智能仪表课设上交

辽宁工业大学智能仪器原理与设计课程设计（论文）题目：超级电容能量检测仪设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止时间：2013年12月30-1月10日本科生课程设计（论文）I课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算学号学生姓名专业班级课程设计题目超级电容器能量检测仪设计课程设计（论文）任务设计任务：8个超级电容串联，设计一个单片机系统能够检测每个超级电容的两端的电压并利用键盘显示指定的超级电容的电压和电流。设计要求：1、能够测定每个超级电容两端的电压；2、能够测量流过超级电容的电流；3、能够检测电容箱内的温度，当温度超过规定的温度时报警；4、按下不同的按键能够显示相应的参数；5、对测试的数据进行分析；6、完成任务书的编写，字数应在4000字以上；7、尽可能降低设计中的硬件成本。技术参数：1、电压、电流及温度的测量误差小于1%；2、电容箱内温度最高不超过45度；3、电容单体工作电压0-2.5V,电容单体电阻小于等于25毫欧；4、电容单体容量大于等于3000F，额定工作电流200A，额定工作电压0-380V。进度计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的设计要求。（2天）2、确定系统的设计方案，选择控制核心和外围器件。（1天）3、确定硬件电路。（2天）4、按系统的要求，设计系统软件流程，并编写程序。（2天）5、上机实现系统的模拟运行、答辩，撰写、打印设计说明书。（2天）指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：指导教师签字：总成绩：年月日本科生课程设计（论文）II摘要超级电容器能量检测仪主要用于超级电容器的充放电测试仪，近年来，由于超级电容器容量的增加，这些电容器被应用到电动车上，作为起动发动机或帮助车辆提速的电源，此外还可用于其他机电设备的储能管理。本设计是基于AT89S52单片机的超级电容器能量检测仪控制系统，系统分为硬件和软件两部分，其中硬件包括：单片机、电流传感器、温度传感器、数据存储器、显示、键盘；软件包括：显示程序设计和温度报警程序设计。编写程序结合硬件进行调试，在切换按钮的作用下，能够显示电流和电压值。另外，本系统通过软件消除了由按键引起的误差，提高系统的可靠性和稳定性。本设计从实际应用出发选取了体积小、精度相对高的数字式温度传感元件DS18B20作为温度采集器、电流传感器CSNK591作为电流采集器，单片机AT89S52作为主控芯片，数码管作为显示输出，完成了超级电容器能量检测仪设计。关键词：单片机；温度传感器；电流传感器；显示。本科生课程设计（论文）III目录第1章绪论..........................................................................................1第2章课程设计的方案.....................................................................22.1概述................................................................................................................22.2系统方案论证................................................................................................22.3系统组成总体结构........................................................................................3第3章硬件设计.................................................................................43.1单片机外围电路............................................................................................43.2键盘电路.......................................................................................................53.3温度检测电路...............................................................................................53.4报警电路接口设计.......................................................................................63.5电流检测电路................................................................................................73.6电压检测电路................................................................................................73.7数据存储接口电路的设计............................................................................83.8A/D转换电路.................................................................................................93.9显示电路......................................................................................................103.10电源模块设计............................................................................................10第4章软件设计...............................................................................114.1主程序流程图..............................................................................................114.2键盘子程序流程图......................................................................................12第5章系统仿真与误差分析...........................................................135.1系统仿真......................................................................................................135.2误差分析......................................................................................................14第6章课程设计总结.......................................................................15参考文献.............................................................................................16附录I...................................................................................................17附录II................................................................................................18本科生课程设计（论文）1第1章绪论超级电容是20世纪七八十年代发展起来的一种介于电池和传统电容之间的新型储能元件，比同体积的电解电容容量大2000-6000倍，功率密度比电池高10-100倍，可以放大电流冲放电，充电效率高，冲放电循环次数可达100000次以上，并且免维护。超级电容的出现填补了传统的静电电容和化学电源之间的空白，并以其优越的性能及广阔的应用前景受到了各个国家的重视。2007年1月号的美国“探索”杂志，认为超级电容是能量储存的一项革命性发展，并将在某些领域取代传统电池。电容的测量常见的有容抗法、脉冲调制检测法等，这些方法大部分的电路组成均是由分离器件实现的，因此结构复杂，故障率高。本设计介绍一种电容测量方法，它以单片机为核心，加上A/D转换器以及少量外围元件即可构成一个线路简单、可靠性好、准确度适宜的电容测量仪。本设计采用霍尔闭环电流传感器CSNK591检测电容的电流，采用运算放大器检测电容两端的电压，将采集到的电压进行滤波和隔离，将检测的电流和电压进行A/D转换，输出的信号经过驱动芯片进行LED显示。根据设计任务的要求本设计采用DS18B20温度传感器进行仪器箱内温度的检测，当温度超过设定值时，将检测到的数字信号送入单片机，单片机输出信号驱动蜂鸣器进行报警然后做出相应的处理。该设计还采用4个独立按键即电压切换按键、电流切换按键、报警处理按键和显示按键更好地完成了系统的功能。设计是基于AT89S52单片机的超级电容器能量检测仪控制系统，系统分为硬件和软件两部分，其中硬件包括：单片机、电流传感器、温度传感器、数据存储器、显示、键盘；软件包括：显示程序设计和温度报警程序设计、键盘子程序编写程序结合硬件进行调试，在切换按钮的作用下，能够显示电流和电压值。另外，本系统通过软件消除了由按键引起的误差，提高系统的可靠性和稳定性。本科生课程设计（论文）2第2章课程设计的方案2.1概述本次设计主要是综合应用所学知识，设计超级电容器能量检测仪，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用智能仪器课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握智能仪器设计的基本方法。根据设计任务系统通过电流传感器和信号采集电路检测电容两端电流和电压，然后进行滤波、放大、A/D转换后送入AT89S52单片机，在结合其外围的矩阵键盘输入、LED显示、报警电路，完成电容器能量检测仪设计。2.2系统方案论证根据任务要求，考虑系统的稳定性以及器件成本问题。传感器选择方案、控制电路选择方案、显示电路选择方案如下。方案一：采用模拟温度传感器AD590K，AD590K具有较高精度和重复性（重复性优于0.1℃），其良好的非线性可以保证优于±0.1℃的测量精度。但其测量的值需要经过运算放大、模数转换再传给单片机，硬件电路较复杂，调试也会相对困难，所以本系统不宜采用此法。方案二：采用数字温度传感器DS18B20,测量范围－55～125℃只需一根口线即实现与MCU的双向通讯，具有连接简单，高精度，高可靠性等特点。并且,DS18B20支持一主多从,若想实现多点测温,可