计算机测控系统的设计.

Loading……计算机测控系统自学报告计算机测控系统的设计与实现12013122谭家易内容概要一、计算机测控系统设计的基本要求二、计算机测控系统开发研制的一般过程三、计算机测控系统的硬件设计四、设计实例五、D/A转换器的主要技术指标一、计算机测控系统设计的基本要求1、达到或超过技术指标2、尽可能提高性能价格比3、适应环境，安全可靠4、便于操作和维护二、计算机测控系统开发研制的一般过程一、确定任务、拟制系统方案1、确定设计任务和整机功能2、完成总体设计，选择确定硬件类型和数量二、硬件和软件的研制三、联机总调、性能测定三、计算机测控系统的硬件设计1、元器件的选择：2、电路设计的原则3、硬件设计流程1、元器件的选择（1）选择微处理器应考虑的因素：微处理器的用途、字长、寻址范围和寻址方式、指令功能、执行速度、功耗、中断能力和DMA能力、硬软件支持和成本。1、元器件的选择（2）选择外围元器件选择元器件时一般还要注意如下几点：a、在满足技术要求的前提下尽可能选择价格低的元器件。b、尽可能选用集成组件。c、尽可能选用单电源供电的组件。对只能采用电池供电的场合，必须选用低功耗器件。d、元器件的工作温度范围应大于所使用环境的温度变化范围。e、系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。2、电路设计的原则（1）硬件电路结构要结合软件方案一并考虑。软件能实现的功能尽可能由软件来实现。（2）尽可能选用典型电路和集成电路。（3）微机系统的扩展与外围设备配置留有适当的余地，以便进行二次开发。（4）在把设计好的单元电路与别的单元电路相连时要考虑它们是否能直接连接。（5）在模拟信号传送距离较远时，要考虑以电流或频率信号传输代替以电压信（6）号传输。在数字信号传送距离较远时，要考虑采用“线驱动器”。（7）可靠性设计和抗干扰设计。3、硬件设计流程四、设计实例：电冰箱温度测控系统设计1、直冷式电冰箱的工作原理及控制要求（1）设定3个测温点，测量范围-26～+26℃，精度±0.5℃；（2）利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷冻室温度设定等；（3）利用数码管显示冷冻室、冷藏室温度，压缩机启、停和速冻、报警状态；（4）制冷压缩机停机后自动延时3min后方能再启动；（5）电冰箱具有自动除霜功能，当霜厚达3mm时自动除霜；（6）开门延时超过2min发声报警；（7）连续速冻时间设定范围1～8h；（8）工作电压180～240V，当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显示。设计步骤•1.根据技术要求，进行总体方案设计（包括方案论证）•2.硬件电路设计•3.软件设计•4.软硬件联机调试•5.编写使用说明书（设计说明书）2、总体方案确定总体方案确定冰箱控制原理框图①确定核心单片机②核心单片机的必要、固定电路冰箱控制原理框图③核心单片机的常见人机界面电路电路控制要求:（1）设定3个测温点，测量范围-26～+26℃，精度±0.5℃；（2）利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷冻室温度设定等；（3）利用数码管显示冷冻室、冷藏室温度，压缩机启、停和速冻、报警状态；（4）制冷压缩机停机后自动延时3min后方能再启动；（5）电冰箱具有自动除霜功能，当霜厚达3mm时自动除霜；（6）开门延时超过2min发声报警；（7）连续速冻时间设定范围1～8h；（8）工作电压180～240V，当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显示。3、功能模块的确定：控制要求:（1）设定3个测温点，测量范围-26～+26℃，精度±0.5℃；（4）制冷压缩机停机后自动延时3min后方能再启动；（5）电冰箱具有自动除霜功能，当霜厚达3mm时自动除霜；（6）开门延时超过2min发声报警；（8）工作电压180～240V，当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显示。温度的检测需要A/D压缩机启停开关量输出霜厚度检测A/D除霜加热启停开出声音报警电压检测A/D；指示灯显示总体方案确定之功能电路的确定①⑤⑧模拟量检测A/D开关量输出（功率输出）4、系统硬件电路设计1、主机电路2、A/D转换电路及功能3、功能键及显示电路4、除霜电路5、制冷压缩机和除霜电热丝启、停控制电路5、软件设计(1)主程序主程序：完成初始化，定时、中断管理，循环执行键盘、显示程序。(2)T0中断服务程序T0中断服务程序：欠电压、过电压、门状态。(3)T1中断服务程序T1的中断服务程序：计数方式，使延时达到3分钟。(1)主程序(2)T0中断服务程序(3)T1中断服务程序五、D/A转换器的主要技术指标1、转换精度2、转换速度3、温度系数、转换精度D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。1、转换精度由：可得：1、转换精度3位D/A转换器的比例系数误差1、转换精度3位D/A转换器的失调误差1、转换精度为了获得高精度的D/A转换精度，不仅应选择位数较多的高分辨率的D/A转换器，而且还需要选用高稳定的VREF和低零漂的运算放大器才能达到要求。2、转换速度当D/A转换器输入的数字量发生变化时，输出的模拟量并不能立即达到所对应的量值，它需要一段时间。通常用建立时间和转换速率两个参数来描述D/A转换器的转换速度。3、温度系数指在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻度输出条件下温度每升高1。C，输出电压变化的百分数作为温度系数。