《测控系统原理与设计》第9章 微机化测控系统设计及实例.pptx

第9章微机化测控系

统设计及实例

是

知识要点

掌握程度

相关知识

测控系统设计的

了解测控系统设计

测控系统的设计方法；

原则、过程

的原则

典型传感器的应用。

软硬件设计及调试

掌握软硬件设计方法和原则；

熟悉测控系统的调试。

硬件设计方法；

相关程序语言的使用

具体设计实例

熟悉恒温控制系统和心电采集系统的设计过程。

模拟电路和数字电路的知识；

不同传感器的工作原理。

确定设计任务

定总体设计方案

编写软件程序

软件调试

软硬联调

样机调试

微机化测控系统的设计研制包括三个阶段：确定任务、拟制设计方案，软硬件研制，调试运行，如图9.1所示。

硬件调试

图9.1测控系统设计流程

设计总结

在有些时间短的场合或生产批量小的情况下，为了缩短设计周期，减少成本开支，采用现成的单片机代替专用微机，简化试制过程。经验丰富的工程师，在设计过程中直接省略试验板的步骤。

硬件电路设计大致包括电路设计、试验板设计调试、电路板设计调试和印制电路板设计调试几个步骤。

试验板制作和调试

制作和调试电路板

制作和调试印制电路板

硬件和软件联调

图9.2硬件电路的研制过程

硬件设计

自顶向下的设计

电路设计和计算

在进行软件设计之前，必须先进行系统定义，即清楚地列出测控系统各部分与软件设计的有关特点，并进行说明，作为设计的根据。

程序设计的任务是系统程序的纲要，绘制流程图，以非常直观的方式对任务进行描述。程序编制后，通过具有汇编能力的开发装置生成目标程序，经模拟试验后，直接写入EPROM中。

软件的维护和再设计是指软件的修复、改进和扩充。

查错和调试是微机化测控系统软件设计中很重要的步骤。其目的是为了找出并改正逻辑错误或与硬件有关的程序错误。

文件编制以对用户和维护人员最为合适的形式来描述程序。适当的文件编制也是软件设计的重要内容。它不仅有助于设计者进行查错和测试，而且对程序的使用和扩充也是必不可少的。文件如果编得不好，程序就难于维护和使用。

系统定义

程序设计

编码

编译测试

Y

文件编制

维护再设计

图9.3软件设计过程

N

恒温控制系统是由数字温度传感器、单片机系统、温度显示系统、温控电路构成。其基本工作原理：单片机通过程序处理和数字温度传感器进行通讯，从而读取其中的温度，然后用程序处理实现数码管的控制，显示出当前的温度，当温度超出所要求的温度范围后，通过程序处理实现单片机对温控电路的控制，当温度达到要求的范围之后停止温控电路的工作，从而实现恒温控制，基本工作原理框图如图9.4所示。

信号采集

数字温度传感器

温度控制

图9.4恒温控制系统工作原理

89C51单片机

编写控制程序

启动温控

温控电路

显示系统

温度显示

处理程序

R1

270

kTEXT

D10

DIODE

TEXT

C130pF-TEXi

C2

30pF

TEXT

GND

图9.5单片机最基本电路

C3

22u

TEXT

R10

8.2k

TEXT

11.0592MHzTEY

U1

P1.7

P1.6

P1.5

P1.4

P1.3

P1.2

P1.1

P1.0

下

RST

XTAL2

pXTAL1

AT89C51TEXT

P3.7/RD

P3.6MWR P3.5/T1 P3.4/TOP3.3/INT1P3.2/INT0P3.1/TXDP3.0/RXD

P2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12-12.3/A11P2.2/A10

P2.1/A9P2.0/AB

P0.7/AD7P0.6/AD6P0.5/AD5P0.4/AD4P0.3/AD3P0.2/AD2P0.1/AD1P0.0/ADO

17

16

15

14-

13

12

11

10

28

27

26

25

24

23

22

21

32

33

34

35

36

37

38

39

00

1

31

30

29

9

18

19

三

是

图9.6DS18B20电路

4.7k

TEXT

8

7

6

5

4

3

2

1

U1

P1.7P1.6

P1.5

P1.4

P1.3P1.2P1.1P1.0

VCC

DQ

GND

C3

J5

6.0

IS18B20

TEXT

3

2

1

GND

VCC

是

图9.7数码显示电路图

是

图9.8温度控制电路

是

开始

调用读温子程序

温度处理并显示

温度是否超过规

定范围

N

Y

继电器工作

图9.9主程序流程图

主程序主要功能是负责对DS18B2