智能仪器课程设计说明书智能温度测量仪表方案设计
前言 (2)
第一章智能温度测量仪表方案设计与论证 (3)
功能与要求 (3)
方案的论证与比较 (3)
方案的确定 (5)
1.3.1数据采集通道的理论计算 (5)
1.3.2温度值粗测理论推导 (6)
D的理论推导 (6)
1.3.3 根据T1确定差分部分AV
第二章智能温度测量仪表的硬件设计 (7)
系统硬件框图 (7)
系统的输入通道设计 (7)
单片机最小系统 (8)
人机接口电路 (8)
2.5串口电路 (9)
执行电路 (9)
第三章软件设计 (10)
下位机软件的设计 (10)
3.1.1下位机主程序设计 (10)
3.1.2 CH451中断子程序设计 (11)
3.1.3数字滤波函数和ADC0809读函数设计 (12)
3.1.4快速测量温度粗值函数设计 (13)
3.2上位机软件设计 (13)
第四章智能温度测量系统的安装与调试 (15)
硬件调试 (15)
软件调试 (15)
4.3整机调试过程 (16)
第五章设计体会与小结 (17)
参考文献 (18)
附录 (19)
前言
随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，描述了利用温度传感器PT100测温系统的过程，对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度采集和显示，灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。
第一章 智能温度测量仪表方案设计与论证
功能与要求
功能
基于单片机的温度测控系统分为上位机和下位机两部分。其中上位机应可通过虚拟仪器的前置面板界面显示温度数据，若温度超过设定温度，在显示屏上进行报警提示。而下位机则是可以利用单片机对温度传感器采集到的温度数据及时采样，并在数码管上显示，用矩阵键盘来控制和设定温度值，并将采集到的温度数据通过串口传到上位PC 机。 要求：
①.学生自行设计硬件电路并焊接电路板 ②.编写上位机虚拟仪器和下位机程序 ③.实现温度测控并进行系统功能测试
方案的论证与比较
方案一：
通过运放构成1毫安恒流源，将Pt100加在恒流源上，其输出接入仪用放大器，然后经A/D 转换，将数据送入单片机。
图1 方案1的系统方框图
本方案的优点是有较大的较稳定的电压输出，输出电压的范围相对较大且线性度好 但缺点是每次输出的电压中有无用电压，且在温度小于300℃时，其无用电压约占50%，从而导致放大倍数不高，测量精度偏低。 方案二：
单片机
AD 转换 仪用放
大器
由运放构成1mA 电
流源
利用1K 的电阻与PT100构成电桥采集电路，将采集信号经过仪用放大器放大后在由固定的差分放大电路进行二级放大，然后将放大信号经过A/D 转换，最后传给单片机。
图2 方案二的系统框图
本方案的优点是有较大的电压输出范围，温度低于100度时，测量精度可达到1度。 但缺点是温度较高时，线性度不好，测量精度达不到1度，且不能自动换挡。 方案三：
由PT100和10K 电阻组成电桥采集电路，将采集信号传送给仪用放大器放大，然后将放大的信号经过差分电路进行二级放大，由于放大倍数的因素需对二级放大加入补偿，然后进行A/D 转换，最后将数字量传送给单片机。
在软件上，通过改变仪用放大器的倍数，从而实现自动换挡，即可以测量较大范围内的电信号。当初步测量出被测信号后，就可也综合考虑，选择出合适的仪用放大器的放大倍数和差分电路所需的DA 输出电压。这样就可以实现精确测量。
本方案的优点是有较好的线性电压输出，可自动选择量程，有较高的测量精度，测量范围较大。但缺点是抗干扰能力相对较弱，需要加必要的抗干扰设计，否则干扰太强同样
PT100
组成电桥（10K ）
仪用放大器 INA114
差分电路
A/D 转换 ADC0809
CD4051 DA5615
单片机 89C51
图3 方案三的系统框图
PT100
电桥采集电路
仪用放大器 固定差分放大器 A/D 转换 单片机
达不到设计要求的精度。
方案的确定
综合比较以上各种方案的性能后，决定采用方案三。
1.3.1 数据采集通道的理论计算
Ｐｔ１００温度传感器：Ｔ为温度，3K 为比例系数，Ａ为常系数（在精确测量时，3K 和Ａ的值会根据分段情况有所变化），R ?为电阻变化值。
Ｔ＝3K R ?＋Ａ （1）
电桥输入输出关系：0U 为电桥输出电压，i U 为电桥输入电压，Ｂ为由于电桥不平衡而出现的常偏差系数，Ｒ为10K 欧姆电阻。
0U ＝R R 4?i U ＋Ｂ （2）
仪用放大器输入输出关系：1K 比例系数，1U 输出电压。
1U ＝1K 0U （3）
差分放大输入输出关系：2K 比例系数，f U 为DA 输出电压，2U 输出电压。
2U =2K (1U -f U ) (4) DA 输入输出关系：NF U 2为DA 的参考电压，AV D 为DA 输入的数字量。
f U =2NF U 2AV D /1024 (5)
1K
2K
3K
i U
Ｒ NF U 2
B A
258 20 10000 50 20 20 20 10
20
AD 输入输出关系：x N 数字量输出：
x N =512U （6）
则由（1）（2）（3）（4）（5）（6）得: T =
x i N U K K RK 213514+AV i NF D U K RK U 132128 - i
U B
RK 34+A (7)
1.3.2 温度值粗测理论推导
由于每次测量时不知道温度大概值，于是有必要先粗测出温度值，根据（7）让
AV i NF D U K RK U 132128 - i
U B RK 34+A = 0 （8）
表2 （参数1K 取值及对应AV D 值 ）
1K
258
50 20 10 AV
D
157
30
12
6
从而 T 1= x i
N U K K RK 213
514 （9）
表3 （参数1K 取值及对应
U K K RK 3
514值 ）
1K
258
50 20 10 i
U K K RK 213
514
1.3.3 根据T1确定差分部分AV
D 的理论推导
要确保精度达到度，则有R ?约为时能被AD 辨认出来，于是
1K 2K R ?i U /(4R)>5*82
1
（9）
则1K 2K >40000; 取1K =258, 2K =20。
由（1）（2）（3）得1U =*T1 + （与B 有很大关系）
又实测出2U 最大约为，测出希望2U 有一定的输出1~之间，则由(4) (5) 得
*T1+ 第二章 智能温度测量仪表的硬件设计 系统硬件框图 本设计选用PT100作为温度传感器，采用三线制接法，与10K 电阻构成电桥，将输出 电压依次送入仪用放大器，一阶低通滤波器，差动放大器，一阶低通滤波器，ADC0809转 换，最后将转换后的数字信号经单片机进行数字滤波，得到温度值。同时可以通过矩阵键 盘进行控制，通过LED 进行显示。系统硬件方框图如图3所示。 系统的输入通道设计 本系统输入通道作用是将温度转换为电压信号，再转换为数字信号传给单片机。其组 成包括：电桥仪用放大器、程控差分放大器，A/D 转换及低通滤波器。具体电路如图4所示。 PT100组成电桥（10K ） 仪用放大器 INA114 LPF 、差分电路 A/D 转换 ADC0809 CD4051 DA5615 单片机 89C51 MAX232 上位机 CH451 （4*4）键盘 4位LED 图3系统硬件框图 单片机最小系统 本部分的作用是处理数据，控制各器件。组成包括89c52单片机，时钟电路，复位电路。其具体电路如图5所示。 图5 单片机最小系统电路图 人机接口电路 本电路的作用是实现温度显示，温度设定。组成模块有4位集成数码显示，4*4键盘等。具体电路如图6所示。 图6 人机接口电路图 2.5串口电路 本电路的作用是实现单片机与上位机的通讯。其组成包括：MAX232,串口通讯接口等。具体电路如图7所示。 图7 串口通讯电路 执行电路 本部分的作用是通过三极管推动继电器工作。组成包括：三极管，继电器，发光二极管等，具体电路如图8所示。 