内蒙古科技大学
智能仪表综合训练设计说明书
题目：PID控制算法的单片机实现
——LCD显示学生姓名：贾连双
学号：0605112103
专业：测控技术与仪器
班级：2006-1
指导教师：李文涛
在工业过程控制中,由于控制对象的精确数学模型难以建立,系统的参数又经常发生变化,运用现代控制理论分析综合要耗费很大代价进行模型辨识,建立系统的数学模型十分困难,应用直接数字控制方法比较困难,甚至根本不可能,所以人们经常采用PID 数字调节器。
目前，在过程控制系统中大部分采用PID 调节器，本论文主要设计一种PID数字调节器,该数字调节器采用STC89C51单片机作为主控单元,采用ADC0832作为A/D转换器，具有PID调节功能,数字调节器具有预置参数、PID 参数可通过键盘调节、采用DS1602 LCD数字显示、并具有数字滤波等功能。同时，文中还给出了此PID数字调节器的硬件电路设计及软件流程和相关的调试程序等。
关键词: 数字调节器； C51单片机；PID控制算法；LCD显示；A/D转换器；
第一章引言 (1)
1.1过程控制系统概述 (1)
1.2 PID调节器简介 (2)
1.2.1比例调节(P) (2)
1.2.2 比例-积分调节器（PI） (2)
1.2.3 比例-微分调节器（PD） (3)
1.2.4比例-积分-微分调节器（PID） (4)
1.3 数字调节器的发展趋势 (4)
第二章 PID数字调节器的总体方案设计 (6)
2.1 PID调节器的构成 (6)
2.2 PID调节器的控制原理 (6)
第三章PID调节器的硬件设计 (8)
3.1主处理器的选择 (8)
3.2 LCD显示模块 (9)
3.2.1 1602字符型LCD简介 (9)
3.2.2 LCD（1602）引脚与单片机的连接图 (11)
3.3 A/D转换器ADC0832简介 (11)
3.3.1 ADC0832 的特点 (12)
3.3.2单片机对ADC0832 的控制原理： (12)
3.4单片机上电复位电路原理 (13)
3.5 串口芯片MAX232简介 (14)
第四章 PID数字调节器的软件设计 (16)
4.1PID算法的数字实现 (16)
4.1.1 PID算法的数字化 (16)
4.1.2 PID算法的程序设计 (17)
4.2 LCD显示与键盘处理程序流程图 (18)
4.3 PID调节器的整体程序流程图 (19)
第五章总结 (20)
前言 (2) 第一章智能温度测量仪表方案设计与论证 (3) 功能与要求 (3) 方案的论证与比较 (3) 方案的确定 (5) 1.3.1数据采集通道的理论计算 (5) 1.3.2温度值粗测理论推导 (6) D的理论推导 (6) 1.3.3 根据T1确定差分部分AV 第二章智能温度测量仪表的硬件设计 (7) 系统硬件框图 (7) 系统的输入通道设计 (7) 单片机最小系统 (8) 人机接口电路 (8) 2.5串口电路 (9) 执行电路 (9) 第三章软件设计 (10) 下位机软件的设计 (10) 3.1.1下位机主程序设计 (10) 3.1.2 CH451中断子程序设计 (11) 3.1.3数字滤波函数和ADC0809读函数设计 (12) 3.1.4快速测量温度粗值函数设计 (13) 3.2上位机软件设计 (13) 第四章智能温度测量系统的安装与调试 (15) 硬件调试 (15) 软件调试 (15) 4.3整机调试过程 (16) 第五章设计体会与小结 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)
前言 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，描述了利用温度传感器PT100测温系统的过程，对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度采集和显示，灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。
《智能仪器原理及设计》报告 专业： 学号： 姓名：
目录 1.1 设计要求 (3) 1.2 设计过程 (3) 1.2.1 设计总体方案 (3) 1.2.2 器件的选择 (4) 1.2.3 电路设计 (7) 1.2.4 软件设计 (9) 1.3 总结 (12)
基于单片机的温度传感器设计 1.1 设计要求 实现室温测量，并使用液晶屏显示实时温度。 1.2 设计过程 1.2.1 设计总体方案 根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C52为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。 采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0～100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C52构成的温度装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。 采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的工艺兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数。 该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C52单片机上，经过单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器液晶屏显示实现。检测范围-55摄氏度到125摄氏度。 按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。 数字温度计总体电路结构框图如图1所示 图1 数字温度计总体电路结构框图
