測(cè)控實(shí)驗(yàn)箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)I學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期：年月日日期：年月日PAGEPAGEII摘要測(cè)控檢測(cè)系統(tǒng)在現(xiàn)代化的生活里是一種智能化、快捷的、便利的、可靠性很高的系統(tǒng)。測(cè)試實(shí)驗(yàn)箱主要是從單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)入手，發(fā)展的方向是數(shù)字化管理，智能化控制目標(biāo)進(jìn)一步發(fā)展。因此，對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究顯得十分有價(jià)值。本文設(shè)計(jì)的題目是測(cè)控實(shí)驗(yàn)箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在這篇論文在參考了很多資料以后，對(duì)其應(yīng)力應(yīng)變、振動(dòng)、光強(qiáng)度、速度、加速度、溫度、濕度、流量、電流電壓等進(jìn)行了傳感器模塊電路的設(shè)計(jì)；對(duì)其電橋、放大、電流電壓轉(zhuǎn)換等通用傳感器信號(hào)調(diào)理電路模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)；對(duì)其微處理最小系統(tǒng)、按鍵、LED、LCD等控制器模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)；另外對(duì)輸出模塊運(yùn)用了模擬和數(shù)字兩種接口方式加上軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。關(guān)鍵詞測(cè)控實(shí)驗(yàn)箱；傳感器模塊；控制模塊；AbstractControltestingsysteminwhichmodernlifeanintelligent,efficient,andconvenient,highsystemreliabilityinindustrialproduction.Testingexperimentalbox,mainlyfromthesingle-chiptechnology,sensortechnologystarttowardall-digitalcontrol,intelligentcontroldirection.Thus,itsdesignandresearchisveryvaluable.Thisdesignproblemisexperimentalandcontrolboxsystemdesign.Inthispaperwehavetakenalotofdomesticaswellasforeigndataafteritsstressandstrain,vibration,lightintensity,velocity,acceleration,temperature,humidity,flow,current,voltage,etc.weredesignedsensormodulecircuit;itspowerbridge,amplified,current-voltageconversionandothercommonsensorsignalconditioningcircuitmoduledesign;thedesignofitsmicroprocessorswereminimalsystem,button,LED,LCDandothercontrollermodule;inaddition,wealsooutputanaloginterfacesandtheirdigitalinterfaceInterfacecircuitmoduleandsoftwarepartofthedesignandresearch.KeywordsMeasurementAndControlExperimentBoxASensorModuleControlModule畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)PAGEPAGEII目錄15656摘要 I10527Abstract II311771緒論 178681.1本課題研究的背景及意義 141641.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的概述及組成 1322441.2.1微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的概述 19531.2.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成 212481.3本課題解決的主要問題 333811.4本課題研究的技術(shù)路線 3182462總體方案及基本模塊的設(shè)計(jì)與確定 4318932.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 4235722.2單片機(jī)的通用電路設(shè)計(jì) 43892.2.1單片機(jī)的選擇及介紹 4160842.2.2單片機(jī)復(fù)位電路 5209162.2.3按鍵輸入電路 5321592.2.4LED 5157252.2.5顯示屏的選擇與論證 681312.3電源設(shè)計(jì) 836362.4模擬信號(hào)輸入模塊設(shè)計(jì) 8211102.5模擬信號(hào)輸出模塊設(shè)計(jì) 9100142.6數(shù)字信號(hào)輸入模塊設(shè)計(jì) 1052002.7數(shù)字信號(hào)輸出模塊設(shè)計(jì) 10237913傳感技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用 1275193.1傳感技術(shù)的發(fā)展 12277323.2傳感技術(shù)的應(yīng)用 12289473.3傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 13262833.4傳感器信號(hào)調(diào)理電路 13123743.4.1電橋選擇 13292313.4.2集成運(yùn)算放大器的選擇 14137014硬件設(shè)計(jì) 15247214.1測(cè)溫模塊電路設(shè)計(jì) 1544004.1.1溫度檢測(cè)的方法及特點(diǎn) 15305274.1.2溫度傳感器選型 15301454.1.3應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 