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电子系统综合设计报告
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摘要
ZJ2011-A温度控制仪系统能够测得传感器感应的温度,并在四联数码管上显示测得的温度。两个键盘按键实现对设定温度的加或者减,按住按键可在数码管上显示设定的温度值。当测得温度高于设定温度时,红色发光二极管亮,蜂鸣器响。当测得温度低于设定温度时,绿色发光二极管亮。控制仪的设计主要分为两个部分,一个是硬件设计,画出相应的电路图,选择相应的电子元器件并做出硬件实物图;另一个是软件设计,编写相应的驱动程序,并烧制进单片机进行实物仿真。
关键词:ZJ2011-A 单片机 A/D转换器 温度传感器
目录
1 引言 4
2 系统设计 4
2.1总体方案设计 4
2.1.1总体设计方案框图 4
2.2设计要求 4
3 单元模块设计 5
3.1各单元模块功能介绍及电路设计 5
3.1.1 热敏电阻测温调理电路 5
3.1.2 ADC采集电路 6
3.1.3 单片机最小系统 6
3.1.4 四位一体LED显示电路 7
3.2元器件的选择 8
3.3特殊器件的介绍 9
3.3.1 ADC0809 9
3.3.2 ULN2003 10
3.3.3 OP07A 11
3.3.4 四联数码管(共阴) 11
3.3.5 P89V51RD2 11
3.4各单元模块的联接 12
3.4.1模块的链接 12
4 软件设计 12
4.1开发工具及设计平台 12
4.1.1 Proteus特点 12
4.1.2 Keil特点 13
4.2软件流程图 13
4.2.1 主框图 13
4.2.2 程序流程图 14
4.2.3 Proteus仿真图 15
4.2.4 C语言程序 15
5 系统测试 18
5.1系统能实现的功能 18
5.2系统指标参数测试 18
5.2.1 传感器测得的电阻与温度的关系 18
5.2.2 系统测得的温度和温度计读得的温度的误差 19
5.2.3 完成的系统和设计要求的对比 19
6 设计总结 20
7 参考文献 20
附录: 21
1 系统原理图: 21
2 软件仿真图: 21
3 软件流程图: 22
4 主程序: 22
1 引言
电子系统可以由若干子系统组成,子系统可以由若干子功能,模块组成,子功能模块可以由若干电子器件组成
电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易维护性等。总体方案的设计与选择:由技术指标将系统功能分解为:若干子系统,形成若干单元功能模块。单元电路的设计与选择:尽量采用熟悉的电路,注重开发利用新电路、新器件。要求电路简单,工作可靠,经济实用。本次实验是基于P89L51RD2FN的温度控制仪设计。采用Pt100温度传感器,测温范围 -20℃ 至100℃;系统可设定温度值;设定温度值与测量温度值可实时显示;控温精度:±0.5℃。试验中涉及A/D的转换和单片机中断以及数码管动态显示的语句编程。
2 系统设计
2.1总体方案设计
2.1.1总体设计方案框图
2.2设计要求
1.采用Pt100温度传感器,测温范围 -20℃ --100℃;
最小区分度为1℃,标定温度≤ 1℃;
2.系统可设定温度值;
3.设定温度值与测量温度值可实时显示;
4.控温精度:±0.5℃;
5.温度采样时间:100ms ~10min (可调);
6.具有超温声、光报警功能;
7.实时温度显示(四位数码管);
8.实时温度控制(风扇及加热负载)功能;
9.温度参数输入功能(温度+、温度-键)
3.单元模块设计
3.1各单元模块功能介绍及电路设计
3.1.1 热敏电阻测温调理电路
R1=R2=R3=R4=R5=5KΩ,R6=R7=10KΩ
温度与电压的函数分为四个区间:
当电压为0.17V~1.60V
当电压为1.60V~2.90V
当电压为2.90V~3.85V
当电压为3.85V~4.30V
设计思路:实现将温度T 和电阻R的对应关系转化为温度T 和电压V的对应关系。首先利用电桥的原理,R4的阻值变化使电桥两点的电位差改变,此两点作为运算放大器的两个输入。然后利用OP07的放大和减法功能,实现对电压差的放大,并使温度T和电压U成正比例的关系,确保输出电压在0~5V之间,有效的输入到ADC0809中。
3.1.2 ADC采集电路
实现启动、等待、采集数据。
信号调理电路的输出接0809的IN0。0809的ALE的START连接,单片机的P2.7和WR或非后接0809的START,P2.7和RD或非后接0809的OE。START上升沿脉冲来,A/D转换开始,以EOC作为转换完成的标志,采用软件延时等待方式,所以EOC未连接。
3.1.3
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