溫度采集系統(tǒng)課程設(shè)計--8通道溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、<p>　　課程設(shè)計(綜合實驗)報告</p><p>　　( 2012-- 2013 年度第 1 學(xué)期)</p><p>　　名 稱： 智能儀器設(shè)計 </p><p>　　題 目：8通道溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p>　　院 系： 自動化系 </p><p

2、>　　班 級： 測控 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計周數(shù)： </p>

3、<p>　　成 績： </p><p>　　日期： 2012 年 12 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課程設(shè)計是以51系列單片機為核心設(shè)計的溫度采集系統(tǒng)。通過Pt100熱電阻和K分度熱電偶對實時的溫度采集，經(jīng)過單片機處理將信號通過串口上傳至

4、計算機，從而計算機顯示屏讀出實時溫度，通過對單片機的設(shè)置達到所要求的性能。</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)計方案，給出系統(tǒng)設(shè)計框圖。二是硬件設(shè)計，采用模塊設(shè)計方法。三是進行畫PCB，進行PCB設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：51系列單片機；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)計一個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路測量范圍0-200°C，選用Pt100熱電阻；另4路測量范圍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、進行系統(tǒng)誤差計算驗證；</p><p>　　5、用Protel軟件畫出電路原理圖；設(shè)計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)計方案

7、</b></p><p>　　溫度是國際單位制7個基本物理量之一，是生產(chǎn)過程和科學(xué)試驗中的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，常需要對溫度進行檢測和監(jiān)控。采用微型機進行溫度檢測、顯示、信息存儲及實時控制。對于提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源都有重要作用。為此設(shè)計了一個基于AT89C51單片機單通道溫度檢測及顯示系統(tǒng)，可以很容易實現(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器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價的方案。 </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，可以和單片機直接接口。 </p><p>　　由下圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(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，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算放大器,除電源共用外,四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示,它有5個引出腳兩個信號輸入端中,Vi-（-）為反相輸入端,表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反

12、;Vi+（+）為同相輸入端,表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324引腳排列見圖2。</p><p><b>　　3電路實現(xiàn)</b></p><p>　　3.1 Pt100測量電路</p><p>　　PT100變化的是阻值而ADC0809 的輸入信號范圍為0~5V，在200℃的時候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的運放放大作用將微小的電壓信號放大，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>　　在實際中，經(jīng)過查詢得知熱電偶在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 的接口實現(xiàn)連接。</p><p>　　3.3 ADC0809 的連接</p><p>　　實際上ADC0809 連接很簡單：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，減少了無謂的浪費。CLK經(jīng)過定時器T0 接收時鐘信號。接線如下：</p><p><b&

16、gt;　　4心得體會</b></p><p>　　通過這次溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計，讓我掌握把理論運用于實際，不再只固定于書本，不再是一味的死讀書。在這次課程設(shè)計中遇到了許多大大小小的問題，到最后一一都解決了。在這過程中，我學(xué)到了很多課本上沒有學(xué)到的知識?！凹埳系脕斫K覺淺”，唯有不斷實踐，才能跟進一步。</p><p>　　總之，這次實驗過程中我受益匪淺，同伴的相互合作即增加了我們的

17、團隊意識以及把理論的知識運用于實際。這次的課程設(shè)計不僅讓我培養(yǎng)了自己的設(shè)計思維，增加了動手操作的能力，還使我懂得“神奇”的東西我們也可以做出來，更讓我體會到實現(xiàn)電路功能的那種無以名狀的喜悅。此次課程設(shè)計使我明白知識是無限的，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，在實踐中求得真本事。</p><p>　　只有通過不斷實踐，不斷地發(fā)現(xiàn)自己