智能仪器综合设计实验指导 一、实验的目的 《智能仪器》课程是一门综合性和实践性很强的课程。实验课的目的是把教材、课堂教学以及相关课程知识和技术综合运用，以达到巩固消化课程内容，进一步加强综合应用能力及整机系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，培养学生独立开发产品和科研的能力。 二、基本要求 1．根据课堂学习的仪器总体结构设计方法和构思，自行选题。 2．根据选题要求和储备的元器件，设计硬件系统和软件。 3．应用开发工具对系统进行调试。 三、设计过程 在智能仪器的开发和设计中，首先要明确设计准则及要求，其次制定系统方案，最后是方案的具体实施。设计准则及要求，就是使设计的智能仪器根据实际的需要采用先进技术，进行标准化、系统化设计，使其具有较完善的操作性能，同时要求智能仪器可靠、安全、实用、性能价格比高。制定系统方案，是根据设计的任务要求提出几种设想、规划，并且加以比较推敲，选择一种认为是可行、较好的方案作为初步方案，然后对系统的指导思想、技术原则、技术指标、可靠性、性价比进行方案评估，最后根据评价的结果制定系统的设计方案。方案实施需要对系统的硬件、软件设计部分进行调试，在各部分通过之后，在进行统调，从而完成智能仪器的实际。下面就系统设计与开发方案实施过程的一些主要步骤加以说明。 1. 确定系统规模大小。系统总体方案确定之后，则首先要预估系统软、硬件规模的大小，硬件核心部件选型，容量，对外的I/O数，通道数，模块数等。 2. 软、硬件权衡分配。在既定的总体规模中再进一步权衡。哪些模块用硬件完成，哪些可以用软件完成，合理调整好硬、软件搭配。原则上讲，硬件功能软件也可以完成，反之亦然。但在不同场合，软、硬件将各有特长，要是系统达到较高的性价比，必须使系统有恰当的软、硬件比例。一般地讲，硬件速度快，但应变灵活性小，扩展功能要另添部件；而软件处理速度慢，但变更灵活性大，添加功能只要对软件作适当修改即可。至于价格，硬件是需较大投资，软件相对小些。软件和硬件在逻辑功能上是等效的。具有相同功能的单片机应用系统，其软、硬件功能分配可以在很宽的范围内变化，系统的软硬件功能分配要根据系统的要求而定。提高硬件功能的比例可以提高速度，减少所需的存储容量，有利于监测和控
智能仪表的温度控制系统 摘要：随着总线智能仪表技术的不断发展，智能化数字仪表功能和应用日益广泛。本系统是基于CPLD和A T89S52单片机设计采用专家PID控制的总线型温度控制系统。系统具有稳定度高、精度高和抗干扰能力强的优点，并且可以在工业生产过程中进行实时监控，具有将监控数据远程传输给控制终端的能力。应用实践证明，系统各方面均较为完善，具有很好的应用意义和市场价值。 关键词：温度控制；CPLD；PID控制；智能模糊算法 1 温控系统现状 智能仪表中的微处理器具有一定的数据存储和处理能力,在软件的配合下,智能仪表功能可以大大增强,用于温度测量的温度传感器如热电偶、热电阻,因其温度与热电势(或电阻)的关系是非常复杂的曲线关系,因此寻求合适的温度与热电势(或电阻)的关系式,以应用于温度测量及计算,是决定智能仪表温度测量精度高低的关键。 随着现代科学技术的迅速发展及工业控制中自动化要求的提高，对现场检测控制仪表的智能化程度的要求也越来越高,并且要求仪表具备较强的远距离通信的功能,智能仪表逐渐向数字化、网络化和智能化方向发展。在现代工业生产作业中，温度控制是各种工业生产过程中的重要因素。尤其是在钢铁、食品、化工、冶炼等行业的生产过程中，更加需要严密的温度控制系统。而且在这样的系统中通常是需要监测和控制多个温度参数并且需要将数据远程传输到控制终端。在以往的温度控制系统中，通常有以下的不足和缺陷：系统精确度不够，只能检测单个温度参数；温度控制仪表中检测使用电压较低，不能直接应用于控制的对象系统。基于以上的考虑，在设计系统的过程中增加了相应的功能，以便提高系统对整体效率和性能。系统采用AT89S52为核心控制器，利用A\D转换器和模糊智能算法实现四路温度监测和控制功能，并能通过远程通信传输到控制终端。 2 系统设计 系统主要组成模块：AT89S52 单片机、CPLD、信号输入、信号输出以及串口通信，如图1 所示。单片机电路：采集键盘的输入信号、串行端口的传输信号、液晶屏幕的显示信号、过零检测信号处理。CPLD模块：产生PWM控制信号，利用PWM输出的控制信号来控制加热器件的工作状态。功率控制电路模块：采用可控硅输出光耦的耦合形式，利用关断与导通的时间比值作为参数调节器件的功率。芯片采用MOC3081，是零触发双向可控硅模式芯片。这种设计方式可以减少后续功能器件对前端器件模块稳定性的影响。
智能仪表快速使用说明书 一、注意事项 ◆本记录仪主机不防水，使用时切勿将记录仪主机置于露天环境或者液体中，避免与腐蚀性气体和液体接触 ◆本记录仪采用塑料外壳，请防止酸碱等化学品对外壳的腐蚀 ◆请不要将记录仪（包含传感器）放在超出本记录仪工作温湿度区域的环境中，否则有可能出现不可预期的结果 ◆记录仪采用内置 3.6V 锂电池供电，不可充电，不允许短路，遇火会发生爆炸，请务必远离火源。废旧电池请妥善处理，保护环境◆本记录仪支持外部供电电压为7~16V 直流，推荐使用本公司配套的电源适配器 ◆本记录仪出现故障时，非本公司专业人员请勿自行拆卸维修，无需更换电池，请严格按照说明书中的操作步骤进行 二、技术参数 ◆测量范围：-40℃～85℃（整机投入温度-20℃～70℃） 0%～90% ◆精度：±0.5℃，±3%（全程） ◆记录容量：32720组 ◆记录间隔： 1秒～24小时连续可调 ◆通讯接口：USB接口或RS485接口 ◆外形尺寸：97.5×78×32.5 mm 三、软件安装 放入光盘，复制rar文件--- >粘贴到合适的磁盘 --- >解压rar文件--- >安装相关文件 --- >安装成功 --- >运行软件
