仪器仪表设计报告.docx
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1、仪器仪表设计报告 基于工业成品的温度检测仪表设计 摘要 在现代化的工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中,温度是需要测量和控制的重要参数之一。例如,在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,人们都需要对各类加热炉,热处理炉,反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。 本次设计是实现一个PT100温度测量系统的设计。采用MCS-51单片机来对温度进行检测,不仅具有控制方便,组态简单的灵活性大的优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。因此,单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问
2、题。 在温度的采集上,我们用到了模拟信号转换器,通常使用一个被称为模拟、数字转换器(A/D)的电子器件,被广泛适用在电子信号处理中。A/D转换器的速度越快,即对模拟信号的采样时间单位分的越细,图形记录就越真实。而对于波形振荡周期非常之短的线圈来说,它的电压随时间变化的速度非常之快,因而将振荡波形的模拟信号数字化变换时,要求使用变换速度非常高的A/D转换器,否则就不能正确采集,真实显示这个高速变化的波形。本次设计以ICL7135系列积分型实现A/D转换的实时温度检测仪表,可以很好的实现这一功能,ICL7135 具有20 000 个数的分辨率, 而且有BCD 码和STB 选通信号输出, 与微机接口
3、十分方便, 因此ICL7135 作为微机的高精度A/D 接口电路非常多。在工业过程中该测量系统能实现较稳定及时的温度采集,因此得到广泛运用。 另外,在温度测量中,热电偶的应用极为广泛,它具有结构简单,制造方便,测量范围广,精度高,惯性小和输出信号便于远传等许多优点。由于热电偶是一种有源传感器,测量时不需外加电源,使用十分方便,这次设计采用Pt100温度传感器。PT100是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在-200至650的范围。 关键词:PT100 温度测量系统AT89S52 信号采集ICL7135 A/D转换 基于工业成品的温度检测仪表设计 一、设计任务 本次仪表课程设计
4、是实现一个PT100温度测量系统的设计。要求在现有的PCB板上开发出实际温度测量系统。 本次设计主要参考工业现场应用非常广泛的LU-907M智能位置比例调节仪的硬件进行设计,LU-907M智能调节仪主要用于窑炉的温度控制,它可省去伺服放大器直接驱动执行机构,广泛用于陶瓷玻璃等行业。LU-907M智能调节仪主要利用ICL7135数据转换器和AT89S52单片机实现数据的转换、处理的温度检测及控制。系统主板由电源转换单元、温度检测变送单元、A/D转换器单元、主控制器单元、人机对话单元和执行机构等几部分组成。 二、设计原理 硬件原则: 1)我们结合典型的A/D转换电路,选择ICI7135芯片做主打芯
5、片,实现转换功能。 2)此设计利用A/D转换芯片配以显示电路用其所需要的外围电路实现温度显示,具有编程灵活,便于显示Pt100的温度。 3)硬件结构设计应与软件设计方案一并考虑。 4)整个系统相关器件力求性能匹配,与环境相适应。 软件原则: 1)我们的程序采用模块化设计,软件结构清晰,简洁。 2)我们将设计的程序存储区尽量合理化规划,便于设计功能的扩展。 3)我们对各个功能程序与运行结果及运行要求都作了简单说明,以便查询。 三、硬件设计(各部分原理图) 3.1 数据采集 在Pt100检测信号输入时引进预处理级,减少高频等信号的不利干扰。 3.2 信号放大环节 3.3A/D转换 3.4 内部稳压
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