图8 执行电路 第三章软件设计 下位机软件的设计 3.1.1 下位机主程序设计 系统的软件设计可以分为几个部分，首先是各个模块的底层驱动程序编写，然后是系统的联机调试，编写上层系统程序。本系统软件程序主要包括：模数转换ADC0809的底层驱动模块，数模转换TLC5615的底层驱动模块，人机交互CH451的底层驱动模块（包含键盘扫描和数码管显示），串口通信MAX232的底层驱动等。系统的软件流程如图9。 图9 主程序流程图 3.1.2 CH451中断子程序设计 选用ＣＨ４５１高速４线串行接口（可节省I/O口），其操作命令均为１２位，其中高４位为标识码，低８位为参数，其会自动扫描，这就可以省去单片机的大量工作。CH451中断子程序流程如图10。 图10 CH451中断子程序流程图 3.1.3 数字滤波函数和ADC0809读函数设计 多次采样，然后将采样值按顺序排列，再将中间值作为最终输出，这样通过运用中值滤波可以去掉偶然因素引起的波动或采样不稳定（这里ADC0809的时钟约,超过其设计最大值，极有可能并不稳定），通过求平均值，消除脉冲性干扰，得到相对平滑的波形。程序流程如图11。ADC0809为8位并口输出，8通道，逐次逼近，8位模数变换器。程序流程如图12。 开始 读取n个平均数据 图11数字滤波函数流程图图12ADC0809读函数流程图 3.1.4 快速测量温度粗值函数设计 由于刚开始测量时不知道被测温度的大概值，于是这里设计了自动换挡测量出温度的粗值，从而可以计算出差分电压部分所需要的被减电压，从而通过TLC5615输出，进而实现精确测量。快速测量温度粗值函数程序流程如图13。 图13 快速测量温度粗值函数流程图 3.2上位机软件设计 通过MAX232实现串口通讯，下位机将数据发送到到上位机。上位机可以利用其相对强大的数据处理能力将数据进一步处理，让后输出显示，也可以实现远程控制。本出只是将数据上传，让后以波形，数字和温度计形式显示出来。此处运用LABVIEW软件实现，其程 序图如图14。前置面板如图15。 图14 上位机程序图 图15 上位机前置面板 第四章智能温度测量系统的安装与调试 硬件调试 将硬件设计好后，通过软件将采集部分的模拟电路进行调试，让其输出入一定的模拟量测，在测量其输出，看是否与理论值相当。再加一定的干扰，在侧其出处是否稳定。经过这样必要的软件仿真后，在焊接实际器件，由于没有印刷电路板，则得花费较多时间焊接，并检查是否虚焊，短路等。排除一些列问题后，在进行输入输出测试。看与理论值有多大的误差，是否可用。测试顺序依次是：电桥，仪用放大器，差动放大器。 软件调试 先编写好ADC0809的驱动程序，在其输入端接上标准电压，对其进行A转换，让其输出以8位二进制代码形式，通过8个发光二极管显示，看起是否有输出，输出值是否准确。这样将其调通。 再编写TLC5615的驱动程序，通过万用表测量其输出，看其是否有输出，其输出值是否与程序中的设定值相当。这样将其调通。 最后写CH451的驱动程序，按照PDF芯片资料，编写程序，在检查无误后，看起是否可以控制数码管，键盘是否有限。此芯片的操作比较难，不容易检查控制上的问题，我主要 是通过，在程序中加延时，加死循环，然后观察其现象，用万用表测量其电压，看是否正常。这样将其调通。 所有驱动完成后在编主程序，按照需要调用相应函数，协调其中的变量关系等。最终实现完全调通。 4.3整机调试过程 将所有的硬件组装起来，下载软件，启动智能温度测量系统，在已知温度下测量，看其输出是否正常，绘制出输入输出关系图，并与标准温度变化曲线进行比较，进而根据标准温度变化的图计算出修正参数，然后修改源程序中由原来理论值得到的参数。再次启动系统看是否满足要求，如不行，则再次修正。如此往复几遍后方才满足要求。 第五章设计体会与小结 达到设计要求，且在一定范围内其精度可以达到摄氏度。 很累！但是学到了知识，也得到了快乐！ 设计时要查阅相关书籍，一本本的摊开在桌上，看芯片资料，就一个CH451的资料就有15页，它不像小说一目十行几分钟就可以读完，要用这种器件就必须一丝不苟的了解其功能，一点错误就可能导致数据出不来，然后设计部分电路图，再将所有模块连接起来。设计时还算轻松，初次完全自主进行系统设还是有许多问题都没考虑到，如理论值，理论状态，往往与实际有一定的差距，这些差异如何决绝是以前从来没考虑过的。有些心里想的虽然头头是道，但实际上存在许多问题。就连一个简单的电阻都会有问题，理论上要多大就有多大，而实际上首先是只有固定的电阻，且还有一定的误差。如果用电位器，其大小是可以调节，但是它所温度和电磁干扰影响较大。在做电桥时由于以上两种电阻的缺点，输入电源又不稳定，以及输出的电压又小（毫伏级），使得输出电压相对噪音很大.比较难以处理。在用不同电阻打结电路，接不同电源，发现以上问题后，最终解决方案是采用固定电阻，对电源加以滤波，再加屏蔽。由于选择的是10K电阻，相对误差有10%，即绝对值有1000Ω，而Pt100才一两百欧姆，这就不能随便接，而要具体测量数个电阻阻值后，从中选出能和Pt100构成对称电桥，即使这样最后还是有约2mv的电压误差，而它看似小，实际上却可以代表30读摄氏度。如不考虑，必将导致最后设计上的失败。 其实刚开始时，心里是没有多大把握能做出个什么东西的，毕竟从来就没进行过系统设计，但是觉得总会有这一天的，不可能什么事只有到会了才去做。设计过程比较长，人也一直觉得比较累，但是它就像一次跋涉，每次穿过了荆棘，登上一座山坡，总会有的美景可以欣赏，人的视野也更开阔，往脚下一看，会觉得没想到能爬上来；同时也增加信心，敢于向更高的山峰进军。 参考文献 1.《单片微型计数机与接口技术》(第2版) 李群芳，张士军，黄建编著，电子工业出版社，2005 2 《微机原理试验指导书》武汉理工大学华夏学院 2006 3 《传感与检测技术》戴卓主编， 武汉理工大学出版社 2003 4 《测控电路》张国雄主编 机械工业出版社 2008 5 《程序设计从入门到精通》陈锡辉，张银鸿编著 清华大学出版社 2007 附录 源程序 #define CH451_RESET 0x0201 //复位 #define CH451_LEFTMOV 0x0300 //设置移动方式-作移 #define CH451_LEFTCYC 0x0301 //设置移动方式-左循 #define CH451_RIGHTMOV 0x0302 //设置移动方式-右移 #define CH451_RIGHTCYC 0x0303 //设置移动方式-右循 #define CH451_SYSOFF 0x0400 //关显示、键盘、看门狗 #define CH451_SYSON1 0x0401 //开显示 #define CH451_SYSON2 0x0403 //开显示、键盘 #define CH451_SYSON3 0x0407 //开显示、键盘、看门狗功能#define CH451_DSP 0x0500 //设置默认显示方式 #define CH451_BCD 0x0580 //设置BCD译码方式 #define CH451_TWINKLE 0x0600 //设置闪烁控制 #define CH451_DIG0 0x0800 //数码管位0显示 #define CH451_DIG1 0x0900 //数码管位1显示 #define CH451_DIG2 0x0a00 //数码管位2显示 #define CH451_DIG3 0x0b00 //数码管位3显示 #define CH451_DIG4 0x0c00 //数码管位4显示 #define CH451_DIG5 0x0d00 //数码管位5显示 #define CH451_DIG6 0x0e00 //数码管位6显示 #define CH451_DIG7 0x0f00 //数码管位7显示 #define CH451_POT 0x1a00 #include <> #include <> //如果使用键盘中断请定义 #define USE_KEY 1 #define uchar unsigned char //************************************* //须主程序定义的参数 //********************************************************* sbit relay=P2^0; sbit ch451_dclk=P2^1; //串行数据时钟上升延激活 sbit ch451_din=P2^2; // 串行数据输出，接CH451的数据输入 sbit ch451_load=P2^3; sbit ch451_dout=P3^3; //INT1，键盘中断和键值数据输入，接CH451的数据输? sbit ad0809_ale=P2^4; sbit ad0809_EOC=P2^5; sbit ad0809_ST=P2^6; sbit ad0809_OE=P2^7; sbit din5615=P1^3; sbit sclk5615=P1^4; sbit cs5615=P1^5; sbit A4051=P1^0; sbit B4051=P1^1; sbit C4051=P1^2; sbit abc=P1^7; unsigned char ch451_key=0;// 存放键盘中断中读取的键值 unsigned int dav=5; unsigned int tfast; bit setb=0; bit chuan=0; unsigned int ad0809_data=0; unsigned char ad0809_flag=70; unsigned char ad0809_i=0; unsigned char flag=0; unsigned char cai=39;//采样次数 unsigned char getev[39]={19,1,2,3,5,4,18,17,16,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6};// unsigned char showtemp[3]={0,8,0};//用于存储设定的温度数据高位在前 unsigned char gettemp[4];//存储采样到的温度 //*************************************************************************** //************************************************* //延时程序 void delay(unsigned char m) { unsigned char i,j,k; for(i=0;i for(k=0;k<20;k++); } //*************************************************************************** * 题目要求： 利用三轴加速度传感器实现跌倒的检测。在PSoC 3 FirstTouch板上实现。 一、学习PSOC的开发环境creator的使用。首先图示化选定所用的硬件并产生该硬件的API 函数，然后类似keil环境下做C语言程序。 二、https://www.sodocs.net/doc/004537328.html,/data/html/2010-9-14/85764.html理解加速度传感器检测跌倒的算法原理。 三、PSoC 3 FirstTouch上有三轴加速度传感器KXSC7-2050，实现跌倒检测算法。 摘要 跌倒是指人身体的任何部位意外地触及地面或其它较低的平面，而当事人无法实时做出反应．跌倒是对健康，乃至生命的严重威胁。随着老龄化社会的到来，对跌倒的监测和及时报警日益成为一个紧迫的问题。 跌倒监测报警系统的目标是能够将跌倒(Fall)与日常生活的正常动作(Activities of Daily Life，ADL)区分开来，准确地检测跌倒的发生，并智能判断是否需要报警求助。从而尽可能地缩短救助时闻，减小跌倒带来的伤害，降低误报率，最终提升被监测者的生活质量。 本次研究采用了PSoC 3 FirstTouch实验板，利用三轴加速度传感器KXSC7-2050搭建了三维加速度监测系统。 研究主要分为两部分：第一，对跌倒和ADL进行定义和模式分类，通过佩戴在腰间的数据记录系统记录各模式下的三维加速度数据，并对其进行处理、分析和比较；第二，根据分析结果，提出了以SVM或SMA为特征量，以人体状态及姿态为辅助判据的算法，并总结出了具体阈值相关参数。另外，还提出了基于三维加速度数据的步态分析及跌倒预警的设想，并进行了步频分析等初步的分析与论证． 关键词：跌倒检测监测三维加速度传感器 跌倒判断方式 对跌倒的自动检测可通过直接或间接的手段。常见的手段包括： (1)视频分析：需要在每个盗测区域安置设备，不方便且昂贵； (2)声响或振动分析：该方法认为跌倒可通过频率分析与其它活动区分开来，但各种各样的地面材质是一个棘手蛉问题； (3)智能护理系统：跌倒发生后的当然结果就是在其后的一段时期内，被监测者几乎不会有运动，缺点是反应需要的对间较长且易误报警； (4)随身佩戴的装置：它们能够即时检测出跌倒，且如果有智能判断，可自动决定是否发出摄警或求救信号。’ 显然，第四种方案简便、可靠、经济，且易与现有技术结合，从而达到更好的监测效果，难点在予检测的准确性：既不能漏过每一次跌倒，也不能将正常活动误报为跌倒，其中的平衡取舍较难掌握。 早期的跌倒判定手段和方法比较简单，其结果也受较大的限制。如，手杖中的水银开关。该检测方法默认，当跌倒发生时，手杖也躺倒呈水平状态，此时水银开关导通发出报警信号。显然这样的手段太过简单，结果也很粗糙。之后渐渐出现了以加速度信号为监测对象的监测 前言 (2) 第一章智能温度测量仪表方案设计与论证 (3) 功能与要求 (3) 方案的论证与比较 (3) 方案的确定 (5) 1.3.1数据采集通道的理论计算 (5) 1.3.2温度值粗测理论推导 (6) D的理论推导 (6) 1.3.3 根据T1确定差分部分AV 第二章智能温度测量仪表的硬件设计 (7) 系统硬件框图 (7) 系统的输入通道设计 (7) 单片机最小系统 (8) 人机接口电路 (8) 2.5串口电路 (9) 执行电路 (9) 第三章软件设计 (10) 下位机软件的设计 (10) 3.1.1下位机主程序设计 (10) 3.1.2 CH451中断子程序设计 (11) 3.1.3数字滤波函数和ADC0809读函数设计 (12) 3.1.4快速测量温度粗值函数设计 (13) 3.2上位机软件设计 (13) 第四章智能温度测量系统的安装与调试 (15) 硬件调试 (15) 软件调试 (15) 4.3整机调试过程 (16) 第五章设计体会与小结 (17) 参考文献 (18) 附录 (19) 前言 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，描述了利用温度传感器PT100测温系统的过程，对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度采集和显示，灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。 物联网时代下的《仪器仪表课程设计》教学改革实 践 仪器仪表课程设计是高校自动化、电气、测控及相关专业的一门重要课程，它集技术性、工程性和实践性于一体，是一门涉及检测技术、单片机原理、电子技术、自动控制、计算机通信等多门学科的现代综合课程。通过仪器仪表课程设计的实践，学生可以了解电子及微机工程项目的开发过程，还可以掌握智能仪器仪表系统的设计和调试方法，并具有运用基础知识解决问题的能力和素质。 2021年2月教育部发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》，吹响了新时代本科教育改革发展的进军号。该通知明确指出，新工科项目的开展與实施应当围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量和新体系进行，而不是简单地围绕传统工科教育专业融合或专业调整。 