信息工程课程设计报告书-基于单片机与AD590的温度数据采集.doc
《信息工程课程设计报告书-基于单片机与AD590的温度数据采集.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《信息工程课程设计报告书-基于单片机与AD590的温度数据采集.doc(19页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、武汉理工大学华夏学院信息工程课程设计报告书课 程 名 称 课程设计总评成绩 学生姓名、学 号 学 生 专 业 班级 指 导 教 师 姓名 课程设计起止日期 课程设计基本要求课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节,通过课程设计,培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能,解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告是科学论文写作的基础,不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力,也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。为了加强课程设计教学管理,提高课程设计教学质量,特拟定如下基本要求。1. 课程设计教学一般可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项
2、目设计结果分析、答辩等4个环节,每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。2. 课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求,该项目应能突出学生实践能力、设计能力和创新能力的培养;该项目有一定的实用性,且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。课程设计项目名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中,课程设计项目的选题考核成绩占10%左右。3. 项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最佳方案,实施最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。项目设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中,项目设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性,考核成绩占30
3、%左右。4. 项目设计结果分析主要包括项目设计与制作结果的工艺水平,项目测试性能指标的正确性和完整性,项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。项目设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中,考核成绩占25%左右。5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献,培养自己的阅读兴趣和习惯,借以启发自己的思维,提高综合分和理解能力。文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中,考核成绩占10%左右。6. 答辩是课程设计中十分重要的环节,由课程设计指导教师向答辩学生提出23个问题,通过答辩可进一步了解学生对课程设计中理论知识和实际技能掌握的程度,以及对问题的理解、分析和判断能力。答辩考
4、核成绩占25%左右。7.学生应在课程设计周内认真参加项目设计的各个环节,按时完成课程设计报告书交给课程设计指导教师评阅。课程设计指导教师应认真指导学生课程设计全过程,认真评阅学生的每一份课程设计报告,给出课程设计综合评阅意见和每一个环节的评分成绩(百分制),最后将百分制评分成绩转换为五级分制(优秀、良好、中等、及格、不及格)总评成绩。8. 课程设计报告书是实践教学水平评估的重要资料,应按课程、班级集成存档交实验室统一管理。1、课程设计项目名称基于单片机与AD590的温度数据采集2、项目设计目的及技术要求要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)设计相应的
5、AD590温度传感器采集电路,使用汇编语言或C语言编写程序,实现温度数据的采集,实现的功能如下:1.显示采样AD值:编写AD采样程序,在数码管上实时显示采集到的AD值;2.实现标度变换:由采集到的AD值得到实际的温度值;3.显示实际温度值:在数码管上实时显示计算出来的实际温度值(保留一位小数);4.提高AD采样精度:了解并使用过采样技术,提高AD采样的精度,比较得到的实验数据有何不同;3、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图)3.1 系统方案论证 方案一: 采用AD590作温度传感器,有利于提高系统抗干扰能力,AD590是一种恒流源形式的温度传感器,其重复
