《檢測(cè)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)說明書單片機(jī)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢

1、武漢理工大學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 前言檢測(cè)涉及到國(guó)計(jì)民生各個(gè)部門，可以說在所以科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域無時(shí)不在進(jìn)行檢測(cè)?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展是密切相關(guān)的。現(xiàn)代化的檢測(cè)手段能達(dá)到的精度、靈敏度及測(cè)量范圍等，在很大程度上決定了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展達(dá)到的水平越高，又為檢測(cè)技術(shù)、傳感器技術(shù)提供了新的前提手段。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了很多傳感器，很多精度高的傳感器已經(jīng)出現(xiàn)，而且精度越來越高。數(shù)字溫度計(jì)未來將會(huì)更精確、更人性化，為我們做出更多貢獻(xiàn)。在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時(shí)無刻不在與溫度打著交道。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對(duì)

2、是否能掌握溫度有著絕對(duì)的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。溫度對(duì)于工業(yè)如此重要，由此推進(jìn)了溫度傳感器的發(fā)展。傳感器主要大體經(jīng)過了三個(gè)發(fā)展階段：模擬集成溫度傳感器。該傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。此種傳感器具有功能單一(僅測(cè)量溫度)、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。它是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有ad590、ad592、tmp17、lm135等；模擬集成溫度控制器。模擬集成溫

3、度控制器主要包括溫控開關(guān)、可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有l(wèi)m56、ad22105和max6509。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器(例如tc652/653)中還包含了a/d轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng)，工作時(shí)并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別；智能溫度傳感器。能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ate)的結(jié)晶。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、a/d轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(cpu)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)和只讀存儲(chǔ)器(r

4、om)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(mcu)；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。目前市場(chǎng)主要存在單點(diǎn)和多點(diǎn)兩種溫度測(cè)量?jī)x表。對(duì)于單點(diǎn)溫測(cè)儀表，主要采用傳統(tǒng)的模擬集成溫度傳感器，其中又以熱電阻、熱電偶等傳感器的測(cè)量精度高，測(cè)量范圍大，而得到了普遍的應(yīng)用。此種產(chǎn)品測(cè)溫范圍大都在-200800之間，分辨率12位，最小分辨溫度在0.0010.01之間。自帶led顯示模塊，顯示4位到16位不等。有的儀表還具有存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)幾百到幾千組數(shù)據(jù)。該類儀表可很好的滿足單個(gè)用戶單點(diǎn)測(cè)量的需要。多點(diǎn)溫度測(cè)量?jī)x表，相對(duì)與

5、單點(diǎn)的測(cè)量精度有一定的差距，雖然實(shí)現(xiàn)了多路溫度的測(cè)控，但價(jià)格昂貴。針對(duì)目前市場(chǎng)的現(xiàn)狀，本課題提出了一種可滿足要求、可擴(kuò)展的并且性價(jià)比高的單片機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)，亦可以通過一定程度的完善進(jìn)行多路控制，本次主要針對(duì)單路的實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制。本課題以87c51單片機(jī)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為核心，能對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢。 第一章：緒論1.1 設(shè)計(jì)的要求與初始條件（1）能夠電子顯示實(shí)際測(cè)得的溫度值；（2）當(dāng)溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)會(huì)報(bào)警，并能根據(jù)需要設(shè)定報(bào)警上下限。（3）本系統(tǒng)能夠檢測(cè)溫度范圍088，精度為1度。根據(jù)實(shí)際需要，檢測(cè)點(diǎn)數(shù)是可以擴(kuò)展的。1.2 設(shè)計(jì)方案的選擇1.2.1設(shè)計(jì)方案一采用模擬分立元件，如電容、電感或晶體管

6、等非線形元件，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量及顯示，該方案設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單易懂，操作簡(jiǎn)單，且價(jià)格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成數(shù)字化，而且測(cè)量誤差大。1.2.2 設(shè)計(jì)方案二采用pc機(jī)作為主控機(jī)，單片機(jī)構(gòu)成信號(hào)采集單元。通過溫度傳感器采集溫度信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器放大后，送到a/d轉(zhuǎn)換芯片，經(jīng)過含有單片機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)一步分析處理，通過通信線路將信息上行到pc機(jī)，在pc機(jī)上我們可對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行任何分析、處理。其模塊框圖如圖1所示。單片機(jī)控制的檢測(cè)系統(tǒng)溫度傳感器a/d轉(zhuǎn)換器pc機(jī)控制的主控制器lcd顯示器變送器總線多路開關(guān)圖1 方案2模塊框圖采用該方案技術(shù)已經(jīng)成熟，而且通過將溫度信息上傳到pc機(jī)，利用pc機(jī)

