消毒柜控制器的设计报告.pdf

1、南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告I电 子 信 息 工 程 专 业课 程 设 计 题 单班 级 098208126 学 生 徐 安课 程 名 称 专 业 课 程 设 计课 题 消 毒 柜 微 电 脑 控 制 器设 计 要 求 设 置 三 个 功 能 键 ： 消 毒 、 保 温 、 停 止按 消 毒 键 ， 接 通 加 热 继 电 器 加 热 ， 当 测 到 125 时 ， 停 止 加热 ； 按 保 温 键 ， 在 50 以 下 接 通 加 热 器 ， 到 70 关 闭 ， 一 直 持续 工 作 按 停 止 键 ， 则 停 止 工 作课 题 发 给 日 期 2010.6.14

2、课 程 设 计 完 成 日 期 2010.7.9指 导 教 师评 语 ：评 分 ：南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告II基 于 单 片 机 消 毒 柜 控 制 系 统 设 计学 生 ： 胥 鑫 指 导 教 师 ： 王 萍内 容 摘 要 ： 当 前 ， 在 世 界 范 围 内 ， 一 个 以 微 电 子 技 术 ， 计 算 机 和 通 信 技 术 为 先 导 ， 以信 息 技 术 和 信 息 产 业 为 中 心 的 信 息 革 命 方 兴 未 艾 。 为 使 我 国 尽 快 实 现 经 济 信 息 化 ， 赶 上发 达 国 家 水 平 ， 必 须 加 速 发 展 我 国 的

3、信 息 技 术 和 信 息 产 业 。 而 计 算 机 技 术 怎 样 与 实 际 应用 更 有 效 的 结 合 并 有 效 的 发 挥 其 作 用 是 科 学 界 最 热 门 的 话 题 ， 也 是 当 今 计 算 机 应 用 中 空前 活 跃 的 领 域 。 本 文 主 要 介 绍 了 一 个 来 用 AT89C51 单 片 机 制 作 的 消 毒 柜 控 制 电 路 。 它 主要 包 括 供 电 电 源 电 路 、 上 电 复 位 电 路 、 晶 振 电 路 、 开 关 控 制 电 路 、 电 热 管 电 路 、 报 警 电路 等 部 分 。 文 中 对 各 电 路 的 结 构 及 工

4、作 原 理 作 了 详 尽 的 介 绍 。 电 路 运 行 后 ， 能 自 动 定 时控 制 消 毒 柜 电 热 管 的 加 电 和 断 电 ， 适 时 有 效 地 完 成 对 柜 内 餐 具 或 其 它 物 品 的 消 毒 工 作 。具 有 电 路 简 单 、 制 作 容 易 、 使 用 灵 活 等 优 点 。 通 过 改 电 路 ， 可 以 进 一 步 了 解 到 单 片 机 电路 的 应 用 扩 展 功 能 和 指 令 应 用 技 巧 。关 键 词 ： 单 片 机 单 门 消 毒 板Based on SCM alexipharmic ark control design南 昌 航 空 大

5、 学 科 技 学 院 课 设 报 告IIIAbstract:At present, worldwide, with microelectronics technology, a computerand communication technology as the forerunner, take the information technologyand the information industry as the center of information revolution is in theascendant. In order to make our country as qui

6、ckly as possible economicinformatization, catch up with the developed countries, we must accelerate thedevelopment level of our countrys information technology and informationindustry. But how computer technology and practical application is moreeffective combination and effective play its role is t

7、he scientific communityshottest topic, also is the current computer application in activeunprecedentedly field. This paper mainly introduces a made by AT89C51alexipharmic ark control circuit. It mainly includes the power supply circuit,the electricity reset circuit, crystal oscillator circuit, switc

8、h controlcircuit, electric heat pipe circuit, alarm circuit and other parts. In this paperthe circuit structure and work principle of a detailed introduction. Circuitafter the operation, it can automatic timing control alexipharmic ark of pluselectric heating tube and power outages, timely effective

9、ly completed to racktableware or other articles disinfection job. Has the circuit is simple, easyto make, use agile, etc. Through the change circuit, can further understandingto the application of SCM circuit function expansion and instructionsapplication skills.Keywords: SCM ChanMen Disinfection bo

