智能仪表设计实用技术及实例

合集下载

19280智能仪器原理及应用

课程名称：智能仪器原理及应用课程代码： 09280第一部分课程性质与特点一、课程性质与特点1．课程性质《智能仪器》是高等教育自学考试电子工程本科专业必修的专业基础课程之一。

智能仪器在通信、家电、自动控制、仪器仪表中得到了广泛的应用。

通过本课程的学习，使学生掌握利用微处理器系统使电子仪器实现智能化的具体方法，包括硬件和软件两个方面。

2．课程特点智能仪器课程侧重讨论智能仪器实际设计过程中所涉及的具体方法与技巧。

旨在使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。

本课程中既有硬件的原理和组成，又有针对硬件的软件编程，软件与硬件必须同时兼顾。

因此本课程具有实用性强、理论和实践结合、软硬件结合等特点二、课程目标与基本要求1．课程目标使学生运用所学的微型计算机和电子技术等方面的基础知识，解决现代电子仪器开发过程中的实际问题，逐步具备能够设计以微型计算机为核心的电子系统的能力。

2．基本要求掌握智能仪器的结构、设计要点，模拟量输入输出通道，人机接口，通信接口，以及典型处理功能，掌握电压测量为主的智能仪器、智能电子计数器和数字存储示波器的工作原理和结构组成，还要掌握个人仪器和虚拟仪器的基本概念、组成原理和设计方法，了解VXI和LabVIEW仪器系统的组成原理。

三、与本专业其他课程的联系1．学习本课程主要涉及模拟电子技术、数字电子技术以及微机原理课程中有关接口和汇编程序、微机控制方法等方面的有关知识。

因此，应当尽可能地在先修《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微机原理》和《微机接口技术》，《单片机原理与应用》等课程或者学过“电路基础”、“数字电路”、“单片机原理与应用”等课程的基础上进行自学.2．本课程将为有关智能仪器系统设计方面的课题打下必要的基础。

第二部分考核内容与考核目标第一章导论一、学习目的与要求通过本章学习，学生应重点掌握智能仪器的组成及特点、智能仪器及测试系统的发展以及智能仪器设计的要点。

智能仪表设计

第一章智能仪表原理与设计基础Microprocessor-Based InstrumentsSmart InstrumentsIntelligent Instruments1．1 智能仪表与常规仪表对比一、常规仪表传感器：被测量Æ相应电信号（物理、化学方法）信号变换及运算：放大、滤波、线性化、归一化、远传、各种运算（信号处理、控制算法）显示器：显示被测量数值•模拟指示式（如指针位置）：简单、直观、精度差•数码显示式：精度高、不直观执行器：将控制信号转换为控制动作二、智能仪表•以 MPU实现信号变换及运算；•以 MPU 为主体，以软件代替硬件，优化功能，提高性能及灵活性，改善人机界面；•引入一定的人工智能：如专家系统、神经网络等。

•仪表网络化智能仪表可实现的功能：1．自动调整与自校准：如自调零、自校正、自动变量程、补偿漂移、测量结果校正（如流量的温、压校正）、自检、自诊断等。

2．测量数据处理：如线性化、数字滤波、误差修正、曲线拟合、变换（如FFT，小波变换）、相关分析与统计处理、预测（如化工产品质量）、参数估计、模式识别（如成分分析）、故障诊断（如旋转机械）等。

3．改善人-机界面：如CRT显示：可模拟式、数字式、图形式，可显示多个参数、工艺流程图、历史数据、曲线、直方图、Pie Chart、立体图、动画等。

4．改善控制质量：控制功能为软件模块、软接线组态。

有多种PID、+、-、*、/、√、….可实现参数自整定、自适应控制、模糊控制、多变量控制、神经网络控制等。

5．测量过程的软件控制：功能控制、测量流程控制、人机对话、自动检测等。

6．提高灵活性与可靠性：以软代硬、容错技术、自诊断、软硬件冗余等。

7．通信与网络化：现场总线，ASI总线，I2C，单总线，传感器网络等。

8．虚拟仪器：用计算机＋接口＋软件实现仪表功能。

1．2 智能仪表设计过程一、功能需求分析1．功能要求测量功能：被测量、传感器情况，输出要求（显示、打印、传输等）；控制功能：控制对象，对象模型，控制种类（随动控制，恒值控制，变化曲线控制等）；管理功能：操作要求，数据库要求，报表与决策，统计分析等功能。

