创新实验指导书

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1、综合与创新实验指导书（创新实验室试用教材）编写:武洪涛熊俊俏杜红阮宁君1.0温度的测量与控制1.1实验目的掌握温度传感器的原理与用途掌握温度测量电路的设计方法掌握加热功率控制的实现方法了解温度控制的基本原理1.2实验内容采用51单片机设计一个小功率的温度检测和控制系统，要求：测量范围0－100℃测量分辨率0.1℃控制温度精度2℃加热功率40瓦到100瓦1.3参考资料温度传感器特点：传感器种类灵敏度测量范围线性度半导体传感器高小于100度较好铂电阻Pt100中几百度高位线性差热电偶低几千度线性好，低温需要补偿2电路原理框图传感器信号调理ADC转换单片机98

2、C51数字信号处理显示器键盘功率控制加热器1功率控制方法1通断开关控制：小于设定值加热，超过设定值关闭。2电压功率控制：改变加热器电压达到功率控制目的。3导通角度功率控制：每个交流电周期开关一次，导通角度随温度变化。4通断周期比例控制：几个周期导通，几个周期关闭，比例随温度变化。2.0压力、重力的测量2.1实验目的1掌握压力，重力的测量原理。2学会合理选择和使用传感器。3掌握桥式测量电路的特点和基本要求。2.2实验内容利用51单片机设计一个体重测量显示系统，要求：1测量范围0－200Kg2测量分辨率0.1Kg3自动记录和打印测量结果。2.3参考资料1传感

3、器的选择中国衡器http://www.weighment.com/index.htm数字式智能称重传感器的发展与应用（参考文献）永正传感（杭州）有限公司http://www.load-cell.com/products.htm采用位移传感器称重：根据胡克定律把重力转换称位移的大小，通过测量位移得到重力的大小KTC系列位移传感器（电子尺）特性KTCSERIES 75100150175200225250300400450500525总电气行程（T.E)mm76102152180205229255305405457505533有效电气行程（A.E)mm7510

4、0150177203226253302403455503531电阻值+-20%Kohm2.53.45.05.86.82.42.63.24.34.85.35.6线性精度  +-0.07%+-0.05%机械行程（M.T)mm79104155181207231258307409460508536分辨率 无穷小电流强度mA<10使用温度℃-55--+125尺寸Amm1391642152402662913173674695205715962电路原理框图传感器信号调理ADC转换单片机98C51数字信号处理液晶显示器键盘小型打印机3打印机接口资料3.0长度、速度、位移

5、的测量3.1实验目的1掌握长度、速度和位移的测量原理。2学会合理选择和使用传感器。3掌握桥式测量电路的特点和基本要求。3.2实验内容利用51单片机设计电缆长度测量显示系统，要求：1测量范围0－5000M2测量分`辨率0.01CM3自动显示电缆长度移动速度和方向。4PC机与单片机的接口。3.3参考资料1传感器每转1000脉冲的增量编码传感器2电路原理框图传感器信号调理单片机98C51数字信号处理液晶显示器PC接口方向检测传感器输出两组相位差90度的脉冲信号，通过方向检测电路输出电缆移动方向信号控制计算器加减计数，通过频率测量移动速度，通过累加脉冲的数量测出

6、电缆的长度。并行接口或串行接口。4.0程控放大与数据采集4.1实验目的1了解程控放大器的工作原理和设置目的。2学会设计和使用程控放大器。4.2实验内容在单片机的控制下采用12位ADC实现1mV到10V的测量，要求：1测量范围1－10000mV2在10mV以内误差小于1％3实现宽动态高精度的测量4.3参考资料1电路原理框图输入信号键盘程控放大器12位ADC转换单片机98C51数字信号处理液晶显示器说明：程控放大器是在计算机程序的控制下来改变放大倍数的放大电路，它是扩大系统测量范围的一种有效手段，通常有两种实现方案：1增益按二进制的规律变化，对转换的所获得的

7、结果可以通过数据左移或右移来实现对增益的处理。如输入信号放大8倍送入ADC转换器，转换的结果将其右移位就得到相当于放大输入端的电压数据。2增益按十进制规律变化，在数据处理成十进制后，将小数点左移或右移，达到对增益的处理的目的。5.0高速数据采集5.1实验目的1掌握高速数据采集的原理。2学会合理使用高速ADC和接口设计。3掌握高速数据传输的接口方法。5.2实验内容设计一个采样间隔小于1uS的数据采集系统，要求：1输入信号1－5V2采样间隔小于1uS3采样深度512点（1024字节）。4数据传输大于每秒5次。5可以软件触发和硬件幅度触发启动采集6数据波形屏幕

8、显示5.3参考资料输入1电路原理框图PC计算机波形显示数据存储器高速ADC控制与