10、ard目 录南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告IV前 言 .61.1 课 题 的 背 景 和 意 义 61.2 国 内 外 研 究 概 况 及 发 展 方 向 61.3 本 文 主 要 的 研 究 内 容 72 系 统 的 组 成 及 工 作 原 理 .72.1 系 统 设 计 要 求 72.2 系 统 组 成 框 图 82.3 系 统 工 作 原 理 83 硬 件 电 路 设 计 .83.1 方 案 论 证 83.2 方 案 确 定 113.3 单 片 机 最 小 系 统 设 计 113.4 温 度 转 换 与 放 大 电 路 123.4.1 电 桥 电 路 .133.4

11、.2 测 量 放 大 电 路 .153.5 数 模 转 换 电 路 173.6 温 度 控 制 电 路 193.7 显 示 模 块 204 系 统 软 件 设 计 .224.1 系 统 软 件 设 计 原 理 224.2 主 程 序 设 计 224.3 中 断 服 务 程 序 设 计 234.4 系 统 子 程 序 设 计 244.4.1 温 度 采 样 及 滤 波 子 程 序 .244.4.2 显 示 处 理 子 程 序 .264.4.3 消 毒 子 程 序 .274.4.4 保 温 子 程 序 .274.4.5 停 止 子 程 序 .284.4.6 键 盘 处 理 子 程 序 .295 调

12、 试 与 结 果 分 析 .305.1 硬 件 调 试 30南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告V5.2 软 件 调 试 315.3 调 试 结 果 316 总 结 .32参 考 文 献 .44南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告6基 于 单 片 机 消 毒 柜 控 制 系 统 设 计前 言1.1 课 题 的 背 景 和 意 义随 着 科 技 的 进 步 ， 社 会 的 发 展 ， 测 温 控 温 仪 器 的 广 泛 应 用 ， 智 能 控 温 已 经成 为 当 今 控 制 系 统 的 主 要 方 向 ， 特 别 近 年 来 温 度 控 制 系 统 已 经

13、应 用 在 人 们 生 活 的各 个 方 面 ， 但 温 度 控 制 却 是 一 个 一 直 未 开 发 的 领 域 ， 却 是 与 人 们 息 息 相 关 的 。而 该 设 计 是 设 计 一 个 消 毒 柜 ， 其 实 就 是 设 计 一 个 智 能 的 温 度 控 制 系 统 ， 消 毒柜 主 要 通 过 加 热 到 一 个 指 定 温 度 ， 对 卫 生 洁 具 进 行 高 温 消 毒 ， 消 毒 柜 就 是 把 高 温控 制 在 一 个 指 定 的 范 围 内 ， 维 持 一 定 时 间 ， 杀 灭 细 菌 ， 极 大 的 增 强 了 人 们 的 饮 食卫 生 ， 大 大 降 低 了

14、 疾 病 的 传 染 ， 为 提 高 人 们 的 健 康 起 了 重 要 的 作 用 。1.2 国 内 外 研 究 概 况 及 发 展 方 向基 于 国 内 外 对 消 毒 柜 的 研 究 大 体 可 以 分 为 三 个 方 向 ： 首 先 是 基 于 温 度 控 制 ，通 过 对 温 度 的 控 制 来 达 到 消 毒 的 目 的 ， 它 分 为 高 温 型 电 子 消 毒 柜 杀 菌 和 低 温 型 消毒 柜 ， 其 次 就 是 市 场 上 的 一 些 通 过 臭 氧 消 毒 ， 最 后 就 是 通 过 紫 外 线 来 消 毒 的 消 毒柜 。 这 三 类 消 毒 柜 其 中 高 温 消

15、毒 柜 高 温 型 电 子 消 毒 柜 杀 灭 细 菌 的 效 果 好 ， 升 温 速度 较 快 ， 用 时 短 ， 一 次 消 毒 的 时 间 一 般 不 会 超 过 25分 钟 ， 同 时 ， 在 消 毒 的 过 程中 不 产 生 气 体 ， 所 以 容 易 被 用 户 接 受 。 高 温 型 电 子 消 毒 柜 适 用 于 铝 、 不 锈 钢 、 陶瓷 、 玻 璃 制 成 的 餐 具 、 茶 具 ， 但 是 不 适 于 消 毒 不 耐 热 的 塑 料 、 漆 、 木 、 竹 制 品 ，选 购 的 时 候 要 考 虑 这 一 点 。 一 般 家 中 电 子 消 毒 柜 耗 电 功 率 多