智能仪表设计

内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题目：带有实时曲线的温湿度监测系统学生姓名：xx学号：xx专业：测控技术与仪器班级：xx指导教师：xx由于生产及生活的需要，经常需要对环境中的温湿度进行监测及显示。

液晶是现代电子产品中使用越来越多的一种显示器件，液晶不但用来显示各种文字,还可以动态的显示各种图案及画面。

本设计是一个基于单片机STC89C52的温湿度检测及显示装置。

该装置由温湿度检测模块、液晶显示模块、键盘输入模块及声光报警模块四部分组成，本设计检测模块采用技术成熟的DHT11作为测量温湿度的传感器；控制系统芯片采用功能强大、价位低廉的AT89C52单片机；显示系统采用大屏幕的QC12864B液晶显示屏。

整个电路采用模块化设计，由主程序、DHT11温湿度转换的驱动程序、显示子程序等模块组成。

DHT11温湿度传感器数字信号经单片机综合分析处理，实现温湿度显示以及曲线绘图各种功能。

由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格便宜、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用性。

关键字：温湿度；STC89C51单片机；12864；DHT11第一章绪论1.1 研究背景随着计算机技术的发展,基于微处理器的智能仪表已成为仪表的主体。

越来越多的智能仪表采用图形点阵液晶模块,液晶显示模块提供了丰富灵活的显示内容 ,更符合人性化的特点。

智能仪表的功能是否强大、用户操作性是否方便 ,都必须通过界面友好的外观和可操作性来体现。

可见,人机界面是智能仪表开发中的主要环节,在开发的工作量中占了很大的比例。

目前已有很多文献对液晶显示技术、图形用户界面设计作了研究。

1.2 液晶概述某些固体物质在一定条件下会呈现液态晶体状态,这种状态既不同于各向同性的液体,也不同于在三维空间分子完全规则排列的固体晶体,但又具有液体的流动性、连续性和分子排列的有序性。

