便携式传感器巡检仪实训设计报告 郭勇

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1、研究生实训设计报告设计题目：便携式传感器巡检仪的设计学　　　号：201002399姓名：郭勇专业名称：控制工程指导教师：赵建敏2011年5月10日2目录1.引言11.1设计背景11.2设计目的11.3设计要求21.4设计思路21.5传感器的分类和性能指标21.6检测范围与评价标准32.巡检仪简介52.1巡检仪的特点52.2巡检仪技术参数53.硬件电路设计63.1整体设计框图63.2控制芯片的选择及其最小系统73.3电平转换电路73.4模拟信号采样电路83.5按键接口电路93.6AT24C04存储电路103.7LCD液晶显示电路113.8JTAG接口电路124软件设计134.1系统

2、主程序流程图134.2子程序设计框图144.2.1系统初始化流程图：144.2.2键盘扫描程序设计154.2.3AD采集初始化子程序164.2.4读/取EEPROM存储器子程序174.2.5LCD液晶屏驱动的移植194.2.6温度/压力显示子函数205总结22参考文献23附件一：实物运行图24附件二：硬件设计原理图2521.引言1.1设计背景随着信息化时代的到来,信息科学技术飞速发展，传感器作为信息技术的重要组成部分，其发展水平标志着一个国家的科学技术发展的水平，成为信息时代的焦点，各类传感器已经广为应用于生产生活的方方面面，传感器作为现代科技的前沿技术，被认为是现代信息技术的三

3、大支柱之一，也是国内外公认的最具有发展前途的高技术产业和朝阳产业。传感器的输入通常是各种外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟、雾），输出信号通常是电量。它便于传输、转换、处理、显示等。电量有很多形式，如电压、电流、电阻、电容等，输出信号的形式由传感器的原理确定。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用到各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，是设备工作在正常状态或最佳状态，没有众多的优良传感器，现代化生产也就失去了基础。传感器成为感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过传感器获取并通过它转换为容易传输与处理的电信号，所

4、以传感器的作用与地位就特别的重要了。正是因为传感器的应用如此广泛，所以在工业现场采集传感器检测信号，对工业现场的控制过程有非常重要的意义。温度和压力是科学技术中最基本的物理量，它也是工业生产中最普遍最重要的参数，温度和压力与控制十分重要。1.2设计目的本设计的思想是自己上学期对热力控制站的实地观察以后提出。在热力站里，温度、压力传感器主要用于一次供水一次回水和二次供水二次回水中水温的检测和压力的检测，且数量居多，通过控制柜对各路传感器采集回来的温度、压力值进行显示，但是有时会出现一些弊端，当显示器上出现某一通道的数据与此通道正常显示出现较大偏差时，维修人员很难去判断发生故障的地方

5、，不知道是传感器出现故障还是控制柜中的AD模块出现了问题，或者是其他硬件发生故障等。由于热力站里的传感器都安装在高处或是条件较复杂的地方，对传感器进行2检查不太方便，所以设计一个便携式的传感器巡检仪设备是很有必要的。另外通过本次实训即可以锻炼自己的动手能力，还能够将自己所学知识运用的工业现场之中。1.3设计要求1）设计一个基于STM32单片机的手持仪器，包括CPU与显示模块、AD采集模块。采集的模拟量中1路为4-20mA的电流信号、1路为1-5V的电压信号，并在设计时预留RS485接口电路。2）protel99se完成硬件设计，以STM32为核心控制器完成电路的设计，包括CPU、

6、显示电路、AD采集电路、存储电路等。3）完成PCB图的布线及电路板的制作。整理电路元器件，完成电路板的焊接。4）软件设计：编写驱动程序和应用程序，调试电路，完成整体的设计要求。1.4设计思路通过对所提出问题的分析以及所设计产品的使用场合、范围和温度压力各项参数的考虑，本次实训是要设计一个操作方便、易于携带的温度压力测试仪，去检测现场温度或压力传感器采集回来的信息，进而通过测试仪判断其好坏。通过对STM32的学习，了解到由于其具有丰富的外设和功能，所以本次设计主要以STM32为主控制器，采用双通道对现场传感器信号进行采集，经A/D转换后，通过DMA通道把数据暂存到数组中，最后通过软

7、件的设计（标度变换、补偿算法），把经过标度变换后的温度/压力值显示在LCD上。了解了需要实现的功能后，要做的工作主要包括：前期相关理论知识的学习、画电路原理图、硬件的焊接、软硬件的调试以及后期的总结工作、论文的写作。1.5传感器的分类和性能指标为了使传感器便于生产和推广应用，人们开始从不同的角度对传感器进行分2类归纳：按传感器的机理及转换形式分类有结构型、物性型、数字（频率）型、量子型、信息型和智能型。按敏感材料分类有半导体型、功能陶瓷型、功能高聚物型等。按测量对象参数分类有光传