16、在 600-700瓦 之 间 ，每 次 消 毒 耗 电 相 对 低 温 型 多 一 些 。低 温 型 消 毒 柜 杀 菌 消 毒 时 间 较 长 ， 一 次 消 毒 时 间 大 概 需 要 60分 钟 才 能 完 成 ，若 柜 门 密 封 不 好 ， 会 有 少 量 臭 氧 的 气 味 逸 出 。 但 是 适 用 任 何 材 料 ， 包 括 塑 料 制 成的 奶 瓶 奶 嘴 、 茶 具 和 餐 具 都 可 以 进 行 消 毒 杀 菌 。 低 温 型 电 子 消 毒 柜 耗 电 量 一 般 都比 较 小 ， 家 中 使 用 的 消 毒 柜 多 在 200瓦 以 下 ， 价 格 相 对 比 较 便

17、 宜 。根 据 中 国 预 防 医 学 科 学 院 消 毒 研 究 中 心 测 试 数 据 表 明 ： 消 毒 柜 内 部 温 度 必 须达 到 125 ， 而 且 需 要 持 续 保 持 10 分 钟 ， 才 能 把 对 人 身 体 有 害 的 病 菌 杀 死 。 由于 这 个 原 因 ， 只 有 单 一 远 红 外 线 消 毒 功 能 的 消 毒 柜 中 不 适 宜 存 放 塑 料 器 皿 ， 因 为南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告7要 想 在 消 毒 柜 内 达 到 125 ， 无 论 是 采 用 石 英 管 还 是 电 热 丝 发 热 ， 发 热 元 件 附 近的

18、 温 度 肯 定 会 高 于 125 ， 塑 料 容 器 在 长 时 间 的 烘 烤 之 下 ， 很 容 易 发 生 变 形 。纵 观 国 所 有 的 消 毒 柜 产 品 ， 其 发 展 方 向 就 是 系 统 采 用 微 电 脑 控 制 ， VFD动 态显 示 当 前 系 统 工 作 情 况 和 其 他 参 数 ， 同 时 采 用 数 码 控 制 定 时 开 关 、 自 动 除 臭 等 ，采 用 高 新 纳 米 磁 性 门 封 材 料 、 排 气 孔 特 别 设 有 防 虫 网 ， 有 效 杜 绝 二 次 污 染 的 消 毒柜 等 。1.3 本 文 主 要 的 研 究 内 容本 文 主 要

19、研 究 基 于 89C51单 片 机 控 制 的 消 毒 框 系 统 ， 设 计 中 前 端 温 度 采 集 电路 采 用 的 是 铂 热 电 阻 PT-100为 基 础 的 电 桥 电 路 ， 然 后 经 过 放 大 电 路 ， 将 采 集 的数 据 送 单 片 机 处 理 并 在 7279模 块 中 显 示 出 来 。本 设 计 是 最 适 合 老 百 姓 的 ， 有 良 好 的 人 机 对 话 界 面 ， 有 简 单 的 按 键 操 作 ， 动态 可 调 的 工 作 参 数 ， 都 是 十 分 人 性 化 的 。 相 对 于 其 他 的 那 些 消 毒 柜 ， 本 设 计 很 容易 实

20、现 ， 成 本 低 ， 一 切 按 照 工 业 设 计 的 流 程 进 行 的 ， 对 于 工 业 生 产 有 很 大 的 意 义 。本 设 计 使 用 的 是 单 片 机 智 能 控 制 ， 高 效 并 安 全 地 实 现 温 度 的 精 确 控 制 ， 相 比起 来 有 更 大 的 优 势 。 而 且 本 设 计 还 提 供 了 为 了 让 系 统 稳 定 可 靠 工 作 的 外 围 电 路 ，比 如 上 电 复 位 与 系 统 复 位 相 结 合 等 ， 它 为 整 个 消 毒 柜 系 统 的 正 常 工 作 提 供 了 有 力的 保 证 。12 系 统 的 组 成 及 工 作 原 理2

