牛奶杂质浓度测试仪的硬件设计开题报告12

南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文）开题报告题目： 牛奶杂质浓度测试仪硬件设计 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 测控031 学 号： 203030612 学生姓名： 顾旭东 指导教师： 潘松奇 工程师 起迄日期： 2007.3.12007.6.15 本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名顾旭东学 号203030612专 业测控技术与仪器指导教师潘松奇职 称工程师所在院系自动化学院课题来源自拟课题课题性质工程技术研究课题名称牛奶杂质浓度测试仪硬件设计毕业设计的内容和意义采用传感器将温度值转变成石英晶体震荡频率值，再通过89C51单片机来实现温度值的记录、修正和显示，进行牛奶冰点温度采样来检验液体杂质浓度是否超标的研究。毕业设计的具体内容：1、熟悉课题，查询收集资料，熟悉单片机，数字逻辑，Protel等相关知识；2、硬件电路设计：主要包括补偿电路、采样电路、数据选择电路、硬件与显示电路等；3、电路仿真与调试；4、用Protel99软件画出原理图和PCB文件；5、编写设计说明书、完成答辩。 本课题研究的意义：本课题对牛奶杂质浓度测试仪的硬件进行设计，其研究意义如下：1、可以利用牛奶杂质浓度测试仪准确地检测出牛奶中掺水的情况。另外也可用于喷气燃料油冰点和发动机冷却液冰点的测定，来对产品质量进行评定；2、毕业设计是大学四年对我们所学知识的一次应用和总结，是一次难得的锻炼学习机会，为我们踏上社会，踏上工作岗位做好准备。另外，设计中也能反映出我们的错误和不足，通过不断的改正来充实自我。文献综述 针对本次毕业设计，我查找和收集了些相关文献，这些文献在我的设计过程中给我提供了很大的帮助。设计刚开始，首先就是先彻底地熟悉单片机，在文献中我选用了文献4和文献5作为我学习和熟悉单片机的资料。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器。单片机具有集成度高，功能强，结构简单，易于掌握，应用灵活，可靠性高，价格低廉等优点，广泛应用在工业控制、机电一体化、通讯终端、智能仪表家用电器等诸多领域中，已成为传统急电设备升级为智能化机电设备的重要手段。文献4全面系统地讲述了MCS-51系列单片机的发展概况和基本结构、工作原理、基本系统、指令系统、汇编语言程序设计、并行扩展和串行扩张方法、人机接口，以及单片机的开发应用等方面内容，重点查阅了单片机定时器/计数器T0和T1的结构和工作原理，工作于定时方式和计数方式下的情况。了解了定时器/计数器T0和T1的初始化，通过对TH0、TL0和TH1、TL1的初始化编程来设置T0、T1计数器初值，通过对TCON和TMOD的编程来选择T0、T1的工作方式和控制T0、T1的运行；文献5主要介绍利用MCS-51单片机设计和开发，针对大多数场合，讨论单片机应用系统的研制过程，并介绍单片机系统设计的例子。在查阅资料和熟悉单片机后，构思出此次硬件设计的基本框图，然后需要选取相关的元器件，首先先查阅了文献1，对大部分的元器件有一定的了解，文献1 讲述了电子电路常用的元器件，并列出了各个元器件的型号，性能和应用场合，结合文献2和文献3，帮助我选取相关元件。文献2和文献3通过对TTL集成电路门的分析，了解TTL门电路的结构特点及外部特性。TTL门电路的结构特点可以把TTL与非门典型电路分解成三个组成部分：输入级，中间级和输出级。此次牛奶杂质浓度测试仪硬件设计采用了74LS161A，74LS244，74LS164等元器件。参阅文献1和2，了解了74LS161、74HC244等芯片的引脚排列、集成电路功能表、引出端符号表。