基于单片机的八路数字温度巡检仪设计最新Word文件下载.docx
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单片机,Pt100,TM7705,温度巡检
DesignofEightChannels'
DigitalTemperatureInspectionInstrumentBasedonSCM
Abstract:
Eightchannels'
digitaltemperatureinspectioninstrumentcanrealizeinsafeproduction,productquality,productionefficiency,energysaving,andotheraspectsoftheimportanttechnicaleconomicindicators,inagriculturalandindustrialproductionhasgoodapplicationprospect.
Thissubjectintroduceseightchannels'
digitaltemperaturecircuitdesignschemeofthesystemandhardwareandsoftwareimplementationbasedonSCM.AppliedtothedesignoftheeightPt100platinumresistancetemperatureelectricbridgecollection,eightchooseamultiplexerHCF4051BE8tochooseanalogsignals,againby16highprecisionTM7705adcforthecollected8temperatureinturnmodulusconversion,finallythroughthesingle-chipmicrocomputercontrolandprocedures,getaccuratetemperature,throughthefivedigitalpipedisplaytemperaturedatachannels,soastocompletetheinspectionprocesstemperature.Whenthetemperaturemorethanmeasuringrange,thelightemittingdiodeflashingtooverrunhints.Thesystemconsistsofsevenmodules,respectivelySTC89C52singlechipminimizesystemmodule,LEDdigitalpipeoutputmodule,keyinputmodule,8platinicresistancebridgeacquisitionmodule,thepowersupplymoduletemperature,eightchooseachannelselectionmoduleandmodulusconversionmodule.Normaloperation,itstemperaturerangeis-25℃~110℃,thedesigngivesthesystemoveralldesignscheme,systemdesignprinciplediagram,PCBfigureandprogram,andinhardwareplatformrealizethedesignrequirements.
KeyWords:
Singlechipmicrocomputer,Pt100,TM7705,Temperatureinspection
1概述
1.1课题研究背景
随着现代科学技术的发展,在现代化的工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
尤其在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测与控制。
但在实际生产过程中,温度的测量环境恶劣,常伴有巨大的撞击力或高温气体的高速流动,测量技术难度非常大。
由于许多工业产品对温度范围要求非常严格,因为对温度的控制好坏直接会影响到产品质量的高低。
因此,在工农业生产中,对温度不仅要不断地测量,而且还要进行控制。
特别是遇到温度超过预设值时,系统会进行报警。
在温度巡检仪没有普及运用之前,温度计测温被人们运用在大多数温度测量场合。
由于其本身的结构和功能所限,它只能对一些要求精度不高的地方进行较粗略检测,然而需要严格控温的场合则没有办法检测,最终影响到了生产效率及效率。
所以,温度计在工业上的应用必将由温度巡检仪替代。
但是,就目前市场上看,销售的大都是单路测量的温度检测仪器,其存在温度信息传递不及时、精度不够等缺点,不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。
在这样的市场需求背景下,采用一种效率和自动化水平更高、更新的测量手段,是温度测控系统的发展趋势。
1.2课题研究意义
在工业生产过程中,温度检测和控制直接联系着安全生产、产品质量、生产效率、节约能源等重大技术经济指标。
温度检测类仪表作为温度计量工具,也因此得到广泛的应用。
随着生产力的发展,生产规模的扩大和对生产管理的自动化水平的高要求,人们开始关注具有温度自动巡检功能的多路温度巡检仪。
多路温度巡检仪的出现和发展顺应了时代和工业的发展趋势,推动了经济技术指标的革新。
它是由温度传感元件、转换元件、显示元件和控制元件构成。
其测温原理是:
多个传感器的输出电参数跟随温度的变化而变化,输出并变换成统一规格的电信号,由多路数据选择器选通,以采样、量化、编码和必要的辅助运算方法将模拟量转换成数字量。
再经数字电路或微处理器及外围电路处理后,在显示元件上输出对应的温度值。
重复上述过程,可以实现轮流周期性地采集被测信号并显示。
当然,根据实际需求,也可以进行单通道温度的查询与显示。
1.3课题研究内容
A.分析八路数字温度巡检技术的应用现况及发展前景。
首行缩进?