7、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和相應(yīng)的輔助軟件，可以多角度、多需求的分析處理溫度數(shù)據(jù)，但這在工業(yè)上大多不是必須的。而且目前pc的機(jī)價(jià)格的原因，制造出這樣的系統(tǒng)，不會(huì)得到普遍的應(yīng)用。所以我不準(zhǔn)備采用此種方案。1.2.3 設(shè)計(jì)方案三本方案以at89c51單片機(jī)系統(tǒng)為核心，對(duì)多點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制巡檢。各檢測(cè)單元（從機(jī)）能獨(dú)立完成各自功能，根據(jù)主控機(jī)的指令對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)或定時(shí)采集，測(cè)量結(jié)果不僅能在本地儲(chǔ)存、顯示，而且可以利用單片機(jī)串行口，通過rs-485總線及通信協(xié)議將將采集的數(shù)據(jù)傳送到主控機(jī)，進(jìn)行進(jìn)一步的分析、存檔、處理。主控機(jī)負(fù)責(zé)控制指令發(fā)送，控制各個(gè)從機(jī)進(jìn)行溫度采集，收集測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)量結(jié)果（包括歷史數(shù)

8、據(jù)）進(jìn)行整理、顯示和打印。主控機(jī)與各從機(jī)之間能夠相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，從而達(dá)到了系統(tǒng)整體統(tǒng)一和諧的控制效果。該方案主控機(jī)和從機(jī)完全由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，采用該方案完全可滿足工業(yè)上大部分需求，而且相對(duì)與第二種方案價(jià)格更加容易讓人接受。圖2中，從機(jī)部分實(shí)現(xiàn)的功能幾乎和主機(jī)是對(duì)等的，但會(huì)接受主機(jī)發(fā)送過來的命令的指示。溫度測(cè)點(diǎn)1傳感器adcmculed聲光報(bào)警rs-485圖2 方案3模塊框圖該方案采用熱電阻pt100做為溫度傳感器、ad620作為信號(hào)放大器max187作為a/d轉(zhuǎn)換部件，對(duì)于溫度信號(hào)的采集具有大范圍、高精度的特點(diǎn)。1.2.4 設(shè)計(jì)方案四本方案是本次選用的方案，主要是基于初始條件的要求較低和對(duì)于所

9、學(xué)知識(shí)濾波基礎(chǔ)性的運(yùn)用，采用熱敏電偶作為溫度的傳感器，采用基于串口的數(shù)據(jù)采集器，通過87c51對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和控制，再通過數(shù)碼管顯示。在超出測(cè)量范圍的部分亦可增加相關(guān)的硬件設(shè)施報(bào)警，而且可以根據(jù)不同的要求進(jìn)行靈活的程序改變以達(dá)到所能滿足的性能數(shù)據(jù)緩沖與接口熱電偶a/d轉(zhuǎn)換器單片機(jī)87c51led顯示器放大器總線多路開關(guān)圖3 方案4模塊框圖第二章：硬件部分的設(shè)計(jì)與介紹2.1單片機(jī)87c512.1.1 芯片特點(diǎn)87c51是intel公司mcs-51系列單片機(jī)中基本型產(chǎn)品，它采用intel公司可靠的chmos工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。它結(jié)合了h

10、mos的高速和高密度技術(shù)及chmos的低功耗特征，是80c51bh的eprom版本，電改寫光擦除的片內(nèi)4kb eprom。2.1.2 組成 87c51內(nèi)置中央處理單元、128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ram、32個(gè)雙向輸入/輸出(i/o)口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路?？焖倜}沖編程，如編寫4kb片內(nèi)rom僅需12秒。2.1.3工作此外，87c51還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)cpu而ram定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存ram數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。87c51有pdi

11、p和plcc兩種封裝形式。2.1.4 87c51的存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu) 圖4 87c51存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)64k字節(jié)的程序存儲(chǔ)器（rom）空間中，有4k字節(jié)地址區(qū)對(duì)于片內(nèi)rom和片外rom是公用的，這4k字節(jié)地址是0000hfffh。而1000hffffh地址區(qū)為外部rom專用。cpu的控制器專門提供一個(gè)控制信號(hào)ea用來區(qū)分內(nèi)部rom和外部rom的公用地址區(qū)：當(dāng)ea接高電平時(shí)，單片機(jī)從片內(nèi)rom的4k字節(jié)存儲(chǔ)器區(qū)取指令，而當(dāng)指令地址超過0fffh后，就自動(dòng)的轉(zhuǎn)向片外rom取指令。當(dāng)ea接低電平時(shí)，cpu只從片外rom取指令2.1.5單片機(jī)外接電路（1） 時(shí)鐘產(chǎn)生電路和復(fù)位電路片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個(gè)

12、時(shí)鐘產(chǎn)生電路，cpu的所有操作均在時(shí)鐘脈沖同步下進(jìn)行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在1.2mhz12mhz之間選取。c1、c2是反饋電容，其值在5pf30pf之間選取，典型值為30pf。本電路選用的電容為30pf，晶振頻率為12mhz。這樣就確定了單片機(jī)的4個(gè)周期分別是：振蕩周期1/12；機(jī)器周期（sm）；指令周期。 圖5 時(shí)鐘產(chǎn)生電路 xtal1和xtal2：片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容。在石英晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交

13、變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。即用來連接8051片內(nèi)osc的定時(shí)反饋回路，如上圖所示。石英晶振起振后要能在xtal2線上輸出一個(gè)3v左右的正弦波，以便使mcs-51片內(nèi)的osc電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。圖6為單片機(jī)復(fù)位電路。單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理器cpu以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的復(fù)位后是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的rst引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（2個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便可

