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1、<p> 課程設(shè)計(jì)(綜合實(shí)驗(yàn))報(bào)告</p><p> ( 2012-- 2013 年度第 1 學(xué)期)</p><p> 名 稱: 智能儀器設(shè)計(jì) </p><p> 題 目:8通道溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p> 院 系: 自動(dòng)化系 </p><p
2、> 班 級(jí): 測(cè)控 </p><p> 學(xué) 號(hào): </p><p> 學(xué)生姓名: </p><p> 指導(dǎo)教師: </p><p> 設(shè)計(jì)周數(shù): </p>
3、<p> 成 績(jī): </p><p> 日期: 2012 年 12 月 </p><p><b> 摘 要</b></p><p> 本課程設(shè)計(jì)是以51系列單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的溫度采集系統(tǒng)。通過(guò)Pt100熱電阻和K分度熱電偶對(duì)實(shí)時(shí)的溫度采集,經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理將信號(hào)通過(guò)串口上傳至
4、計(jì)算機(jī),從而計(jì)算機(jī)顯示屏讀出實(shí)時(shí)溫度,通過(guò)對(duì)單片機(jī)的設(shè)置達(dá)到所要求的性能。</p><p> 主要做了如下幾方面的工作:一是確定系統(tǒng)的的總設(shè)計(jì)方案,給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖。二是硬件設(shè)計(jì),采用模塊設(shè)計(jì)方法。三是進(jìn)行畫PCB,進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。</p><p> 關(guān)鍵詞:51系列單片機(jī);K分度熱電偶;Pt100熱電偶;ADC0809 </p><p> 課題要求:8通道溫
5、度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p> 設(shè)計(jì)一個(gè)8通道溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),系統(tǒng)誤差小于1%;其中4路測(cè)量范圍0-200°C,選用Pt100熱電阻;另4路測(cè)量范圍0-600°C,選用K分度熱電偶。要求:</p><p> 1、畫出系統(tǒng)組成框圖;</p><p> 2、完成硬、軟件功能分配;</p><p><b>
6、 3、完成芯片選型;</b></p><p> 4、進(jìn)行系統(tǒng)誤差計(jì)算驗(yàn)證;</p><p> 5、用Protel軟件畫出電路原理圖;設(shè)計(jì)PCB板;</p><p> 6 、畫出系統(tǒng)軟件流程圖;</p><p> 7、根據(jù)后續(xù)教學(xué)內(nèi)容,增加系統(tǒng)功能。</p><p><b> 1 設(shè)計(jì)方案
7、</b></p><p> 溫度是國(guó)際單位制7個(gè)基本物理量之一,是生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)試驗(yàn)中的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中,常需要對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。采用微型機(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)、顯示、信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制。對(duì)于提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源都有重要作用。為此設(shè)計(jì)了一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)單通道溫度檢測(cè)及顯示系統(tǒng),可以很容易實(shí)現(xiàn)溫度采集及顯示。</p><p> 整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1.5所示:&l
8、t;/p><p> 溫度采集整體結(jié)構(gòu)框圖</p><p> 系統(tǒng)工作流程圖如圖所示:</p><p><b> 系統(tǒng)工作流程</b></p><p><b> 2主要器件的介紹</b></p><p> 2.1AT89C51</p><p>
9、AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器,俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價(jià)的方案。 </p><p> 2.2 ADC0809</p><p> ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器
10、、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器,可以和單片機(jī)直接接口。 </p><p> 由下圖可知,ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道,允許8路模擬量分時(shí)輸入,共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量,當(dāng)OE端為高電平時(shí),才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)
11、據(jù)。</p><p><b> 2.3 LM324</b></p><p> LM324是四運(yùn)放集成電路,它采用14腳雙列直插塑料封裝,外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器,除電源共用外,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來(lái)表示,它有5個(gè)引出腳兩個(gè)信號(hào)輸入端中,Vi-(-)為反相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反
12、;Vi+(+)為同相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324引腳排列見圖2。</p><p><b> 3電路實(shí)現(xiàn)</b></p><p> 3.1 Pt100測(cè)量電路</p><p> PT100變化的是阻值而ADC0809 的輸入信號(hào)范圍為0~5V,在200℃的時(shí)候Pt100 的阻值為175.86Ω,我們利用電
13、橋的原理將阻值的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化,之后利用LM324的運(yùn)放放大作用將微小的電壓信號(hào)放大,以便ADC0809 的模數(shù)轉(zhuǎn)換。右側(cè)電路圖: </p><p> 3.2 電壓放大電路</p><p> 3.2.1 Pt100的電壓放大電路:</p><p> 經(jīng)電橋初步轉(zhuǎn)換的輸出電壓為MAX(V0-V1)=0.3076V,若想放大為5V,則需要放大5/0.36
14、79=16倍。所以電橋的設(shè)置參數(shù)如圖所示。</p><p> 3.2.2 熱電偶的放大電路</p><p><b> 原理圖如下</b></p><p> 實(shí)際中的電路連接中設(shè)置為R1=1K,a=b=4.7,c=10,R=10K;連線如下圖</p><p> 在實(shí)際中,經(jīng)過(guò)查詢得知熱電偶在600℃的未溫度下能產(chǎn)生
15、24.905mV的電壓,經(jīng)過(guò)上面的放大器放大之后能放大200倍,最后能順利和ADC0809 的接口實(shí)現(xiàn)連接。</p><p> 3.3 ADC0809 的連接</p><p> 實(shí)際上ADC0809 連接很簡(jiǎn)單:我們將P1口作為選中和接收數(shù)據(jù)線,這樣能更加節(jié)省口的利用,減少了無(wú)謂的浪費(fèi)。CLK經(jīng)過(guò)定時(shí)器T0 接收時(shí)鐘信號(hào)。接線如下:</p><p><b&
16、gt; 4心得體會(huì)</b></p><p> 通過(guò)這次溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì),讓我掌握把理論運(yùn)用于實(shí)際,不再只固定于書本,不再是一味的死讀書。在這次課程設(shè)計(jì)中遇到了許多大大小小的問(wèn)題,到最后一一都解決了。在這過(guò)程中,我學(xué)到了很多課本上沒(méi)有學(xué)到的知識(shí)?!凹埳系脕?lái)終覺(jué)淺”,唯有不斷實(shí)踐,才能跟進(jìn)一步。</p><p> 總之,這次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我受益匪淺,同伴的相互合作即增加了我們的
17、團(tuán)隊(duì)意識(shí)以及把理論的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際。這次的課程設(shè)計(jì)不僅讓我培養(yǎng)了自己的設(shè)計(jì)思維,增加了動(dòng)手操作的能力,還使我懂得“神奇”的東西我們也可以做出來(lái),更讓我體會(huì)到實(shí)現(xiàn)電路功能的那種無(wú)以名狀的喜悅。此次課程設(shè)計(jì)使我明白知識(shí)是無(wú)限的,自己需要努力的地方還太多太多,我真心的急迫的希望自己可以不斷進(jìn)步,不斷提高自己,使自己不再是局限于書本,而是活學(xué)活用,在實(shí)踐中求得真本事。</p><p> 只有通過(guò)不斷實(shí)踐,不斷地發(fā)現(xiàn)自己
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