(第14章)典型检测系统简介.ppt
《(第14章)典型检测系统简介.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《(第14章)典型检测系统简介.ppt(52页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 第第14 14章章典型检测系统简介典型检测系统简介 片机自动测温系统片机自动测温系统14.1超声波汽车测距告警装置超声波汽车测距告警装置14.214.1 14.1 单片机自动测温系统单片机自动测温系统 一个典型的单片机自动测温由三大部一个典型的单片机自动测温由三大部分组成:测量放大电路、分组成:测量放大电路、A/DA/D转换电路和显转换电路和显示电路。它广泛应用于发电厂、化工厂的示电路。它广泛应用于发电厂、化工厂的测温及温度控制电路。测温及温度控制电路。14.1.1 硬件设计硬件设计 1热电偶温度传感器热电偶温度传感器 本系统使用镍铬本系统使用镍铬镍硅热电偶,被测镍硅热电偶,被测温度范围为温
2、度范围为0 0655655,冷端补偿采用补偿,冷端补偿采用补偿电桥法,采用不平衡电桥产生的电势来补电桥法,采用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。变化值。不平衡电桥由电阻不平衡电桥由电阻R R1 1,R R2 2,R R3 3(锰铜丝(锰铜丝绕制),绕制),R RCuCu(铜丝绕制)四桥臂和桥路稳(铜丝绕制)四桥臂和桥路稳压源组成,串联在热电偶回路中。压源组成,串联在热电偶回路中。R RCuCu与热电偶冷端同处于与热电偶冷端同处于00,而,而R R1 1=R R2 2=R R3 3=1=1,桥路电源电压为,桥路电源电压为4V4
3、V,由稳压,由稳压电源供电,电源供电,R RS S为限流电阻,其阻值因热电为限流电阻,其阻值因热电偶不同而不同,电桥通常取在偶不同而不同,电桥通常取在2020时平衡,时平衡,这时电桥的这时电桥的4 4个桥臂电阻个桥臂电阻R R1 1=R R2 2=R R3 3=R RCuCu,a a、b b端无输出。端无输出。当冷端温度偏离当冷端温度偏离2020时,例如升高时,时,例如升高时,R RCuCu增大,而热电偶的热电势却随着冷端温增大,而热电偶的热电势却随着冷端温度的升高而减小。度的升高而减小。U Uabab于热电势叠加后输出于热电势叠加后输出电势则保持不变,从而达到了冷端补偿的电势则保持不变,从而
4、达到了冷端补偿的自动完成。自动完成。2测量放大电路测量放大电路 测量放大器又称数据放大器,仪表放测量放大器又称数据放大器,仪表放大器和桥路放大器,它的输入阻抗高,易大器和桥路放大器,它的输入阻抗高,易于与各种信号源匹配,而它的输入失调电于与各种信号源匹配,而它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小,并压和输入失调电流及输入偏置电流小,并且温漂较小。且温漂较小。由于时间温漂小,因而测量放大器的由于时间温漂小,因而测量放大器的稳定性好。由三运放组成测量放大器,差稳定性好。由三运放组成测量放大器,差动输入端动输入端R R1 1和和R R2 2分别接接到分别接接到A A1 1和和A A2 2的同
5、相端。的同相端。输入阻抗很高,采用对称电路结构,而且输入阻抗很高,采用对称电路结构,而且被测信号直接加到输入端,从而保证了较被测信号直接加到输入端,从而保证了较强的抑制共模信号的能力。强的抑制共模信号的能力。A A3 3实际上是一实际上是一差动跟随器,其增益近似为差动跟随器,其增益近似为1 1。测量放大器的放大倍数为测量放大器的放大倍数为A AV V=V V0 0/(/(V V2 2 V V1 1),A AV V=R Rf f/R R(1+(1+(R Rf1f1+R Rf2f2)/)/R RW W)。在此电路中,只要运放在此电路中,只要运放A1A1和和A2A2性能对称性能对称(主要指输入阻抗和