与此同时，随着互联网和通信技术的发展，将设备融入互联网成为互联网的另一扩展方向——物联网。最初的物联网的概念是由美国提出来的，把所有的物品通过物联网域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪等等的一种网络概念。物联网的官方定义是：是基于互联网之上，使不可交流的物体与物体之间进行交流，而产生的过程，称之为物联网（Internet of Things）。在过去的十年中，我们见证了各种设备通过网络连接在一起，各种传感器，温度计，交通、流速传感器以及数据传输。 借助新工科建设和物联网快速发展的契机，我校结合近几年在仪器仪表课程设计指导过程中遇到的一些问题，并结合智能仪器仪表技术、物联网技术飞速发展的特点[5，6]，对该课程进行了改革实践。从教学内容，教学方法，教学模式三方面实施了该课程的教学改革，引导学生培养创新性的工程实践能力、探索学生创新创造潜能，以适 智能仪器设计课程设计报告 ―――采用RS 485标准的主从式多机系统设计 学生姓名：王** 学号：********* 班级：******** 任课教师：*** 成绩： 1、设计要求 a) 系统基本结构：1个51系列单片机主机、2个51系列单片机从机（从机1 和从机2）、采用RS 485组成主从式多机系统； b) 系统基本功能：在主机键盘上按“1”键，从机1的LED数码显示器上显示“1”，此后从机1键盘上每按下1个数字键，主机LED数码显示器上能显示对应的数字，当从机1键盘上按下“0”键时，此次通信结束，从机1键盘上再按下任意数字键，主机不显示相应数字；在主机键盘上按“2”，从机2的LED数码显示器上显示“2”，此后从机2键盘上每按下1个数字键，主机LED数码显示器上能显示对应的数字，当从机2键盘上按下“0”键时，此次通信结束，从机2键盘上按下任意数字键后，主机不显示相应数字； c) 选做：从机1和从机2可设计成相关物理量的测量系统，当主机呼叫从机时，从机能把最新的测量值发给主机。 2、方案论证 （1）系统组成：由三个51单片机构成主从通信系统（本组使用的芯片型号是STC89C52，其功能是一致的），每个单片机搭配LED数码管显示器和键盘；通信采用RS-485标准，可使用MAX485芯片作为通信收发器，单片机控制MAX485的使能端进行发送和接受逻辑控制；单主机多从机的通讯系统需要区分地址信息和数据信息，可利用51串口模式中的模式2进行通信，修改主机的SCON.3状态表明主机发送的是否是地址信息，修改某台从机的SM2状态来建立和主机的唯一通信；数据输入使用键盘输入，数据显示可简单的使用数码管显示。 智能仪器设计课程设计 8. 试设计智能仪表 实现智能数字显示仪表。要求8位数码管显示（4位显示测量值，4位显示设定值），4输入按钮（功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少），可设定上下限报警（蜂鸣器报警）。适配Cu100热电阻，测温范围为0℃~150℃。采用位式（两位、三位，具有滞环）控制、并用晶闸管过零驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。 《智能仪器设计基础课程设计》----40题目 教学说明： 如下设计题目应该在课程开始时布置，并在教学中安排时间，以产品设计案例教学方式讲授如何理解题目以及如何实现题目，并补充完成题目所需要的相关知识。 如下的智能仪表课程设计题目，都是小型智能仪表产品开发方面的题目。涉及智能仪表硬件与软件设计。智能仪器课程设计是智能仪器课程教学的重要环节，根据设计智能仪表产品的课程改革目的，特选择一些小型智能仪表产品作为课设题目，满足教学需求。课程题目小，学生容易学，上手快，可以在短时间走完智能仪表设计的全过程，学会产品设计步骤。 1.设计基本要求 （1）正确理解设计题目，经过查阅资料，给出正确设计方案，画出详细仪表原理框图（各个功能部分用方框表示，各块之间用实际信号线连接）。 在互连网上收集题目中所用到的器件资料，例如传感器（热偶分度表等）、信号调理电路、AD转换器、单片机、继电器、电源、显示器件等。 在互连网上收集相关单片机的显示、AD转换、显示、控制算法等程序。 在充分研究这些资料基础之上，给出设计方案（选择信号调理电路、单片机、显示、按键输入、继电器驱动、电源等，简要说明选择的理由） （2）用Protel99SE软件设计仪表详细原理图。 要求正确标记元件序号、元件数值、封装名。 （3）设计PCB图 在画PCB前应该购买元件，因为有了元件才知道封装尺寸，但也可以不购买元件，只到元件商店测量实际元件尺寸后，画封装图。 （4）熟悉单片机内部资源，学会ADC、SPI接口、定时器、中断、串口、I/O引脚等模块的编程。 （5）采用C语言开发所设计仪表的程序。 按照题目要求，确定仪表需要完成的任务（功能），然后分别编制各任务的程序。程序应该有说明，并有详细注释。 说明：若是不安装实验板或是最小系统板，就只能用Atmel公司的A VR Studio软件或是Keil软件（随意下载）仿真，则学习效果将大打折扣。 2．设计（考试）说明书 说明书内容： （1）封面内容： 《智能仪器设计基础》考试题 题目号： 电 子 设 计 实 验 报 告 电子科技大学 设计题目：电子称姓名： 学生姓名 任务与要求 一、任务 使用电阻应变片称重传感器，实现电子秤。用砝码作称重比对。 二、要求 准确、稳定称重； 称重传感器的非线性校正，提高称重精度； 实现“去皮”、计价功能； 具备“休眠”与“唤醒”功能，以降低功耗。 电子秤 第一节绪论 摘要：随着科技的进步，在日常生活以及工业运用上，对电子秤的要求越来越高。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。影响其精度的因素主要有:机械结构、传感器和数显仪表。在机械结构方面,因材料结构强度和刚度的限制,会使力的传递出现误差,而传感器输出特性存在非线性,加上信号放大、模数转换等环节存在的非线性,使得整个系统的非线性误差变得不容忽视。因此,在高精度的称重场合,迫切需要电子秤能自动校正系统的非线性。此外,为了保证准确、稳定地显示,要求所采用的ADC具有足够的转换位数,而采用高精度的ADC,自然增加了系统的成本。基于电子秤的现状,本文提出了一种简单实用并且精度高的智能电子秤设计方案。通过运用很好的集成电路,使测量精度得到了大大提高,由于采用数字滤波技术,使稳态测量的稳定性和动态测量的跟随性都相当好。并取得了令人满意的效果。 关键词：压力传感器，AD620N放大电路，ADC模数转换，STM32单片机，OLED 显示屏，矩阵键盘，电子秤。 1.1引言 本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，是系统产生的误差更小。输出的数据更精确。而AD620N放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D 转换器对输入信号电平的要求。A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模拟量转数字量转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由OLED 课程设计报告 课程：智能测量仪表 题目：智能测量仪表 学生姓名： 专业年级：自动化 指导教师： 信息与计算科学系 2013年3月23日 智能测量仪表 本次课程设计中智能温度测量仪表所采用的温度传感器为LM35DZ。其输出电压与摄氏温度成线性比例关系，无需外部校准，在0℃～100℃温度范围内精度为0.4℃~±0.75℃。，输出电压与摄氏温度对应，使用极为方便。灵敏度为10.0mV/℃，重复性好，输出阻抗低，电路接口简单和方便，可单电源和正负电源工作。是一种得到广泛使用的温度传感器。 本次课程设计的主要目的在于让学生把所学到的单片机原理、电子线路设计、传感器技术与原理、过程控制、智能仪器仪表、总线技术、面向对象的程序设计等相关专业课程的内容系统的总结，并能有效的使用到项目研发中来，做到学以致用。