18242894.2應(yīng)力模塊電路設(shè)計(jì) 19208624.2.1應(yīng)力應(yīng)變的檢測(cè)方法及特點(diǎn) 1971334.2.2應(yīng)力傳感器的選擇 1944874.2.3應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 21163554.3流量模塊電路設(shè)計(jì) 2376044.3.1流量檢測(cè)的方法與特點(diǎn) 23176024.3.2流量傳感器的選擇 24236864.3.3應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 25171854.4濕度模塊電路設(shè)計(jì) 26183154.4.1濕度的檢測(cè)方法及特點(diǎn) 2630264.4.2濕度傳感器的選擇 2671314.4.3應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 2884034.5速度模塊電路設(shè)計(jì) 28203874.5.1速度檢測(cè)的方法及特點(diǎn) 28131134.5.2速度傳感器的選擇 29319574.5.3應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 30137234.6加速度模塊電路設(shè)計(jì) 30129094.6.1加速度傳感器的選擇 30201534.6.2應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 32268754.7振動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì) 3257464.7.1振動(dòng)的檢測(cè)方法及特點(diǎn) 32318164.7.2振動(dòng)傳感器的選擇 3259544.7.3應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 33233764.8光強(qiáng)度模塊電路設(shè)計(jì) 3484184.8.1光強(qiáng)度檢測(cè)的方法及特點(diǎn) 34268584.8.2光敏電阻傳感器 3473644.8.3應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 346869結(jié)論 3523415致謝 364610參考文獻(xiàn) 37PAGEPAGE31緒論1.1本課題研究的背景及意義經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，人們對(duì)自己生活的環(huán)境質(zhì)量要求在不斷提高。一個(gè)非常典型的例子就是測(cè)控技術(shù)，所以這個(gè)系統(tǒng)就順應(yīng)時(shí)代的需要產(chǎn)生了，這種測(cè)控系統(tǒng)是一種智能化的，快速的檢測(cè)的系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域里面，如果說(shuō)檢測(cè)系統(tǒng)不是很準(zhǔn)確的話，易引發(fā)一系列的生產(chǎn)事故，測(cè)控實(shí)驗(yàn)箱應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域范圍中，給時(shí)代工作、科研提供了更好便捷的應(yīng)用設(shè)備。測(cè)試實(shí)驗(yàn)箱主要是基于單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)，在智能化、數(shù)字化控制的發(fā)展技術(shù)方便有更大的改善與進(jìn)步。我們這篇論文設(shè)計(jì)的測(cè)控系統(tǒng)的核心就是單片機(jī)，在跟各種傳感器，還有這個(gè)系統(tǒng)外面的電路一起配合形成了檢測(cè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以對(duì)所有的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，可以對(duì)各種檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)。通過(guò)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的資料查找，完善整體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，得到了大大的提高。1.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的概述及組成1.2.1微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的概述最早出現(xiàn)于上世紀(jì)六十年代的末期，它出現(xiàn)的形式就是微機(jī)，當(dāng)時(shí)使用微機(jī)取代了很多種類的調(diào)節(jié)控制回路的測(cè)控系統(tǒng)，在進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)量有效控制的時(shí)候使用數(shù)字，這種控制的特點(diǎn)就是在進(jìn)行控制的時(shí)候集中程度很高，而且在進(jìn)行運(yùn)算的時(shí)候可以進(jìn)行集中的處理，但是此系統(tǒng)本身存在著很高的危險(xiǎn)，沒有多大的可靠性。發(fā)展到上世紀(jì)七十年代的時(shí)期，由于電子技術(shù)發(fā)展的速度較快，同時(shí)美國(guó)的公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)了總體分散型的測(cè)控系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)器件就是微處理器，它的作用就是在管理的時(shí)候是集中的，因?yàn)樵诎l(fā)揮作用的時(shí)候會(huì)是不集中的，因此被叫作集散測(cè)控系統(tǒng)。在這個(gè)集散測(cè)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了分布式的測(cè)控系統(tǒng)，在生產(chǎn)力發(fā)展的推動(dòng)下，就會(huì)有更新功能的測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)比原來(lái)的系統(tǒng)，新產(chǎn)生的分布式的測(cè)控系統(tǒng)，對(duì)增強(qiáng)子系統(tǒng)之間相互合作有很大的推動(dòng)作用。