14、實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。mcs-51單片機(jī)的rst引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。例如：若mcs-51單片機(jī)時(shí)鐘頻率為12mhz，則復(fù)位脈沖寬度至少應(yīng)該為2s。圖6 復(fù)位電路（2） 聲光報(bào)警電路溫度檢測(cè)系統(tǒng)多有聲光報(bào)警功能，當(dāng)檢測(cè)溫度超過上下限時(shí)，進(jìn)行聲光提示。本系統(tǒng)在從機(jī)和主機(jī)部分均設(shè)計(jì)了報(bào)警電路。各從機(jī)的報(bào)警上下限由主機(jī)預(yù)置，從機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)檢測(cè)溫度值連續(xù)超出閾值范圍，便啟動(dòng)自身報(bào)警電路，同時(shí)向主控機(jī)發(fā)送報(bào)警信號(hào)。報(bào)警電路原理如下所示： 圖7 聲光報(bào)警電路（3） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和時(shí)鐘電路主控機(jī)主要負(fù)責(zé)控制從機(jī)，包括設(shè)置從機(jī)信息和收集從機(jī)檢測(cè)信號(hào)，然后將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、顯示，并能根據(jù)

15、用戶設(shè)置的報(bào)警閾值進(jìn)行聲光報(bào)警。這部分的硬件電路設(shè)計(jì)除了鍵盤、液晶等常規(guī)外設(shè)外，增加了一片24c04用來保存溫度數(shù)據(jù)，另外，增加了一片日歷時(shí)鐘芯片pcf8563。24c04是基于i2c總線的串行e2prom，存儲(chǔ)容量512個(gè)字節(jié)，它占用單片機(jī)資源很少，僅占用了兩根i/o線，數(shù)據(jù)一旦寫入可保存100年，避免了普通ram掉電保護(hù)的麻煩，非常適合于各類儀器儀表和控制裝置的參數(shù)保存。主控機(jī)每個(gè)整點(diǎn)收集一次數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存到e2prom。每個(gè)溫度數(shù)據(jù)占用2個(gè)字節(jié)，這樣，我們?cè)O(shè)計(jì)共保存24組歷史數(shù)據(jù)，占用192個(gè)字節(jié)。當(dāng)存滿24組數(shù)據(jù)后，整點(diǎn)再次接收數(shù)據(jù)時(shí)，將最早保存的數(shù)據(jù)刪除，其他數(shù)據(jù)依次前移為新數(shù)據(jù)

16、空出位置。pcf8563是低功耗的cmos實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，它提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸出和掉電檢測(cè)器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過i2c總線串行傳遞。這兩部分電路設(shè)計(jì)原理圖如下：圖8 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和時(shí)鐘芯片電路2.2 電源設(shè)計(jì)工作原理：圖9中為t1電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓v1變?yōu)檎麟娐芬蟮慕涣麟妷?，四只整流二極管d1 d4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。先計(jì)算文件參數(shù)：二極管d1、d3和d2、d4兩兩輪流導(dǎo)通的，所以流經(jīng)每個(gè)二極管的平均電流為id=ic=0.45。二極管在截止時(shí)管子兩端承受的最大反向電壓可以從圖1中看出。在正半周時(shí)d1、d3導(dǎo)通，d2、d4截止。此時(shí)d2

17、、d2所承受的最大反向電壓均為的最大值。即=同理，在的負(fù)半周，d、d也承受到同樣大小的反向電壓。圖9 +12v電源示意圖橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高 ，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因?yàn)殡娫醋儔浩髟谡?、?fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。因此，這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了頗為廣泛的應(yīng)用。濾波電路：我們采用電容濾波電路。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為小功率電源,初始時(shí)電容器兩端初始電壓為零，接入交流電源后，當(dāng)為正半周時(shí)，通過d1、d3向電容器c充電；當(dāng)為負(fù)半周時(shí)，通過d2、d4向電容器c充電。充電時(shí)間常數(shù)為。包括變壓器副繞組的直流電阻和二極管d的正向電阻。由于一

18、般很少，電容器很快就達(dá)到了交流電壓的的最大值。由于電容器無放電回路，故輸出電壓保持在，輸出為一個(gè)恒定的直流。電容濾波電路的特點(diǎn)：1. 二極管的導(dǎo)電角，流過二極管的瞬時(shí)電流很大，電流的有效值和平均值的關(guān)系與波形有關(guān)。在平均值相同的情況下，波形越尖，有效值越大，在純電阻負(fù)載時(shí)，變壓器副邊電流的有效值而有電容濾波時(shí)2. 負(fù)載平均電壓升高，紋波(交流成分)漸少，且rc越大，電容放電速率越慢，則負(fù)載電壓中的紋波成分越小，負(fù)載平均電壓越高。為了得到平滑的負(fù)載電壓，一般取 d=rlc(35)t/2 （21）其中t為電源交流電壓的周期。3. 負(fù)載直流電壓隨負(fù)載直流電流增加二減少。隨的變化關(guān)系稱為輸出特性或者外