课程设计的内容主要分为三个部分，即使用所学编程语言（C或者汇编）完成单片机方面的程序编写、使用VB或VC语言完成PC机人机界面设计（也可以用C+API实现）、按照课程设计规范完成课程设计报告。 目录 1．课程设计任务和要求 (3) 1．1 设计任务 (3) 2．2 设计要求 (3) 2．系统硬件设计 (3) 2．1 STC12C5A60S2单片机A/D转换简介 (3) 2．2 LM35DZ简介 (7) 2．3 硬件原理图设计 (7) 3．系统软件设计 (10) 3．1 设计任务 (10) 3．2 程序代码 (10) 3．3 系统软件设计调试 (17) 4．系统上位机设计 (18) 4．1 设计任务 (18) 4．2 程序代码 (18) 4．3 系统上位机软件设计调试 (21) 5．系统调试与改善 (22) 5．1 系统调试 (22) 5．2 系统改善 (22) 6．系统设计时常见问题举例与解决办法 (24) 7．总结 (25) 摘要 乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪器仪表设备。实现方法有许多种，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。如今的数字逻辑设计者面临日益缩短的上市时间的压力，不得不进行上万门的设计，同时设计者不允许以牺牲硅的效率达到保持结构的独特性。使用现今的EDA软件工具来应付这些问题，并不是一件简单的事情。FPGA预装了很多已构造好的参数化库单元LPM 器件。通过引入支持LPM的EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品。 本课设在EDA开发平台上利用VHDL语言设计数控分频器电路，利用数控分频的原理设计乐曲硬件演奏电路，并定制LPM-ROM存储音乐数据，以“两只老虎”乐曲为例，将音乐数据存储到LPM-ROM，就达到了以纯硬件的手段来实现乐曲的演奏效果。只要修改LPM-ROM所存储的音乐数据，将其换成其他乐曲的音乐数据，再重新定制LPM-ROM，连接到程序中就可以实现其它乐曲的演奏。 关键词：FPGA；EDA；VHDL；音乐 目录 设计要求 (1) 1、方案论证与对比 (1) 1.1方案一 (1) 1.2方案二 (1) 1.3综合对比 (1) 2 乐曲演奏电路原理 (2) 2.1 音乐演奏电路原理 (2) 2.2 音符频率的获得 (2) 2.3 乐曲节奏的控制 (3) 2.4 乐谱发生器 (3) 2.5 乐曲演奏电路原理框图 (3) 3音乐硬件演奏电路的设计实现 (4) 3.1 地址发生器模块 (4) 3.1.1 地址发生器的VHDL设计 (4) 3.2 分频预置数模块 (6) 3.2.1 分频预置数模块的VHDL设计 (6) 3.3 数控分频模块 (8) 3.3.1 数控分频模块的VHDL设计 (8) 3.4 music模块 (10) 3.4.1 音符数据文件 (10) 3.5.2 LPM-ROM定制 (12) 3.6 顶层文件 (14) 4 时序仿真及下载调试过程 (16) 4.1 时序仿真图 (16) 4.2 引脚锁定以及下载 (17) 4.3调试过程及结果 (17) 5扩大乐曲硬件演奏电路的通用性 (18) 5.1 完善分频预置数模块的功能 (18) 设计总结与心得体会 (21) 参考文献 (22) 专业课程设计报告 题目：基于DS18B20的温度测量系统 系别：信息工程系 专业班级： 学生姓名： 指导教师：丹丹 提交日期：2012年5月18日 目录 一、前言 (3) 二、系统组成 (3) 1、设计思路 (4) 2、基本要求 (4) 3、课程设计目的 (4) 三、硬件电路组成及工作原理 (4) 1、温度传感器功能模块 (5) 2、AT89C51单片机 (7) 3、8550PNP三极管 (10) 4、晶振电路 (10) 5、复位电路 (11) 6、键盘电路 (12) 7、显示电路 (13) 四、整体仿真调试与实物连接....... 错误！未定义书签。 五、整体电路图 (15) 六、心得体会 (16) 七、参考文献 (17) 八、附录（源程序） (17) 智能温度测量系统的设计 一、前言 温度是一种基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量。因此研究温度的测量方法和装置具有重要意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。本文所介绍的智能温度测量系统是基于DS18B20型数字式温度传感器，在89C51单片机的控制下，对环境温度进行实时控制的装置。该系统测量范围宽、测量精确度高，该系统可广泛适用于人民的日常生活和工、农业生产的温度测量。 二、系统组成 智能温度测量系统主要由数字温度计、单片机控制电路、数字式温度显示电路、风扇降温电路、键盘电路、串口通信电路等六部分组成。系统原理框图如下： 图1智能温度测量系统原理框图 仪器仪表管理 1.题目要求 Ⅰ.【要求】 系统功能的基本要求： （1）新的仪器仪表信息的录入； （2）在借出、归还、维修时对仪器仪表信息的修改； （3）对报废仪器仪表信息的删除； （4）按照一定的条件查询符合条件的仪器仪表信息；查询功能至少应该包括仪器仪表基本信息（如仪器仪表名字、仪器仪表编等）的查询、按时间点（借入时间、借出时间、归还时间）查询等 （5）对查询结果的输出。 【提示】 数据结构采用结构体。仪器仪表信息包括仪器仪表名、仪器仪表编号、购买时间、借入时间、借出时间、归还时间、维修时间、状态信息（0代表可借出，1代表已借出，2代表正在维修）等。 Ⅱ.需求分析 根据题目要求，需要把仪器仪表信息的的数据存储在文件里，所以需要提供文件的输入输出等操作；在程序中要提供修改，删除，查找等操作；另外还应该提供键盘式选择菜单实现功能选择。 2.功能实现设计 2.1总体设计 系统功能模块图 2.2详细设计 1.主函数 主函数一般设计得比较简洁，只提供输入输出和功能处理的函数调用。其各功能模块用菜单方式选择。本题将main（）函数体内的界面选择部分语句单独抽取出来作为一独立函数，目的在于系统执行完每部分功能模块后能够方便返回到系统界面。 【程序】 main() {menu(); } 菜单部分设计如下： 【流程图】 N 【程序】 main() { menu(); } void menu() { int w,n; do { system("cls"); printf("\t\t WELCOME TO THE EQUIPMENT MANAGEMENT SYSTEM\n\n\n"); printf("\n\n\t\t====================******====================\ n\n\n"); printf("\t\t\t1:Add message of new equipmen\n\n"); printf("\t\t\t2:Load the message of all equipment\n\n"); printf("\t\t\t3:Correct the message of equipment\n\n"); printf("\t\t\t4:Ddlete the message of broken equipment\n\n"); printf("\t\t\t5:Search the message of equipment\n\n"); printf("\t\t\t6:Search of all the equipment\n\n"); printf("\t\t\t7:Exit\n"); 《智能仪器设计》课程设计报告书 学院：信息工程学院 班级：自动化0705 学号：07001193 姓名：孙少秋 摘要 单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能温度控制仪表化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本文主要介绍单片机在温度控制中的应用。 