这种处于液体和晶体之间过渡相态的物质称为液晶。

液晶分为热致液晶和溶致液晶。

前者是物质在某一温度范围内呈现液晶状态,后者是物质溶于水或有机溶剂而形成的。

多功能智能电表的设计

多功能智能电表的设计摘要目前，电力系统中仪器仪表已经进入了自动化和智能化的时代。

自动化和智能化特性不仅要求这些仪器仪表像传统计量表一样具有计量功能，而且还要具有测量、保护、控制、通信等多种功能，以反映电气元件运行状态和控制调节的信息。

随着高新技术尤其是电子信息技术的快速发展，电子式、多功能、高精度、多费率、自动抄表等产品的优势突显，且已逐步成为电能表发展的主流。

国内仪器制造设计的电能表主要有远程监测仪表，手持式仪表，便携式多功能分析仪表。

而在技术解决方案中，传统的单片机不能满足多功能而且精度低，不适用于信息交互高速实时处理场合。

智能电表具有数据保护，报警，断电显示，负荷控制，防窃电，远程抄表等功能。

从计量到数据处理都采用以集成电路为核心的电子器件，从而取消了电表上长期使用的机械部件，随着智能化电表的发展，将最终取代传统电表在用户中的使用。

本文主要应用AT89C52单片机，RS485通讯各个单元来完成数据的传输，费率的计算，数据的显示，报警，远程抄表控制，使电表实现智能化。

关键词：智能电表；自动抄表；RS485通信；预付费；智能化Design on Multifunctional Smart MeterAbstractAt present, the power system instrumentation has entered the era of automation and intelligent. Automation and intelligent feature not only require these instruments the same as the traditional measurement meter measurement function, but also with the measurement, protection, control, communications and other functions in order to reflect the operational status and control of electrical components, regulation of information.Along with the high technology and new technology electronic information technology’s fast develop ment, the electronic formula, multifunction, the high accuracy, the multi-tariffs, copies product and so on table superiority to underline automatically particularly, and already gradually became the electrical energy table development the mainstream. Design of domestic equipment manufacturers are remote meter monitoring instruments, handheld instruments, portable and multifunctional analysis instruments. In the technical solution，the traditional single chip cannot meet the multi-function and low precision, high-speed information exchange does not apply to real-time processing applications. The intelligent electric instrument has the data protection, the warning function, the power failure demonstration, the load control, against steals the electric work energy, long-distance copies functions and so on table system, uses take the integrated circuit from the measurement to the processing as the core electronic device, thus has canceled on the electric instrument the long-term use mechanical part, along with the intellectualized electric instrument’s development, will substitute for traditional electric instrument in userpractical finally. In this dissert the hand-hold unit, the AT89C52 monolithic integrated circuit are used and so on each unit completes the data with RS485 communications the transmission, the tariff computation, the data demonstration, the warning, long-distance copies the table control, causes the electric instrument to realize the intellectualization.Keywords: Intellectual mater；Auto Read Meter；RS485 Communication；Prepayment；Intellectualization目录中文摘要 (I)外文摘要 (II)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题研究背景，目的及意义 (1)1.3国内外研究概况及发展趋势 (2)1.4智能电表设计的技术要求及主要研究内容 (3)1.4.1技术要求 (3)1.4.2主要研究内容 (4)2智能电表的总体设计方案 (5)2.1总体设计思想 (5)2.2系统总体功能 (5)2.3智能电表的硬件设计方法 (6)2.3.1微处理器或微控制器 (7)2.3.2传感器 (8)2.3.3信号调理 (8)2.3.4A/D转换器和D/A转换器 (8)2.3.5智能电表的接口通信 (9)2.4智能电表的软件设计方法 (9)3智能电表的硬件设计 (12)3.1单片机系统设计 (12)3.1.1AT89C52的主要特性 (13)3.1.2AT89C52各主要引脚功能 (13)3.2电能计量芯片ADE7758 (15)3.2.1ADE7758综述 (15)3.2.2ADE7758引脚配置及功能描述 (15)3.2.3ADE7758信号衰减电路设计及互感器选型 (17)3.2.4ADE7758与MCU接口设计 (18)3.3MCU外围电路及其它模块的设计 (19)3.3.1存储模块设计 (19)3.3.2时钟模块设计 (20)3.3.3液晶显示模块设计 (21)3.3.4按键模块设计 (22)3.3.5串口通信模块设计 (24)4智能电表的软件设计 (25)4.1主流程图 (25)4.2系统初始化 (27)4.3系统子程序模块 (27)4.3.1系统参数自校正模块 (27)4.3.2电量测量功能模块 (27)4.3.3电能检定功能模块 (28)5系统调试 (29)5.1软硬件调试 (29)5.2功能测试 (29)5.3误差的定性分析及改进措施 (30)总结及前景展望 (32)参考文献 (33)致谢 (35)附录1 外文参考文献（译文） (36)附录2 外文参考文献（原文） (41)1绪论1.1引言作为仪器仪表中的一个子类产品，电能表在电力系统的各个环节中占据着重要的地位。

智能仪表设计实例

分解成可独立表征的一批子任务：单独的实体进行设计和调试
子任务分解：
足够简单容易实现
低级子任务：
采用通用模块
最低的难度最高的可靠性
2.较高的性能价格比原则
仪表的造价：研制成本、生产成本、使
用成本。
设计时不盲目追求复杂、高级的方案。
在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单成熟的方案，意味着元器件少，开发、调试、生产方便，可靠性高。
一、基本要求二、设计原则三、研制步骤
一、智能仪表设计的基本要求
无论仪表的规模多大，其基本设计要求大体上是相同的，在设计和研制智能仪表时必须予以认真考虑。
1. 技术(经济)指标及功能 2. 可靠性 3. 便于操作和维护 4. 工艺结构与造型设计
1.技术指标及功能应满足要求主要技术指标：
精度、分辨能力、测量范围、
采用功能强的芯片以简化电路
修改和扩展，硬件资源需留有足够的余地

自诊断功能，需附加设计有关的监测报警电路
硬件抗于扰措施线路板注意与机箱、面板的配合，接插件安排等问题，必须考虑到安装、调试和维修的方便
软件设计研制：
软件设计作一个总体规划，选择平台
程序功能块划分
确定算法
分配系统资源和设计流程图编写代码程序调试和纠错、各部分程序连接及系
统总调
3．仪表综合调试及整机性能测试
系统调试，以排除硬件故障和纠正软件错误，并解决硬件和软件之间的协调问题。硬件调试
静态调试动态调试
查板、电源、芯片
测试软件
测试程序
软件调试
初级子程序调试
模块程序调试
不需要调用其它子程序
监控程序调试

智能温度测量仪课程设计 (1)

智能温度测量仪课程设计报告专业：班级：姓名：学号：指导教师：----智能温度测量仪摘要：本文主要介绍了智能温度测量仪的设计，包括硬件和软件的设计。

先对该测量仪进行概括性介绍，然后介绍该测量仪在硬件设计上的主要器件：“Pt100热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示器以及描述测量仪的总体结构原理。