19、特性。 c值一定，當(dāng)rl=，即空載時(shí)當(dāng)c=0，即無電容時(shí)4. 在整流電路的內(nèi)組不太大(幾歐)和放電時(shí)間常數(shù)滿足式（21）的 關(guān)系時(shí)，電容濾波電路的負(fù)載電壓和的關(guān)系約為總之，電容濾波電路簡(jiǎn)單，負(fù)載直流電壓vl較高，紋波也較小，它的缺點(diǎn)是輸出特性較差，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。+5v電源電路如圖所示。 圖10 5v電源示意圖2.3 溫度傳感器的選擇現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感

20、器的選用是否合理。2.3.1根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型要進(jìn)行個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小；被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。2.3.2 靈敏度的選擇通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才

21、比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少?gòu)耐饨缫氲拇當(dāng)_信號(hào)2.3.3頻率響應(yīng)特性傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。2.3.4 線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍

22、越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來極大的方便。2.3.5 穩(wěn)定性傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)

23、境的影響。2.3.6精度精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。綜合以上因素，如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。2.3.7本次的選擇本次采用熱電阻，材料為鉑絲.本設(shè)計(jì)

24、要檢測(cè)溫度范圍0400，可選用的常用溫度傳感器有集成溫度傳感器、熱電偶、熱電阻等。 集成溫度傳感器（如ad590、ds1820等）使用方便，信號(hào)易于調(diào)理，但它們的測(cè)溫范圍普遍窄，一般在200以下，不能滿足要求。熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一，其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣，常用的熱電偶從-50至+1600均可連續(xù)測(cè)量。但需采用電路或軟件設(shè)計(jì)等修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t00時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響，使用不便。熱電阻也是最常用的一種溫度傳感器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定，使用方便，測(cè)量范圍為-200600，完全滿足要求，考慮到鉑電阻的測(cè)量精確度是最高的，所以我們最終選擇鉑電阻pt100作為傳感

25、器。熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。所以通常將其放在電橋橋臂上，溫度變化時(shí)，熱電阻兩端的電壓信號(hào)被送到儀器放大器ad620的輸入端，經(jīng)過儀器放大器放大后的電壓輸出送給a/d轉(zhuǎn)換芯片，從而把熱電阻的阻值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。電路原理圖如圖11所示。 圖11熱電阻測(cè)溫電路原理圖對(duì)信號(hào)放大，我們使用了低價(jià)格、高精度的儀器放大器ad620，它運(yùn)用方便，可以通過外接電阻方便的進(jìn)行各種增益（1-1000）的調(diào)整。其增益計(jì)算公式為：溫度值計(jì)算過程：由于a/d檢測(cè)到的模擬電壓值計(jì)算可到的rt值，然后利用如下公式求出溫度值：其中 ，實(shí)際測(cè)量中，為提高測(cè)量精度，我們分兩擋進(jìn)行測(cè)

26、量，當(dāng)溫度處于0210時(shí)，繼電器j2所在橋臂電阻為r32，繼電器j1選擇ad620的反饋電阻r5，溫度處于195400時(shí)，控制繼電器j2將電阻r31串接上，并相應(yīng)控制繼電器j1選擇r6作為ad620的反饋電阻，在切換橋臂電阻時(shí)同步改變放大倍數(shù)，從而達(dá)到自動(dòng)改變量程、提高測(cè)量精度的目的。2.4模數(shù)轉(zhuǎn)化單元2.4.1 12位串行a/d轉(zhuǎn)換器max187 max187是美信公司推出的12位a/d轉(zhuǎn)換芯片，內(nèi)部含有采樣/保持電路，單5v操作電源，轉(zhuǎn)換速度為8.5s，具有片上4.096 v參考電壓，模擬量輸入范圍為0vbef。三線串行接口，兼容spi，qspi，microwire總線。 （1）max18

27、7的引腳功能說明max187有8腳dip封裝和16腳so封裝2種，圖12給出dip封裝的引腳排列。表1是引腳功能說明。 圖12 max187引腳圖（2）max187操作時(shí)序用采樣/保持電路和逐位比較寄存器將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位的數(shù)字信號(hào)，其采樣/保持電路不需要外接電容。max187有2種操作模式：正常模式和休眠模式，將shdn置為低電平進(jìn)入休眠模式，這時(shí)的電流消耗降到10a以下。shdn置為高電平或懸空進(jìn)入正常操作模式。引腳名稱功能1vcc+5v電源2ain模擬量輸入，范圍0-vref3shdn操作模式選擇，低電平休眠模式4ref參考電壓5gnd地6dout數(shù)據(jù)輸出7cs片選端8sclk

28、時(shí)鐘，最高為5mhz 表1 max187 引腳功能表使用內(nèi)參考時(shí)，在電源開啟后，經(jīng)過20 ms后參考引腳的4.7f電容充電完成，可進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)換操作。a/d轉(zhuǎn)換的工作過程是：當(dāng)cs為低電平時(shí)，在下降沿max187的t/h電路進(jìn)入保持狀態(tài)，并開始轉(zhuǎn)換，8.5s后dout輸出為高電平作為轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志。這時(shí)可在sclk端輸入一串脈沖將結(jié)果從dout端移出，讀入單片機(jī)中處理。數(shù)據(jù)讀取完成后將cs置為高電平。要注意的是：在cs置為低電平啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換后，檢測(cè)到dout有效（或者延時(shí)8.5s以上），才能發(fā)sclk移位脈沖讀數(shù)據(jù)，sclk至少為13個(gè)。發(fā)完脈沖后應(yīng)將cs置為高電平。2.5 數(shù)據(jù)采集部分 2.

