计算机测控系统的设计

1、Loading ,计算机测控系统自学报告 计算机测控系统的设计 与 实现,12013122 谭家易,内容概要,一、计算机测控系统设计的基本要求 二、计算机测控系统开发研制的一般过程 三、计算机测控系统的硬件设计 四、设计实例 五、D/A转换器的主要技术指标,一、计算机测控系统设计的基本要求,1、达到或超过技术指标 2、尽可能提高性能价格比 3、适应环境，安全可靠 4、便于操作和维护,二、计算机测控系统开发研制的一般过程,一、确定任务、拟制系统方案 1、确定设计任务和整机功能 2、完成总体设计，选择确定硬件类型和数量 二、硬件和软件的研制 三、联机总调、性能测定,三、计算机测控系统的硬件设计,1

2、、元器件的选择： 2、电路设计的原则 3、硬件设计流程,1、元器件的选择,（1）选择微处理器 应考虑的因素：微处理器的用途、字长、寻址范围和寻址方式、指令功能、执行速度、功耗、中断能力和DMA能力、硬软件支持和成本。,1、元器件的选择,（2）选择外围元器件 选择元器件时一般还要注意如下几点： a、在满足技术要求的前提下尽可能选择价格低的元器件。 b、尽可能选用集成组件。 c、尽可能选用单电源供电的组件。对只能采用电池供电的场合，必须选用低功耗器件。 d、元器件的工作温度范围应大于所使用环境的温度变化范围。 e、系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。,2、电路设计的原则,（1）硬件电路结构要结合

3、软件方案一并考虑。软件能实现的功能尽可能由软件来实现。 （2）尽可能选用典型电路和集成电路。 （3）微机系统的扩展与外围设备配置留有适当的余地，以便进行二次开发。 （4）在把设计好的单元电路与别的单元电路相连时要考虑它们是否能直接连接。 （5）在模拟信号传送距离较远时，要考虑以电流或频率信号传输代替以电压信（6）号传输。在数字信号传送距离较远时，要考虑采用“线驱动器”。 （7）可靠性设计和抗干扰设计。,3、硬件设计流程,四、设计实例 ：电冰箱温度测控系统设计,1、直冷式电冰箱的工作原理及控制要求 （1）设定3个测温点，测量范围-26+26，精度0.5； （2）利用功能键分别控制温度设定、速冻设

4、定、冷藏室及冷冻室温度设定等； （3）利用数码管显示冷冻室、冷藏室温度，压缩机启、停和速冻、报警状态； （4）制冷压缩机停机后自动延时3min后方能再启动； （5）电冰箱具有自动除霜功能，当霜厚达3mm时自动除霜； （6）开门延时超过2min发声报警； （7）连续速冻时间设定范围18h； （8）工作电压180240V，当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显示。,设计步骤,1.根据技术要求，进行总体方案设计（包括方案论证） 2.硬件电路设计 3.软件设计 4.软硬件联机调试 5.编写使用说明书（设计说明书）,2、总体方案确定,总体方案确定,冰箱控制原理框图,确定核心单片机,核心单片机的必要、

5、固定电路,冰箱控制原理框图,核心单片机的常见人机界面电路电路,控制要求: （1）设定3个测温点，测量范围-26+26，精度0.5； （2）利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷冻室温度设定等； （3）利用数码管显示冷冻室、冷藏室温度，压缩机启、停和速冻、报警状态； （4）制冷压缩机停机后自动延时3min后方能再启动； （5）电冰箱具有自动除霜功能，当霜厚达3mm时自动除霜； （6）开门延时超过2min发声报警； （7）连续速冻时间设定范围18h； （8）工作电压180240V，当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显示。,3、功能模块的确定：,控制要求: （1）设定3个测温点，测量

6、范围-26+26，精度0.5； （4）制冷压缩机停机后自动延时3min后方能再启动； （5）电冰箱具有自动除霜功能，当霜厚达3mm时自动除霜； （6）开门延时超过2min发声报警； （8）工作电压180240V，当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显示。,温度的检测 需要A/D,压缩机启停 开关量输出,霜厚度检测A/D 除霜加热启停 开出,声音报警,电压检测 A/D；指示灯显示,总体方案确定之功能电路的确定,4、系统硬件电路设计,1、主机电路 2、A/D转换电路及功能 3、功能键及显示电路 4、除霜电路 5、制冷压缩机和除霜电热丝启、停控制电路,5、软件设计,(1)主程序 主程序：完成初始

7、化，定时、中断管理，循环执行键盘、 显示程序。 (2)T0中断服务程序 T0中断服务程序：欠电压、过电压、门状态。 (3)T1中断服务程序 T1的中断服务程序：计数方式，使延时达到3分钟。,(1)主程序,(2)T0中断服务程序,(3)T1中断服务程序,五、D/A转换器的主要技术指标,1、转换精度 2、转换速度 3、温度系数,1、转换精度,D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。,1、转换精度,由：,可得：,1、转换精度,3位D/A转换器的比例系数误差,1、转换精度,3位D/A转换器的失调误差,1、转换精度,为了获得高精度的D/A转换精度，不仅应选择位数较多的高分辨率的D/A转换器，而且还需要选用高稳定的VREF和低零漂的运算放大器才能达到要求。,2、转换速度,当D/A转换器输入的数字量发生变化时，输出的模拟量并不能立即达到所对应的量值，它需要一