四、设备操作 1、将设备插入USB接口，显示检测到设备对话框，第一次需安装驱动，点击下一步选择[自动安装软件]至完成 2、进入上位机管理软件，设置好[通讯设置]参数后再点击[连接]按钮，连接成功后设备内部已组态参数自动显示在左侧的属性显示栏 五、启动设备『组态参数』 在使用记录仪之前，需先启动设备，组态用户所需的参数，方法 如下： 1、单击工具栏中『组态』按钮，出现提示对话框选择是否重新组态 2、单击[是]按钮，随后出现设备信息检索画面 3、单击[下一步]按钮到通道信息设置画面，设置各通道的记录或报警相关功能 4、设置完通道信息后单击[下一步]按钮到组态、系统等参数信息设置画面，用户请根据需求进行设置 5、设置完参数信息后，单击[下一步]按钮确认将重新组态的设备参数，无误则单击[完成]，软件会自动更新设备新组态的运行参数 6、组态成功后，弹出组态成功提示对话框，确定后用户可将设备从USB接口取下，放入被测试环境中开始工作 六、下载数据/在线采集 1、下载数据：当测量过程结束后，可将设备插入USB接口，打开记录仪上位机软件，单击工具栏中『下载』按钮，选择好处理方式，软件自动将设备中已记录的数据下载到上位机中来查看数据或曲线，下载的数据可另存到电脑中，亦可直接进行打印，下载软件操作说明见上位机『帮助』内容 2、在线采集：当测量过程中时，请将设备插入USB接口，打开上位机软件，单击工具栏中『实时通讯』按钮，软件可进行在线采集实时数据，在线采集到的数据可另存到电脑中，亦可直接进行打印
智能仪器设计课程设计 8. 试设计智能仪表 实现智能数字显示仪表。要求8位数码管显示（4位显示测量值，4位显示设定值），4输入按钮（功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少），可设定上下限报警（蜂鸣器报警）。适配Cu100热电阻，测温范围为0℃~150℃。采用位式（两位、三位，具有滞环）控制、并用晶闸管过零驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。 《智能仪器设计基础课程设计》----40题目 教学说明： 如下设计题目应该在课程开始时布置，并在教学中安排时间，以产品设计案例教学方式讲授如何理解题目以及如何实现题目，并补充完成题目所需要的相关知识。 如下的智能仪表课程设计题目，都是小型智能仪表产品开发方面的题目。涉及智能仪表硬件与软件设计。智能仪器课程设计是智能仪器课程教学的重要环节，根据设计智能仪表产品的课程改革目的，特选择一些小型智能仪表产品作为课设题目，满足教学需求。课程题目小，学生容易学，上手快，可以在短时间走完智能仪表设计的全过程，学会产品设计步骤。 1.设计基本要求 （1）正确理解设计题目，经过查阅资料，给出正确设计方案，画出详细仪表原理框图（各个功能部分用方框表示，各块之间用实际信号线连接）。 在互连网上收集题目中所用到的器件资料，例如传感器（热偶分度表等）、信号调理电路、AD转换器、单片机、继电器、电源、显示器件等。 在互连网上收集相关单片机的显示、AD转换、显示、控制算法等程序。 在充分研究这些资料基础之上，给出设计方案（选择信号调理电路、单片机、显示、按键输入、继电器驱动、电源等，简要说明选择的理由） （2）用Protel99SE软件设计仪表详细原理图。 要求正确标记元件序号、元件数值、封装名。 （3）设计PCB图 在画PCB前应该购买元件，因为有了元件才知道封装尺寸，但也可以不购买元件，只到元件商店测量实际元件尺寸后，画封装图。 （4）熟悉单片机内部资源，学会ADC、SPI接口、定时器、中断、串口、I/O引脚等模块的编程。 （5）采用C语言开发所设计仪表的程序。 按照题目要求，确定仪表需要完成的任务（功能），然后分别编制各任务的程序。程序应该有说明，并有详细注释。 说明：若是不安装实验板或是最小系统板，就只能用Atmel公司的A VR Studio软件或是Keil软件（随意下载）仿真，则学习效果将大打折扣。 2．设计（考试）说明书 说明书内容： （1）封面内容： 《智能仪器设计基础》考试题 题目号：
单片机技术课程设计说明书智能仪器人机接口电路设计 专业电气工程及自动化 学生姓名 班级BMZ电气081 学号 指导教师周云龙 完成日期2011年6月9 日
摘要 随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。计算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。如何使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器，使其更好的为各个行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。 科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米平方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。 现在应用较广泛的是科学计算器，所谓科学计算器，与我们日常所用的简单计算器有较大差别：只能进行正数加、减、乘、除四则运算的计算器叫做简单计算器；科学计算器是指能兼容正数的四则运算和乘方、开方运算，具有指数、对数、三角函数、反三角函数及存储等计算功能的计算器。 计算器的未来是小型化和轻便化,如使用太阳能提供电池的计算器,使用ASIC设计的计算器,如使用纯软件实现的计算器等,随着社会的发展,知识的更新,各行各业的需要带动了电子产品的发展,未来的智能化计算器将是我们的发展方向,更希望成为现代社会应用广泛的计算工具。 关键词：MCS-51 8051单片机；人机接口扩展4X4按键；计算器；加减乘除；LCD128X64;