29、5.1 多路模擬開關(guān)cd4051/cc4051cd4051/cc4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，有三個(gè)二進(jìn)控制輸入端a、b、c和inh輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.520v的數(shù)字信號(hào)可控制峰值至20v的模擬信號(hào)。例如，若vdd+5v，vss0，vee-13.5v，則05v的數(shù)字信號(hào)可控制-13.54.5v的模擬信號(hào)。這些開關(guān)電路在整個(gè)vdd-vss和vdd-vee電源范圍內(nèi)具有極低的靜態(tài)功耗，與控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)無關(guān)。當(dāng)inh輸入端“1”時(shí)，所有的通道截止。三位二進(jìn)制號(hào)選通8通道中的一通道，可連接該輸入端至輸出。 cd4051引腳功能說明引腳號(hào)符號(hào)功能1 2 4 5

30、 12 13 14 15in/out輸入/輸出端9 10 11a b c地址端3out/in公共輸出/輸入端6inh禁止端7vee模擬信號(hào)接地端8vss數(shù)字信號(hào)接地端16vdd電源+2.5.2 鎖存器74ls373373為三態(tài)輸出的八 d 透明鎖存器,共有 54/74s373 和 54/74ls373 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其主要電器特性的典型值如下： 當(dāng)三態(tài)允許控制端 oe 為低電平時(shí)，o0o7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) oe 為高電平時(shí)，o0o7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當(dāng)鎖存允許端 le 為高電平時(shí)，o 隨數(shù)據(jù) d 而變。當(dāng)

31、 le 為低電平時(shí)，o 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) le 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mv。 引腳功能：（1）d0d7 數(shù)據(jù)輸入端 （2）oe 三態(tài)允許控制端（低電平有效） （3）le 鎖存允許端 （4）o0o7 輸出端 2.5.3 rs232 rs-232c 對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。 在txd和rxd上：邏輯1(mark)=-3v-15v ；邏輯0(space)=+3+15v ；在rts、cts、dsr、dtr和dcd等控制線上： 信號(hào)有效（接通，on狀態(tài)，正電壓）+3v+15v 信號(hào)無效（斷開，off狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3v-1

32、5v 。2.5.4 模擬量的采集與處理 數(shù)據(jù)采集與處理是把實(shí)際過程的模擬量、開關(guān)量以及其它信息量通過相關(guān)的方式送入計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和進(jìn)一步處理（如計(jì)算、顯示、控制等）。其中，模擬量采集與處理最為重要，它的算法復(fù)雜。模擬量采集算法模塊特指將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并送入計(jì)算機(jī)，模擬量處理算法模塊是指將這些數(shù)字量存儲(chǔ)并進(jìn)行計(jì)算處理的過程，而其它模塊可完成一些輔助任務(wù)，例如，開關(guān)量采集可采用簡(jiǎn)單查詢方式得到，數(shù)據(jù)的顯示由顯示模塊完成等。一般的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集周期都有規(guī)定。例如：在熱網(wǎng)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，有關(guān)章程就規(guī)定模擬量的采集周期應(yīng)當(dāng)小于2.1秒。設(shè)計(jì)時(shí)，外部輸入的模擬量信號(hào)首先由傳感器送

33、入測(cè)控器，然后進(jìn)行模擬量采集，在一次采樣間隔時(shí)間t內(nèi)，依次將各輸入量輪流接到a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換。為了準(zhǔn)確地反映被測(cè)信號(hào)，防止干擾，對(duì)每一路信號(hào)在20 ms內(nèi)采集4次，即采樣間隔時(shí)間t=5ms，每次連續(xù)采集10個(gè)點(diǎn)，將這10個(gè)點(diǎn)去除最大、最小值之后求取平均作為本次的結(jié)果，4次采集完成后再將4次采集的值求平均得出此次采集的結(jié)果 在20ms的采集完成后，要將數(shù)據(jù)按照量程或計(jì)算公式轉(zhuǎn)換為有實(shí)際意義的數(shù)據(jù)，并根據(jù)報(bào)警限判斷數(shù)據(jù)是否有低于下限或超出上限的報(bào)警。2.6. 顯示模塊本次設(shè)計(jì)的顯示電路采用兩位共陽(yáng)極led數(shù)碼管來顯示測(cè)量得到的溫度值，其型號(hào)為bs 12.7 r1，表示字符高度為12.7mm

