数显应变量测量仪.doc

学 号 10780227电子系统综合设计设计说明书数显应变量测量仪学生姓名燕忠旭班级10信科2班成绩指导教师(签字) 计算机与信息工程学院2013年05月14日目 录第一章 设计方案11.1设计目的11.2设计要求11.3方案说明1第二章 设计框图2第三章 功能模块33.1应变量采集电路33.2放大电路33.3A/D转换电路43.4按键控制电路53.5显示电路5第四章 设计总体原理图6第一章 设计方案1.1设计目的1.学会掌握0809单片机.A/D转换芯片的用法；2.学会掌握8051单片机用法；3.培养查阅资料的能力。1.2设计要求1.采用八位单片机作为控制芯片。2.测量传感器采用1K电阻应变片，总共八通道。3.变换电路采用全桥方式，采用仪用放大器。4.用四位数码管显示或采用LCD显示，显示精度0.1%5.要求可通过键盘设置参数如：应变量修正系数6.采用线性电源，AC220V15%供电1.3方案说明由于本设计是测应变量电路，可以使用感应电阻之类的器件利用其测应变量效应，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测应变量显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路。第二章 设计框图 基于AT89S52型单片机的应变量测量控制显示系统利用桥式电路感应应变量效应，将随被测应变量变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，选用AT89S52型单片机作为主控制器件进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测应变量显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，通过LCD传送数据，实现压力显示。此外在外加的报警电路方面控制也比较方便。系统的框图如下：1.主控制器-AT89S52单片机单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。2. 显示显示采用LCD1602.字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块3.应变量传感器4个1K电阻应变片通过运放进行电流的放大在后面接ADC0834模数转换芯片，把模拟信号转化为数字信号，再传输至CPU进行处理。4.信号放大电路在本次课程设计中，为了让输入的信号能够驱动相应的电子元件，我们采用了三级的放大电路，用的运算放大器是UA741。5.A/D转换器为了使该系统实现智能化和自动化，本课设使用了单片机进行控制，用到单片机则就要把输入进来的模拟信号进行数字化的转化，常见的模数转换元器件有很多，在本次课设中，为了提高系统的准确性，使用了ADC0804元件。6.按键控制电路本课设要求系统可以通过键盘的设置来设定一些参数，比如应变量上下限报警值，当应变量达到这类数值的时候就要进行相应的报警，为此我们加入了键盘控制电路，外接光敏电阻和蜂鸣器的装置。第三章 功能模块3.1应变量采集电路图1 应变量采集电路 该电路采用的电桥构成测量应变量，是一种具有较高灵敏度的测量方法。无差压时，电桥两臂平等。差压信号加到4个1K电阻应变片上，电阻应变片的阻值随差压而变化，引起电桥失衡。电桥失衡引起电流的变化，通过运放进行电流的放大在后面接ADC0834模数转换芯片，把模拟信号转化为数字信号，再传输至CPU进行处理。 3.2放大电路在许多需要A/D转换和数字采集的系统中，多数情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求，再次情况下必须选择一种符合要求的放大器。放大器的选择好坏对提高测量精度也十分关键，根据查阅的相关资料，在放大器电路精选中，一般在首级放大器有低噪声、低输入偏置电流、高共模抑制比等要求的大多采用自制的三运放结构，如下图3-2所示，三运放中由A1、A2构成前级对称的同相、反相输入放大器，后级为差动放大器，在这个结构图中，要保证放大器高的性能，参数的对称性与一致性显得尤为重要，不仅包括外围的电阻元件R5与R7、R8与R9、R10与R11，还包括A1与A2放大器的一致性。图2 放大电路3.3A/D转换电路A/D转换器采用美国Harris公司的74LS47（双电源5V供电），它包含3 1/2位数字A/D转换器，可直接驱动发光二极管（LED）。 内部设有参考电压、七段译码器、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零、参考源和时钟系统等功能。将高性能、低功耗和低成本很好的结合在一起，它有低于10V的自动校零功能，零漂小于1V/，低于10pA的输入电流，极性转换误差小于一个字。真正的差动输入和差动参考源广泛用于各种单片测量单元。可用于组装成各种数字仪表或数控系统中的监控仪表，广泛用于电压、电流、温度、压力等各种物理的测量。封装形式有DIP40、LQFP44或QFP44 等。图3 A/D转换电路3.4按键控制电路图4 按键控制电路本课设要求系统可以通过键盘的设置来设定一些参数，所以在这里就用了三个按键和一个蜂鸣器，三极管以及两个发光二级管。在本系统中，控制电路和复位电路是搭建在一起的，这样就可以在系统达到极限的时候能够自己复位，从而就能够有效的保护好整个系统的安全性和可靠性了。由上图课件，当系统出现问题的时候，左边的二极管就会发光从而使得其旁边的蜂鸣器发出响声来报警，在此同时右边的复位电路也会被开启，从而能够有效地是系统得到安全保护。3.5显示电路 当应变量