文档介绍：单片机实用技术举例
智能化温度仪表的设计
PID智能控制器的设计
单片机数字万用表的设计
电子血压计的设计
步进电机在精确走步中的应用
单片机在串行通信中的应用
单片机在气象参数测量中的应用
单片机在模糊控制中的应用
单片机实用技术举例
随着单片机技术的发展,单片机应用已经渗透到各个领域。从家用电器、测量控制仪表、机电—体化产品到人工智能、航天航空等领域都大量应用单片机技术。本章介绍单片机的8个应用例子,来说明如何应用已经学到的知识,结合具体对象的特殊要求,设计单片机的应用电路,阐述单片机的应用方法和设计步骤。
智能化温度仪表的设计
在工业生产、科学研究和日常生活中,温度是最常用的一个测量参数。传统的温度测量仪表结构复杂,功能有限,特别是在温度值的显示和非线性处理方面,存在许多的缺陷。应用单片机制造的智能化温度测量仪表,具有量程宽,线性度好,显示方便灵活,可以设置操作键盘和语音功能。
智能化温度仪表的设计
l. 智能化仪表的概念
智能化仪表是常规测量仪表与单片机相结合的产物。智能化仪表能够解决常规仪表不易解决的问题,能够简化仪表电路,提高仪表的可靠性,降低仪表成本。
智能化温度仪表的设计智能化仪表的组成框图如下图所示。
传感器
变送器
A
/
D
单
片
机
显示
串行通信
面板
智能化温度仪表的设计
在图中,传感器用于信号的检测,通过传感器把要检测的值转换成相应的物理量或电信号。由于这个信号比较微弱,而且通常是非线性的,需要进行放大和线性化处理,具有这种功能的电路就是变送器,它能把检测到的微弱的、非线性的信号变换成标准的1-5V或4-20mA线性变化的电压、电流信号,再由A/D转换器把检测到的模拟量信号转换成对应的0-255的数字量(相对于8位单片机),输入单片机CPU中。在CPU中,通过内部的数据处理程序把测量值在显示器中显示,或者通过单片机的串行输出口把信号传送到其它地方。
智能化温度仪表的设计
人们可以使用仪表的面板操作键,对仪表的测量功能进行选择。在智能化仪表中,单片机是主要的部分,单片机有存储器、运算器、控制器、输入输出端口和程序存储器,能够实现四则运算、逻辑判断、自诊断、自校正、自适应、自学习等功能。由于有了单片机,可以用软件的方法对测量信号进行线性化处理,从而简化了测量信号处理部分的电路,可以用软件的方法实现测量值的数字化显示,可以通过串行通信实现数据的远程传送,可以与PC机相连,对测量值进行统计、存储、打印等。
智能化温度仪表的设计
由于有了单片机,可以采用自校正软件技术来消除测量仪表内部的电子元器件产生的电压漂移。可以采用自诊断技术实现仪表的故障自检,或通过面板操作键,进入故障自诊断状态,进行仪表的自诊断,通过显示器来表示故障的类型。可以采用数字滤波技术和单片机的逻辑判断功能,提高测量仪表的抗干扰能力。
智能化温度仪表的设计
2. 智能化温度仪表的总体设计
(l) 仪表设计要求
温度测量范围: -5℃~55℃
温度测量精度: ±℃
仪表为便携式,三位半液晶显示,设置二个按钮:电源开关、功能键
供电:二节7号电池
智能化温度仪表的设计
(2) 设计思路
根据温度仪表的设计要求,必须首先进行仪表的外壳设计、液晶显示器选型、按钮选型等工作。然后进行电路的设计和软件的编写。
仪表外壳设计:由于温度仪表是便携式的,要考虑仪表的大小、材质、颜色、显示窗口尺寸位置、按钮位置和电池安放位置,要考虑电路板的大小尺寸和安装方式及以后维修拆装的问题。或者是到市场上选择合适的现成的仪表壳,现成的仪表外壳总有不尽如意的地方,但前期费用小,开发周期短。