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毕业论文:温度测量仪的设计

可靠低廉测量精度较高,般能够测得真实温度,但由于检测元件热惯性的影响,响应时间较长,对热容量小的物体难以实现精确地测量,并且该方法不适于对腐蚀性介质测温,不能用于超高温测量,难于测量运动物体的温文章来源江西高招网度。另外的非接触式测量方法是通过对辐射能量的检测来实现温度测量的方法,其优点是不破坏被测温度,可以测量热容量小的物体,适于测量运动物体的温度,还可以测量区域的温度分布,响应速度较快。但也存在测量误差较大,仪表指示值般仅代表物体表现温度,测温装置结构复杂,价格昂贵等缺点。因此,在实际的温度测量中,要根据具体对象选择合适的测量方法,在满足测量精度要求的前提下尽量减少投入。设计要求查阅有关温度测量的有关资料,了解温度测量仪的发展状况测量范围摄氏度分度值摄氏度测量温度超过设定的上下限值发出报警声由温度传感器对温度进行采样和转换成数字信号输入单片机测量结果实时液晶显示第二章方案论证在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制,传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的般都是电压,再转换成对应的温度,需要比较多的外部硬件支持,硬件电路复杂,软件调试复杂,制作成本高。本数字温度计设计采用半导体公司继之后推出的种可改进型智能温度传感器作为检测元件,测温范围为摄氏度,最大分辨率可达摄氏度。可以直接读出被测温度值,而且采用线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。按照系统设计功能的要求,确定系统由个模块组成主控制器键盘电路温度传感器显示电路转换器报警电路时钟电路及信号放大电路。温控系统总体电路结构框图如文章来源江西高招网第三章系统硬件电路设计电源电路工作电压为,数字温度传感器工作电压。电源电压设定为。可调稳压电路图是普通的可调集成稳压器,最大输出电流为,输出电压范围为,复合电压要求。电路图如下主控制器信号放大电路显示电路报警电路转换电路电源电路键盘电路时钟电路文章来源江西高招网,脚之间为电压基准。为保证稳压器的输出性能,应小于欧姆。改变阻值即可调整稳压电压值。,用于保护。主控制器单片机是种带字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压供电高性能微处理器,两个端口刚好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。如图图时钟电路单片机工作需要时钟信号,内部有个用于构成振荡器的单级反相放大器,引脚为反相输入端,为反相器输出端,当在放大器两个引脚上外接个晶振和电容组成的并联谐振电路作为反馈元件时,便构成个自激振荡器,此振荡器有端向内部时钟电路提供定的频率时钟源。如图图时钟电路文章来源江西高招网复位电路单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控或工作中程序处于种死机循环状态等情况下都需要复位。复位的作用是使中央处理器以及其他功能部件都恢复到个确定的初始状态,并从这个状态开始工作。的复位电路靠外部电路实现,信号有引脚输入,高电平有效,在振荡器工作时,只要保持引脚高电平两个机器周期,单片机即复位。复位电路般有上电复位手动开关复位自动复位电路等。本设计采用手动上电复位电路。如图图复位电路文章来源江西高招网显示电路显示用位共阳数码管,从口输出段码,列扫描用至口来实现,列驱动用非门。如图温度测量电路的主要特性适应电压范围更宽,电压范围,在寄生电源方式下可由数据线供电文章来源江西高招网独特的单线接口方式,在与微处理器连接时仅需要条口线即可实现微处理器与的双向通讯支持多点组网功能,多个可以并联在唯的三线上,实现组网多点测温在使用中不需要任何外围元西高招网当前温度与下限温度比较子程序这个子程序用于测量当前温度是否低于下限设置温度,如果低于,则报警。的各个指令这个命令应许总线控制器读到的位系列编码,唯的序列号和位码。只有在总线上存在单只的时候才能使用这个命令。如果总线上有不止个从机,当所有从机试图同时传送信号时就会发生数据冲突。这个是匹配命令,后跟位序列,让总线控制器在多点总线上定位只特定的。只有和位序列完全匹配的才能响应随后的存储器操作。所有和位序列不匹配的从机都将等待复位脉冲。这条命令在总线上有单个或多个器件时都可以使用。这条命令允许总线控制器不用提供位编码就使用存储器操作命令,在单点总线情况下,可以节省时间。如果总线上不止个从机,在命令之后跟着发条读命令,由于多个从机同时传送信号。总线上就会发生数据冲突。报警判断两温度的十位,当前是否小于下限判断两温度的个位,当前是否小于下限结束文章来源江西高招网当个系统初次启动时,总线控制器可能并不知道单线总线上有多少器件或它们的位编码。搜索命令允许总线控制器用排除法识别总线上的所有从机的位编码。这条命令的流程和相同。然而,只有在最近次测温后遇到符合报警条件的情况,才会响应这条命令。报警条件定义为温度高于或低于。只要不掉电,报警状态将直保持,直到再次测得的温度值达不到报警条件。这个命令向的暂存器和中写人数据。可以在任何时刻发出复位命令来中止写人。