34、的紅色共陽(yáng)極led數(shù)碼管，16/1動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，平均電流為45ma，峰值電流為5060ma。led數(shù)碼管能在低電壓下工作，而且體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)，因此本次設(shè)計(jì)選用此數(shù)碼管作為顯示器件。一個(gè)led數(shù)碼管只能顯示一位字符，如果字符位數(shù)不止一位，可以用幾個(gè)數(shù)碼管組成，但是控制多位的顯示電路需要有字段控制和字位控制，字段控制是指控制所要顯示的字符是什么，控制電路應(yīng)將字符的七段碼通過輸出口連接到led的ag引腳，是某些段點(diǎn)亮，某些段處于歇滅狀態(tài)。字位控制是指控制在多位顯示器中，那幾位發(fā)光或哪幾位不發(fā)光，字位控制則需要通過字位碼作用于led數(shù)碼管的公共引腳，是某一位或某幾位的數(shù)碼管可以發(fā)光。數(shù)碼管顯

35、示電路分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示方式是指每一個(gè)數(shù)碼管的字段控制是獨(dú)立的，每一個(gè)數(shù)碼管都需要配置一個(gè)8位輸出口來輸出該字位的七段碼。因此需要顯示多位時(shí)需要多個(gè)輸出口，通常片內(nèi)并口不夠用，需要在片外擴(kuò)展。動(dòng)態(tài)顯示又稱為掃描顯示方式，也就是在某一時(shí)刻只能讓一個(gè)字位處于選通狀態(tài)，其他字位一律斷開，同時(shí)在字段線上發(fā)出該位要顯示的字段碼，這樣在某一時(shí)刻某一位數(shù)碼管就會(huì)被點(diǎn)亮，并顯示出相應(yīng)的字符。下一時(shí)刻改變所顯示的字位和字段碼，點(diǎn)亮另一個(gè)數(shù)碼管，顯示另一個(gè)字符。然后一次掃描輪流點(diǎn)亮其他數(shù)碼管，只要掃描速度快，利用人眼的視覺殘留效應(yīng)，會(huì)使人感覺幾位數(shù)碼管都在穩(wěn)定的顯示。本次設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，圖中

36、由單片機(jī)p1口串接74hc245驅(qū)動(dòng)兩位共陽(yáng)極數(shù)碼管，上拉電阻排為10k。由p2.0和p2.1通過pnp型三極管q1、q2驅(qū)動(dòng)其字位。三極管發(fā)射極接高電平，當(dāng)p2.0或p2.1為低電平時(shí)使三極管導(dǎo)通選通數(shù)碼管的某一位。圖13 顯示電路2.7.傳感器輸出信號(hào)的調(diào)理 由于熱敏電阻輸出的信號(hào)通常需要經(jīng)過一定的預(yù)處理才能進(jìn)行有效的變換，這種對(duì)信號(hào)的前端預(yù)處理的過程稱為信號(hào)調(diào)理。本次調(diào)理電路比較粗糙，主要采用一個(gè)放大部分和濾波部分組成。如下圖所示，反相輸入的運(yùn)放和一階低通濾波器構(gòu)成。濾波器的參數(shù)：設(shè)計(jì)的截止頻率的為6khz，增益為2，元器件的參數(shù)如下：r1=4.3kr2=8.5k r3=5.4k低通濾波

37、器圖14 信號(hào)調(diào)理電路第三章：軟件部分設(shè)計(jì)3.1程序流程 主程序主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，顯示數(shù)據(jù)，設(shè)定從機(jī)相關(guān)信息及通信的處理。 系統(tǒng)的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆棧、中斷寄存器等），通信的初始化（串口的初始化，max485的初始化，通信緩沖區(qū)的初始化），液晶的初始化，輸出端口的初始化，采集、累計(jì)數(shù)據(jù)的初始化。 顯示數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（主要實(shí)現(xiàn)將各類參數(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)、計(jì)算累計(jì)值等轉(zhuǎn)換成液晶顯示所需的數(shù)據(jù)類型）和顯示屏的刷新（包括刷新采集數(shù)據(jù)屏和根據(jù)按下的鍵更改顯示屏）。 通信的處理主要針對(duì)主空機(jī)與從機(jī)的信息交換與處理。 主程序流程圖如下： 圖15 總體流程圖程序主要由溫度信號(hào)采集程序和響

38、應(yīng)主機(jī)命令程序。對(duì)溫度信號(hào)的采集采用求均值技術(shù)來提高精度，累計(jì)采樣160次，求均值并判斷是否超過規(guī)定的閾值。流程圖如下： 圖16 采樣溫度值主流程3.2 87c51源程序org 0ljmp main1org 0003hljmp zint0org 13hljmp zint1tmph: equ 28hflag1: equ 38hdatain: bit p3.7main1: setb it0setb easetb ex0setb it1setb ex1setb p3.6setb p3.2mov 74h,#0mov 75h,#0mov 76h,#0mov 77h,#0main: lcall get_t

39、emperlcall cvttmplcall disp1ajmp maininit_1820:setb datainnopclr datainmov r1,#3tsr1: mov r0,#107 ;保持642msdjnz r0,$djnz r1,tsr1setb datain ;釋放ds18b20總線nopnopnopmov r0,#25htsr2: jnb datain,tsr3djnz ro,tsr2clr flag1sjmp tsr2tsr3: setb flag1 ;標(biāo)志位置1，證明ds18b20存在clr p1.7mov r0,#117tsr6: djnz r0,$tsr7: set