6、电压增益),其漂移(主要指输入阻抗和电压增益),其漂移将大大减小,具有高输入阻抗和共模抑制将大大减小,具有高输入阻抗和共模抑制比,对微小的电压很敏感,适宜于测量远比,对微小的电压很敏感,适宜于测量远距离传输过来的信号。距离传输过来的信号。实际电路中实际电路中A A1 1,A A2 2采用低漂移高精度采用低漂移高精度OP-07OP-07芯片,其输入失调电压温漂芯片,其输入失调电压温漂aVaVIOSIOS和和输入失调电流温漂输入失调电流温漂aIaIIOSIOS都很小,都很小,OP-07OP-07彩超彩超高工艺和高工艺和“齐纳微调齐纳微调”技术,使其技术,使其V VIOSIOS、I IIOSIOS、
7、aVaVIOSIOS和和aIaIIOSIOS都很小,广泛应用于稳定都很小,广泛应用于稳定积分,精密加法,比较检波和微弱信号的积分,精密加法,比较检波和微弱信号的精密放大等。精密放大等。OP-07OP-07要求双电源供电,使用温度为要求双电源供电,使用温度为0 07070,一般不需调零,如果需要调零可,一般不需调零,如果需要调零可采用采用R RW W进行调整,进行调整,A A3 3采用采用741741芯片,它要求芯片,它要求双电源供电,供电范围为双电源供电,供电范围为(3 31818)V V,典型供电为典型供电为15V15V,一般应大于或等于,一般应大于或等于5V5V,其内部含有补偿电容,不需外
8、接补偿电,其内部含有补偿电容,不需外接补偿电容。容。3A/D转换电路转换电路 经过测量放大器放大后的电压信号,经过测量放大器放大后的电压信号,其电压范围为其电压范围为0 05V5V,此信号为模拟信号,此信号为模拟信号,计算机无法接受,故发源计算机无法接受,故发源A/DA/D转换。转换。ICL7109ICL7109是一种高精度,低噪声,低漂是一种高精度,低噪声,低漂移,价格低廉的双积分型移,价格低廉的双积分型1212位位A/DA/D转换器。转换器。由于目前由于目前1212位逐次逼近式位逐次逼近式A/DA/D转换器价格较转换器价格较高,因此在要求速度不太高的场合,如用高,因此在要求速度不太高的场合
9、,如用于称重测压力、测温度等各种传感器信号于称重测压力、测温度等各种传感器信号的高精度测量系统中时,可采用廉价的双的高精度测量系统中时,可采用廉价的双积分式积分式1212位位A/DA/D转换转换ICL7109ICL7109。ICL7109ICL7109主要有如下特性:高精度(精主要有如下特性:高精度(精确到确到1/21/21212=1/4096=1/4096);低噪声(典型值为);低噪声(典型值为1515 V VP-PP-P),低漂移(),低漂移(11 V/V/);高输入);高输入阻抗(典型值阻抗(典型值10101212);低功耗();低功耗(20mW20mW););转换速度最快达转换速度最快
10、达3030次次/秒,当采用秒,当采用3.58MHz3.58MHz晶振作振源时,速度为晶振作振源时,速度为7.57.5次次/秒,片内带秒,片内带有振荡器,外部可接晶振或有振荡器,外部可接晶振或RCRC电路以组成电路以组成不同频率的时钟电路。不同频率的时钟电路。1212位二进制输出,同时还有一位极性位二进制输出,同时还有一位极性位和一位溢出位输出;输出与位和一位溢出位输出;输出与TTLTTL兼容,以兼容,以字节方式(分高低字节)三态输出,并且字节方式(分高低字节)三态输出,并且具有具有VARTVART挂钩方式,可以用简单的并行或挂钩方式,可以用简单的并行或串行口接到微处理品系统;可用串行口接到微处
11、理品系统;可用RVN/HOLDRVN/HOLD(运行(运行/保持)和保持)和STATUSSTATUS(状态)(状态)信号监视和控制转换定时;所有输入端都信号监视和控制转换定时;所有输入端都有抗静电保护电路。有抗静电保护电路。4ICL7109与与89C51的接口的接口本系统采用直接接口方式,本系统采用直接接口方式,71097109的的MODEMODE端接地,使端接地,使71097109工作于直接输出方式。工作于直接输出方式。振荡器选择端(即振荡器选择端(即OSOS端,端,2424脚)接地,则脚)接地,则71097109的时钟振荡器以晶体振荡器工作,内的时钟振荡器以晶体振荡器工作,内部时钟等于部时