21、.1 系 统 设 计 要 求 2A. 设 置 三 个 功 能 键 ： 消 毒 、 保 温 、 停 止 ；B. 按 下 消 毒 键 ， 加 热 装 置 进 行 加 热 ， 当 温 度 达 到 125 度 时 ， 停 止 加 热 ， 其加 热 的 时 间 可 通 过 键 盘 设 定 ；C. 按 下 保 温 键 ， 在 50度 以 下 接 通 加 热 器 ， 达 到 70度 关 闭 ， 一 直 持 续 工 作 ，其 加 热 的 时 间 可 通 过 键 盘 设 定 ；D. 按 下 停 止 键 ， 就 停 止 工 作 ；E. 采 用 的 是 PT-100铂 热 电 阻 测 温 ， A/D转 换 采 用

22、的 是 ADC0809；F 采 用 的 是 7279芯 片 管 理 键 盘 显 示 。南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告82.2 系 统 组 成 框 图电 桥 电 路 电 压 放 大 A/D功 能 键 盘 单片机 数 码 显 示加 热 装 置图 2.2-1 系 统 组 成 框 图2.3 系 统 工 作 原 理 3本 次 设 计 采 用 铂 热 电 阻 PT-100 温 度 传 感 器 实 现 从 温 度 到 电 阻 值 的 转 换 ，PT-100 的 温 度 每 上 升 1 度 ， 其 阻 值 就 增 大 0.38 欧 姆 ， 电 桥 将 PT-100 电 阻 值 的变 化

23、 转 换 成 电 压 变 化 、 再 经 集 成 运 放 TL084 放 大 成 0-5V 的 电 压 （ 值 不 会 超 过 5 ） ， 然 后 经 ADC0809转 换 成 8位 数 字 的 信 号 送 89C51单 片 机 系 统 ， 89C51单 片机 对 所 采 集 的 数 据 经 滤 波 、 变 换 等 处 理 后 送 入 7279显 示 模 块 中 进 行 显 示 ， 从 而完 成 对 温 度 的 采 集 。 89C51单 片 机 再 对 键 盘 的 扫 描 结 果 和 即 时 温 度 值 的 处 理 ， 实现 对 温 度 的 控 制 ， 系 统 设 计 了 加 热 ， 保 温

24、， 停 止 三 键 ， 按 下 加 热 功 能 键 时 ， 单 片机 控 制 加 热 器 ， 开 始 进 行 加 热 ， 当 温 度 到 达 125度 时 停 止 加 热 ， 按 下 保 温 键 时 ，温 度 小 于 50度 ， 加 热 器 开 始 加 热 ， 温 度 超 过 70度 ， 停 止 加 热 ， 当 按 下 停 止 键 时 ,一 切 程 序 停 止 运 作 。 在 此 基 础 上 ， 设 置 了 一 个 校 时 键 ， 当 按 下 校 时 键 时 ， 无 论 加热 器 加 热 与 否 ， 要 到 达 设 定 的 时 间 才 停 止 工 作 。 如 此 达 到 实 验 要 求 。 完

25、 成 实 验 。3 硬 件 电 路 设 计3.1 方 案 论 证方 案 一 ： 本 方 案 采 用 的 是 新 型 的 温 度 传 感 器 LM35构 成 前 端 温 度 传 感 电 路 ，LM35输 出 可 以 从 0度 开 始 ， 该 器 件 采 用 的 是 塑 料 封 装 TO992， 工 作 的 电 压 4 30V。LM35前 端 电 路 直 接 与 ADC0809温 度 采 样 电 路 相 连 接 。 系 统 采 用 的 是 以 51单 片 机为 核 心 的 微 电 脑 控 制 ， 主 要 通 过 单 片 机 启 动 ADC0809电 路 ， 对 前 端 电 路 直 接 进 行采 样