目录 第一章绪论 (4) 1.1本课题的研究意义 (4) 1.2设计目的 (4) 设计任务 (4) 第二章计算器系统简介 (3) 2.1单片机发展现状 (3) 2.2计算器系统现状 (4) 第三章主要器件简介 (4) 3.1MCS-51系列单片机简介 (4) 3.2键盘电路的设计 (7) 3.3LCD12864模块介绍 (8) 第四章计算器系统设计 (15) 4.2键盘扫描的程序设计 (15) 4.3显示模块的程序设计 (16) 4.4主程序的设计 (17) 4.5系统调试 (17) 结语 (19) 谢辞 (20) 参考文献 (21) 附录1 系统PCB图............................................................ 错误！未定义书签。 附录2 PROTEUS仿真图 (23) 附录3 程序由于采用的是汇编语言太长，可以在软件KEIL中查阅 (23)
资料范本 本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载 汽车仪表综合设计 地点：__________________ 时间：__________________ 说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容
智能仪器与仪表综合设计 班级：测控1041 姓名： 学号： 指导教师： 撰写日期： 2013年6月7日
摘要 传统的数字电压表对于现在的虚拟仪器所设计的电压表而言，它的外观比较固定，成本较高，还有一定的不可塑性。他在生活中是比较浪费的，我们有很少的机会去使用，但是如果使用就必须购买，所以它的成本对于它的使用来说是一种浪费。而虚拟仪器就不同了，他只需一台电脑或PC机，和一些内部软件的安装与调试就可以起到很好的作用，既经济又实惠，还简单方便、随心所欲，很符合现在人的思想价值观念。 本次课程设计我们利用虚拟仪器软件LabVIEW汽车仪表是驾驶员与汽车进行信息交流的重要接口和界面。随着现代汽车工业和电子技术的发展，汽车中各种系统和机构日趋复杂，汽车行驶和各部分工作状况的信息量显著增加。同时，出于对汽车环保、安全性、经济性、智能化要求的提高，汽车驾驶员需要更多、更迅速地了解汽车运行的各种信息，使得汽车电子仪表向信息显示中心发展，它是驾驶员信息系统重要的组成部分。汽车电子仪表代替传统机械或电气机械式模拟仪表已成为发展的趋向。针对汽车仪表发展的新趋势,本文对国内汽车仪表行业的现状和发展前景进行了概述，针对性的研究了基于MCGS技术而建立虚拟汽车仪表系统的构成，并且系统的给出了一种可行性方案，分别从MCGS软件实现方法、单片机程序实现方法和软、硬件的通信三方面进行了阐述。本文设计出来的汽车虚拟仪表系统可以实现当前速度、温度、油箱存油量、远光灯、雾灯、车门报警等信息的显示。 利用电子显示技术，也就是薄型平面电子显示器技术做成的汽车平面仪表板显示数字及信息，十分清晰明了，它代替了以往采用的模拟显示的车速和发动机转速表等，使驾驶者在开车的同时，仍然可以清楚地看到仪表数字及其他信息的变动。它具有测试反应速度快、指示准确、图形设计灵活、数字清晰、可视性能好、集成化程度高、可靠性强、功耗低等优点。由于没有运动部件，反应快、可靠性高、布置灵活紧凑，并有最佳显示形式。一般除要求汽车仪表耐用、耐振、指示准确、读数方便，以及受温度、湿度的影响小之外，还要求轻巧、舒适、美观并具有较好的互换性。汽车电子仪表恰恰满足了这些要求。
XMT-系列智能数显温控仪使用说明书 XMT－7000系列智能数显温控仪使用说明书 操作注意 ·断电后方可清洁仪器。 ·清楚显示器上的污渍请用软布或绵纸。 ·显示器易被划伤，禁止用硬物擦洗过触及。 ·禁止用螺丝刀或圆珠笔等硬物体操作面板按键，否则会损坏或划伤按键。 一、主要技术指标 1.1 输入 热电偶S R B K N E J T 热电阻Pt100 JPt100 Cu50 1.2 基本误差: 输入满量程的±0.5%±1个字 1.3 分辨率：1℃0.1℃ 1.4 采样周期：3次/sec，按需可达到8次/sec 1.5 报警功能：上限，下限，上偏差，下偏差上下限，上下偏差，
范围内及待机状态报警 1.6 报警输出：继电器触点AC250V 3A（阻性负载） 1.7 控制方式：模糊PID控制、位式控制 1.8 控制输出：继电器触点（容量：220VAC3A) SSR驱动电平输出（DC0/5V) 过零触发脉冲:光偶可控硅输出1A 600V 移相触发脉冲:光偶可控硅输出1A 600V 1.9 电源电压: AC85-264V(50/60Hz) 21.6-26.4V AC(额定24V AC) 21.6-26.4V DC(额定24V DC) 1.10 工作环境：温度0-50℃，湿度<85%RH的无腐蚀性场合，功耗<5VA 1.11 面板尺寸：80×160 96×96 72×72 48×96 96×48 48×48 二、产品型号确认 产品代码： X M T ①- 7 ②③④- ⑤⑥～⑦ ①仪表面板尺寸（高×宽mm） S：160×80 E：96×48 F：48×96 A：96×96 G：48×48 D：72×72 空：80×160
课程设计报告 课程：智能测量仪表 题目：智能测量仪表 学生姓名： 专业年级：自动化 指导教师： 信息与计算科学系 2013年3月23日
智能测量仪表 本次课程设计中智能温度测量仪表所采用的温度传感器为LM35DZ。其输出电压与摄氏温度成线性比例关系，无需外部校准，在0℃～100℃温度范围内精度为0.4℃~±0.75℃。，输出电压与摄氏温度对应，使用极为方便。灵敏度为10.0mV/℃，重复性好，输出阻抗低，电路接口简单和方便，可单电源和正负电源工作。是一种得到广泛使用的温度传感器。 本次课程设计的主要目的在于让学生把所学到的单片机原理、电子线路设计、传感器技术与原理、过程控制、智能仪器仪表、总线技术、面向对象的程序设计等相关专业课程的内容系统的总结，并能有效的使用到项目研发中来，做到学以致用。课程设计的内容主要分为三个部分，即使用所学编程语言（C或者汇编）完成单片机方面的程序编写、使用VB或VC语言完成PC机人机界面设计（也可以用C+API实现）、按照课程设计规范完成课程设计报告。
