pc智能仪表设计说明书.docx

1.1设计题目和目的1.1.1设计题目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），可设定上下限报警（蜂鸣器报警）。适配PT100热电阻，测温范围为0℃~300℃。采用比例控制、并用晶闸管脉宽调制驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。1.1.2设计目的涉及智能仪表硬件与软件设计。智能仪器课程设计是智能仪器课程教学的重要环节，根据设计智能仪表产品的课程改革目的，特选择一些小型智能仪表产品作为课设题目，满足教学需求。单片机综合练习是一项综合性的专业实践活动，目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中，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。1.2设计基本要求（1）正确理解设计题目，经过查阅资料，给出正确设计方案，画出详细仪表原理框图（各个功能部分用方框表示，各块之间用实际信号线连接）。在互连网上收集题目中所用到的器件资料，例如传感器（热偶分度表等）、信号调理电路、AD转换器、单片机、继电器、电源、显示器件等。在互连网上收集相关单片机的显示、AD转换、显示、控制算法等程序。在充分研究这些资料基础之上，给出设计方案（选择信号调理电路、单片机、显示、按键输入、继电器驱动、电源等，简要说明选择的理由）（2）用Protel99SE软件设计仪表详细原理图。要求正确标记元件序号、元件数值、封装名。（3）设计PCB图在画PCB前应该购买元件，因为有了元件才知道封装尺寸，但也可以不购买元件，只到元件商店测量实际元件尺寸后，画封装图。（4）熟悉单片机内部资源，学会ADC、SPI接口、定时器、中断、串口、I/O引脚等模块的编程。（5）采用C语言开发所设计仪表的程序。 按照题目要求，确定仪表需要完成的任务（功能），然后分别编制各任务的程序。程序应该有说明，并有详细注释。1.3设计原理 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，一面把信号进行放大，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。二．硬件设计1.1系统原理框图STC89C51单片机按键报警指示和显示热电阻输入下载通信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Pt100热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。STC89C51简介STC89C51系列单片机是从引脚到内核都完全兼容标准8051的单片机，有PDIP-40、PLCC-44、PQFP-44三种封装形式。Intel公司MCS-51单片机的基本结构如图1-4所示。该单片机具有如下资源：（1）一个8位算术逻辑单元（CPU）。（2）4组，共32个I/O口，每口8个引脚，可单独寻址，其中P0、P2口具有地址/数据总线功能。（3）两个16位定时/计数器（简称为定时器）。（4）全双工串行通信口。（5）5个中断源，具有两个中断优先级。（6）128B内置RAM。（7）具有64KB可寻址数据和代码区。（8）各个模块采用三总线（地址、数据和控制）连接。（9）开放总线接口，P0口分时作为8位数据总线与8位地址总线，P2口作为地址总线高8位。每个MCS-51单片机处理周期包括12个时钟周期（又称为一个机器周期），每12个时钟（一个机器）周期用来完成一个操作，例如取指令等，指令执行时间为时钟频率除以12后取倒数，如果系统时钟是12MHz，则相当于执行每条指令所需要的时间1μs。 1.I/O端口I/O端口0、1、2、3驱动器与锁存器。2.存储器部分RAM：51单片机具有128字节的片内RAM，FLASH：片内ROM，用于保存代码等，片内ROM采用FLASH结构的存储器构成，具有ISP功能，容量随型号不同而不同，对于AT89S51单片机，FLASH容量为4KB。SP：栈指针3.算术与逻辑运算部分寄存器B：用于乘除等操作的寄存器，常保存运算的第2操作数。ACC：累加器，TMP1、TMP2：暂存器，用于暂时保存数据。ALU：8位算术逻辑单元ALU，PSW：程序状态字，4.指令处理部分程序地址寄存器：用于保存程序地址。缓冲器：缓冲总线数据。PC+1：程序计数器加1处理模块。PC：保存下一条指令地址的16位地址寄存器，可寻址范围为64K。DPTR：双数据指针，DPTR为两个8位缓存器（DPH和DPL）组成的16位缓存器，。 5.时序控制与