1、 目录 1、课程设计概述. 1 1.1 组成 . 1 1.2 系统设计要求 2 1.3 任务要求 2 2、传感器的选择. 3 2.1 温度传感器的组成. 3 2.2 常用的测温传感器. 3 3、单片机硬件电路的设计. 5 3.1 硬件总体设计 5 3.2 存储器 RAM 扩展 7 3.3 模拟量采集电路设计 . 9 3.4 开关量采集电路设计 12 3.5 脉冲量采集电路设计 13 3.6 系统硬件原理图 . 14 4、软件设计 15 4.1 系统主程序 . 15 4.2 模拟量采集程序 . 16 4.3 开关量采集程序 . 17 5、软件设计 18 参考文献. 19 1 1 1、课程设计概述
2、课程设计概述 1.1 1.1 组成组成 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 开关电源与信号处理电路板 隔离数据采集电路（根据信号类型和路数设） CPU 控制电路 485 通讯
3、网络接口 断电保护存储电路 232 通讯网络接口 开关量信号读取电路 脉冲量信号读取电路 通道开关和 A/D 转换 需要 RS232C 通讯的设备 车间内 RS485 通讯总线 装置面板薄膜键盘 2 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，
4、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。 3 2 2、传感器的选择、传感器的选择 传感器的作用是把非电量的物理量（如速度、温度、压力等）转变成模拟 电量（如电压、电流、电阻或频率） 。本设计涉及到的传感器是与温度和压力相 关的，故选择以下两种传感器用于电路中。 2.1 温度传感器的组成 在工程中无论是简单的还是复杂的测温传感器，就测量系统的功能而言， 通常由现场的感温元件和控制室的显示装置两部分组成，如图 2-1 所示。简单 的温度传感器往往是把温度传感器和显示器组成一体的，对这样一种传感器一 般在现场使用。 图 2-1 温度传感器组
5、成框图 2.2 常用的测温传感器 常用测温传感器的特点见表 2-1 所示： 表 2-1 测温传感器的比较 类型 优点 缺点 热电偶 易于使用、成本极低 极宽温度范围（-2002000） 坚固耐用 有多种类型 中等精度（1%3%） 低灵敏度（4080V/） 地响应速度（几秒） 高温时老化和漂移 非线性、低稳定性 需要外部参考端 热敏电阻 易于连接、快速响应 低成本、高灵敏度 高输出辐射、小尺寸 易于互换中等稳定性 窄温度范围（高达 150） 大温度系数（4%/） 非线性、固有的自身发热 需要外部电流源 4 RTD 极高精度 极高稳定性、中等线性 许多种配置 有限的温度范围（高达 400） 、 大
6、温度系数、昂贵 需要外部电流源 IC 温度传感器 （模拟和数字输 出） 极高的线性、低成本 高精度（约 1%） 、高输出幅度 易于系统集成 小尺寸、高分辨率 低响应速度 有限的温度范围（-55 +150） 、固有的自身发热 需要外部参考源 热电温度记录仪常以热电偶作为测温元件，由上表得知它广泛用来测量 -200 2000 范围内的温度；特殊情况下，可测 2800的高温或 4K 的低 温。此次设计所测温度范围是 0400，故选择 K 型热电偶作为测温传感器。 输出电压范围为 016.395mV；经放大器放大 300 倍，故最终输出电压满足 05V 要求。型热电偶是工业生产中最常用的温度传感器，具有结构简单、制造容 易、使用方便、耐久性强，稳定性高及 K 型热电偶的热电势与温度有良好的线 性关系所以传感。 5 3 3、单片机硬件电路的设计单片机硬件电路的设计 3.1 硬件总体设计 本次课程设计是为了完成数据处理功能模块设计中的数据采集部分。设备 数据采集包括 8 路开关量的检测、8 路模拟量的检测和 1 路