目录 1．课程设计任务和要求 (3) 1．1 设计任务 (3) 2．2 设计要求 (3) 2．系统硬件设计 (3) 2．1 STC12C5A60S2单片机A/D转换简介 (3) 2．2 LM35DZ简介 (7) 2．3 硬件原理图设计 (7) 3．系统软件设计 (10) 3．1 设计任务 (10) 3．2 程序代码 (10) 3．3 系统软件设计调试 (17) 4．系统上位机设计 (18) 4．1 设计任务 (18) 4．2 程序代码 (18) 4．3 系统上位机软件设计调试 (21) 5．系统调试与改善 (22) 5．1 系统调试 (22) 5．2 系统改善 (22) 6．系统设计时常见问题举例与解决办法 (24) 7．总结 (25)
《智能仪器原理与设计》课程教学大纲 课程编码：课程类型：专业课 总学时：54 学分：3 第一部分相关说明 一、课程的性质和任务 课程的性质：《智能仪器原理与设计》是电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。通过本课程的学习，使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法，包括硬件和软件两个方面。 课程的任务：使学生掌握智能仪器的基本工作原理，具备智能仪器的初步应用能力，为将来从事智能仪器的工作打下坚实的基础。智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。 本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。 二、课程的基本要求 本课程主要研究智能仪器的基本原理与基本分析方法，以单元电路的分析和设计为主。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： 1、对智能仪器各组成单元的基本工作原理、性能指标以及它们在整机中的作用形成明确的认识。 2、掌握这些单元电路的分析、计算和设计方法，以及实验操作技能。 三、教学方法与重点、难点 教学方法：针对本课程学时少，内容多，技术发展快，实践性强等的特点，应采取探讨式和启发式教学；教学过程以课堂为主。 重点：人机接口电路、通信接口电路和软件编程。 难点：智能仪器的应用。
四、本课程与相关课程的联系 学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》，《单片机原理与应用》等课程，为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础，是该专业学生的毕业前的综合性设计课程。 五、学时分配 总学时：54学时，其中理论教学时数为36学时， 1、考核方式：笔试（闭卷） 2、成绩评定：平时成绩（测验及作业等）占×30%，期末考试成绩占×70%。
1、智能仪器有何特点？ 答：智能仪器有以下特点：（1）自动校正零点、满度和切换量程（2）多点快速检测（3）自动修正各类测量误差（4）数字滤波（5）数据处理（6）各种控制规律（7）多种输出形式（8）数据通信（9）自诊断（10）掉电保护。 2、简述智能仪表的设计思想和研制步骤。 答：智能仪表的设计思想是根据仪表的功能要求和技术经济指标，自顶向下（由大到小、由粗到细）地按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块，分别进行设计和调试，然后把它们连接起来，进行总调。智能仪表的研制步骤大致上可以分为三个阶段：确定任务、拟定设计方案阶段；硬件、软件研制及仪表结构设计阶段；仪表总调、性能测试阶段。 3、在MCS-51系列单片机中扩展外部存储器用哪几个I/O端口？ 答：在MCS-51系列单片机中扩展外部存储器用P0和P2口。 4、在8031扩展系统中，片外程序存储器和片外数据存储器共处一个地址空间，为什么不会发生总线冲突？ 答：因为片外程序存储器和片外数据存储器虽然共处一个地址空间，但它们的控制信号是不同的，其中8031的PSEN为片外程序存储器的读选通信号，而RD和WR为片外数据存储器的读和写选通信号。 5、MCS-51有哪些中断源？它们各自的中断服务程序入口地址是什么？ 答：MCS-51有5个中断源，它们分别是外部中断0、定时器0、外部中断1、定时器1和串行口。它们各自的中断服务程序入口地址见下表。 6、当使用一个定时器时，如何通过软硬件结合的方法来实现较长时间的定时？ 答：首先用定时器定时一个时间，然后在数据存储器中设置一个计数器，通过计数器对定时器的溢出次数的累计即可实现较长时间的定时。 7、试述模拟量输入通道的结构形式及其使用场合。 答：模拟量输入通道有单通道和多通道之分。多通道的结构通常又可以分为两种：（1）每个通道有独自的放大器、S/H和A/D，这种形式通常用于高速数据采集系统。（2）多路通道共享放大器、S/H和A/D，这种形式通常用于对速度要求不高的数据采集系统。 8、说明模拟多路开关MUX在数据采集系统中的作用。 答：在多路共享A/D的输入通道中，需用多路模拟开关轮流切换各通道模拟信号进行A/D 转换，以达到分时测量和控制的目的。 9、说明采样/保持电路在数据采集系统中的作用及其使用方法。 答：采样保持电路用来保持A/D转换器的输入信号不变。该电路有采样和保持两种运行模式，由逻辑控制输入端来选择。在采样模式中，输出随输入变化；在保持模式中，电路的输出保持在保持命令发出时的输入值，直到逻辑控制输入端送入采样命令为止。此时，输出立即跳变到输入值，并开始随输入变化直到下一个保持命令给出为止。 10、A/D转换器有哪些类型？请比较它们各自的特点，并各举一例。 答：A/D转换器有（1）比较型，其特点是速度较快、抗干扰差、价格较高。如ADC0809。（2）积分型（包括双积分式和电压频率转换式），其特点是速度慢、抗干扰强、价格较低。如双积分式的MC14433，电压频率转换式的VFC-32。
智能控制仪表课程设计 ----基于51单片机地智能控制仪表简单设计 学校：红河学院 专业：电气工程及其自动化 姓名：和红昌 学号：201005050354 班级：10级电气叁班 指导老师：牛林