Abstart Single-chip micro-computer, with the ultra-large scale integrated circuit technology, the development of the birth, and because of its small size, strong function and high cost performance, it is widely used in electronic equipment, household appliances, energy-saving devices, military devices, robots, industrial control and many other areas to make product miniaturization, intelligent temperature control instrumentation, both to improve the product's features and quality, but also reduce the cost and simplify design. This paper introduces the MCU to the temperature control applications. 仪器仪表电路课程设计总结 温度测控电路 摘要：温度是一个与人们生活和生产密切相关的重要物理量。温度的测量和控制技术应用十分广泛。在工农业生产和科学研究中，经常需要对某一系统的温度进行测量，并能自动的控制、调节该系统的温度。本设计要求设计一个温度测控电路系统。 本设计采用的温度传感器是LM35温度传感器，LM35温度传感器是利用两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B 之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流。测试电路是通过电压比较放大电路来实现温度都的检测，控制电路是通过两个电压比较电路来实现对两个继电器的控制。温度传感器检查温度并将输出给转换和放大电路，放大后的信号分别送给两路已设定好阈值的比较电路，当室温大于等于报警值时，警报灯亮。利用温度传感器把系统的温度通过A\D转换电路将电信号转换成数字信号，将其显示出来。同时电压信号通过电压比较器与输入电压比较决定输出是高电平或是低电平，进而控制下一个电路单元的工作状态。报警电路中，当温达到允许最高温度，此时发光二极管点亮实现报警。 关键词：温度传感器；控制；报警；LM35；AD转换 一、设计要求： ⑴被测温度和控制温度均可数字显示； ⑵在保证测量温度准确的前提下，尽可能提高测量精度； ⑶控制温度连续可调； ⑷温度超过额定值时，产生声、光报警信号。 二、系统总体方案 2.1 对温度进行测量与显示 将温度的转换成电量，然后采用电子电路实现题目要求。可采用温度传感器，将温度变化转换成相应的电信号，并通过放大、滤波后送A/D转换器变成数字信号，然后进行译码显示。 2.2温度显示部分 ，报警温度采用转换开关控制，可分别显示系统温度、控制温度对应值V REF 对应值V 。 max 2.3 报警部分 设定被控温度对应的最大允许值V max，当系统实际温度达到此对应值V max时，发生报警信号。 三、各部分功能模块设计 3.1温度传感器LM35 LM35是电压输出型集成温度传感器， LM35集成温度传感器是利用一个热电 测控系统课程设计指导 电子信息与自动化学院检测与控制实验中心万文略、彭小峰 电子信息与自动化学院测控技术与仪器系杨泽林、杨继森、庄秋慧 课程设计目的 测控系统课程设计是在学生学习完智能仪器理论和实验课后安排的综合实践教学环节，要求学生在2周的时间内运用所学知识，在教师的指导下按照仪器设计的一般方法设计制作一个功能较为完整的仪器。并写出设计研究报告。通过课程设计使学生在实践上获得智能仪器设计的经验，掌握仪器设计的步骤、过程和方法。为毕业设计及今后从事智能仪器设计打下良好的基础。 课程设计题目：基于PN结传感器的温度测量仪设计 智能仪器的组成一般包括：传感器及信号调理电路、CPU及外围电路、模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输入输出通道、人机接口电路（键盘、显示）、数据记录、转储（保存、打印）等 主要研究内容： 根据本次课程设计的题目要求，本次课程设计研究的主要内容为传感器及信号调理电路、CPU及其外围电路，AD转换电路，键盘和显示电路。本文对其中关键部分做简单介绍，以使学生能更容易地进行课程设计。 1.半导体二极管的温度特性 选择1N4007整流二极管，其正向偏置工作时PN结上的结电压满足 （式1-1） α,γ是由PN结参数决定的常数 Ugo:硅半导体在OK温度时禁带宽度与电子电荷q的比值。 由式1-1可以看出，PN结具有负的温度系数特性。 据文献记载，当温度变化一度时，结电压变化2mv左右。由式1-1可知，温度变化曲线为指数型非线性变化。其正向偏置电流应保持恒定。 2.放大电路设计 （1）选择放大器 PN结的结电压变化是一个微弱信号，结电压在温度每变化1度时大约变化2mv左右，所以需要进行放大后才能被后续电路处理。选择合适的集成运放来设计放大电路，选择运放时应考虑运放的温度系数，共模抑制比，输入失调电压，带宽等。 可供选择的运算放大器有OP07、LM324等。 目录 第一章绪论 (2) 1.1概论 (2) 1.2课设任务 (2) 第二章方案论证及选择 (3) 第三章单元电路设计 (6) 3.1放大电路设计 (6) 3.2相敏检波电路设计 (6) 3.3低通滤波器设计 (7) 3.4直流放大器设计 (8) 第四章电路仿真（部分） (9) 5.1开关式相敏检波电路仿真 (9) 5.2低通滤波器仿真 (9) 5.3总电路功能结果仿真 (10) 第五章元器件清单 (11) 第六章小结 (13) 参考文献 第一章绪论 1.1概论 测控技术自古以来就是人类生活和生产的重要组成部分。最初的测控尝试都是来自于生产生活的需要，对时间的测控要求使人类有了日晷这一原始的时钟，对空间的测控要求使人类有了点线面的认识。现代社会对测控的要求当然不会停留在这些初级阶段，随着科技的发展，测控技术进入了全新的时代。 自从迅猛发展的计算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器仪表技术领域，便使该领域的面貌不断更新。相继出现的智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等微机化仪器，都无一例外地利用计算机的软件和硬件优势，从而既增加了测量功能，又提高了技术性能。由于信号被采集变换成数字形式后，更多的分析和处理工作都由计算机来完成，故很自然使人们不再去关注仪器与计算机之间的界限。近年来，新型微处理器的速度不断提高，采用流水线、RISC结构和cachE等先进技术，又极大提高了计算机的数值处理能力和速度。在数据采集方面，数据采集卡、仪器放大器、数字信号处理芯片等技术的不断升级和更新，也有效地加快了数据采集的速率和效率。与计算机技术紧密结合，已是当今仪器与测控技术发展的主潮流。对微机化仪器作一具体分析后，不难见，配以相应软件和硬件的计算机将能够完成许多仪器、仪表的功能，实质上相当于一台多功能的通用测量仪器。测控技术与仪器专业是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、电力、自动控制、信号处理、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。它的涉及面广，小到生产过程自动控制，大到火箭卫星的发射及监控。由于对自动控制及精度的严格要求，测控技术与仪器成为不可或缺的专业。 1.2课设任务 测控系统由传感器、电路和执行机构组成。电路时测控系统中最为灵活的部分。