作原理 ................................................................................................... 10 3.4电磁继电器的作用 ....................................................................................................... 11 3.5电磁继电器控制电路设计 ........................................................................................... 11 第四章 检测与控制系统的的设计与调试 ...................................................................... 12 4.1 元器件的选择 .......................................................................................................... 12 4.2 水炉检测控制电路系统图 ...................................................................................... 12 4.3 硬件电路设计与制作 .............................................................................................. 12 4.31.电桥电路的制作 ..................................................................................................... 12 4.32.放大电路的制作 ..................................................................................................... 13 4.33.AVR电路的设计与制作 ......................................................................................... 14 4.34.继电器控制电路： ................................................................................................. 16 4.4 软件程序设计与编写 .............................................................................................. 17 4.41.程序流程图 ............................................................................................................. 17 4.42.主要子函数： ......................................................................................................... 17 4.5电路的制作与调试 ....................................................................................................... 18 4.51.元器件的焊接： ..................................................................................................... 19 课程设计报告 第 3 页 共 23 页 4.52.硬件的调试 ............................................................................................................. 19 第五章 总结 ...................................................................................................................... 19 参考文献 ................................................................................................................................. 20 附表 程序 ............................................................................................................................... 21 课程设计报告
第 4 页 共 23 页 第一章 测试系统设计技术指标
1.1 测控系统设计技术指标 测量参数 A. 压力P1：0—0.8MPa 大于0.9MPa报警和控制 B. 温度T1：0—90度 大于95度报警和控制 C. 水位H：0—2.0M 小于1.2M报警控制 1) 检测控制系统系统精度要求 小于1.0% 2) 测量采用的两种记录方式 A. 磁带记录方式 B. 计算机记录方式 3) 采集通道 3路（分别测量3个参数） 4) 计算机数据采集程序系统设计语言 采用C语言 1.2 系统设计要求
1) 测试系统设计分析，确定最佳设计方案：选择传感器，放大器，A/D转换器，计算机 2) 计算机数据采集系统设计方案分析 3) 信号采集程序设计与分析，可用C语言 4) 计算机数据采集系统精度分析计算 5) 测试系统要求体积小、稳定性、可靠性好