B.根据课题设计内容和要求确定系统总体设计方案。
C.根据系统总体设计方案设计系统硬件电路,确定所采用的单片机、温度采集与转换等元器件的型号。
D.根据课题内容和系统硬件电路设计软件,使用C语言编写程序,使程序能够实现基本要求。
E.使用Protel99SE软件完成系统硬件电路原理图、系统硬件电路PCB图绘制。
2系统方案设计
2.1系统设计要求
该系统应满足以下要求:
A.实现工业现场温度测量:
温度测量范围从-25℃变化到110℃,精度保持在±
1℃;
B.现场温度显示:
轮询显示8通道温度,可以查询单通道温度并显示;
C.显示:
能够显示通道号、正负号、温度值。
2.2方案设计与选择
2.2.1总体流程图
设计的总体流程图如下图2-1:
单片机
显示
模数转换
信号放大
信号采集
控制
图2-1总体流程图
图下面的要段前断后0.5你都自己改下吧
2.2.2方案选择
根据设计内容,提出三种设计方案:
A.方案一:
采用STC89C52单片机作为系统控制核心,其片内自带8kB大小的FlashROM,烧写进去的HEX文件大小最大能达到20KB左右。
信号采集电路选择的是八个含有Pt100的电桥电路,可以采集八个点的温度值;
而选择的TM7705模数转换元件内含差放电路,所以采集到的模拟信号可以直接输送给TM7705进行处理。
对于八个点传输过来的模拟信号,要通过八选一数据选择器进行选择,即每个模拟信号对应一个通道,此八选一数据选择器选用HCF4051BE。
在显示单元中,选择五位数码管分别显示通道号、正负号、温度值;
而在控制单元中,需要通过按键控制单通道温度查询和显示的过程。
整个系统中,单片机晶振选用12MHz,TM7705的时钟线要接到单片机的ALE端,以便产生2MHz的时钟。
单片机的P0口为数码管的段码,P2口为位选。
P3.0为A/D数据输入端,采用串行通信方式0进行数据的读入。
B.方案二:
单片机依然选用STC89C52作为系统控制核心,而AT89S52单片机也是可以选用的。
信号采集电路是选用八个并接于单线总线的数字温度传感器DS18B20进行八个点的温度采集,它可以不通过放大整形和模数转换电路而直接接在单片机上。
显示单元中选用液晶显示器LCD1602;
控制单元与方案一中相同。
C.方案三:
单片机选用STC89C52,信号采集电路与方案一中相同。
但在此方案中,信号放大电路选用rail-to-rail运算放大器,使输出电压上限可以达到电源电压,而下限可以达到0V。
同时,加入滤波电容对影响信号采集的空气中的高频信号进行过滤。
模数转换电路选用ADC0809芯片,对模拟信号进行处理。
控制单元与方案一相同。
对比观察上述三种方案,方案一中铂热电阻(Pt100)温度传感器具有精度高,测温范围广,一般可测-200℃~650℃,在工业测温上应用广泛,而且可以通过引线将铂电阻置于需要测量温度的环境中,满足不同点不同温度测量的需求。
同时,TM7705解决了对采集到的模拟信号进行放大和数字处理,而不需要另外增加信号放大滤波电路。
方案二中,所用到的数字温度传感器性能较强,价格上比Pt100便宜很多。
而且电路搭构简单易行,节约了许多外围电路空间。
LCD1602显示功能强大,但没有数码管显示快捷方便。
方案三比方案一在信号放大和模数转换两个单元中有所不同,其电路设计比方案一繁琐。
综合考虑,最终选择方案一。
方案二有其优势所在,但在工业测温中,方案一应用面更宽广,经济价值更高,比方案二有更广泛的市场需求和更好的发展前景。
2.3软硬件设计开发环境选择
2.3.1硬件设计环境选择
Protel99SE是由澳大利亚ProtelTechnology公司基于Windows平台开发的EDA设计软件,采用设计库管理模式,可以进行联网设计,具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能,是一个32位的设计软件,可以完成电路原理图设计,印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作。
它能够实现从电学概念设计到输出物理生产数据,以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。
最新版本的Protel软
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