26、 ， 得 到 采 样 的 数 字 值 由 单 片 机 将 其 经 数 学 变 换 处 理 ， 转 换 成 真 正 的 温 度 值 。南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告9键 盘 控 制 则 采 用 的 是 以 HD7279为 核 心 的 键 盘 显 示 电 路 ， 由 它 来 控 制 消 毒 、保 温 、 停 止 等 功 能 ， 并 设 置 校 时 键 ， 随 时 设 置 当 前 工 作 状 态 和 需 要 保 持 的 时 间 。7279键 盘 显 示 电 路 带 有 8个 数 码 管 ， 用 来 显 示 当 前 系 统 工 作 情 况 ， 如 倒 计 时 时间 ， 实 时

27、温 度 等 。 加 热 器 与 单 片 机 用 继 电 器 来 隔 开 ， 继 电 器 用 来 智 能 控 制 消 毒 柜的 加 热 。本 方 案 的 特 点 是 ： 前 端 温 度 电 路 直 接 采 用 LM35温 度 传 感 器 ， 具 有 转 换 速 度快 ， 灵 敏 度 高 的 特 点 ， 但 是 测 量 精 度 不 够 ， 抗 干 扰 性 能 差 的 ， 受 工 作 环 境 因 素 的影 响 较 大 。方 案 一 电 路 原 理 图 如 下 所 示 :南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告10图 3.1-1 方 案 一 电 路 原 理 图方 案 二 ： 在 此 次

28、实 验 中 也 可 以 采 用 铂 热 电 阻 温 度 传 感 器 PT-100， 由 含 铂 热南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告11电 阻 PT-100为 桥 臂 的 电 桥 ， 过 程 中 其 温 度 的 变 化 将 引 起 PT-100电 阻 值 的 改 变 ，最 终 转 变 成 电 压 的 变 化 ， 但 电 桥 输 出 的 电 压 最 多 只 能 有 几 十 毫 伏 ， 所 以 必 须 经ICL7650放 大 后 才 能 输 出 0 5V的 电 压 ， 达 到 实 验 所 要 求 的 电 压 ， 再 经 ADC0809转 换 成 8位 数 字 信 号 送 至 单

29、 片 机 。单 片 机 开 发 系 统 对 所 采 集 的 数 据 经 过 滤 波 、 变 换 等 处 理 后 送 到 7279进 行 显示 ， 以 实 现 对 温 度 的 测 量 。 测 量 出 即 时 温 度 值 之 后 要 进 行 的 就 是 根 据 温 度 的 值 和7279对 键 盘 的 扫 描 结 果 进 行 相 应 的 处 理 ， 比 如 加 热 、 保 温 、 停 止 等 ， 这 些 就 需要 靠 软 件 程 序 来 辅 助 完 成 ， 还 要 通 过 加 热 装 置 来 进 行 相 应 的 操 作 ， 从 而 完 成 此 次设 计 的 要 求 。 加 热 器 是 由 单 片

30、机 控 制 ， 安 全 管 理 加 热 器 的 启 动 与 停 止 ， 加 热 装 置将 单 片 机 核 心 系 统 与 加 热 器 隔 离 ， 防 止 加 热 器 的 高 温 对 系 统 造 成 损 伤 ， 起 到 了 以小 电 流 控 制 大 电 流 而 安 全 控 制 的 作 用 。3.2 方 案 确 定由 于 设 计 要 求 最 高 的 温 度 需 要 达 到 了 125 ， 而 LM35 系 列 传 感 器 达 不 到 要求 的 这 个 温 度 ， 而 且 价 格 也 高 。 所 以 不 采 用 这 一 方 案 。 而 在 实 验 中 已 经 采 用 过 方案 二 ， 并 且 成 功

31、 的 测 量 出 了 温 度 值 ， 因 此 对 用 PT-100测 温 的 性 能 及 参 数 都 比 较了 解 ， 做 起 来 也 是 得 心 应 手 ， 对 整 个 电 路 如 何 调 试 ， 分 析 ， 工 作 原 理 都 比 较 熟 悉 ，就 算 是 出 现 了 什 么 问 题 也 能 很 好 的 得 到 解 决 ， 所 以 我 最 终 决 定 采 用 方 案 二 。3.3 单 片 机 最 小 系 统 设 计主 控 机 系 统 采 用 了 Atmel 公 司 的 89C51 单 片 机 ， 它 包 含 有 128 字 节 数 据 存储 器 ， 内 置 4K 的 电 可 擦 除 FLA

