課程設(shè)計(jì)火藥庫(kù)溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目 名 稱： 火藥庫(kù)溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 所 屬 課 程： 傳感器與檢測(cè)技術(shù) 實(shí) 踐 日 期： 2011.7.42011.7.10 課程設(shè)計(jì)概述：【課程設(shè)計(jì)目的及要求】 【課程設(shè)計(jì)目的】1培養(yǎng)自己動(dòng)手能力2提高理論結(jié)合實(shí)踐的能力3培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力4提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力5建立專業(yè)知識(shí)的意識(shí) 【課程設(shè)計(jì)要求】1綜合運(yùn)用傳感器與檢測(cè)技術(shù)理論知識(shí)完成一個(gè)火藥庫(kù)溫度測(cè)量工作； 2該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量溫度在-50-+50范圍內(nèi)，誤差0.5，可進(jìn)行溫度顯示，超限可報(bào)警的功能。 3培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和扎實(shí)的設(shè)計(jì)技能?！菊n程設(shè)計(jì)原理】傳感器部分。：在多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測(cè)溫方法是將模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離

2、采樣進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換，而為了獲得較高的測(cè)溫精度，就必須采用措施解決由長(zhǎng)線傳輸，多點(diǎn)測(cè)量切換及放大電路零點(diǎn)漂移等造成的誤差補(bǔ)償問(wèn)題。采用數(shù)字溫度芯片ds18b20測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線形較好。在0100攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1攝氏度。ds18b20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)ds1820和微控制器at89c51構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào),可直接與計(jì)算機(jī)連接。這樣,測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單,體積也不大,且由于at89c51可以帶多個(gè)dsb1

3、820,因此可以非常容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量.輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。采用溫度芯片ds18b20測(cè)量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè)趨勢(shì)。部分功能電路的集成，使總體電路更簡(jiǎn)潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢(shì)。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢(shì)。主控制部分此方案采用at89c51八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。既可以單獨(dú)對(duì)多ds18b20控制工作，還可以與pc機(jī)通信.運(yùn)用主從分布式思想，由一臺(tái)上位機(jī)（pc微型計(jì)算機(jī)

4、），下位機(jī)（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級(jí)分布式多點(diǎn)溫度測(cè)量的巡回檢測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。另外at89c51在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：【方案設(shè)計(jì)】實(shí)際采用電路方案如下圖：硬件電路設(shè)計(jì)電源以及看門狗電路a電源電路 因?yàn)閱纹瑱C(jī)工作電源為+5v，且底層電路功耗很小。采用7805三端穩(wěn)壓片即可滿足要求。具體電路圖如下：考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對(duì)惡劣，單片機(jī)會(huì)受到周圍環(huán)境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機(jī)等一些不可預(yù)知的不正常工作現(xiàn)象。工作人員也不可能到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)單片機(jī)重起，本設(shè)計(jì)為單片機(jī)電路添加一個(gè)外部看門狗電路。定時(shí)查詢單片機(jī)的工作狀態(tài),一但

5、發(fā)現(xiàn)異常即對(duì)單片機(jī)延時(shí)重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。特性.正負(fù)雙邏輯輸出的有效復(fù)位信號(hào)。.精準(zhǔn)的門限電平監(jiān)測(cè)。.上電復(fù)位內(nèi)部延時(shí)。.可利用外部電阻調(diào)節(jié)的內(nèi)部看門狗定時(shí)器。.看門狗定時(shí)器的監(jiān)控周期為100ms 典型值。.vcc=0.8vdc時(shí)產(chǎn)生有效的復(fù)位信號(hào)典型值。.僅需很少的外圍元件。具體電路圖如下:鍵盤以及顯示電路鍵盤電路單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路,以及專一的復(fù)位功能外,其它的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來(lái)設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。鍵盤有編碼和非編碼兩種。非編碼鍵盤硬件電路極為簡(jiǎn)單。故本系統(tǒng)采用撥碼開關(guān)來(lái)控制。具體電路如下：a. 開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入有兩種解決

6、方法。一種是軟件去抖動(dòng)：它是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10ms的延時(shí)程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動(dòng)影響。另一種為硬件去抖動(dòng)：即為按鍵添加一個(gè)鎖存器。兩種方法都簡(jiǎn)單易行，本設(shè)計(jì)采用的是硬件去抖。b. 對(duì)按鍵進(jìn)行編碼給定鍵值或給出鍵號(hào)對(duì)于按鍵無(wú)論有無(wú)編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉(zhuǎn)換成為與累加器中數(shù)值相對(duì)應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)按鍵功能程序的散轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。為使編碼間隔小，散轉(zhuǎn)入口地址安排方便，常采用依次序排列的鍵號(hào)。撥碼開關(guān)值含義0000實(shí)時(shí)顯示通道一的溫度值0001實(shí)時(shí)顯示通道二的溫度值0010實(shí)時(shí)顯示通道三的溫度值0011實(shí)時(shí)顯示

7、通道四的溫度值0100實(shí)時(shí)顯示通道五的溫度值0101實(shí)時(shí)顯示通道六的溫度值0110實(shí)時(shí)顯示通道七的溫度值0111實(shí)時(shí)顯示通道八的溫度值1*自動(dòng)循環(huán)顯示所有通道的溫度c. 選擇鍵盤監(jiān)測(cè)方法對(duì)是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。本設(shè)計(jì)采用的查詢法，即在在cpu空閑時(shí)調(diào)用鍵盤掃描子程序。溫度顯示電路設(shè)計(jì)采用的是共陰極七段數(shù)碼管。顯示方式有動(dòng)態(tài)掃描和靜態(tài)顯示，兩種方法在本設(shè)計(jì)中皆可。由于靜態(tài)掃描要用到多片串入并出芯片，考慮到電路板成本計(jì)算。本人采用是節(jié)約硬件資源的動(dòng)態(tài)掃描方式。即用兩塊芯片就可以完成顯示功能。顯示數(shù)據(jù)由4511譯碼器輸出，uln2003為位驅(qū)動(dòng)掃描信號(hào)。具體電路圖如下：

8、串口通訊電路at89c51有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是rs232電平的，而單片機(jī)的串口是ttl電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片max232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡(jiǎn)單可靠。具體電路如下：我們采用了三線制連接串口，也就是說(shuō)和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的gnd、第2腳的rxd、第3腳的txd。這是最簡(jiǎn)單的連接方法，但是對(duì)本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠使用了，電路如上圖所示。通信線采用交叉接法，即兩者信號(hào)線對(duì)應(yīng)成為rt，tr。 具體連接電路如下:【小結(jié)】自我感覺(jué)這次課程設(shè)計(jì)收獲頗豐。雖然是第一次做課程設(shè)計(jì)，但是這次整體思路、儀器的選擇都要依靠自己查閱大量的資料。除了學(xué)習(xí)到了課本知識(shí)以外，也學(xué)到如何借助學(xué)習(xí)工具進(jìn)行知識(shí)的搜索。對(duì)于人員組織及文檔的書寫等非專業(yè)的實(shí)踐類知識(shí)，我想這大概是最重要的，任