课程设计--机务段设备管理信息系统.docx

目录一、概述11.1 组成11.2 系统设计要求11.3 任务要求2二、传感器的选用22.1 铂电阻Pt10022.2 信号调理电路2三、硬件系统的设计33.1单片机AT89C51的性能及特点33.2扩展芯片（2764和6264）的性能及特点43.3地址锁存器选择53.4 开关量的输入设计73.5 脉冲量的输入设计73.6MAX232实现串行通信8四．软件设计94.1主程序94.2 模拟量采集程序94.3开关量采集程序104.4 脉冲量采集程序114.5 A/D转换程序及键盘显示程序11五、小结15参考文献16一、概述机务段现有的检修设备中，多数设备的电气控制和监控器繁琐，不能有效地堆显示和控制设备进行精确地操作，而且大多数设备没有联网。“机务段设备管理信息系统”使用的各种检修设备进行信息化改造，对所有检修数据进行处理并发送上网，做到无纸化作业，保证了检修数据的科学性和可靠性，并实现了数据共享。改系统对于实机务段的科学管理、保证检修质量、降低检修成本都起到了关键的作用。1.1组成设备数据采集部分要求采集的数据分三类：1.开关量的检测（8 路）；2.脉冲量的检测（1 路）；3.模拟量的检测（8 路）。信号采集板包括CPU、RS485通讯网络接口、RS232C通讯接口等，如图1-1所示。信号采集板获得开关量和经过标准化处理的传感器信号，进行信号采集，并进行数学处理，然后进行图文显示、储存和网络通讯。RS232C通讯接口与有 RS232C通讯协议的LCD液晶汉字图形显示器通讯。图1.1 设备数据采集通讯显示装置主板的组成框图1.2 系统设计要求选用熟悉的单片机型号，组成测试，通讯系统；扩展数据存储设备，用于存储检测量，中间计算结果；选用开关量输入接口（8 路）；选用不低于十位的A/D转换器用于模拟量的测量（8路）；脉冲量的输入根据系统资源情况决定。1.3 任务要求1.进行总体设计，明确各接口设备的地址；2.画出系统线路图，打印图并交电子文件；3.编写数据采集、转换程序（明确各类数据存储地址各子程序功能，处、入口参数）；4.在介绍总体系统的基础上着重说明本部分的设计思想、器件的选用、采样程序说明。二、传感器的选用2.1 铂电阻Pt100电阻式温度传感器 (RTD,Resistance Temperature Detector)是一种物质材料做成的电阻,它会随温度的上升而改变电阻值,如果它随温度的上升而电阻值也跟着上升就称为正电阻系数,如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。大部分电阻式温度传感器是以金属做成的,其中以白金(Pt)做成的电阻式温度传感器,最为稳定，耐酸碱、不会变质、相当线性...,被工业界采用。 Pt100温度传感器是一种以白金(Pt)做成的电阻式温度传感器,属于正电阻系数, 在0～630.750℃温度范围内，Pt100的温度-电阻特性：Rt = R0（1+at+bt ）式中：a=3.96847 X 10-3 /℃； b=-5.847 X 10-7 /℃；Rt为在温度T下的电阻值；R0为在0℃时的电阻值。基于以上的分析，故该设计采用性能稳定、抗氧化性能强和测量精度高的Pt100铂电阻，来实现对工业现场测点较为准确的测温。2.2 信号调理电路所谓信号调理就是将传感器（或变速器）所输出的电信号进行放大、隔离、滤波等，以便数据采集模块实现对数据的采集。其中传感器是将被测量（通常为非电量）转换成电信号的信号转换元件，然而由于传感器的电气特性，其产生的电信号一般不可能直接接入至PC，必须进行调理才能被数据采集设备精确、可靠的采集。一般而言，信号调理是基于PC机的通用数据采集系统不可或缺的组成部分。 图1.20℃~500℃温度测量电路三、硬件系统的设计3.1单片机AT89C51的性能及特点AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51的逻辑电路如图3.1所示。1．主要特性：与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM两个16位定时器/计数器可编程串行通道 图3.1 AT89C51的逻辑电5个中断源低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2