智能仪器设计报告

《智能仪器设计报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、目录一、设计要求说明二、电路设计思想三、硬件设计（1）温度传感器及其信号调理电路（2）键盘接口电路与报警电路（3）显示接口电路（4）微型打印机接口（5）总电路设计四、软件设计（1）监控程序设计（2）自检程序设计（3）A/D转换与计算程序设计（4）显示子程序设计（5）键盘处理子程序（6）打印程序五、实验感想六、各芯片引脚及参考文献七、附录：程序清单一、设计要求说明⑴一路水温或环境温度检测,误差：≤±0.5℃；⑵温度3位数码显示(XX.X℃)；⑶工作状态指示(如加热器工作指示)；⑷开机自检；⑸配简单键

2、盘，如温度上、下限临界报警值设置；⑹配微型打印机接口；⑺配置通信接口。二、电路设计思想实验过程采用自顶向下的设计思想，先考虑整体目标，明确任务，把整体分解为一个个子任务，并考虑子任务之间的关系。这样就把较大的、复杂的、难解决的问题分解成若干个小的、简单的、易解决的问题。本系统首先单独设计各个功能模块，分模块测试后，最后将其组合调试，完成整个电路的设计。整个仪器采用89C51单片机为核心，以MTS102作传感器进行温度信号的采集。本次设计的系统具有以下几个功能模块：（1）温度传感器及其信号调理电路采

3、用MTS102作传感器进行温度采集，并利用激励电路、补偿电路和放大电路构成调理电路，输出与温度成线性关系的电压。（2）A/D接口电路利用ADC0809进行AD转换，将输入电压模拟信号转换为数字量，便于单片机处理。（3）键盘接口电路利用8279进行键盘扫描，可靠性高，实现高温报警设置、中断打印功能。（4）温度显示电路利用四位一体的共阳极数码管显示XX.X的温度显示，减少了段选线的条数，简化电路。（5）打印机接口电路采用查询方式判断微型打印机GP16是否忙，若不忙则将单片机传送过来的数据打印。（6）报

4、警部分当当前温度值大于键盘所设定的上限值时，发光二极管亮并发出报警声。三、硬件设计（1）温度传感器及其信号调理电路本设计采用MTS102二极管作为温度传感器，激励和放大电路采用REF2000电流源及OPA1013双运放来实现。设测温范围为0~50℃，调节电阻使50℃时对应为5V，因为该传感器是线性的，则0~50℃对应的输出电压为0~5V。图3.1温度传感器信号调理电路(2)A/D采集AD转换器采用ADc0809，ADc0809是8路的AD转换器，输入电压对应着的它的量化值0~255，也就是对应温度

5、的0~50℃。本设计采用查询的方式来判断A/D是否转换完毕。查询到转换完成后，则进行数据读操作。当AD转换器转换地址和RD非信号同时有效是，选通OE，且转换数据送入到数据总线，由89C51读入。图3.2A/D采样（2）键盘接口电路与报警电路图3.3键盘接口电路图3.4报警电路（3）显示接口电路图3.5显示接口电路（4）微型打印机接口微型打印机GP16中有三态锁存器，在CS非和WR非的控制下能锁存CPU总线上得数据，三台门又能与CPU实现隔离，故GP16与8051自间不需要外加锁存器。图中，BUSY

6、信号接到单片机的P2.1假，用来查询打印机是否空闲，该打印机的选通地址为0FFFFH。图3.6微型打印机接口电路（1）总电路设计将各个模块组合起来，得到如图下的总电路。图3.7总体电路原理图四、软件设计程序设计工作的主要任务是把已经转换的电压量转换为电压量的温度信号经过A/D转换变为数字量，进行判断和报警等处理；然后，再通过编程计算得到的温度的BCD码，最后送LED显示。1s的定时时间由定时器T0采用中断方式实现。通过键盘申请外部中断，打印机的工作通过外部中断INT0实现；报警上限值的设定通过外部

7、中断INT1实现。（1）监控程序设计监控程序流程图（1）自检程序设计为了检查数码管的好坏，需对数码管进行自检。方法是先令所有字段全亮再令其全灭，检出数码管的输出是否正常。（2）A/D转换与计算程序设计1.温度采集与计算程序本设计中的温度信号是否转换完毕是通过P2.2脚查询EOC输出的方法来判断的。当EOC=1时，转换完毕。转换后的数字量放在累加器A中，这是1字节二进制数，先用它与温度上限比较，根据比较的结果设置相应的报警标志位。比较处理完毕，还需进行物理量与数字量的变换，即标度变换。标度变换值应该

8、为B=50.0℃/255，为了达到转换精度，即为能精确显示到小数点后一位的值，则计算公式应修改为T=D*10*B=D*10*50.0/255(D为采集的数字量)，所以变换后的温度实际最大值为500.1.温度值转换为BCD码子程序经过标度变换后的温度值为十六进制，为了满足LED显示，需要变换为BCD码用于显示。（4）显示子程序设计（1）键盘处理子程序S2按下后，申请外部中断INT1，所以S3，S4，S5的键盘处理程序即为外部中断1的中断处理程序。（1）打印程序S1按下后，申请外部中断