12、钟等于5858分频后的振荡器频率,外接分频后的振荡器频率,外接晶体为晶体为6MHz6MHz,则时钟频率,则时钟频率=6MHz/58=103kHz=6MHz/58=103kHz。积分时间积分时间=2048=2048时间周期时间周期=20ms=20ms,与,与50Hz50Hz电源周期相同。积分时间为电源周期电源周期相同。积分时间为电源周期的整数倍,可抑制的整数倍,可抑制50Hz50Hz的串模干扰。的串模干扰。在模拟输入信号较小时,如在模拟输入信号较小时,如0 00.5V0.5V时,时,自动调零电容可选比积分电容自动调零电容可选比积分电容C CINTINT大一倍以大一倍以减小噪声,减小噪声,C CA
13、ZAZ的值越大,噪声趆小,如果的值越大,噪声趆小,如果C CINTINT选为选为0.150.15 F F,则,则C CAZAZ=2=2C CINTINT=0.33=0.33 F F。由传感器传来的微弱信号经放大器放由传感器传来的微弱信号经放大器放大后为大后为0 05V5V,这时噪声的影响不是主要的,这时噪声的影响不是主要的,可把积分电容可把积分电容C CINTINT选大一些,使选大一些,使C CINTINT=2=2C CAZAZ,选选C CINTINT=0.33=0.33 F F,C CAZAZ=0.15=0.15 F F,通常,通常C CINTINT和和C CAZAZ可在可在0.10.11
14、1 F F间选择。积分电阻间选择。积分电阻R RINTINT等等于满度电压时对应的电阻值(当电流为于满度电压时对应的电阻值(当电流为2020 A A,输入电压,输入电压=4.096V=4.096V时,时,R RINTINT=200k=200k),),此时基准电压此时基准电压V VRIRI和和V VRIRI之间为之间为2V2V,由电阻,由电阻R R1 1、R R3 3和电位器和电位器R R2 2分压取得。分压取得。本电路中,本电路中,CE/LOADCE/LOAD引脚接地,使芯片引脚接地,使芯片一直处于有效状态。一直处于有效状态。RUN/HOLDRUN/HOLD(运行(运行/保持)保持)引脚接引脚
15、接+5V+5V,使,使A/DA/D转换连续进行。转换连续进行。A/DA/D转换正在进行时,转换正在进行时,STATUSSTATUS引脚输出引脚输出高电平,高电平,STATUSSTATUS引脚降为低电平时,由引脚降为低电平时,由P2.6P2.6输出低电平信号到输出低电平信号到ICL7109ICL7109的的HBENHBEN,读,读高高4 4位数据、极性和溢出位;由位数据、极性和溢出位;由P2.7P2.7输出低输出低电平信号到电平信号到LBENLBEN,读低,读低8 8位数。位数。本系统尽管本系统尽管CE/LOADCE/LOAD接地,接地,RUN/HOLDRUN/HOLD接接+5V+5V,A/DA
16、/D转换连续进行,然而如果转换连续进行,然而如果89C5189C51不不查询查询P1.0P1.0引脚,那么就不会给出引脚,那么就不会给出HBENHBEN,LBENLBEN信号,信号,A/DA/D转换的结果不会出现在数据转换的结果不会出现在数据总路线总路线D D0 0D D7 7上。不需要采集数据时,不会上。不需要采集数据时,不会影响影响89C5189C51的工作,因此这种方法可简化设的工作,因此这种方法可简化设计,节省硬件和软件。计,节省硬件和软件。5显示电路显示电路采用采用3 3位位LEDLED数码管显示器,数码管的数码管显示器,数码管的段控用段控用P1P1口输出,位控由口输出,位控由P3.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 14 典型 检测 系统 简介
限制150内