智能仪器设计课程设计Word格式.docx

1、二、设计思路通过 B 型（铂铑 30）热电偶测量的答题思路为三、硬件电路原理图与设计3.1 智能仪表基本模块硬件电路智能仪表基本模块由单片机、输入按钮、硬件显示和通信接口组成原理图：.JLED4321 Jkey113121011155679 13 12SN74HC59514SERQH QH1QARCKQB QC SRCLR QDSRCK QE QF QGGGQARCKQB QCSRCLR QDa b c d e f g h510 x 8SM2L LMRM RSM1 n8 12 n7 9 n6 8 n5 6 n4 12 n3 9 n2 8 n1 6h g fe dc b a+5V x 4Uy1U

2、y2AN1 AN2 AN3AN4Rz1 510J5951dataRCK SRCK（1）最小系统板电路n8 n7 n6 n5 n4 n3 n2 n1（2） 电源电路（3） 按键电路（4） 扬声器电路（5）数码管电路（6） 信号调理电路（7） 功率驱动电路（8） LED 电路3.2 智能仪表基本模块的功能：（1） 具有两排 8 个是数码管显示，分别显示测量值与设定值， 数码管由 74HC595 驱动，因此只需要 3 个单片机引脚，可以用 SPI 接口引脚：PB4、PB5（MOSI）和PB7（SCK），或是采用 I/O 引脚搭配时序的方法驱动。（2） 具有 4 个按钮：功能选择按钮、数码管选择按钮、

3、数字加按钮、数字减按钮。按钮直接连在单片机引脚，低电平有效。（3） 具有 4 个 LED 灯，用于显示状态，直接连到单片机引脚，低电平有效。智能仪表的外形：PVSVSET其中上排数码管显示测量值，下排数码管显示设定值，4 个按钮用三个，右上侧有 4 个发光二极管。四、测温模块设计4.1 热电偶B 型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，测温上限高等优点。适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。B 型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿，因为在 050范围内热电势小于 3V。B 型热电偶不足之处是热

4、电势，热电势率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。两种不同成分的导体两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应， 而这种电动势成为热电势，也称为热电动势，热电偶就是利用这种原理进行温度测量的。其中，直接用做测量介质温度的一端叫作工作端（称为测量端），另一端叫做冷端（称为补偿端）。冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会显示出热电偶所产生的热电势。热电偶将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意以下问题：（1） 热电偶所产生的热电势大小，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料

5、的成分和两端的温差有关（2） 当热电偶的两个热电偶丝材料成分确定后，热电偶电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，则热电势仅是工作端温度的单值函数本设计要求的 B 型（铂铑 30）热电偶测温范围如下表热电偶分类热电偶电极材料温度范围（C）热电动势（mV）/温度正极负极B铂铑 30铂铑 6018000/018.84/1800D1 1N4001JD1220VLNG1JRELAYR1300C1104TLP521-1 +12V9013Q110k5.1kR54700.047uF C3J1_1J1_2 2000W. GND12GND12加热器 1000WJC14.2 热电偶信号调理

6、电路采用 LM35 的 B00000000型热电偶冷端补偿电路B 型热电偶在 0 度时的热电势为 0mV，在 1600 度时的热电势为 18.84mV。若输出电压为 0.2-3.3v。因此放大器输出电压方程为：1）0.2=m*0+b 和 2）3.3=m*18.84+b 算出 m、b 的值然后根据3）m=R2/（R1+R2）（Rf+Rg）/Rg 和 4）b=VrefR1/（R1+R2）（Rf+Rg）/Rg算出实验所需的数据五、驱动双向晶闸管设计本系统采用晶闸管脉冲调制驱动电路，其负载为 1000W 的电加热器（电源电压为220VAC）。单片机驱动晶闸管脉冲调制驱动器的电路如下图所示。8+12V单

7、片机驱动晶闸管脉冲调制驱动器的电路六、软件设计6.1 主程序#include #includeunsigned char vadc;/vadc 测得的放大电势值unsigned int var;/测得的温度值Unsign int data8;/全局变量unsigned char xs8;/数据缓存unsigned char disp = 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,/共阳数码0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf, 0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f

8、, 0xFE,0xFF;unsignedint weizhi=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80; 高电平有效*/unsigned char LED0,LED1,LED2,LED3;Void main（void）/主函数unsign char adc_time; unsign char saomiao_time; unsign char xianshi_time;init_devices（）；adc_time=0;while（1）While（adc_time=1）/测温 adc（）;Char lp（）;/滤波PID（）；Shuchu（）; adc_t

9、ime=0;While（saomiao_time=1） saomiao1（）;/扫描按键并存放数据Saomiao_time=0; while（xianshi_time=1） spihc（）;/数码管显示LED（）;/ LED灯显示xianshi_time=0;#pragma interrupt_handler int_TCCR1A:7/定时器 1 的 TCCR1A 组比较匹配中断服务程序 static unsigned char n；n +;If（n=20）/200msadc_time=1;/adc 转换Saomiao_time=1;/扫描 PD 口按键xianshi_time=1;/显示数码

10、管6.2 子程序（1）ADC 初始化函数Void adc_init（void） ADCSRA=0x00;/ ADCSRA ADC 控制和状态寄存器ADMAX=0x20;/选择外部参考电压，通道 0，左对齐ADCSRA=0xE2;SFIOR=0Xa0;/ SFIOR-特殊功能 IO 寄存器，定时器 1 比较匹配 B（2） ADC 转换程序Void adc（void） static unsigned char n;while（!（ADCSRA&（1ADIF）;/等待转换完成ADH=ADCH;/8 位转换If（n5）Value_adcn+=ADH;Elsen =0;（3） 算术平均值滤波子函数Voi

11、d Char lp（void） Int sum=0;Char count;For （count=0;count5;count+）sum+=Value_adccount;/获取 ADC 转换结果，计算相加Delay（）; vadc=sum/5;（4） 定时器初始化函数Void T1_init（void）/初始化定时器，产生 10ms 周期中断OCR1A=1249; TIMSK|=（1OCIEA）; TCCR1A=0x00;TCCR1B=0x08;/定时器工作在 CTC 计数器模式TCCR1B|=0x02;/ 设定定时器 1 的分频值为 8 分频（5）显示 LED 灯子程序Void LED（void） if（LED0=1） PORTB=0x01; If（LED1=1）PORTB|=11; If（LED2=1） P