第1章引言 仪器仪表是人类认识世界地工具,人们借助于各种仪器仪表对各种物理量进行度量,反映其大小与变化规律. 随着人类认识能力地提高与科学技术不断进步,仪器仪表技术得到了飞速发展.50 年代以前,仪器仪表多为指针式,其理论基础是机电学. 从50 年代起,电子技术特别是数字技术地发展,给仪表行业带来了生机,各种数字式仪表相继问世,许多传统地指针式仪表相继被淘汰,数字仪表使仪表外观耳目一新,数据表达能力与总体性能都大幅提高. 70 年代中期,随着微处理器地出现以及单片机地兴起与应用,设计者将计算机特有地许多优点引入仪表设计,随之产生了一代崭新地智能仪表,使仪表逐渐由数字型向智能化发展,其功能也由单一显示功能转变为具有信息处理、传输、存贮、显示、控制等功能,使仪表性能产生了质地飞跃.,品种繁多. 目前,我国仪器仪表有13 大类,1 300 多个产品. 其中自动化仪表及控制系统是和国民经济各产业部门关系最为密切地一类产品,其传感变送单元与主控装置及I/O接口均正朝智能化方向发展.在本设计中采用以单片机作为仪表核心控制器件,可以利用A/D转换芯片对标准信号进行采集、转换,将输入地模拟量转换成单片机能够检测地数字量进行分析和监测控制,同时可以利用键盘显示电路将相关数据进行显示.与此同时通过所查阅地资料我还了解到随着测量技术地发展和微处理器地广泛应用,单片机系统地电路越来越复杂,而系统地可靠性问题也越来越突出,一般地单片机系统在工业现场等恶劣地环境下容易死机,因此系统在这些场合要保证能够稳定地工作就必须外加监视电路,在设计中采用了美国集把关定时器、电压监控和串行EEPROM三项功能于一体地专用集成芯片 X5045.该芯片地应用将有利于简化单片机系统地结构,增强功能、降低系统地成本,尤其是大大地增加了系统地可靠性.X5045中地看门狗对系统提供了保护功能.当系统发生故障而超过设置时间时,电路中地看门狗将通过RESET信号向CPU作出反应.X5045提供了三个时间值供用户选择使用.它所具有地电压临控功能还可以保护系统免受低电压地影响,当电源电压降到允许范围以下时,系统将复位,直到电源电压返回到稳定值为止.本次毕业设计旨在掌握智能控制仪表地设计方法,同时掌握在开发系统下实现部分软件地仿真方法. 第2章控制系统地硬件设计 硬件组成智能仪表地硬件方框图如图2.1 图2.1 智能控制仪表地原理框图
M T系列智能数显温控仪使用说明书 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
XMT-系列智能数显温控仪使用说明书 XMT－7000系列智能数显温控仪使用说明书 操作注意 ·断电后方可清洁仪器。 ·清楚显示器上的污渍请用软布或绵纸。 ·显示器易被划伤，禁止用硬物擦洗过触及。 ·禁止用螺丝刀或圆珠笔等硬物体操作面板按键，否则会损坏或划伤按键。 一、主要技术指标 输入 热电偶 S R B K N E J T 热电阻 Pt100 JPt100 Cu50 基本误差: 输入满量程的±%±1个字 分辨率： 1℃℃ 采样周期：3次/sec，按需可达到 8次/sec 报警功能：上限，下限，上偏差，下偏差上下限，上下偏差，范围内及待机状态报警 报警输出：继电器触点 AC250V 3A（阻性负载） 控制方式：模糊PID控制、位式控制 控制输出：继电器触点（容量：220VAC3A) SSR驱动电平输出（DC0/5V) 过零触发脉冲:光偶可控硅输出 1A 600V
移相触发脉冲:光偶可控硅输出 1A 600V 电源电压: AC85-264V(50/60Hz) AC(额定24V AC) DC(额定24V DC) 工作环境：温度0-50℃，湿度<85%RH的无腐蚀性场合，功耗<5VA 面板尺寸：80×160 96×96 72×72 48×96 96×48 48×48 二、产品型号确认 产品代码： X M T ① - 7 ②③④ - ⑤⑥～⑦ ①仪表面板尺寸（高×宽mm） S：160×80 E：96×48 F：48×96 A：96×96 G：48×48 D：72×72 空：80×160 ②主控控制方式 0 二位式 2 三位式 3 位式PID 4 PID继电器输出 5 PID固态继电器输出 6 PID移相可控硅触发 7 PID过零可控硅触发 8 三相PID过零可控硅触发
一、项目概况 1、项目名称：智能仪表及现场总线设计平台设备招标 2、招标单位：大连海事大学规划与资产管理处 商务联系人：衣纯婷传真: 技术联系人：赵永生 地址：辽宁省大连市甘井子区凌海路1号邮编：116026 3、项目技术要求：详见需求清单 4、招标时间安排 发标时间：2009年3月18日 发标地点：大连海事大学规划与资产管理处（综合楼620室） 投标日：2009年4月6日（上午11点前） 二、投标须知 1、投标费用：投标方应承担编制投标文件、考察现场与递交投标文件的一切费用。不管投标结果如何，招标单位概不负责此项费用。 2、投标文件包括投标资格证明文件、技术说明书及报价书。投标单位必须详列设备的规格、型号、厂家及报价。 3、招标单位对未中标方不做任何解释。 4、本招标文件未尽事宜按有关规定执行。 5、合格投标方范围：须为设备生产商或指定代理商，具有设计、安装、调试及维护的能力，具有独立法人资格和相关资质，在法律上和财务方面独立，并具有相应的技术、设备、经济能力和良好的社会信誉。 6、投标文件中应包括投标资格证明文件：营业执照、代理证书、投标方简
历和概况、以往业绩、已经做过及正在进行的同类工程资料等。 7、投标时需提供代理资格或授权书的复印件。 8、能够提供商业货物销售发票或增值税普通发票 9、付款方式：设备安装调试完毕，验收合格后付款。 10、中标单位需在中标后30日内签定合同。否则视为放弃。 投标文件的编写与递交 1、投标文件由投标书格式、技术说明书、报价、投标资格证明文件组成。投标方保证所提供的全部资料的真实性，否则，投标可能被拒绝。 2、投标方应将投标文件密封，按规定的投标日期及地点送至招标单位，招标单位拒绝投标截止日期后收到的投标文件。投标方签发正本1份；副本4份。 3、投标截止日期后不得修改投标文件。 4、与技术要求有偏离的设备，请填写技术规范偏离表，否则，视为无偏离。 三、开标评标 1、招标单位届时将组成评标委员会。 2、评标委员会将根据技术说明书、供货期、报价、公司资信及售后服务质量进行综合评价。 3、评标期间，招标单位有权要求投标方答疑。 五.其它要求 1.供方必须满足需方提出的技术要求。 2.供方向需方提供所有主机配套和前期选购标样及国内选购配套随设备一同交付。 3.其它未尽事宜双方协商解决。 智能仪表及现场总线设计平台技术要求
