多路放大与巡回检测课程设计

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1、 1 第一章 绪论 1.1 系统背景 科技信息时代，数据的重要行不言而喻，如何高效、稳定的对数据（包括温 度、压力、湿度、光线、辐射等项目）进行实时采集对现代的企业、工厂、研究 所等对数据的精度要求较高的单位有非常重要的作用。 自动化生产和大型设备（如激光器）中，经常需要对生产过程或运行状态的 各种参数实时进行巡回检测、监视以及报警，以确保系统的稳定可靠性。然而在 具体的生产实践中，需要检测的数据不至一路，大多需要对多路信号进行同时的 检测，而且这些信号大多数都是由传感器测量得来，在进行信号处理前必须对其 进行前置放大的处理，才能够为后级的电路使用，因此研制一种可以多路放大的 并且可以对每一路

2、信号进行巡回检测的系统成为必要。 目前国内有相关的自动检测系统， 但是大多数都是专门针对某一项具体的参数 （如 环境温度） 的检测居多， 能够对多路不同的信号同时进行放大与检测的产品很少， 而且价格偏高，抗干扰性不强 1.2 系统概述 本文研究一种多路放大与巡回检测系统，可以 8 路不同的被测信号进行放 大，放大后的信号连接到数据选择器，然后通过一路 A/D 转换器转换为相应的数 字量，送单片机进行处理，最后用数字显示器按照一定顺序轮流显示这若干个被 测量，这样既可以减小测试仪器的功耗和体积，又能降低成本。 2 第二章 系统单元硬件电路设计 2.1 单片机最小系统电路设计 单片机最小系统是指单

3、片机利用自身资源，用最少的辅助元件组成一个可以 工作的系统。包括电源（地） ，起振电路（晶振 Y2=11.0592MHZ） ，复位电路组成。 如图 2.1 所示。其中，晶振的两端分别接 30pF 的电容到地；复位电路先接 10uF 电容后在与地并联，起到滤波的作用，复位采用上电复位电路。晶振是为单片机 提供起振时间，晶振频率越高，单片机处理速度越快。本次系统设计选择 11.0592MHZ 的晶振，一个机器周期大约是 1uS，能够满足系统设计需求 E A / V P 3 1 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P

4、10/T 1 P11/T 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U6 8052 DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 C8 30P C6 30P Y1 11.0592M R26 10K C7 10UF +5V +5V P0.0 P0.1 P0.2 P

5、0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 RD WR P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 A B C INTR 图 2.1: 单片机最小系统 3 2.2 放大电路设计 工业检测绝大多数信号都是有传感器获得， 属于小信号， 无法直接进行处理， 因此需要相应的放大电路都有传感器获得的信号放大。工业现场属于强干扰的现 场，对传感器和放大电路的性能要求很高，否则检测到的信号无法分辨是有用的 信号还是噪声干扰，因此选择一个抗干扰、高精度、高阻抗的集成运算放大器显 得尤为重要。 由于 LM324 集成运算放大器价格便宜，具有差动输入，带有四个运放单元， 与

6、单电源应用的标准运算放弃相比，具有更多的优点，可以工作在低至 4V 高至 32V 的电源下，共模输入范围包括负电源，功耗低，具有输入端静电保护，具有 内部补偿，输出短路保护，且具有偏置电流也较低等优点，为此选择此集成运算 放大器。其引脚图排列如图 2.2 所示 图 2.2: LM324 引脚图 4 为了获得良好的信号放大性能，放大电路采用同相比例运算放大电路如 2.3 所示。 3 2 1 4 11 U1A LM124 R12 1K R13 1K R14 82K IN1 X0 +15V C4 0.1U C3 0.1U -15V 图 2.3: 运算放大电路 2.3 信号选择电路设计 本设计对八路信号进行放大然后显示，鉴于成本和使用的方便，不可能对八 路信号进行同时处理和显示，需要用数据选择对每一路巡回测量处理，然后一次 显示，因此可选用 CD4051 数据选择器，其引脚图如图 2.4 所示。 图 2.4: CD4051 引脚图 5 八路放大电路对信号放大后，连接到 CD4051 的八个输入端，使能端接地，让 其始终处于工作的状态，三个二进制控制输入端 A、B、C 和单片机相应的 IO