智能仪器课程设计报告-金旭

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1、智能仪器课程设计(2009届)分院:电子信息分院专　　业:电子信息工程班　　级:电子05201班姓名:金旭学号:0523025051指导老师:李正勤智能仪器课程设计1.设计内容设计单通道温度测量控制系统，并在DP-51PROC实验箱上实现。2.设计要求1．阅读DS18B20的资料，了解单总线协议，编写采用DS18B20进行单点温度测量的程序。2．阅读步进电机资料，了解步进电机驱动原理，编写步进电机正反转驱动程序。3．阅读ZLG7290资料，了解ZLG7290工作原理，掌握ZLG7290与单片机数据通信方法。编写温度显示和键盘控制程序。4．根据D3红外遥控区的电路原理

2、，采用单片机设计相应的红外遥控发射器，编写相应的软件。5．连接上述程序块，联合调试，完成多通道温度测量控制系统软件设计。3.硬件原理构成硬件采用DP-51PROC实验箱，将四个独立的实验区连接起来，并加上部分外部电路，构成多通道温度测量控制系统，具有单通道温度测量、温度显示、温度上下限设定、温度控制的功能。1．B4温度采集区。该区有一个集成单总线温度传感器DS18B20，用于温度测量。DS18B20的数据总线是DQ端。多通道温度测量的功能可以借助两台或两台实验箱验证。2．D5I2C实验区。该区包含8个数码管、16个按键及数码管显示和键盘扫描管理芯片ZLG7290

3、，用于实现温度显示和通过键盘实现温度上下限设定的功能。ZLG7290与单片机通过I2C方式实现数据通信，时钟线为SCL，数据线SDA；ZLG7290键盘中断接口为INT_KEY；ZLG7290的复位控制端为RST_L。3．C8步进电机区。该区包含一个四相步进电机及其驱动电路，用于模拟温度的控制。四相步进电机的四个驱动端子分别是BA、BB、BC、BD。4．根据键盘的电路原理，采用单片机设计相应的键盘控制电路，编写相应的软件。4.硬件原理分析4.1温度传感器DS18B20  DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形

4、式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。其电路图如图1所示。图1DS18B20原理图4.2步进电机原理步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取

5、决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。通过控制IN1、IN3、IN5、IN7输入有序的矩形脉冲控制ULN2003A输出有序矩形脉冲控制电机转动。如IN1IN2——IN2IN3——IN3IN4——IN4IN1。如图2所示。图2步进电机电路图4.3ZLG7290原理ZLG7290是一种多位LED显示及键盘管理器件，采用流行的I2C总线接口，可与各种带I2C总线的单片机方便接口，并可同时驱动

6、8位LED。其内部具有15×8RAM的功能控制寄存器，可方便寻址。对每位数字可单独控制、刷新。显示亮度可数字控制，每位都具有闪烁使能控制功能。无需任何外部元件便可多路复用自动扫描。其ZLG7290如图3所示。ZLG7290的特点有：采用I2C串行接口；提供键盘中断信号，方便与处理器接口；可驱动8位共阴数码管或64只独立的LED和64个按键：可控制扫描位数，可控制任意数码管的闪烁：提供数据译码和循环移位段寻址等控制；8个功能键均可检测任意键的连击次数；无需外接元件即直接驱动LED，可扩展驱动电流和驱动电压。图3为ZLG7290的连接图5.软件设计单通道温度测量控制系统

7、实现的温度采集和显示的功能，并且当采集的温度超过上限或下限时控制步进电极正转或反转，同时还加入按键控制，其中包括功能键、上下限值切换、加减键。由于单通道温度测量控制系统有4个块组成，所以在软件的设计上也分成4个部分，包括步进电机驱动程序、温度读取程序、按键控制程序、LED显示电路。5.1主流程图软件采用汇编语言编写,程序编写采取模块化、结构化设计。各个器件都有其独立的驱动程序，方便读者理解。当开始执行程序时首先判断有没有按键输入，如果有按键输入信号就先进行按键处理，如果没按键输入就从DS18B20读取测得的温度，然后把测得的温度转换成10进制数，并保存到指定寄存