1、学 号 10780227电子系统综合设计设 计 说 明 书数显应变量测量仪学 生 姓 名 燕 忠 旭班 级 10 信 科 2 班成 绩指 导 教 师 (签 字 )计算机与信息工程学院2013 年 05 月 14 日目 录第一章 设计方案 .11.1 设计目的 .11.2 设计要求 .11.3 方案说明 .1第二章 设计框图 .2第三章 功能模块 .33.1 应变量采集电路 .33.2 放大电路 .33.3A/D 转换电路 43.4 按键控制电路 .53.5 显示电路 .5第四章 设计总体原理图 .60第一章 设计方案1.1 设计目的1.学会掌握 0809 单片机.A/D 转换芯片的用法；2.学
2、会掌握 8051 单片机用法；3.培养查阅资料的能力。1.2 设计要求1.采用八位单片机作为控制芯片。2.测量传感器采用 1K 电阻应变片，总共八通道。3.变换电路采用全桥方式，采用仪用放大器。4.用四位数码管显示或采用 LCD 显示，显示精度 0.1%5.要求可通过键盘设置参数如：应变量修正系数6.采用线性电源，AC220V15%供电1.3 方案说明由于本设计是测应变量电路，可以使用感应电阻之类的器件利用其测应变量效应，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测应变量显示出来，这种设计需要用到 A/D转换电路。1第二章 设计框图基于 AT89S52 型单片
3、机的应变量测量控制显示系统利用桥式电路感应应变量效应，将随被测应变量变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，选用 AT89S52 型单片机作为主控制器件进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测应变量显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，通过 LCD 传送数据，实现压力显示。此外在外加的报警电路方面控制也比较方便。系统的框图如下：1.主控制器-AT89S52 单片机单片机 AT89S52 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。2. 显示显示采用 LCD1602.字符型液晶显示模块是一种专
4、门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD， 目 前 常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块3.应变量传感器4 个 1K 电阻应变片通过运放进行电流的放大在后面接 ADC0834 模数转换芯片，把模拟信号转化为数字信号，再传输至 CPU 进行处理。4.信号放大电路在本次课程设计中，为了让输入的信号能够驱动相应的电子元件，我们采用了三级的放大电路，用的运算放大器是 UA741。5.A/D 转换器为了使该系统实现智能化和自动化，本课设使用了单片机进行控制，用到单片机则就要把输入进来的模拟信号进行数字化的转化，常见的模数转换元器件有很多，在本次课设中，为了提高系统的准确性，使用了 AD
5、C0804 元件。6.按键控制电路本课设要求系统可以通过键盘的设置来设定一些参数，比如应变量上下限报警值，当应变量达到这类数值的时候就要进行相应的报警，为此我们加入了键盘控制电路，外接光敏电阻和蜂鸣器的装置。2第三章 功能模块3.1 应变量采集电路图 1 应变量采集电路该电路采用的电桥构成测量应变量，是一种具有较高灵敏度的测量方法。无差压时，电桥两臂平等。差压信号加到 4 个 1K 电阻应变片上，电阻应变片的阻值随差压而变化，引起电桥失衡。电桥失衡引起电流的变化，通过运放进行电流的放大在后面接 ADC0834 模数转换芯片，把模拟信号转化为数字信号，再传输至 CPU 进行处理。 3.2 放大电
6、路在许多需要 A/D 转换和数字采集的系统中，多数情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足 A/D 转换器对输入信号电平的要求，再次情况下必须选择一种符合要求的放大器。放大器的选择好坏对提高测量精度也十分关键，根据查阅的相关资料，在放大器电路精选中，一般在首级放大器有低噪声、低输入偏置电流、高共模抑制比等要求的大多采用自制的三运放结构，如下图 3-2 所示，三运放中由 A1、A2 构成前级对称的同相、反相输入放大器，后级为差动放大器，在这个结构图中，要保证放大器高的性能，参数的对称性与一致性显得尤为重要，不仅包括外围的电阻元件 R5 与 R7
7、、R8 与 R9、R10 与 R11，还包括 A1 与 A2 放大器的一致性。3图 2 放大电路3.3A/D 转换电路A/D 转换器采用美国 Harris 公司的 74LS47（双电源5V 供电） ，它包含 3 1/2 位数字 A/D 转换器，可直接驱动发光二极管（LED） 。 内部设有参考电压、七段译码器、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零、参考源和时钟系统等功能。将高性能、低功耗和低成本很好的结合在一起，它有低于 10V 的自动校零功能，零漂小于 1V/，低于 10pA 的输入电流，极性转换误差小于一个字。真正的差动输入和差动参考源广泛用于各种单片测量单元。可用于组装成各种数字仪表
8、或数控系统中的监控仪表，广泛用于电压、电流、温度、压力等各种物理的测量。封装形式有 DIP40、LQFP44 或 QFP44 等。图 3 A/D 转换电路43.4 按键控制电路图 4 按键控制电路本课设要求系统可以通过键盘的设置来设定一些参数，所以在这里就用了三个按键和一个蜂鸣器，三极管以及两个发光二级管。在本系统中，控制电路和复位电路是搭建在一起的，这样就可以在系统达到极限的时候能够自己复位，从而就能够有效的保护好整个系统的安全性和可靠性了。由上图课件，当系统出现问题的时候，左边的二极管就会发光从而使得其旁边的蜂鸣器发出响声来报警，在此同时右边的复位电路也会被开启，从而能够有效地是系统得到安全保护。3.5 显示电路当应变量测量完之后，要通过显示电路将测量值显示出来。显示电路由 LED1602 构成。1602LCD 分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为 HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别图 5 显示电路5第四章 设计总体原理图
