智能仪器设计基础课程设计报告哈尔滨工业大学电气学院自动化测试与控制系.pptVIP

2. 总体方案论证与选择 2.8 电源系统 (续) 由上表可见，系统的供电要求比较单一。为方便设计，直接采用220VAC-5VDC的开关稳压电源模块。 * 3. 硬件电路设计 3.1 单片机最小系统 * 3. 硬件电路设计 3.2 显示电路 * 3. 硬件电路设计 3.3 键盘输入电路 * STC89C54RD+单片机P1口是三态门，内部具有上拉电阻，但是考虑到工业应用中仪器附近的电磁环境比较复杂，为了增强矩阵键盘的抗干扰能力，防止误动作，行线通过上拉电阻接到+5V。 使用扫描法和中断扫描方式读取矩阵键盘的输入数据。一旦有按键按下，与门的输出将会出现低电平，触发中断。 3. 硬件电路设计 3.4 报警电路 * 其中声音报警发音元件可采用压电蜂鸣器，其结构简单、耗电少， 更适于在单片机系统中应用。当在蜂鸣器两引脚上加3～15V直流工作电压，就能产生3kHz左右的蜂鸣振荡音响。 P2.2接三极管基极输入端，当P2.2输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器的通电而发音，当P2.2输出低电平时，三极管截止，蜂鸣器停止发音。 3.5 加热/降温执行机构电路 3. 硬件电路设计 * 使用光耦隔离，避免输出部分电源变化对单片机电源的影响。 过零型交流SSR，能防止大功率器件对电网的高次谐波干扰。 当加在固态继电器交流两端的电压峰值超过SSR所能承受的最高电压峰值时，固态继电器内的元件便会被电压击穿而造成SSR损坏，选取合适的电压等级和并联压敏电阻可以较好地保护SSR。一般220V系列SSR可选取500V-600V的压敏电阻。 由于负载为感性电路，在开关时会产生很高的浪涌电压。故使用瞬态电压二极管(TVS)进行保护。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10-12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值。 3. 硬件电路设计 3.6 通信接口电路 * 设计中可以考虑采用高速光耦，如6N137、6N136等芯片，也可以优化普通光耦电路参数的设计，使之能工作在最佳状态。例如：电阻R23、R28如果选取得较大，将会使光耦的发光管由截止进入饱和变得较慢；如选取得过小，退出饱和也会很慢，所以这两只电阻的数值要精心选取。通常可以由实验来定。 考虑到未来系统可能扩展到多个传感器的情况，主机与分机相隔较远，而分机系统上电或复位又常常不在同一个时刻完成。如果在此时某个MAX487的DE端电位为1，那么它的485总线输出将会处于发送状态，也就是占用了通信总线，这样其它的分机就无法与主机进行通信。这种情况尤其表现在某个分机出现异常情况下，会使整个系统通信崩溃。因此在电路设计时，应保证系统上电复位时MAX487的DE端电位为0。由于单片机在复位后，I/O口输出高电平，这样就解决了复位期间分机“咬”总线的问题。 输出电路的设计要充分考虑到线路上的各种干扰及线路特性阻抗的匹配。由于工程环境? 比较复杂，现场常有各种形式的干扰源，所以485总线的传输端一定要加有保护措施。在电路设计中采用稳压管D1、D2组成的吸收回路，也可以选用能够抗浪涌的TVS瞬态杂波抑制器件，或者直接选用能抗雷击的485芯片。? 在应用系统工程的现场施工中，由于通信载体是双绞线，它的特性阻抗为120Ω左右，所以线路设计时，在RS-485网络传输线的始端和末端各应接1只120Ω的匹配电阻，以减少线路上传输信号的反射。 ? 3. 硬件电路设计 3.6 通信接口电路 * 考虑到线路的特殊情况（如某一台分机的485芯片被击穿短路），为防止总线中其它分机的通信受到影响，在485信号输出端串联了两个20Ω的电阻R21、R22。这样本机的硬件故障就不会使整个总线的通信受到影响。 ? 由于RS-485芯片的特性，接收器的检测灵敏度为±?200mV，即差分输入端VA-VB?≥?+200mV，输出逻辑1，VA－VB?≤－200mV，输出逻辑0；而A、B端电位差的绝对值小于200mV时，输出为不确定。如果在总线上所有发送器被禁止时，接收器输出逻辑0，这会误认为通信帧的起始引起工作不正常。解决这个问题的办法是人为地使A端电位高于B端电位，这样RXD的电平在485总线不发送期间（总线悬浮时）呈现唯一的高电平，单片机 就不会被误中断而收到乱字符。通过在485电路的A、B输出端加接上拉、下拉电阻R18、R20，即可很好地解决这个问题。? 4. 系统软件设计 4.1 软件流程图 * 主程序框图 4. 系统软件设计 4.1 软件流程图 * 按键处理程序框图 * * * * 智能温控系统 哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系 《智能仪器设计基础》课程设计 报告流程 1. 设计任务和设计要求 2. 总体方案论证与选择 3. 硬件电路设计 4. 系统软件设计 5