32、SH ROM， 可 以 进 行 重 复 的 编 程 ， 大 小 可 以 满 足 主控 机 软 件 系 统 设 计 ， 故 不 必 再 扩 展 程 序 存 储 器 。 复 位 电 路 和 晶 振 电 路 是 89C51 工作 所 需 的 最 简 的 外 围 电 路 。单 片 机 最 小 系 统 电 路 图 如 图 3.3-1所 示 。89C51 的 复 位 端 是 一 个 史 密 特 触 发 输 入 ， 高 电 平 有 效 ， 而 系 统 中 的 时 钟 接 口和 CAN 总 线 接 口 的 复 位 信 号 都 是 低 电 平 有 效 。 在 复 位 电 路 中 ， 按 一 下 复 位 开 关就

33、 使 在 RS 端 出 现 一 段 时 间 的 高 电 平 ， 经 过 74LS14 的 一 次 反 相 整 形 ， 提 供 给 单片 机 复 位 端 。 再 经 过 一 次 反 相 整 形 ， 通 过 I/ORST 端 提 供 给 外 部 接 口 电 路 。 外 接12M 晶 振 和 两 个 20P 电 容 组 成 系 统 的 内 部 时 钟 电 路 。南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告12图 3.3-1 单 片 机 最 小 系 统 电 路 图3.4 温 度 转 换 与 放 大 电 路温 度 转 换 与 放 大 电 路 模 块 如 图 3.4-1所 示 ， 它 主 要 由

34、 电 桥 电 路 和 放 大 电 路 构成 。 本 电 路 主 要 采 用 的 是 以 PT-100 为 核 心 的 电 桥 电 路 ， 将 当 前 温 度 的 变 化 转 换成 电 阻 的 变 化 ， 从 而 造 成 电 桥 的 不 平 衡 ， 使 得 电 桥 输 出 在 一 定 范 围 的 微 小 且 精 确电 压 ， 再 由 放 大 电 路 对 这 个 微 小 电 压 进 行 放 大 ， 放 大 之 后 才 送 到 ADC0809的 IN0口 进 行 采 样 转 换 。4南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告13图 3.4-1 温 度 转 换 与 放 大 电 路3.4.1

35、 电 桥 电 路电 桥 电 路 如 图 3.4.1-1中 所 示 ， 电 桥 电 路 中 采 用 的 是 PT 100铂 热 电 阻 作 为一 条 桥 臂 ， 构 成 温 度 传 感 器 ， PT 100铂 热 电 阻 是 利 用 阻 值 随 温 度 而 变 化 的 特 性来 测 量 温 度 ， PT-100的 温 度 每 上 升 1度 ， 其 阻 值 相 应 增 大 0.38欧 姆 ， 且 在 0 500 范 围 内 的 电 阻 温 度 曲 线 的 线 性 度 都 比 较 好 。 消 毒 柜 要 求 的 温 度 范 围 是0-130 之 间 ， 在 这 范 围 之 内 PT-100的 线 性

36、 度 是 最 好 的 ， 它 有 很 好 的 稳 定 性 和 测量 精 度 ， 测 温 范 围 比 较 宽 。5南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告14图 3.4.1-1 电 桥 电 路铂 热 电 阻 与 温 度 之 间 的 关 系 近 似 线 性 关 系 如 下 ：在 200 0 范 围 ， 温 度 为 t 时 的 阻 值 Rt的 表 达 式 为 :2 301 ( 100) tR R At Bt A t t (3.4.1-1)在 温 度 为 0 650 范 围 内 ： 20(1 )tR R At Bt (3.4.1-2)式 中 的 分 度 常 数 为 ：A 3.96847

37、10 3 （ / ） , 5.847 10 7 （ / ） , 422 10 12 （ / ）R0是 在 0 时 阻 值 为 100 。 下 面 列 出 铂 热 电 阻 在 0 100 时 的 电 阻 值 ：表 3.4.1-2 铂 热 电 阻 与 温 度 之 间 的 关 系 表0 1 2 3 4 5 6 7 8 90 100.0 100.4 100.8 101.2 101.6 102.0 102.3 102.7 103.1 103.510 103.9 104.3 104.7 105.1 105.5 105.8 106.2 106.6 107.0 107.420 107.8 108.2 108.