这个命令读取暂存器的内容。读取将从第个字节开始,直进行下去,直到第字节读完。如果不想读完所有字节,控制器可以在任何时间发出复位命令来中止读取。这个命令把暂存器的内容拷贝到的存储器里,即把温度报警触发字节存入非易失性存储器里,如果总线控制器在这条命令之后跟着发出读时间隙,而又忙于把暂存器拷贝到存储器,就会输出个,如果拷贝结束的话,则输出。如果使用寄生电源,总线控制器必须在这条命令发出后立即启动强上拉并最少保持。这条命令启动次温度转换而无需其它数据。温度转换命令被执行,而后保持等待状态。如果总线控制器在这条命令之后跟着发出时间间隙,而又忙于做时间转换的话,将在总线上输出,若温度转换完成,则输出。如果使用寄生电源,总线控制器必须在发出这条命令后立即启动强上拉,并保持以上时间。这条命令把报警触发器里的值拷贝回暂存器。这种拷贝操作在上电时自动执行,这样器件上电暂存器里马上就存在有效的数据了。若在这条命令发出之后读数据隙,器件会输出温度转换忙的标识为忙,为完成。文章来源江西高招网若把这条命令发给后发出读时间隙,器件会返回它的电源模式为寄生电源,为外部电源。温度数据的计算处理方法从读取出的二进制比须先转换成十进制值,才能用于字符的显示,因为的转换精度为至位可选的,为了提高精度采用位。在采用位转换精度时,。为步进的,即温度值为温度寄存器里的二进制乘以,就是实际的十进制温度值。通过观察表可以发现个十进制和二进制之间有很明显的关系,就是把二进制的高字节的低半字节和低字节的高半字节组成个字节,这个字节的二进制化为十进制后,就是温度值的百十个位值,而剩下的低字节的低半字节化成十进制后,就是温度值的小数部分。小数部分因为是半个字节,所以二进制值范围是至,转换成十进制小数值就是的倍数至。这样需要位的数码管来显示小数部分,实际应用不必有这么高的精度,采用位数码管来显示小数,可以精确到摄氏度。下表就是二进制和十进制的近似对应关系表。图二进制和十进制的近似对应关系表第五章硬件调试系统的调试以程序为主,硬件调试比较简单,首先检查电路的焊接是否正确,二进制十进制文章来源江西高招网然后可用万用表测试或通电检测。软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检验,然后分别进行主程序温度测量子程序温度转换子程序温度设置子程序温度显示子程序的编程及调试,由于与单片机采用串行数据传送,因此,对进行读写编程时必须严格地保证读写时序,否则将无法读取测量结果。本程序采用单片机汇编编写,用编译器编程调试。软件调试到能显示温度值,而且在有温度变化时如用手去接触显示温度能改变就基本完成。性能测试可用制作的温度计和已有的成品温度计来同时测量比较,由于的精度很高,所以误差指标可以限制在摄氏度以内,另外至摄氏度的测温范围使得该温度计完全适合般的应用场合,其低电压供电特性可做成用电池供电的手持电子温度计温度计可以在高低温报警远距离多点测温控制等方面进行应用开发,但在实际设计中应注意以下问题工作时电流高达,总线上挂接点数较多且同时进行转换时,要考虑增加总线驱动,可用单片机端口在温度转换时导通个供电。连接的总线电缆是有长度限制的,因此在用进行长距离测温系统设计时,要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配等问题。在测温程序设计中,向发出温度转换命令后,程序总要等待的返回信号,旦个接触不好或断线,当程序读该时,将没有返回信号,程序进入死循环,这点在进行硬件连接和软件设计时要给予定的重视。文章来源江西高招网结语经过两个星期的课程设计实习,我们组员同心协力,在曾任贤老师的带领下,克服了重重难关,步个脚印,最终终于不负老师厚望圆满完成了本次实习作品的制作。在作品总体方案设计初期,我们组成员通过积极查找各种学习资料,提出过各种设想,但是经过两天的激烈讨论,我们最终确定了本文采用的方案。这次实习时间虽然不是很长,但是我们学习到了很多知识,我们深刻体会到了理论和实践之间的断层,同时,更重要的是我们真正知道了个人的力量是多么的渺小,而个团队的力量是多么的强大,在今后的学习生活中,我们将不仅仅只是学习理论知识,更重要的是与实际相结合,我们也不再孤单的奋斗着,相信有天,当我们立足社会的时候,我们可以能为这个社会付出自己的份力量,最后,感谢我们组的组长胡祖何同学以及我们的曾任贤老师还有单片机授课老师,他们给了我很多帮助,让我学到了很多知识。在程序调试方面也遇到各种问题,单独调试每个模块程序时能正常工作,但把它们组合连在起的时候有的模块就不正常工作。这也是我们设计中需要改进的。然而本设计仍然存在不少不完善和有待改进的地方,因此在今后的各种设计中,都会继续考虑这些问题并力图解决。文章来源江西高招网致谢本次单片机实习取得了良好的结果,在此要感谢老师们的大力帮助,事实上对于单片机我们还是感到比较陌生,单片机很抽象,这也给我们的实习工作造成了很大的困难,有时候感到无从下手,但是我们并没有退缩,而是虚心请教老师,针对每个问题都要弄清楚,是老师给了我们详细的解答,使得我们的实习能够进行下去,同时也感谢学校给了我们学习实践的机会,这些知识往往依靠理论的讲解是很难理解的,则在很大程度上决定了实践的重要性。而学校再在这方面很重视,给了我们学生

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