可以通过改变电路，达到获得不同信号的目的。此次课设任务就是着重于此。具体任务为：某差动变压器传感器用于测量位移，当所测位移在0 —±20mm范围时（铁芯由中间平衡位置往上为正，往下为负），其输出的信号为正弦信号0—40mVP-P，要求将信号处理为与位移对应的0--±2V直流信号。 《智能仪器设计基础课程设计》----40题目 教学说明： 如下设计题目应该在课程开始时布置，并在教学中安排时间，以产品设计案例教学方式讲授如何理解题目以及如何实现题目，并补充完成题目所需要的相关知识。 如下的智能仪表课程设计题目，都是小型智能仪表产品开发方面的题目。涉及智能仪表硬件与软件设计。智能仪器课程设计是智能仪器课程教学的重要环节，根据设计智能仪表产品的课程改革目的，特选择一些小型智能仪表产品作为课设题目，满足教学需求。课程题目小，学生容易学，上手快，可以在短时间走完智能仪表设计的全过程，学会产品设计步骤。 1.设计基本要求 （1）正确理解设计题目，经过查阅资料，给出正确设计方案，画出详细仪表原理框图（各个功能部分用方框表示，各块之间用实际信号线连接）。 在互连网上收集题目中所用到的器件资料，例如传感器（热偶分度表等）、信号调理电路、AD转换器、单片机、继电器、电源、显示器件等。 在互连网上收集相关单片机的显示、AD转换、显示、控制算法等程序。 在充分研究这些资料基础之上，给出设计方案（选择信号调理电路、单片机、显示、按键输入、继电器驱动、电源等，简要说明选择的理由） （2）用Protel99SE软件设计仪表详细原理图。 要求正确标记元件序号、元件数值、封装名。 （3）设计PCB图 在画PCB前应该购买元件，因为有了元件才知道封装尺寸，但也可以不购买元件，只到元件商店测量实际元件尺寸后，画封装图。 （4）熟悉单片机内部资源，学会ADC、SPI接口、定时器、中断、串口、I/O引脚等模块的编程。 （5）采用C语言开发所设计仪表的程序。 按照题目要求，确定仪表需要完成的任务（功能），然后分别编制各任务的程序。程序应该有说明，并有详细注释。 说明：若是不安装实验板或是最小系统板，就只能用Atmel公司的A VR Studio软件或是Keil软件（随意下载）仿真，则学习效果将大打折扣。 2．设计（考试）说明书 说明书内容： （1）封面内容： 《智能仪器设计基础》考试题 题目号： 题目： 班级： 摘要 随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。 20世纪90年代以来，随着科学技术的进步，工业生产自动化、智能化水平的提高，各行业对称重计量提出了许多新要求，归纳起来主要是：称重技术从静态称重向动态称重方向发展；测量方法从模拟测量向数字测量方向发展；测量特点从单参数测量向多参数测量方向发展；电子衡器产品的技术性能向高速率、高准确度、高稳定性、高可靠性方向发展。 关键词：电子秤；智能仪表 目录 引言 (3) 1.设计背景 (4) 1.1课题背景 (4) 1.2设计内容 (4) 2电子秤简介 (5) 2.1总体方案设计 (5) 2.2系统组成 (6) 3系统硬件设计 (7) 3.1传感器的设计 (7) 3.2电阻应变式传感器测量电路的设计 (8) 3.3 A/D转换系统的电路设计 (8) 3.4 CPU控制系统的电路设计 (11) 3.5液晶显示简介 (13) 3.6 报警电路的设计 (15) 3.7系统总体电路图 (16) 4.软件设计 (17) 4.1主程序的设计 (17) 5电路调试 (18) 5.1系统调试及结果处理 (18) 6.总结 (19) 参考文献 (20) 附录；源程序代码 (21) 引言 近几年，我国的电子称重系统从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。电子称重技术逐渐从静态称重向动态称重发展，从模拟测量向数字测量发展，从单参数测量向多参数测量发展。电子称重系统制造技术及其应用得到了新发展。国内电子称重技术基本达到国际上20世纪90年代中期的水平，少数产品的技术已处于国际领先水平。作为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品。 南京工程学院 课程设计任务书 课程名称《传感器与检测技术》及 《智能仪器》综合课程设计院（系、部、中心）自动化学院 专业测控技术与仪器 班级测控102 起止日期2013.7.1-2013.7.12 指导教师乐建华刘大伟 一、课程设计应达到的目的 课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》与《智能仪器》等课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能仪器设计的基本思想和方法、以及软硬件调试方法。 二、课程设计题目及要求（七选一） 1.智能测温仪：测量范围：-50℃～150℃；精度:1%; 采用MCS51系列单片机完成4路温度测量，并将测量值显示于数码管上；系统应具有自动校零功能。 2.智能汽车超载报警器：采用MCS51系列单片机构建系统，测量汽车重量，如果汽车超载，报警器发出声或光报警信号，且超载阈值可设置成5吨和10吨和20吨三挡。 3.智能障碍探测仪：采用MCS51系列单片机构建系统。探测距离为3米，若3米以内有障碍物，系统发出声或光报警信号。 4.智能微位移测量仪：测量范围：±5mm；精度:0.5%; 采用MCS51系列单片机完成一路位移测量，并将测量值显示于数码管上；系统应具有部分电路自诊断功能。 5.智能测速仪：测量范围：5～5000rpm； 采用MCS51系列单片机完成测量，并将测量值显示于数码管上。分别采用测频法和测周法进行设计，并比较不同速度段的测量精度。 6.智能路灯亮灭控制系统：采用MCS51系列单片机完成测控任务。当日照亮度超过阈值，控制灯灭；反之，则控制灯亮；阈值可调；并对城市路灯具有一定的节能管理功能。 7.智能煤气报警器：采用MCS51系列单片机完成测控任务。测量煤气浓度，当煤气浓度超限时，系统发出报警信号，同时打开排气扇排气；浓度上限值可调。 三、课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕 整个课程设计任务分两个阶段完成： 第一阶段为硬件（理论）设计阶段，完成以下设计任务：1．系统整体方案设计，包括课题分析、传感器选择、单片机选择等。 2．系统硬件设计，包括： 1）智能仪表的前向通道设计 （1）测量电路设计； （2）信号处理； 2）微机系统设计 接口电路设计。 第二阶段为软件设计阶段，完成以下设计任务：（无精度要求）1．智能仪表的软件模块设计； （1）管理软件:编写程序框图； 《智能仪器设计》课程设计报告书 班级：自动化0803 学号： 姓名 指导教师： 摘要 实现智能数字显示仪表。要求8位数码管显示（4位显示测量值，4位显示设定值），4输入按钮（功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少），可设定上下限报警（蜂鸣器报警）。适配PT100热电阻，测温范围为0℃~300℃。采用比例控制、并用晶闸管移相驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。 一、课程设计题目 17. 试设计智能仪表 实现智能数字显示仪表。要求8位数码管显示（4位显示测量值，4位显示设定值），4输入按钮（功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少），可设定上下限报警（蜂鸣器报警）。适配PT100热电阻，测温范围为0℃~300℃。采用比例控制、并用晶闸管移相驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。 二、题目分析 1.设计任务分析 本设计要求使用ATmega16单片机作为MCU主控芯片，设计一个智能显示仪表。 