38、6 109.0 109.3 109.7 110.1 110.5 110.9 111.330 111.7 112.1 112.4 112.8 113.2 113.6 114.0 114.4 114.8 115.240 115.5 115.9 116.3 116.7 117.1 117.5 117.9 118.2 118.6 119.050 119.4 119.8 120.2 120.5 120.9 121.3 121.7 122.1 122.5 122.960 123.2 123.6 124.0 124.4 124.8 125.2 125.5 125.9 126.3 126.770 127.1

39、127.5 127.8 128.2 128.6 129.0 129.4 129.7 130.1 130.580 130.9 131.3 131.7 132.0 132.4 132.8 133.2 133.6 133.9 134.390 134.7 135.1 135.5 135.8 136.2 136.6 137.0 137.4 137.7 138.1南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告15100 138.5电 桥 计 算 ： 2 tA DDtRU VR R 01 0B DDRU VR R 02 1 0( )tA B DDtR RU U U VR R R R (3.4.1-3

40、)设 1 2R R 0RR Rt （ 0R 为 100 ）0 0( )1 0 1 0R R RU VDDR R R R R (3.4.1-4)当 T=0 时 ， 0R Rt 即 0R ， 电 桥 处 于 平 衡0 0( ) 01 0 1 0R RU V DDR R R R (3.4.1-5) 时 R 1 0R R 0 0( ) ( )1 0 1 0 1 0R R R RU V VDD DDR R R R R R (3.4.1-6)取 T=100 时 ， Rt=138.5 ， 1 2R R =10K， 0R =100 ， VDD =12V138.5 100 12 0.0457310 10 100

41、 vU (3.4.1-7)所 以 ， 当 温 度 T变 化 在 0 100 时 ， U的 变 化 范 围 是 0 45.7mV。3.4.2 测 量 放 大 电 路三 运 放 结 构 的 测 量 放 大 器 由 两 级 组 成 ， 两 个 对 称 的 同 相 放 大 器 构 成 第 一 级 ，第 二 级 为 差 动 放 大 器 减 法 器 ， 如 图 3.4.2-1所 示 。南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告16图 3.4.2-1 测 量 放 大 电 路设 加 在 运 放 A1同 相 端 的 输 入 电 压 为 V1， 加 在 运 放 A2同 相 端 的 输 入 电 压 为

42、V2，若 A1、 A2、 A3都 是 理 想 运 放 ， 则 V1=V4, V2=V54 5 1 2G G GV V V VI R R (3.4.2-1)1 23 4 1 1 1G GV VV V I R V RR (3.4.2-2)1 26 5 2 2 2G GV VV V I R V RR (3.4.2-3)所 以 ， 测 量 放 大 器 第 一 级 的 闭 环 放 大 倍 数 为 ：3 6 1 21 1 2 (1 )f GV V R RA V V R (3.4.2-1)整 个 放 大 器 的 输 出 电 压 为 ： 7 5 56 36 7 4 4 (1 )O R R RV V VR R

43、R R (3.4.2-2)南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告17为 了 提 高 电 路 的 抗 共 模 干 扰 能 力 和 抑 制 漂 移 的 影 响 ， 应 根 据 上 下 对 称 的 原 则选 择 电 阻 ， 若 取 R1=R2， R4=R6， R5=R7， 则 输 出 电 压 为 ：5 5 516 3 1 2 3 64 4 42( )( ) (1 )( )( ) ( )O GR R RRV V V V V V VR R R R （ 3.4.2-3）第 二 级 的 闭 环 放 大 倍 数 ： 52 3 6 4Of V RA V V R （ 3.4.2-4）整 个 放 大

44、 器 的 闭 环 放 大 倍 数 为 ：511 2 42(1 )Of GV RRA V V R R （ 3.4.2-5）若 取 Rk=R5=R6=R7， 则 Vo=V6-V3， Af2=-112(1 )f GRA R （ 3.4.2-6）由 上 可 看 出 ， 改 变 电 阻 RG的 大 小 ， 可 方 便 的 调 节 放 大 器 的 增 益 ， 在 集 成 化的 测 量 放 大 器 中 ， RG是 外 接 电 阻 ， 用 户 可 根 据 整 机 的 增 益 要 求 来 选 择 RG的 大 小 。此 外 ， 由 上 述 推 导 可 见 ， 输 出 电 压 Vo与 输 入 电 压 的 差 值 是