还知道了包括三态门74LS161的功能和应用，同时也介绍了如何通过2片74LS161异步级联形成8位二进制计数器。此次牛奶杂质浓度测试仪硬件设计采用的是LC切割型石英温度变送器。石英晶体传感器以高分辨力、高准确度、热响应时间小、频率输出、便于远传、便于测量等特点著称，主要用于高准确度、高分辨力的温度测量和作为量值传递的标准温度计中。文献7讲述了石英晶体传感器本质上是一种特殊的晶体震荡器，所以它典型的测量电路就是晶体震荡电路石英晶体的固有振荡频率是随着温度的变化而变化，当切割角度不同时，温度系数也有明显不同。用于温度测量控制领域做温度传感器的石英晶体应选择温度系数较大，频率对温度很敏感的切割方向。因此我们要选用到的石英晶体是LC方式切割的。设计所用的石英晶体温度变送器，其相关参数如下：变送器所处环境温度在25摄氏度时，输出信号频率为16.8MHz。同时，温度每变化1摄氏度，频率相应升高或降低1KHz。文献6讲述了LED七段数码显示器接口基本结构和工作原理。具体的LED驱动方式，包括静态驱动和动态驱动。此次牛奶杂质浓度测试仪硬件设计根据牛奶杂质浓度测试仪温度测试所需要的显示精度，显示电路采用了五个动态共阴极八段数码管显示。动态显示的原理是单片机依次发出段选控制字和对应哪一位LED显示器的位选控制信号，显示器逐个循环点亮，适当选择扫描速度，利用人眼“留光”效应，使得看上去像几位显示器同时在显示一样。设计中的八段数码管为共阴型，段码采用同相驱动，由移位寄存器输出。位码加反相驱动器，输入端高电平选中，由单片机端口直接驱动。文献8主要介绍了Protel软件的使用，利用软件画出电路原理图，生成PCB文件。参考文献：1. 电子技术常用器件应用手册.北京理工大学出版社.20012. 郭永贞主编，龚克西副主编.数字逻辑.东南大学出版.20033. 王益久译.TTL集成电路电气特性及应用.20004. 赵德安等编著.单片机原理与应用.机械工业出版.20045. 张有得，杨胜球编.MCS-51单片机实验指导.复旦大学出版社.20026. 朱欣华等编著.智能仪器原理与设计.中国计量出版社.20057. 朱蕴璞等编.传感器原理及应用.国防工业出版社.20028. 夏路易等.电路原理图与电路板设计教程.北京希望电子出版社.20029. 杨吉祥等编.电子测量技术基础.东南大学出版社.200310. 张靖主编.检测系统与系统设计.中国电力出版社.200411. 孙传友等编.测控系统原理与设计.北京航空航天大学出版社.2002研究内容 本次毕业设计的内容为牛奶杂质浓度测试仪的硬件设计，液体降温到一定程度转化成固态时所保持的温度称为冰点，冰点温度可持续20秒到1分钟左右。利用这一特性，设计8位单片机为控制和数据处理核心，通过石英晶体传感器的温度变送器获取牛奶的冰点温度值，5位共阴极8段数码管对获取的温度值进行显示。把显示的温度和正常牛奶的冰点温度（通常为-0.54）进行比较，超出标准范围即说明牛奶杂质浓度超标。在电路设计中，利用数据选择电路让采样电路和补偿电路分时工作，再经过单片机处理后进行对温度的LED显示。研究计划第一周 熟悉课题,查询相关资料第二周 熟悉AT89C51单片机，包括电路组成方法第三周 熟悉AT89C51单片机第四周 熟悉AT89C51单片机第五周 电路设计第六周 电路设计第七周 电路设计第八周 电路设计第九周 电路设计第十周 电路设计第十一周 电路设计第十二周 熟悉Protel99,画PCB图第十三周 熟悉Protel99,画PCB图第十四周 做毕业设计论文第十五周 做毕业设计论文第十六周 做毕业设计论文，准备答辩特色与创新本论文特色与创新如下： 本次牛奶浓度杂质测试仪的硬件设计以单片机的控制和数据处理为核心，尽量减少硬件的用量，利用单片机内部T0计数