40、b datainret ；延時(shí)254usget_temper:setb datainlcall init_1820jb flag1,tss2nopret ；ds18b20檢測(cè)程序tss2: mov a,#0cch ；跳過rom,使用存儲(chǔ)器lcall write_1820mov a,#44h ；對(duì)ram操作，開始溫度轉(zhuǎn)換lcall write_1820acall disp1lcall init_1820mov a,#0cchlcall write_1820mov a,#0behlcall write_1820lcall read_1820 ；讀暫存器中的溫度數(shù)值retwrite_1820:mov

41、 r2,#8clr cwr1: clr datainmov r3,#6djnz r3,$rrc amov datain,cmov r3,#23djnz r3,$setb datainnopdjnz r2,wr1setb datainretread_1820:mov r4,#2mov r1,#29hre00: mov r2,#8re01: clr csetb datainnopnopclr datainnopnopnopsetb datainmov r3,#9re10: djnz r3,re10mov c,datainmov r3,#23re20: djnz r3,re20rrc adjnz r

42、2,re01mov r1,adec r1djnz r4,re00retcvttmp: mov a,tmphanl a,#80h ；判斷溫度正負(fù)，正不變，負(fù)則取反加1jz tmpc1clr cmov a,tmp1cpl aadd a,#1mov tmp1,amov a,tmphcpl aaddc a,#0mov tmph,amov 73h,#0bhsjmp tmpc11tmpc1: mov 73h,#0ahtmpc11: mov a,tmp1anl a,#0fhmov dptr,#tmptabmovc a,a+dptrmov 70h,amov a,tmp1anl a,#0fhswap aorl

43、a,tmplb2bcd: mov b,#100div abjz b2bcd1mov 73h,a b2bcd: mov a,#10xch a,bdiv abmov 72h,amov 71h,btmpc12: nopdisbcd: mov a,73hanl a,#0fhcjne a,#1,disbcd0sjmp disbcd1disbcd0: mov a,72hanl a,#0fhjnz disbcd1mov a,73hmov 72h,amov 73h,#0ahdisbcd1: rettmptab: db 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9disp1: mov r1,#

44、70hmov r0,#74hmov r5,#0feh ;顯示實(shí)際溫度play: mov p1,#0ffhmov a,r5mov p2,amov a,r1mov dptr,#tabmovc a,a+dptrmov p1,amov p1,amov a,r0movc a,a+dptrmov p0,amov a,r5jb acc.1,loop1jb p1.7clr p1.7clr p0.7 ;loop1： lcall dl1msinc r1inc r0mov a,r5jnb acc.3,endoutrl amov r5,amov a,73hcjne a,#1,dd2sjmp ledhdd2: mov

45、a,72hcjne a,72h,ddhsjmp dd1ddh: jne play1ledh: clr p3.6sjmp playplay1: setb p3.6sjmp playendout: mov p1,#0ffhmov p2,#0ffhrettab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99hdb 92h,82h,0f8h,80h,90h,0ffh,0bfhdl1ms： mov r6,#14hdl1: mov r7,#100djnz r7,$djnz r6,dl1retzint0: push ainc 75hmov a,75hcjne a,#10,zint01mov 75h,#

46、0zint01: pop aretizintt1: push ainc 76hmov a,76hcjne a,#10,zint11mov 76h,#0zint11: pop areti 第四章：誤差分析與干擾4.1提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力的主要手段4.1.1. 接地這里的接地指接大地，也稱作保護(hù)地。為單片機(jī)系統(tǒng)提供良好的地線，對(duì)提高系統(tǒng)的抗干擾能力極為有益。特別是對(duì)有防雷擊要求的系統(tǒng)，良好的接地至關(guān)重要。上面提到的一系列抗干擾元件，意在將雷擊、浪涌式干擾以及快脈沖群干擾去除，而去除的方法都是將干擾引入大地，如果系統(tǒng)不接地，或雖有地線但接地電阻過大，則這些元件都不能發(fā)揮作用。為單片機(jī)供電的電源的

47、地俗稱邏輯地，它們和大地的地的關(guān)系可以相通、浮空、或接一電阻，要視應(yīng)用場(chǎng)合而定。不能把地線隨便接在暖氣管子上。絕對(duì)不能把接地線與動(dòng)力線的火線、零線中的零線混淆。4.1.2. 隔離與屏蔽典型的信號(hào)隔離是光電隔離。使用光電隔離器件將單片機(jī)的輸入輸出隔離開，一方面使干擾信號(hào)不得進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)，另一方面單片機(jī)系統(tǒng)本身的噪聲也不會(huì)以傳導(dǎo)的方式傳播出去。屏蔽則是用來隔離空間輻射的，對(duì)噪聲特別大的部件，如開關(guān)電源，用金屬盒罩起來，可減少噪聲源對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的干擾。對(duì)特別怕干擾的模擬電路，如高靈敏度的弱信號(hào)放大電路可屏蔽起來。而重要的是金屬屏蔽本身必須接真正的地。4.1.3. 濾波濾波指各類信號(hào)按頻率特性分類并