45、 正 比 ， 所 以 在 共模 电 压 作 用 下 ， 输 出 电 压 Vo为 0， 这 是 因 共 模 电 压 作 用 在 RG的 两 端 不 会 产 生 电位 差 ， 故 RG上 不 存 在 共 模 分 量 对 应 的 电 流 ， 也 就 不 会 它 的 输 出 ,即 使 共 模 输 入 电压 发 生 了 变 化 ， 也 不 会 引 起 输 出 。 因 此 ， 测 量 放 大 器 具 有 比 较 高 的 共 模 抑 制 能 力 ，通 常 选 取 R1=R2， 其 目 的 是 为 了 抵 消 A1和 A2本 身 共 模 抑 制 比 不 等 造 成 的 误 差 和 克服 失 调 参 数 及 其

46、 漂 移 的 影 响 。然 而 ， 对 高 流 共 模 电 压 ， 一 般 接 法 的 测 量 放 大 器 不 能 完 全 抑 制 ， 在 实 际 应 用中 ， 常 采 用 驱 动 屏 蔽 技 术 来 克 服 高 流 共 模 电 压 的 影 响 。3.5 数 模 转 换 电 路数 模 转 换 电 路 是 以 ADC0809为 核 心 的 A/D转 换 电 路 ， 如 图 3.5-1所 示 。南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告18图 3.5-1 数 模 转 换 电 路在 使 用 ADC0809 进 行 模 数 转 换 时 ， 应 注 意 以 下 问 题 ：A. ADC0809

47、 的 零 点 不 用 调 整 。 满 刻 度 调 整 时 ， 先 给 输 入 端 加 入 电 压 ， 使 满刻 度 所 对 应 的 电 压 值 是 ： max minmax 1.5 256IN V VV V （ 3.5-1）式 中 VIN 表 示 实 际 输 入 电 压 值 ；Vmax表 示 输 入 电 压 的 最 大 值 ；Vmin表 示 输 入 电 压 的 最 小 值 ；当 输 入 电 压 与 VIN+值 相 当 时 ， 调 整 VREF2端 电 压 值 使 输 出 码 为 FEH 或 者 FH。B. 参 考 电 压 的 调 节 。 在 使 用 A/D 转 换 器 时 ， 为 保 证 其

48、转 换 精 度 ， 要 求 输 入电 压 满 量 程 使 用 。 如 输 入 电 压 动 态 范 围 较 小 ， 则 可 调 节 参 考 电 压 ， 以 保 证 小 信 号输 入 时 ADC0809 芯 片 8位 的 转 换 精 度 。南 昌 航 空 大 学 科 技 学 院 课 设 报 告19C. 接 地 。 模 数 、 数 模 转 换 电 路 中 要 特 别 注 意 到 地 线 的 正 确 连 接 ， 否 则 干 扰很 严 重 ， 以 至 影 响 转 换 结 果 的 准 确 性 。 A/D、 D/A 及 取 样 保 持 芯 片 上 都 提 供 了 独立 的 模 拟 地 （ AGND） 和 数

49、 字 地 （ DGND） 的 引 脚 。 在 线 路 设 计 中 ， 必 须 将 所 有 的 器件 的 模 拟 地 和 数 字 地 分 别 连 接 ， 然 后 将 模 拟 地 与 数 字 地 仅 在 一 点 上 相 连 。其 中 ： Vin(+)为 模 拟 电 压 输 入 端 ， A-GND为 模 拟 地 ， 作 为 输 入 模 拟 电 压 和 基准 电 压 基 地 端 的 接 地 参 考 点 。 VREF 为 基 准 电 压 输 入 端 ， 接 MC1403提 供 稳 定 的 参考 电 压 。 WR和 RD接 89C51 的 读 写 端 。 ADC0804在 数 据 采 集 系 统 中 的 工 作