搜索
综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系智能仪器与系统设计南京航空航天大学自动化学院综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系第八章综合应用举例8.1智能温度控制仪综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系一、设计要求综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系二、系统组成和工作原理综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系改变通断电情况、导通时间等加料或放料综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系三、硬件结构和电路设计1.主机电路2.掉电保护与掉电检测电路3.键盘、显示器接口4.模拟量输入通道5.模拟量和开关量输出通道综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系1.主机电路根据连线，可以得出各部分地址综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系所以不用再外加地址锁存器，与P0直接相连综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系14位计数器综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系2.掉电保护与掉电检测电路其它需电源处为6116掉电保护数据用，2V左右2为触发输入，6为阈值输入。电源稳定时，使3为高；掉电时，使3变低，中断。三端集成稳压器W7800系列综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系3.键盘、显示器接口同相驱动器7407反相驱动器75452综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系这段指令的代码长度为0DH综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系因为既要扩展显示器，也要扩展键盘，所以采用了如图33-7所示接口电路综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系；R4起始键值综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系4.模拟量输入通道通过调整使t=20度时，电桥平衡；当t不为20度时，电桥失去平衡，能抵消热电偶冷端的温度变化带来的热电势的变化综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系手动自动上限报警下限报警综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系热电偶测温：综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系镍铬-镍硅热电偶：热电势高，热电特性近于线性，性能稳定，复制性好，价格便宜，精度次于铂铑10-铂，用作测量和二级标准。综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系热电偶参考端的补偿综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系5.模拟量和开关量输出通道加料或放料综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系达林顿管，反相驱动器数据总线隔离综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系七路达林顿晶体管列阵MC1413。•MC1413采用NPN达林顿复合晶体管的结构，因此有很高的电流增益和很高的输入阻抗，可直接接受MOS或CMOS集成电路的输出信号，并把电压信号转换成足够大的电流信号驱动各种负载。该电路内含有7个集电极开路反相器（也称OC门）每一驱动器输出端均接有一释放电感负载能量的抑制二极管（续流二极管）。MC1413采用16引脚的双列直插式封装。综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系四、软件设计综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系8.2电冰箱温度测控系统一、控制要求综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系二、硬件电路设计1.主机电路综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系如发送11111110，低位先出，各列依次输出为0，从P3.4读综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系低电平清零，上电时清零，使电热丝、压缩机均不工作交流固态继电器综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系三、软件设计综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系主程序流程（1）综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系主程序流程（2）综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系T0中断服务程序T1中断服务程序综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系8.3防盗报警系统综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系静态显示法并行口：4口X4位综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系8.4数字化超声波探伤仪超声波探伤是无损检测的一种重要方法，广泛应用于铁路机车检修、船舶制造、压力容器检测等众多领域。一、系统构成该数字化超声波探伤仪采用单片机智能检测技术，系统由主、从CPU及相应功能模块组成。综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系PC通讯模块主从CPU通讯模块从CPU模块主CPU模块打印模块键盘管理模块存储模块DMA控制器模拟量输入模块高速A/D模块高速存储模块示波管探伤波形及探测结果处理显示模块综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系•主、从CPU均采用8031单片机。其中，主CPU及相关模块用于采集、存储探伤回波波形并根据探伤工艺对采集的波形进行处理及其相关分析，管理键盘和微型打印机等，如：及时发现报警闸门中的损伤点，测量某一回波的幅值和声程，进行工作模式切换等；•从CPU及相关模块用于控制示波管显示中文菜单、回波波形、测量信息、探测结果、报警闸门、可移动标尺等。•主、从CPU按照协议通过通信模块进行信息交换。综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系通讯模块•由两片74LS373构成。从CPU定时来读主CPU写入373（1#）的数据；主CPU接收从CPU的中断，读从CPU写入373（2#）的数据。•RD与译码器相结合控制373的OE端（使能端）实现读，WR与译码器相结合控制373的LE端（锁存控制端）实现写。•双方按照协议进行通讯，以特征字开始，一定格式与长度，并以特征字结束，包括工作模式选择、参数设置（标线位置、按键键码等）等。通讯时采用软件握手。综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系•主CPU对回波信号进行采集，由于回波信号的脉冲尖峰非常窄，一般只有0.6～1.0微秒左右，所以数据采集速度要求非常高，一般需达10M以上（0.1微秒一个采样点）。•本系统采用了CA3318高速A/D芯片进行数据采集；采用HM62256-60进行瞬时数据存储；•利用74LS161（4位同步二进制计数器，用了四片）及74LS157（四2选1数据选择器）等芯片构成DMA控制器进行存储单元的地址修改，提供相应的读写控制信号,从而满足了信号高速采集的需要。综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系•由于采样速率高、回波间隔长，一帧波形的采样数据量高达30KB以上。为了实现多帧存储，本系统采用了两类存储器。•其中，瞬时数据存储采用一片HM62256-60高速存储芯片；长期数据存储则采用了三片HM628128-100常规存储芯片，可保存十帧以上波形数据，并都具有掉电保护功能；利用示波管扫描间隙将瞬时数据从高速存储器转存到常规存储器中，从而成功地解决了实时采集与数据存储之间的矛盾，数据还可通过通讯模块传送到PC机作进一步处理。综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系•系统示波管上的探伤波形是实时模拟信号显示，有连续感，可靠、真实；•而数据处理结果的显示及可移动标尺、报警闸门等显示都是数字方式，直观、方便、准确，也即采用的是模拟方式和数字方式交替叠合显示探伤情况的方案。综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系二、高速数据采集的实现综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系•本系统数据采集采用了高速A/D芯片CA3318，昀高转换速率可达15MHZ；•但单纯提高A/D转换速度并不能有效地提高系统的数据采集速度。8031CPU在主频6MHz时执行一条指令至少需要2微秒，所以用软件控制A/D转换就无法满足系统连续高速采集的需要，出现了数据采集通道的“瓶颈效应”。•为了消除“瓶颈效应”，本系统采用了全硬件的控制方法，用74LS161及74LS157等芯片构成DMA控制器来产生总线信号及A/D启动信号等控制信号，并保证各信号时序上的协调综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系•在采样期间，总线进行切换，由DMA接管总线控制权，74LS161及相关电路产生高速A/D芯片CA3318的启动信号、瞬时存储器HM62256－60的地址信号A0～A14及写信号WE，并可进行地址信号的修改，控制一帧波形的采集结束，采集结束时发出中断请求信号通知主CPU重新接管总线。•一帧波形采集期间，不需CPU参与，消除了数据采集通道的“瓶颈效应”，CPU可进行其它工作，如：数据的分析与处理，从而也提高了CPU的工作效率。•探头接受到的回波信号需经前置放大器放大后送CA3318进行A/D转换，而普通放大器的动态响应速度及频带范围均不能与此处的尖峰回波脉冲相匹配，所以本系统采用分立元件自行设计了一前置放大器。综合应用智能仪器与系统设计自动化学院测试工程系三、软件设计•本系统软件采用结构化、模块化的程序设计方法。各模块均完成一定的独立功能，主要包括：显示模块，通讯模块，键盘管理