在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。

总体来说，该设计是切实可行的。

关键词：温度；Pt100热电阻；AT89C51单片机；LCD显示器。

引言：温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量，也是工业控制中主要的被控参数之一。

对温度的测量与控制在现代工业中也是运用的越来越广泛。

而传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。

因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信与信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。

另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。

温度传感器是其中重要的一类传器。

其发展速度之快，以及其应用之广。

并且还有很大潜力为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。

本文利用单片机结合温度传感器技术而开发设计了这一温度测量系统。

文中将传感器理论与单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热电阻作为温度传感器来测量实时的温度，以及实现热电转换的原理过程。

本设计系统包括温度传感器，信号放大电路，A/D转换模块，数据处理与控制模块，温度显示五个部分。

智能仪表实例

15
二、串行数据传送方向
按照数据流的方向分成3种基本的传送方式：全双工、半双工和单工。但单工目前已很少采用，下面仅介绍前两钟方式。 1．全双工：当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工（Full Duplex）制，如图 8．l所示。
智能仪表实例
• 智能仪表的选择-智能仪表的参数 • 传感器的选择 • 传感器的连接
1
智能仪表实例一、基本描述 1、配热电偶（K、E、J、S、B 等信号输入）仪表型号是：SG-808A8301 2、配热电阻（Pt100、 C50)信号输入，仪表型号是：SG-808A-8302 2
高精度全输入智能温控仪-三相移相触
18
频移键控（FSK）的基本原理是把“0”和“ l”的两种数字信号分别调制成不同频率的两个音频信号：
数字信号 10 10 10 10 计算机 MODEM
模拟信号 1 0 1 0
数字信号
MODEM
CRT
图8.3 调制电话线
19
四、信息的检错与纠错
检错：如何发现传输中的错误。
纠错：发现错误之后，如何消除错误，以反馈重发方式纠错在基本通信规程中一般采用奇偶校验或方阵码检错，在高级通信控制规程中一般采用循环冗余码（CRC- Cyclic Re－dundancy Code ）检错，以自动纠错方法来纠错。 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 奇偶校方阵码检错： 1 0 1 0 1 0 1 0 验位二维的奇偶校验 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1
4
智能仪表实例

基于ICL7107的多路多用仪表的设计

f=12 R3R5C3C4=99.8H z主放大电路由R4、R6、U3A组成。

由于心电信号幅度约为0~4mV,而A D转换要求约为1V左右,所以整个电路的放大倍数约为1000左右,而前置放大倍数为11倍,因此本级放大倍数设计为100倍,即:G=1+R6/R4=101。

工频干扰是心电信号的主要干扰,虽然前置放大器对共模干扰具有较强的抑制作用,但有部分工频干扰以差模信号进入电路,且频率处于心电信号频带之内,必须专门滤除,本设计选用双T带阻滤波电路,可以很好的实现50H z的陷波。

通过输入通道的信号调理,从心电电极采集来的带有工频干扰的微弱毫伏级信号,就变成了干净的、符合A D采样要求的信号了。

2 系统软件设计系统软件包括初始化、AD转换、显示和数据处理等。

初始化完成的任务主要是交叉端口的配置,将所用到的片上外设连接到相应的引脚;定时器的配置,以完成每5m s中断一次进行采样。

AD转换完成的任务主要是将模拟量转换成单片机可以处理的数字量。

数据处理完成的任务主要有心电数据的处理,实时时钟的获取等。

显示模块完成的任务主要有实时显示心电波形和心率等。

2.1 液晶显示2.1.1 显示图形本设计显示的心电图形,以横坐标表示时间,纵坐标表示电压。

纵坐标有64个点,显示分辩精度为6位;而A D转换的精度为10位,为了与显示匹配,只取AD转换结果的高6位。

横坐标有128个点,取右18列作为显示文字,左边的110列显示图形。

转换得到的每2点显示一个点,即显示的横坐标每点代表10m s,这样,一屏能显示110X10=1100m s。

液晶显示点的规格是0.23mm X0.21mm,每秒显示的长度是1000/10X0.23= 23mm,与标准的25mm/s的心电图显示速度相去不远。

显示模块得到来自AD转换的数值时,先判断该点是否显示,接着算出要显示点的横坐标、纵坐标和要送入显示缓存中的值,最后送数进入显示缓存中。

判断是否要送数的方法是二取一;判断横坐标也比较简单,直接在上次送数的横坐标基础上加一,超过110则刷新;经过比较,也得出了纵坐标(P ag e)和送入显示缓存中的值的计算方法。

