智能化测控应用系统设计报告正文.docxVIP

1 前言 电桥是一种常用的电测量工具，自1843年诞生以来，至今已有160年历史。经过几代人的革新、创造，已发展成多种类、多用途的测量工具。进入20世纪70年代后期，随着新技术的不断涌现，人们对于它的发展不再关注了，一些人甚至认为它是一种过时的仪器。在工业和科研领域，电桥仍然被广泛地使用着。电桥在现代电测量，特别是计算领域仍发挥着巨大的、不可替代的作用。常用的有惠登斯电桥、凯尔文电桥、warshawsky电桥等。本次设计测量的电桥为单臂电桥。当电桥的4个电阻相同时，电桥输出电压为零。通过改变单臂上的电阻，从而实现输出电压的改变，观察电压的变化情况。本次课程设计主要是测量电桥输出电压的设计。硬件部分主要由主机电路、模拟量输入/输出电路、人机联系部件及其接口电路等组成。首先，系统将电桥输出电压输入单片机aduc848，再由转换器A/D 和D/A等将信号进行转换。接着通过串口将ADUC847芯片和PC之间联系。标准通信接口可用于实现智能仪器与通用型计算机的联系，是仪器可以接受计算机的程控命令，构成多级分布式自动测控系统。系统软件部分包括监控程序、接口管理程序和数据处理程序三部分。系统通过软硬件的联合将系统功能得以最大化的体现。2 整体方案设计2.1 方案设计 本设计整体思路：单臂电桥输出电压，通过单片机的控制输出到上位机界面显示。通过改变电阻，输出电压得以改变，以此来观测电压的变化。方案一：电桥输出电压信号，将该电信号传输给ADUC847，由ADUC847的A/D转换器，将模拟电信号转换为数字信号。然后将信号通过串口传给PC机，并在PC机上显示出电压值。单臂电桥ADUC847上位机电压显示PC机图2-1方案一框图方案二：电桥输出电压信号，电压信号通过差动放大，再由单片机控制A/D转换器，将模拟量变成单片机所需的数字量。单片机与PC机相连，通过PC显示所测量的结果。单片机通过串口与上位机相连，可以通过上位机控制系统。单臂电 桥数码管显示电压Op07放大器Adc0808（ad转换）At89C51单片机图2-2方案二框图2.2 方案比较与选择方案一：ADuc848是美国模拟器件公司（ADI）必威体育精装版发布的片上系统级（SOC）微转换器（Micro Converter）。该芯片最快速度达到11.58MIPS，。外设有8个单端输入通道（或4个全差分输入通道）的16位Σ—Δ模数转换器（ADC），精度1%，电源噪声抑制45dB，温漂100ppm/℃。 1个可编程放大器（PGA）ADuc848的AD转换器精度可以达到16位，适合中小型智能仪器仪表的应用，如精密温度控制器。同时采用该芯片，无需外接放大电路。构成的系统具有高精度、低功耗、高稳定性的特点，且外围电路简单有利于生产及维护，准确性大大提高。方案二：ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它有8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器。同时该设计还需要对电压信号进行放大，放大过程产生的噪声，对结果的影响较大。且设计电路较方案一复杂，不利于生产维护。综合比较方案一与方案二，方案一更为适合于本设计。3 硬件电路单元模块设计3.1 特殊器件介绍3.1.1 ADμC847单片机ADμC848是AD公司新近推出的微转换芯片,利用其16位Σ-Δ模数转换器,设计高精度压力及温度测量仪表。利用其片内集成的16位∑-△模数转换器把模拟电压信号转换为数字信号。电压信号的产生是采用三端稳压集成电路LM317与LM337产生恒定的10mA电流源,流过随压力变化的沉重传感器应变电阻转化而来。为了减少应变电阻引线误差,该设计使用了四线制法测量电阻两端的电压,提高了压力信号的采集精度。ADμC848具有以下特点：与8051兼容的微控制器，其内包含8个单端输入通道（或4个全差分输入通道）的16位Σ—Δ模数转换器（ADC），单通道12位数模转换(DAC)，双通道16位PWM脉冲控制器，双通道可配置电流源以及可编程的8位（与8051单片机兼容1微控制器单元MCU）。另外，内部有2K RAM，4K E2PROM,62K FLASH。MCU支持的功能包括看门狗定时器、电源监视器以及ADC DMA功能。为多处理器接口和I/O扩展提供了32条可编程的I/O线、与I2C兼容的串行接口、SPI串行接口和标准UART串行接口I/O。MCU 内核和模拟转换器两者均有正常、空闲以及掉电工作模式，它提供了适合于低功率应用的、灵活的电源管理方案。器件包括在工业温度范围内用3V和5V电压工作的两种规格．有52引脚、塑料四方形扁平封装形式(POT