引言 我国目前中小型企业在整个工业产业中占相当大的比例，这些企业的监控模式主要为模拟控制系统加以常规仪表为主的数据采集系统。这种监控模式存在着检修维护工作量大、没有可靠的历史记录等缺点。而且常规模拟仪表也进入老化淘汰期，设备可靠性明显降低，某些仪表的备品备件也得不到保障，因此中小型企业监控系统的技术改造工作已势在必行。 数据采集系统是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。 数据采集系统可以采集的工业运行数据包括电气参数和非电气参数两类。其中电气参数主要有电流、电压、功率、频率等模拟量，断路器状态、隔离开关位置、继电保护动作信号等开关量以及表示电度的脉冲量等。而非电气参数种类较多，既可以是采集某些工业中的各种温度、压力、流量等热工信号，也可有水电厂中的水位、流速、流量等水工信号，还可以采集诸如绝缘介质状态、气象环境等其它信号。 本次设计中数据采集系统是基于单片机的测量软硬件来实现灵活的测量显示系统，它主要完成数据信息的采集、A/D转换、标度变换、数据显示及实现报警系统。随着计算机技术的飞快发展和普及，以数据采集系统为核心的设备也迅速在国内外得到了广泛的应用，现代工业生产和科学研究对数据采集的要求也越来越高。
第1章数据采集系统概述 1.1 数据采集系统发展概况 数据采集系统起始于20世纪50年代,1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统,目标是测试中不依靠相关的测试文件,由非熟练人员进行操作,并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性,可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大约在60年代后期，国外就有成套的数据采集设备产品进入市场，此阶段的数据采集设备和系统多属于专用的系统。20世纪70年代中后期随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统，由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因此获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，另一类是工业现场数据采集系统。就使用的总线而言，实验室数据采集系统多采用并行总线，工业现场数据采集系统多采用串行数据总线。20世纪80年代，随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了极大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪器仪表和采集器、通用接口总线和计算机等构成，第二类以数据采集卡标准总线和计算机构成。20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集技术已经在军事、航空电子设备及宇航技术工业等领域被广泛应用。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片数据采集系统。 1.2 数据采集系统的应用 数据采集系统的硬件设备又叫数据采集器，根据数据采集器的使用用途不同，数据采集器大体上可分为两类：在线式数据采集器和便携式数据采集器。在线式数据采集器又可分为台式和模块式，台式、便携式数据采集器大部分由交流电源供电，模块式数据采集器大部分由直流电源供电，一般是非独立使用的。在采集器与计算机之间由电缆联接构成数据采集传输系统，一般不脱机单独使用。数据采集器的应用涉及到众多的领域，下以介绍数据采集器及系统的几种典型应用。
《智能仪器设计》课程设计报告书 学院：信息工程学院 班级：自动化0705 学号：07001193 姓名：孙少秋
摘要 单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能温度控制仪表化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本文主要介绍单片机在温度控制中的应用。 Abstart Single-chip micro-computer, with the ultra-large scale integrated circuit technology, the development of the birth, and because of its small size, strong function and high cost performance, it is widely used in electronic equipment, household appliances, energy-saving devices, military devices, robots, industrial control and many other areas to make product miniaturization, intelligent temperature control instrumentation, both to improve the product's features and quality, but also reduce the cost and simplify design. This paper introduces the MCU to the temperature control applications.
