计算机控制技术课程设计-微机测控系统设计

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1、中北大学计算机控制技术课程设计说明书1．引言在现代测控系统中，由于PC机具有强大的数据处理能力和良好的用户交互界面，单片机具有较强的现场抗干扰能力及良好的性价比，因此以PC机为上位机实施用户控制和以单片机为下位机进行实时数据采集的分布式智能化控制系统无疑具有很好的应用前景。本文中单片机实现了温度检测，具有较好的实时性；PC机完成了数据显示、存储及统计分析，绘制了实时温度曲线，并对系统目前所处状况做出了评判。两者之间以串行口进行通信联络.第16页共16页中北大学计算机控制技术课程设计说明书2.温度控制系统的总体结构概况温度信息由温度传感器测量并转换成微安级的电流信号，经过运算放大电

2、路将温度传感器输出的小信号进行跟随放大，输入到A/D转换器（ADC0809）转换成数字信号输入主机。数据经过标度转换后，一方面通过数码管将温度显示出来；另一方面，将该温度值与设定的温度值进行比较，调整电加热炉的开通情况，从而控制温度。在断开电加热器，温度仍然异常，报警器发出声音报警，提示采取相应的调整措施。其温度控制系统的原理框图如图2-1所示。电压跟随器运算放大电路温度传感器AD转换器微处理器加热控制电路报警译码显示图2-1系统原理框图第16页共16页中北大学计算机控制技术课程设计说明书3.系统器件选择3.1系统扩展接口的选择本次设计采用的是STC89C51微处理器，选择ST

3、C89C51可编程并行接口作为系统的扩展接口，STC89C51的通用性强，适应灵活，通过它CPU可直接与外设相连接。3.2温度传感器与AD转换器的选择本系统选用温度传感器ADC0809构成测温系统。ADC0809是一种电压输入、电流输出型集成温度传感器，测温范围为0℃~200℃，非线性误差在±1℃，其输出电流与温度成正比，温度没升高1K（K为开尔文温度），输出电流就增加1uA。其输出电流I=(273+T)uA。本设计中串联电阻的阻值选用2KΩ，所以输出电压V+=(2730+10T)MV.另外，为满足系统输入模拟量进行处理的功能，对其再扩展一片ADC0809，以进行模拟—数字量转

4、化。3.3显示接口芯片为满足本次设计温度显示的需要，我们选择了8279芯片，INTEL8279芯片是一种通用的可编程的键盘、显示接口器件，单个芯片就能完成键盘键入和LED显示控制两种功能。备注：系统硬件接线应尽量以插接形式连接，这样便于多用途使用和故障的检查和排除。3.4STC89C51微处理器及其体系结构3.4.1STC89C51CPU的编程结构编程结构：是指从程序员和使用者的角度看到的结构，亦可称为功能结构。从功能上来看，STC89C51CPU可分为两部分，即总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）和执行部件EU（ExecutionUnit）。8086CPU的内

5、部功能结构如图3－4.1所示:第16页共16页中北大学计算机控制技术课程设计说明书图3-4.1STC89C51CPU内部功能结构图3.4.2执行部件（EU）功能：负责指令的执行。组成：包括①ALU(算术逻辑单元)、②通用寄存器组和③标志寄存器等，主要进行8位及16位的各种运算。3.4.3总线接口部件（BIU）功能：负责与存储器及I/O接口之间的数据传送操作。具体来看，完成取指令送指令队列，配合执行部件的动作，从内存单元或I/O端口取操作数，或者将操作结果送内存单元或者I/O端口。组成：它由①段寄存器（DS、CS、ES、SS）、②16位指令指针寄存器IP（指向下一条要取出的指令代码

6、）、③20位地址加法器（用来产生20位地址）和④6字节（8088为4字节）指令队列缓冲器组成。第16页共16页中北大学计算机控制技术课程设计说明书4.数据采集系统的硬件基础该系统的下位机选择Atreel公司的AT89S51单片机作为控制核心，负责采集现场温度值。温度传感器将温度转换为电压信号，经模／数转换器ADC0809转换成8位数字量，并经AT89S51的P1口进入单片机保存。上位PC机通过串行口与下位机联络，向下位机发送控制命令和接收下位机上传的数据以及进行人机交互。上位机采用VB6．0进行人机交互界面设计，并利用其MSComm控件实现与下位机简单而高效的串行通信。充分发挥了

7、单片机在实时数据采集和PC机对图形处理、显示以及数据库管理上的优点。使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制，而是形成了以网络为核心的分布式多点系统的发展趋势。由于上下位机串行口工作电平不一致，它们之间通过MAX232芯片将单片机TTL电平转换为RS232电平。温度信息由温度传感器测量并转换成微安级的电流信号，经过运算放大电路将温度传感器输出的小信号进行跟随放大，输入到A/D转换器（ADC0809）转换成数字信号输入主机。数据经过标度转换后，一方面通过数码管将温度