48、控制它們的方向。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線上，旨在讓50周的交流電順利通過，將其它高頻噪聲導(dǎo)入大地。低通濾波器的配置指標(biāo)是插入損耗，選擇的低通濾波器插入損耗過低起不到抑制噪聲的作用，而過高的插入損耗會(huì)導(dǎo)致“漏電”，影響系統(tǒng)的人身安全性。高通、帶通濾波器則應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)的處理要求選擇使用。使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時(shí)鐘，時(shí)鐘產(chǎn)生器要盡量靠近用到該時(shí)鐘的器件。石英晶體振蕩器外殼要接地，時(shí)鐘線要盡量短，且不要引得到處都是。時(shí)鐘線垂直于i/o線比平行于i/o線干擾小，時(shí)鐘線要遠(yuǎn)離i/o線。每個(gè)集成電路要加一個(gè)去耦電容，要選高頻信號(hào)好的獨(dú)石電容式

49、瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印制電路板上時(shí)，引腳要盡量短。需要時(shí)，電源線、地線上可加銅線繞制鐵氧用體而成的高頻扼流器件阻斷高頻噪聲的傳導(dǎo)。4.2 誤差分析本系統(tǒng)的誤差主要來自溫度采集電路和溫度信號(hào)傳輸電路。對(duì)于溫度采集電路，為了盡可能減小誤差，而對(duì)于外界溫度變化或者類似的干擾信號(hào)，低通濾波器起到了很好的消除作用，同時(shí)我們采用了過采樣和求均值技術(shù)。所謂過采樣技術(shù)是指以高于奈奎斯特頻率的采樣頻率進(jìn)行采樣，也就是說當(dāng)adc以高于系統(tǒng)所需采樣頻率fs的速率對(duì)信號(hào)采樣時(shí)，能增加有效位數(shù)。每增加一位分辨率，信號(hào)必須被以4倍的速率過采樣。同時(shí)對(duì)所抽取的信號(hào)求均值，可以有效的減少誤差?？偨Y(jié)在本次課程設(shè)計(jì)中

50、，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了傳感器信號(hào)、單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境、rs-232串口通信技術(shù)以及應(yīng)用程序編制、protel等方面的知識(shí)。本次設(shè)計(jì)可以說是軟硬結(jié)合，又以硬件為主。當(dāng)今科技發(fā)展迅速，智能開發(fā)有著光明的前景。由于單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、開發(fā)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)依然在工業(yè)控制、家電等領(lǐng)域占據(jù)了廣泛的市場(chǎng)。希望能通過此次設(shè)計(jì)來提高自己軟件編制和硬件電路設(shè)計(jì)的能力。在我完成這次課程設(shè)計(jì)的過程中，當(dāng)看到自己將專業(yè)知識(shí)用于解決實(shí)際的問題時(shí)，那份成就感和喜悅感是難以形容的。但是，在實(shí)際的編程以及調(diào)試程序過程中，我發(fā)現(xiàn)自己所應(yīng)該學(xué)的太多太多。光靠自己在書本上所學(xué)過的這點(diǎn)知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，真正地認(rèn)識(shí)到了工作就是學(xué)習(xí)的道理。通過了這段時(shí)間的

51、學(xué)習(xí)，了解檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，能運(yùn)用所學(xué)的傳感器原理智能儀器設(shè)計(jì)儀器儀表電路等專業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)測(cè)控系統(tǒng)各個(gè)單元，并組成系統(tǒng)。我們通過這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了一套電路原理和機(jī)械圖。做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)?？傊?，這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我來說是一次比較全面的、富有創(chuàng)造性和探索性的鍛煉，完成了我選題時(shí)的心愿。相信在以后的生活學(xué)習(xí)中，一定會(huì)發(fā)揚(yáng)這種艱苦樸素的作風(fēng)，認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)問題，

52、要徹徹底底的弄懂原理，然后再發(fā)揮自己的創(chuàng)造性思維，做出漂亮完美的設(shè)計(jì)。最后，由于本人知識(shí)水平體系構(gòu)建不完整，在書寫和設(shè)計(jì)的同時(shí)肯定會(huì)存在各種漏洞甚至錯(cuò)誤，望老師見諒！參考資料1張國(guó)雄.測(cè)控電路.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. 2李剛.現(xiàn)代測(cè)控電路.北京：高等教育出版社，2004.3趙茂泰.智能儀器原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，1999.4季建華.智能儀器原理、設(shè)計(jì)及調(diào)試.上海：華東理工大學(xué)出版社，1995.5施文康.檢測(cè)技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.6陳守仁.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.7 forbes aird.mechanic's guide

53、to precision measuring tools. motorbooks international，june 1，1999.- 13 -目錄前言1第一章：緒論31.1設(shè)計(jì)的要求與初始條件31.2設(shè)計(jì)方案的選擇3第二章：硬件部分的設(shè)計(jì)與介紹52.1單片機(jī)87c5152.2電源設(shè)計(jì)92.3溫度傳感器的選擇112.4模數(shù)轉(zhuǎn)化單元152.5數(shù)據(jù)采集部分162.6顯示模塊182.7傳感器輸出信號(hào)的調(diào)理20第三章：軟件部分設(shè)計(jì)203.1程序流程203.2單片機(jī)87c51源程序22第四章：誤差分析與干擾304.1提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力的主要手段304.2誤差分析31總結(jié)32參考資料33an automatic measuring s