所以，所謂的微機(jī)控制系統(tǒng)就是將微機(jī)加入到控制里面去，要加上一些輔助的裝置要跟需要控制的對(duì)象聯(lián)系上，這樣才能達(dá)到我們需要控制的目標(biāo)。1.2.2微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的組成微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)主要由微機(jī)主控制器、測(cè)量裝置、執(zhí)行裝置、人機(jī)界面及通訊模塊等單元組成，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1測(cè)控系統(tǒng)的組成1、測(cè)量設(shè)備測(cè)量設(shè)備的作用在于采集外部的信息數(shù)據(jù)，并將其輸入到微機(jī)的主控制器。測(cè)量設(shè)備一般包含有傳感器，傳感器可以感應(yīng)外界的各種物理量，如溫度，應(yīng)力，液力，速度等，然后將這些物理量轉(zhuǎn)變成為電量，方能傳輸至微機(jī)的主控制器。2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)其主要作用是：接收主控制器發(fā)出的控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)完成相應(yīng)的操作，以實(shí)現(xiàn)控制功能。3、人機(jī)界面這個(gè)界面是為了方便使用人員還有機(jī)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的中介，它可以讓信息轉(zhuǎn)變成為人類可以接收的形式。通常來(lái)說(shuō)，人機(jī)界面可以分成兩大種類，一類是基于窗體上面的界面，還有一類是以WEB為基礎(chǔ)的界面。基于窗體的界面有動(dòng)作的命令的時(shí)候，反應(yīng)時(shí)非常的快的，它在處理數(shù)據(jù)的時(shí)候是通過(guò)內(nèi)部的CPU來(lái)進(jìn)行的。如果它使用遠(yuǎn)程的服務(wù)器，就是它在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程中。4、通訊模塊利用網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程通信等技術(shù)，就會(huì)形成通訊模塊。它是一種連接器，運(yùn)用在微機(jī)主控器與通訊網(wǎng)絡(luò)之間，還可以為微機(jī)主控器傳遞不同的信號(hào)信息?？偟膩?lái)說(shuō)，主控制器是測(cè)控系統(tǒng)的核心器件，所以這個(gè)控制器上一定要有輸出，還要有輸入，通常來(lái)說(shuō)還要有人機(jī)界面或者是通訊的板塊，現(xiàn)在主要用來(lái)收集數(shù)據(jù)，控制參數(shù)。1.3本課題解決的主要問題。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1.4本課題研究的技術(shù)路線。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2總體方案及基本模塊的設(shè)計(jì)與確定2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。結(jié)論通過(guò)一系列的努力，我終于在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這個(gè)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)了自己的不足，也學(xué)習(xí)了很多課本上沒有的知識(shí)。經(jīng)過(guò)自己完成這篇論文，我對(duì)自己在大學(xué)里面所學(xué)知識(shí)有了一次復(fù)習(xí)還有運(yùn)用的機(jī)會(huì)，不僅讓我的綜合能力得到了提高，在完成論文的過(guò)程中我還查閱了很多的課外資料，擴(kuò)大了我對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)知，在遇到問題的時(shí)候，可以利用我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，加上查閱有關(guān)資料還有工具書等等來(lái)解決問題。從我個(gè)人的角度來(lái)說(shuō)，我通過(guò)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我將來(lái)即將從事的行業(yè)有了一個(gè)完整的實(shí)習(xí)，我感謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程里面給于我?guī)椭睦蠋熯€有同學(xué)們。本次設(shè)計(jì)我完成了測(cè)控實(shí)驗(yàn)箱總體方案的設(shè)計(jì)、對(duì)其中硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制部分以及程序進(jìn)行編制等工作。當(dāng)然，這個(gè)設(shè)計(jì)肯定有不足的地方，畢竟是進(jìn)行的理論上的設(shè)計(jì)，能否在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中得到運(yùn)用，還是個(gè)未知數(shù)。除了考慮可行性以外，我們還要考慮這個(gè)制造的成本，為了能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，我知道自己還要不斷的努力。致謝參考文獻(xiàn)[1]張剛毅.單片機(jī)原理及應(yīng)用.高等教育出版社，2007.[2]熊詩(shī)波.機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)（第三版).機(jī)械工業(yè)出版社，2008.[3]王伯雄.工程測(cè)試技術(shù).清華大學(xué)出版社，2013.[4]張國(guó)雄.測(cè)試電路（第四版).機(jī)械工業(yè)出版社，2014.[5]張剛毅.單片機(jī)原理及及接口技術(shù)（C51編程）.人民郵電出版社，2011.[6]王建.傳感器實(shí)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,2012.[7]陳毅靜.測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)導(dǎo)論（第二版）.北京大學(xué)出版社，2014.[8]Shih-ChungKang，Hung-LinChi，Edu