基于MSP430的智能水表设计

基于MSP430的智能水表设计智能水表系统的实用性研究己成为当前仪表行业的热点之一。

本文介绍的就是一种基于MSP430F413单片机的智能水表的设计。

本论文以智能IC卡水表系统为研究对象，重点探讨了基于MSP430F413型超低功耗单片机在低功耗智能仪表上的应用与开发。

智能水表的工作原理本文设计的智能水表的工作原理：用户先购买IC卡（用户卡），并携带IC 卡至收费工作站交费购水，工作人员将购水量等信息写入卡中。

用户将卡插入IC 卡水表表座内时，IC卡水表内单片机识别IC卡密码，校验并确认无误后，将卡中购水量与表内剩余水量相加后（初次使用时，剩余水量为零），写入IC卡水表内的存储器，进而控制电阀开通阀门供水。

用户在用水过程中，带磁感器的叶轮在水流的冲击下转动，通过磁传递，带动上表罩上的梅花齿轮转动并使多极齿轮转动，实现机械累计计量，每当计量到0.01m3时由位于0.01m3处的计量传感器向单片机发出同步的计量脉冲信号，此时，MSP430F413将输入的有效脉冲计入并计算用水量，IC卡水表内剩余水量就会相应的减少一个计量单位，累计用水量就会增加一个计量单位，LCD显示屏上显示剩余水量等相关用水数据。

当剩余水量低于一个定量时（有一个事先设定好的最低剩余水量值），IC卡水表的报警系统启动（蜂鸣器响起），提醒用户及时到供水部门再次购水，这时，LCD显示屏上显示“请购水”字样。

当剩余水量为-1时，单片机驱动电阀自动关闭，切断水源，停止供水并报警。

在用户重新购水读卡存入后，再开通电阀供水。

在正常情况下，阀门处于开通状态，当遇到剩余水量为-1或者电池电压小于3V等其他特殊情况时阀门会由开通变为关闭状态。

MSP430F413简介TI公司MSP430 F413系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器，其中包括一系列器件，它们针对不同的应用而由各种不同模块组成。

它们具有16位RISC结构，CPU的16个寄存器和常数发生器使MSP430微控制器能达到最高的代码效率。

FPGA在智能仪表中的应用

(1)采用ALU和7485系列芯片来实现，这种方案需要6个ALU单元(3片处理4位BCD减法的单元和3片处理借位的单元)和18片74LS85芯片(作为数字比较器)，占用相当大的系统面积，并且看起来非常繁琐功能复杂，不直观。时间延迟大，测量误差也比较大。
(2)完全采用数字组合逻辑电路来实现，这一方案设计门槛比较低，但是占用的系统面积、功耗和测量误差比第一种方案大的多，达到较难以实现的地步。
compareall(比较)模块
实现转换后数据(A、B)同设定的上下限(图中为upperl、lower。1和upper2、lower2)进行比较；减法模块得出的差值(sub)，与设定的基准值c进行比较。最后输出比较结果，将结果送到显示输出部分，以LED显示灯形式来显示结果，如图4所示。
lamp模块
总控显示灯选择模块，根据输入的结果来决定输出灯的颜色，如图5所示。
在低阻值、高精度线圈电阻测试仪中关键部分用FPGA硬件电路来实现，可以节省系统的面积开销、减少所用的芯片数和PCB板块数，提升系统性能，并降低成本。
低阻值、高精度测试仪系统结构介绍
系统的待测体是一个绕有三组铜线圈的机构，外形尺寸大约是7×7×6(mm)，外形结构较复杂。由于系统要通过测量待测线圈的阻值，来确定线圈的圈数，因此，要求有比较高的测量精度。按照工厂流水线作业的要求，待测体电阻值均在5Q以下，测量精度在±0.01Ω以内，反应速度在0.8s以内。整个测试系统由数据采样模块、数据处理模块和显示输出模块组成，系统的原理框图如图1所示。
datachange(数据转换)模块
将输人为七段码的数据转换为BcD码，输出转换后的数据，直接送到显示输出部分，在LED数码管上显示出来，如图2所示。
suball(减法)模块
系统数据处理的核心部分，包括3个子模块，来实现采样的两个12位BCD码数之间的相减。其中的核心子模块为4位BcD减法模块，通过借位，将此模块串接，实现模块复用。将差值送到显示输出部分，在LED数码管上显示出来，如图3所示。

