毕业论文-智能型温度测量仪设计.doc

摘要 随着技术的发展，智能化的产品越来越受人们的青睐。智能型温度测量仪作为一个智能化的温度计来说也是比较受欢迎的。 通常，智能化的仪器仪表通常都有自动零点调整和仪表满度的校正，因此可以减小测量误差，同时可实现一表多用。智能型温度测量仪可配不同类型、不同分度号的温度传感器，故又称为温度万用表。它不但能实现对测量传感器（例如热电偶）的冷端自动补偿和非线性补偿，以及对热电阻的引线电阻影响的消除等，还可实现各类测量误差的自动修正。进行各种复杂运算（测量算法和控制算法），对获取的温度信息进行整理和加工；统计分析干扰信号特性， 采用适当的数字滤波， 达到抑制干扰的目的；实现各种控制规律，满足不同控制系统的需求；与其他仪器和微机进行数据通信， 构成各种计算机控制系统等。多种输出形式可以有数字显示、打印记录、声光报警,还可以多点巡回检测。它既可输出模拟量,也可输出数字量（开关量）信号。本身所具有的自诊断和声光报警功能对仪表内部各种故障能自动诊断出来,并能在出现故障时显示或报警。 在智能仪表的设计中,由于采用了单片机技术,使得硬件电路大大简化,而其软件的强大功能又使仪表的性能得到了明显提高,功能的扩展也变得十分方便。加上通信功能后,其检测、控制方式也十分灵活、便捷。因此,仪器、仪表的智能化、可通信化是一个很好的发展方向。 关键词：智能化 温度 测量 传感器 目 录 论文摘要 1 目 录 2 概述 3 设计要求 1 设计项目 4 2 设计目的 4 3 设计功能要求 4 4 主要技术指标 4 5 采用方案 4 6 方案论证与选择 4 设计说明 1 智能型温度测量仪的基本结构与工作流程 5 1.1 硬件结构 5 1.2 系统软件 5 1.3 工作流程 5 2 硬件电路设计 6 2.1 单片机的选取 6 2.2 A/D转换器的选用 6 2.3 传感器，I/U变换、滤波、标度变换电路的选取 7 2.4 键盘显示电路的设计 8 2.5报警电路 9 2.6 AT89C51 I/O口分配 10 3 软件电路设计 12 3.1 时钟频率的确定 12 3.2 计算方法 12 3.3 监控程序设计 13 4 总结 39 5 参考文献 40 智能型温度测量仪设计 概述： 智能化测量仪具有精度高、灵敏度高、测量速度快、测量的自动化以及多种输出形式等一系列优点，受到科研、工业界的普遍欢迎。热工测量温度、压力、流量等正越来越广泛地采用智能化测量仪； 智能型温度测量仪一般直接配接热电偶或热电阻等温度传感器，由于温度传感器本身的非线性，故仪器内部需增加进行非线性补偿的电路或软件。如果测温范围允许使用集成T/I或T/U变换器，由于其线性很好，不必采用非线性补偿。 智能压力、流量显示仪，一般配接变送器传感器和变送电路一体化的产品，这类传感器的输出信号为0～10mA或4～20mA的直流标准信号线性很好。不需进行非线性补偿，仪表的软、硬件组成较简单。 配合集成T/I变换器，实现温度的测量；开机自检、自动调零功能具有克服随机误差的数字滤波功能；可以预置温度上限、下限，超限时声、光报警测量温度范围：℃～℃ （2）测量误差：≤1%（最大引用误差）分辨率：0.1℃显示方式：4位LED数码管显示被测温度值集成T/I变换器→I/U变换器→滤波器→A/D转换器→单片机从功能要求看，系统功能并不复杂，MCS-51单片机完全可以胜任主机； 从测温范围看，热电阻传感器或集成T/I（或T/U）变换器均可满足要求； 从分辨率看，普通运放和11位以上的A/D转换器可以满足精度要求； 分辨率 0.1℃/ -0 ℃ 1/2000 （4）由于温度变化缓慢，采用双积分型A/D转换器，不需要采样保持器；也可选用片内带有12位A/D转换器的,也是由硬件和软件两大部分组成的。 1.1、硬件结构 智能型温度测量仪的硬件部分由单片机主机电路、过程输入输出通道、键盘（人—机联系部件）、接口和显示打印部分组成,如图1-1所示。 图 1-1（硬件结构图） 主机电路以单片机为核心,用来储存数据和程序,并进行一系列的运算和处理。过程输入输出通道由模拟量输入输出电路（A/D转换电路和D/A转换电路等）以及开关量输入输出电路等构成。模拟量输入输出电路用来输入或输出模拟量信号；而开关量输入输出电路则用来输入或输出开关量信号。利用键盘可以实现人与仪表之间的联系,而通信接口则用于使仪表与外界进行数据的交换。 1.2、系统软件 智能型温度测量仪的系统软件主要由监控程序、中断处理程序以及实现各种算法的功能模块等组成。 监控程序用于接受和分析各种指令,管理和协调整个系统各程序的执行；中断处理程序是用于人—机联系或输入产生中断请求以后转去执行并及时完成实时处理任务的程序；软件的功能模块用来实现