据任务要求，本系统采用8位数码管分别显示测量温度值和设定值，在设定状态时用来显示设置功能号和该功能实现的设置当前值；系统拥有报警功能，当当前温度超过上限值或者下限值时，蜂鸣器响，且上限报警/下限报警LED灯亮以区分上/下限报警；系统有四个控制按键，功能分别是：功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少，用来对温度设定值、上限值、下限值等设置；还有四个状态显示LED灯，分别显示：正常运行、设定状态、上限报警、下限报警；本系统除显示以外，还要求有对加热器控制的功能以达到使温度控制在设定值的要求。 2.功能实现分析 根据设计任务要求，现设想以下设计以满足要求： 仪表适配PT100热电阻，因此首先需要一个PT100热电阻的信号调理电路，使热电阻的热电势转化为MCU可直接测得的电压值，从而测得当前温度值。 采用ATmega16作为主控芯片，可直接利用内部AD转换电路进行，因为内置10位A/D转换器，可以满足一般精度的要求。 按键电路可以采用中断方式进行处理，并且只有先按“功能选择”键才可以启动按键扫描，对其进行处理，在处理过程中关中断，各功能都设置完后，再按“功能选择”键以退出处理程序；不同按键实现不同的功能：“功能选择”键：启动中断，并选择切换不同的设置对象和存储上一个对象设置的值，最后切换完所有功能后按下保存所有设定值并退出中断； “数码管选”键：选择待设定对象的数码管，即选择该对象加/减操作的单位量（1000/100/10/1）； “数字增加”键：在以选择的单位上进行加1个单位的操作； “数字减少”键：在以选择的单位上进行减1个单位的操作。 状态显示和蜂鸣器操作分别用单片机的输出端口操作。 硬件框图： C 语言课程设计报告 仪器仪表管理 题目要求1. 【要求】Ⅰ. 系统功能的基本要求： 新的仪器仪表信息的录入；）（1 在借出、归还、维修时对仪器仪表信息的修改；）（2 对报废仪器仪表信息的删除；）（3 按照一定的条件查询符合条件的仪器仪表信息；查询功能至少应该包括（4）仪器仪表基本信息（如仪器仪表名字、仪器仪表编等）的查询、按时间 点（借入时间、借出时间、归还时间）查询等 对查询结果的输出。（5） 【提示】 数据结构采用结构体。仪器仪表信息包括仪器仪表名、仪器仪表编 代号、购买时间、借入时间、借出时间、归还时间、维修时间、状态信息（0代表正在维修）等。代表已借出，2表可借出，1 需求分析Ⅱ. 根据题目要求，需要把仪器仪表信息的的数据存储在文件里，所以需要提 供文件的输入输出等操作；在程序中要提供修改，删除，查找等操作；另 外还应该提供键盘式选择菜单实现功能选择。 功能实现设计2. 总体设计2.1 仪器仪表管理系统 添加查询修改删除退出 系统功能模块图 详细设计2.2 主函数1. 1． C 语言课程设计报告 主函数一般设计得比较简洁，只提供输入输出和功能处理的函数调用。其各功能模块用菜单方式选择。本题将main（）函数体内的界面选择部分语句单独抽取出来作为一独立函数，目的在于系统执行完每部分功能模块后能够方便返回到系统界面。 【程序】 main() {menu(); } 菜单部分设计如下： 【流程图】 显示一系列功能选 N输入n，判断n是否是1－7 Y 各功能模块函数的值调用n根据主函数的菜单流程图【程序】main(){清屏************/system(cls);/**********menu();} menu()void{ int w,n; do { system(cls); printf(\\t WELCOME TO THE EQUIPMENT MANAGEMENT SYSTEM\n\n\n); printf(\ \n\t\t====================******====================\ n\n\n); printf(\\t\t1:Add message of new equipmen\n\n); printf(\\t\t2:Load the message of all equipment\n\n); printf(\\t\t3:Correct the message of equipment\n\n); printf(\\t\t4:Ddlete the message of broken equipment\n\n); printf(\\t\t5:Search the message of equipment\n\n); printf(\\t\t6:Search of all the equipment\n\n); printf(\\t\t7:Exit\n); printf(\ \n\t\t====================******==================== 2． C 语言课程设计报告 天津电子信息职业技术学院传感器技能实训 课题名称智能温度测温系统姓名王先民 学号20 班级电信S10-1 专业电子信息工程技术 所在系电子技术系 指导教师岑永祚 完成日期2011年12月11日 一、 主要内容 温度传感器DS18B20采集环境模拟信号，其输出送入AT89C51，单片机在程序的控制下，将处理过的数据送到移位寄存器74LS164，经74LS164输出后驱动三位数码管显示。当被测温度高于18℃时，单片机发出控制信号使降温电扇以自然风的形式旋转，温度越高转速越快，温度36℃以上时风扇全速工作，点亮此功能指示灯。 二、 基本要求 （1）设计测量温度范围－55℃~＋125℃的智能测温系统，要求数码管实时显示测量温度，单片机根据温度高低确定风扇转速 （2）画出程序框图 （3）有完整的整机电路图（protel 绘制） （4）完成格式正确、内容完整的实验报告 三、 参考文献 王祁， 智能仪器设计基础.北京：机械工业出版社，2009 目录 一、前言 (4) 二、系统组成 (4) 1、设计思路 (5) 2、系统的性能指标： (5) 3、系统的主要功能： (5) 三、电路组成及工作原理 (5) 1、温度传感器功能模块 (6) 2、AT89C51单片机 ........................................................................................................ 8 3、74LS164移位寄存器 .. (12) 4、晶振电路 (12) 5、复位电路 ................................................................................................................... 13 6、键盘电路 . (13) 7、显示电路 (14) 8、稳压电路 ................................................................................................................... 14 9、显示电路 . (15) 10、风扇控制电路 (15) 四、课程设计心得与体会 (16) 五、参考文献 (16) 六、整机电路图 (17)智能仪器 课程设计
智能仪器课程设计说明书智能温度测量仪表方案设计
物联网时代下的《仪器仪表课程设计》教学改革实践
智能仪器课程设计报告
智能仪器设计课程设计
电子秤课程设计实验报告
智能测量仪表课程设计报告
EDA乐曲硬件演奏电路设计 课程设计
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仪器仪表管理系统—C语言课程设计
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仪器仪表电路课程设计总结--温度测控电路
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智能仪器设计课程设计--题目
电子秤智能仪表课程设计
智能仪器课程设计任务书
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