智能仪表课程课设

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1、本设计介绍一种基于Atmegal6单片机的智能多路温度控制器。该控制器采用高精度的Cu50电阻传感器、专门的A/D转换屯路及输出屯路来实现对4路温度的同时自动检测及线性化处理，其误差小于±0.5°C；设定报警及跳闸阀值。软件使用模块化结构，并对温度进行分段线性化处理。关键词:单片机；液晶显示；模数转换；嵌入式第一章设计前提1.1设计题目和目的1.1.1设计题目试设计智能仪表：采用ATmegal6单片机实现智能数字显示仪表。要求8位数码管显示（4位显示测量值，4位显示设定值），4输入按钮（功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少），可设定上下限

2、报警（蜂鸣器报警）。适配Cu50热电阻，测温范围为0°C〜130°C。采用位式（两位、三位，具有滞环）控制、并用晶闸管过零驱动1000W屯加热器（电源电压为AC220V）o1.1.2设计目的单片机综合练习是一项综合性的专业实践活动，日的是让学生将所学的基础理论和专业知识运用到具体的工程实践屮，以培养学生综合运用知识能力、实际动手能力和工程实践能力，为此后的毕业设计打下良好的基础。1.2设计思路1.2.1显示及测量原理由热电阻传感器送来的电信号在测量桥路进行冷端自动补偿后，送入放大器，一而把信号进行放大，同时把非线性信号校正为线性信号，经线性放

3、大信号一路A/D转换电路把模拟量转换成数字信号进行数字显示，另一路传输到调节网络，进行规定的比较运算，同时输出一个需要的控制信号和进行工作状态指示。L2.2设计组成及方框图本设计智能温度数显表由温度监测、信号处理、输出控制三部分组成。其系统框图如图1所示,它通过Cu50电阻传感器获取绕组温度值，经信号调理电路处理后直接送入控制器的A/D转换输入端。微控制器根据信号数据及设定的各种控制参数，按照嵌入的软件控制规律执行计算与处理，自动显示智能仪表数显表可测的温度范围、并根据当前状态输出正常、设定上下线报警等第二章Protel99se画的详细原理图

4、与原理图说明2.1Atmegal6单片机温控仪控制核心采用Atmegal6单片机，具有16KB系统内可编程Flash的8位微控制器ATmegalG有如下特点：16K字节的系统内可编程Flash（具有同时读写的能力，即RWW),512字节EEPROM,1K字节SRAM,32个通用1/0口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外屮断，可编程串行USART,有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP封装)的ADC,具有片

5、内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。工作于空闲模式时CPU停止工作，而USART、两线接口、A/D转换器、SRAM、T/C、SPI端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定吋器继续运行，允许用户保持一个吋间基准，而其余功能模块处于休眠状态；ADC噪声抑制模式时终止CPU和除了异步定时器与ADC以外所有1/0模块的工作，以降低ADC转换时的开关噪声；Standby模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状

6、态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。2.2Cu50电阻传感器铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈现线性关系，温度系数犬适用于无腐蚀介质，超过150°C易被氧化，铜电阻有R0=100Q和R0=50Q两种，本次课程设计采用的是Cu50的热电阻，所以其分度号如下表所示T(°C)-50-40-30-20-10-0R(Q)39.24241.40043.55545.70647.85450.000T(°C)010203040506070R(Q)50.00052.14454.28556.4

7、2658.56560.70462.84264.981T(°C)8090100110120130140150R(Q)67.12069.25971.40073.54275.68677.83379.98281.1342.3基本模块简介2.3.1模拟转换电路模拟转换控制电路用于将温度模拟量转换成单片机能够识别的电信号，转换原理如图2所示。当温度变化时,热电偶的阻值会随着温度的变化线性变化，其分压值与某一固定电路分压值进行比较，其结果送入运算放大器,转换成A/D转换范围内的模拟量。+5JRI2AT89C52中的A/D转换精度为8位，由于参考电压为5v,

8、所以必须将模拟信号转换成0〜5v的电压，因此在设计此电路时，各元件的参数都按照此要求设计。同时，还要考虑其线性化，为了使软件设计中的计算按线性处理，在硕件设计时,一