6、性误差低,功耗低,只要在其二端加上一定工作电压,则其输出电流随温度变化而变化,其线性电流输出为1uA/K,电流信号再由运放转换为电压信号,通过A/D转换器将输入的模拟电压量转换为数字量,并通过并行接口芯片将数字量送给计算机,本实验采用此方案。方案二:采用热敏电阻。选用此类元件的优点价格便宜,但由于热敏电阻的非线性特性会带来较大的误差。方案三:使用带有A/D(模数转换)单片集成的DS18B20传感器。DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的即单总线器件,无需其他外加电路,直接输出数字量。可直接与单片机通信,读取测温数据。具有线路简单,性能稳定体积小的特点。但DS18B20的程序较复杂,且
7、时序时间较苛刻,不便于书写程序。比较以上方案,结合设计技术要求,所以选择方案一。 3.2基于单片机与AD590的温度数据采集系统原理及框图 基于单片机与AD590的温度数据采集系统框图如图1,一般来说外部的温度由AD590温度传感器采集并使之信号放大然后经过A/D转换器转换后再输入到单片机,由单片机进行数据的整理然后由显示屏输出,外界看到由显示屏输出的温度后根据所需要的温度值进行调节,输入到单片机进行整理最后输出,最后又经过D/A转换电路后反馈到外部温度信号采集场所,使外部的温度采集点受人们所要求的方向变化。AD590温度传感器A/D转换电路89C52单 片机现场采集温度屏幕显示键盘输入D/A
8、转换电路图1,基于单片机与AD590传感器的温度采集系统框图3.3 AD590温度传感器的特点和内部结构原理及图示AD590是电流型温度传感器,通过对电流的测量可得到所需要的温度值,直接输出与热力学温度成比例的电流信号,在输出端串联一个电阻则转换为电压信号。除此之外,AD590 还具有测温不需要参考点、抗干扰能力强、互换性好等优点。AD590的内部电路图如图1 所示,简化电路如图2 所示。该传感器由多个晶体管和电阻组成,其中晶体管制作在一个半导体单面基片上,因此它们的特性、损耗和发射极面积能够相互匹配。整体分析图2 ,该电路可看作由两个镜象电流源构成。其中,晶体管Q1 和Q2 组成上镜象电流源
9、,Q3 和Q4 组成下镜象电流源。如果设上镜象电路的输出是Q3 的输入,则Q4 的输入是上镜象电路的输出。设各晶体管为理想晶体管(即它们的电流放大系数趋于无穷大) ,则知I0 = IC3 + IC4 (1)由于镜角电流源Q1 和Q2 的作用, IC3 = IC4 , Ie3 = Ie4 = IC3 。因此I0 = 2 IC3 = 2 Ie3 (2)PN 结理想伏安特性表达式为I = IS ( eV/ VT - 1) = IS ( eqV/ KT - 1) (3)对晶体而言,上式中I 即为发射极电源Ie ; IS 为集电极发射极反向饱和电流; V 为基极与发射极之间的电压Vbe ;VT 为温度的
10、电压当量(即KTPq) , q 为电子电荷, K 为玻尔兹曼常数, T 为热力学温度。当温度在- 55 155 之间时,VT 近似在0104V0. 05V 之间。这一般的硅管,Vbe约为十分之几伏,故eVbe/ VT m 1。因此, (3) 式可改写为Ie IS eVbe/ VT ,即VbeVT1 n ( Ie / IS ) (4)所以,Vbe3VT1 n ( Ie3 / IS3 ) ,Vbe4VT1 n ( Ie4 / IS4 ) 。由图2 知Vbe4 = Vbe3 + IeR (5)所以VR = Ie3 R= Vbe4 Vbe3= VT1 n( Ie4 / IS4 ) / ( Ie3 /
11、IS3 ) = VT1 n ( IS3 / IS4 ) (6)由于IS 正比于各晶体管发射极的面积S ,所以(6) 式可改写为VR = VT1 n ( S3 / S4 ) (7)S3 、S4 分别为晶体管Q3、Q4 发射极的面积。若S3 = NS4 ,则VR = VT1 n ( N) ,即Ie3 R= VT1 n ( N) , Ie3 = ( VT / R) 1 n ( N) 。因此I0 = 2 Ie3= (2VT / R) 1 n ( N)= (2 KT/ Rq) 1 n ( N) (8)所以I0 / T = (2 K/ Rq) 1n ( N) (9)由上式知,当电阻R 的阻值给定时, I0
12、 / T 为一恒定值。适当选取R 值,理论上可使I0PT 为110000APK(K为热力学温度单位) 。由上面的分析知,AD590 的输出电流I0 与它所处的热力学温度T 成线性关系,因此实现了温度至电流强度的线性转换。与图2 相比,图1 虚线框内增加了一些电路。它们用以改善镜象电流源Q1 和Q2 ,使之工作时更接近理想电流源(高阻抗) ,从而减弱输入电压变化的影响。经测试,当AD590 两端的电压在+ 4V 和+ 30V 之间时,即使电压有变化,输出的电流信号也没有影响或影响很小。所以AD590 具有消除电源波动的特性。AD590 电流温度特性性测量电路如图4 所示,V 为PZ114 型四位
13、半直流数字电压表, R= 1000 ,保持电源电压稳定,分别使AD590 处于一系列不同的温度点Ti ,通过测量V 得出相应的输出电流Ii 。对所得的数据点用最小二乘法进行拟合,可得经验公式I =T + AD590 温度传感器不但实现了温度转换为线性化电量测量,而且精确度高、互换性好,在热交换实验中有热损耗存在,且与容器的尺寸结构有关,在量热器的容积一定时,容器的高度为一特定值时可使量热器的热损耗为最小。3.4 2位数码管动态显示框图及程序信号输入模块数据转换模块片选信号产生模块数码管控制模块动态扫描/译码/数码管显示模块图5数码管动态显示框图#include#includeunsignedc
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 信息 工程 课程设计 报告书 基于 单片机 AD590 温度 数据 采集
链接地址:https://www.31doc.com/p-3261341.html