测控系统综合设计参考题目.docVIP

课题一 单片机控制的智能数字电压表的设计 一、题目： 单片机控制的数字电压表设计 二、技术指标： 测量范围 　　量程：０～０．２Ｖ；０～２Ｖ；０～２０Ｖ 　　显示位数：三位半 分辨力：１００μＶ 测量速率：２次／秒 测量方式：自动连续测量、外触发单次测量 结果显示方式：正常显示、偏移显示 量程选择方式：手动选择、自动量程选择 测量误差： 输入阻抗： 抗干扰能力： 三、设计要求： 首先进行预设计，根据技术指标选定硬件电路方案，选定元、器件，画出硬件电路图和软件流程图。然后在面包板上组装电路，进行硬件电路调试，编制控制程序，进行软件调试。然后进行联机调试，使设计结果达到技术指标要求。最后做出样机。设计参考： 确定仪器按键功能 根据技术指标的功能要求，确定仪器的按键功能如下： 量程选择键：需４个按键，可分别称为ＡＵＴＯ、０．２、２、２０。 测量方式选择键：需２个按键，分别称为自动连续／手动单次、外触发显示方式选择键：需１个按键，称为正常／偏移。 确定硬件电路方案 根据技术要求，大致可确定出该电压表硬件电路应由测量电路（包括量程标定电路和ＡＤＣ）、单片机、键盘及显示电路几个组成部分，各部分采用的电路形式及主要器件确定如下： （1）单片机部分 选用8051单片机作为主机，同时还要设计8051单片机的晶振电路和复位电路，具体电路参见总电路图。 （２）测量电路部分 ① ＡＤＣ ＡＤＣ为数字电压表不可缺少的主要部件，决定着电压表的精度、转换位数等主要技术指标，根据技术指标要求，选用常用的双斜积分式集成ＡＤＣ——５Ｇ１４４３３芯片。 有关５Ｇ１４４３３芯片的介绍请参见参考资料〖1〗〖2〗〖3〗。与单片机接口电路参见总电路图。 ② 量程标定电路 该电压表要求三个量程，其中０～２Ｖ为基本量程，所以，对于０～０.２Ｖ量程，需对输入电压放大１０倍，而对０～２０Ｖ量程则需要对输入电压衰减１０倍，又考虑数字电压表要求具有较高的输入阻抗，故采用高输入阻抗运算放大器组成有源放大、衰减器，电路中Ｋ１～Ｋ４均为电子开关，由ＣＤ４０６６实现，其开关控制由单片机通过接口电路实现。具体电路参见总电路图。 （３）键盘/显示部分 本机需配置具有８个按键的键盘和４位数字ＬＥＤ的显示器。具体电路参见总电路图。 设计软件流程图 根据仪器功能及硬件电路，可确定软件流程图，并初步编制出控制程序。 四、电路的组装、调试要求 在面包板上插装电路，经认真检查连接无误后在断电状态下和开发机联机，进行硬件电路调试。 键盘、显示器的调试 编制简短的调试程序并输入到开发机中执行，然后看键盘、显示器是否按预订结果动作。调试程序略。 本程序功能：首先，显示器各位显示“８．”，若按下某一键，则显示器各位显示该键的键值。 量程标定电路的调试 分别置量程放大、衰减电路的放大倍数为１、０．１、１０，测试一定输入下的输出电压，并与理论值比较，若相差较大，对电路作相应调整。 设置量程可将开发机与量程控制电路联机，通过数据端口写相应量程控制字。 若实际放大倍数有误，可通过电位器Ｗ１，Ｗ２进行调整。 ＡＤＣ的调试 选择量程标定电路为基本量程，编制调试程序，确认ＡＤＣ能可靠工作。 本程序功能为启动一次测量，将测量结果送片内ＲＡＭ２０Ｈ～２３Ｈ单元。使用该程序调试ＡＤＣ的步骤如下： 将ＡＤＣ电路与开发机连接，输入调试程序，然后给ＡＤＣ输入端分别加０Ｖ，１Ｖ,１．９９Ｖ电压，在每次给出电压后执行一遍该程序，然后检查内部ＲＡＭ中的数据是否和理论值一致，若基本相同，则说明电路正确，否则断电检查硬件电路有否故障。 五、编写、调试智能数字电压表管理程序 根据工作程序流程将程序分解，先编制监控主程序，然后自顶向下分别编制功能程序，为调试方便，编程应采用模块化编程技术，即每一段子程序的指令条数不要过多，入口、出口各为一个，子程序采用标准结构。先利用ＰＣ机仿真调试软件分别调试用于计算、数码换、标度变换的各模块，然后将初步调试好的程序汇编、存盘。 六、联机调试 将开发机仿真插头插在目标机８０３１插座上，将程序由ＰＣ机传送到开发机，利用开发机对数字电压表的硬、软件进行联机调试。 七、固化程序 程序经联机调试无误后固化于ＥＰＲＯＭ中，然后脱机试运行。若脱机运行有问题，则可能是电压表单片机的复位电路、晶振电路及ＥＰＲＯＭ存储电路存在故障。 八、误差测试 调试无误后，可用较高级的数字电压表与其进行比对，记录测量结果，进行误差估计。 九、制作成型样机 利用PROTEL软件包辅助设计电路的ＰＣＢ图，制板后将电路组装好，加上机壳，形成成形样机。 课题二 智能数字频率计 一、课程设计目的 通过本课题的设计,进一步掌握以单片机为核心的智能计数的工作原理、程控技术,及智能化方法,巩固以学专业知识、专业基础课知识,将理论知识应用于现代测量实践,以提高综