智能仪表AI708在自动控制 系统的应用 摘要：智能仪表技术日趋成熟，作为自动化控制的重要组成部分，其在现代工业发展中已经得到了广泛的应用，特别是带有PID闭环控制功能的智能仪表实现了良好的控制功能。本文主要介绍宇电 AI708智能仪表在温度、液位控制系统中的应用。 关键词：智能仪表自动化控制 PID闭环控制 引言 随着微电子技术的不断发展，以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能仪表。 在湿法炼锌过程中，很多工艺控制点可以采用自动控制方式进行。智能仪表凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，在驰宏公司曲靖分公司锌厂得到了广泛的应用。 1智能仪表概况 智能仪表经过多年的发展，其技术日趋成熟。80年代，微处理器被用到仪器中，仪器前面板开始朝键盘化方向发展，测量系统常通过IEEE—488总线连接。不同于传统独立仪器模式的个人仪器得到了发展等。 90年代，仪器仪表的智能化突出表现在以下几个方面：微电子技术的进步更深刻地影响仪器仪表的设计；DSP芯片的问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强；微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力；图像处理功能的增加十分普遍；VXI总线得到广泛的应用。 近年来，智能化测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上已经出现了多种多样智能化测量控制仪表，例如，能够自动进行差压补偿的智能节流式流量计，能够进行程序控温的智能多段温度控制仪，能够实现数字PID和各种复杂控制规律的智能式调节器，以及能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪等。 国际上智能测量仪表更是品种繁多，例如，美国HONEYWELL公司生产的DSTJ-3000系列智能变送器，能进行差压值状态的复合测量，可对变送器本体的温度、静压等实现自动补偿，其精度可达到±0.1%FS；美国RACA-DANA公司的9303型超高电平表，利用微处理器消除电流流经电阻所产生的热噪声，测量电平可低达-77dB；美国FLUKE公司生产的超级多功能校准器5520A，内部采用了3个微处理器，其短期稳定性达到1ppm，线性度可达到0.5ppm；美国FOXBORO公司生产的数字化自整定
XMT-系列智能数显测量控制仪 使用说明书 1
目录 一、概述 二、主要技术指标 三、面板说明及操作说明 四、参数功能及设置 五、典型应用说明 六、仪表参数提示符字母与英文字母对照表 七、常见故障处理 2
XMT-系列仪表使用说明书 一、概述 （一）主要特点: ◆采用先进的微电脑芯片及技术，减小了体积，并提高了可靠性及抗干扰性能。适用于各种温度， 压力，流量，液位, 湿度等的测量控制。 ◆按国际标准制造，具备85—265VAC宽范围输入的自由电源供选配，备有多种安装尺寸。 ◆输入采用数字校正系统及自校准技术，测量精确稳定，消除了温漂及时漂引起的测量误差。 ◆具备WATCHDOG及数字滤波功能，在强干扰环境下也能保持精确的测量及稳定的工作。 ◆采用的先进专家 PID 控制算法,具备高标准的自整定功能，并可以设置出多种报警方式。 ◆仪表接热电阻输入时，采用三线制接线，消除了引线带来的误差；接热电偶输入时仪表内部具冷端补偿功能；接电压/电流输入时，对应显示的物理量程可任意定义。 ◆仪表有多种输入功能，一台仪表可以接不同的输入信号（热电偶/热电阻/线性电压/线性电流/线性电阻），大大减少了备表的数量。 ◆具有自动/手动无扰动切换功能。 注意事项 仪表在使用前应对其输入/输出参数进行设置，设置好的仪表才能投入使用。供货方可以为用户设置仪表的参数，请用户在订货时注明输入/输出规格及要求。 3
说明书阅读指导XMT -系列仪表技术先进，功能齐全。对于只作简单应用的用户，可以不必通读整本说明书，而只需阅读第三章（掌握仪表的操作方法及如何启动自整定）,第四章的第一节（从参数速查表中选出用到的参数）和第五章（仪表的接线图）。 智能数显测量控制仪选型表