大学毕业设计-智能仪表控制

《智能仪器设计基础》课程设计报学院：太原理工大学现代科技学院专业班级：自动化0701姓名：尹小鹏学号： 07100510题目号：27题目：27. 试设计智能仪表实现智能数字显示仪表。

要求8位数码管显示（4位显示测量值，4位显示设定值），4输入按钮（功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少），可设定上下限报警（蜂鸣器报警）。

适配PT100热电阻，测温范围为0℃~300℃。

采用比例控制、并用晶闸管脉宽调制驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。

摘要运用单片机原理及应用-基于51与高速所学知识，做好智能仪器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。

它的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。

智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。

传感器取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经A／D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理(如非线性校正等)；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM(闪速存储器)或EPROM(电可擦除存贮器)内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号(如报警装置触发、继电器触点等)。

此外，智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机——PC机，由PC机进行全局管理。

通过Keil软件编译，连接。

关键字：A／D转换器EPROM PC机STC89C51 铂金属电阻目录一设计目的及原理 (5)1.1设计题目和目的 (5)1.1.1设计题目 (5)1.1.2设计目的 (5)1.2设计基本要求 (5)1.3设计原理 (6)二．硬件设计 (7)1.1系统原理框图 (7)1.1.1STC89C51简介 (8)1.2基本模块简介 (11)1.2.1 Pt100温度测量接口技术 (11)1.2.2热电阻PT100信号调理电路设计 (12)1.2.3功率输出电路 (12)1.2.4 4-20mA电流输出电路 (13)1.2.5数码管显示及指示电路 (13)1.2.6按键电路 (15)1.2.7报警电路 (15)当温度超过报警限时，单片机相应管脚输出一定频率的电平。

智能仪表原理与设计课件

设计有效的报警和提示功能，及时提醒用户异常情况或操作
错误。
人机交互体验优化
根据用户需求和使用习惯，不断优化人机交互设计，提高用
户的使用体验和满意度。
04 智能仪表的关键技术
嵌入式系统技术
嵌入式系统定义
01
嵌入式系统是一种专用的计算机系统，它被嵌入到一个设备中，
以控制、监视或帮助该设备操作。
嵌入式系统的特点
利性。
软件设计
嵌入式系统开发
基于微控制器或处理器，开发高效稳定的嵌入式系统软件，实现数据采集、处理和控制功能。
数据处理算法
根据测量需求，设计或选择合适的数据处理算法，如滤波、补偿、转换等，提高测量精度和稳定性。
通信协议
实现与上位机或其他设备的通信协议，如Modbus、 Profibus等，实现数据传输和控制功能。
02
嵌入式系统具有高度的自动化、智能化、可靠性和实时性。
嵌入式系统在智能仪表中的应用
03
嵌入式系统在智能仪表中用于实现数据采集、处理和控制等功
能。
无线通信技术
01
无线通信技术的定义
无线通信技术是指通过无线电波传输信号的技术。
02
无线通信技术的特点
无线通信技术具有灵活性、移动性和便捷性等特点。
03
无线通信技术在智能仪表中的应用
智能仪表原理与设计课件
目录
• 智能仪表概述 • 智能仪表的原理 • 智能仪表的设计 • 智能仪表的关键技术 • 智能仪表的未来发展 • 智能仪表的案例分析
01 智能仪表概述
定义与分类
定义
智能仪表是一种具备数据处理、通信和自动化控制功能的工业仪表，能够完成信息采集、处理、显示、控制以及数据传输等任务。

智能仪表原理与设计

1测量原理智能仪表使用源自进的传感技术来测量和通信技术
2
记录能源的消耗情况，例如电流、电压、水流等。
智能仪表通过无线或有线通信技术与能
源供应商或用户设备进行数据交换，实
现远程监控和控制功能。
3
数据分析
智能仪表将收集到的能源消耗数据进行分析，生成报表和图表，帮助用户理解自身能源使用情况并提供节能建议。
智能仪表原理与设计
智能仪表是一种能够实时监测和控制能源消耗的设备。本演示将介绍智能仪表的原理、设计要点、功能和市场前景。
智能仪表的定义和作用
智能仪表是一种先进的测量和控制设备，用于监测和管理电能、水能或其他能源的使用情况。它能够提供精确的能源消耗数据，帮助用户实时了解自身能源消耗情况。
智能仪表的原理和工作方式
智能仪表在家庭中广泛应用，帮助家庭节约能源、管理用电、控制家电等。
2 工业
工业领域使用智能仪表来监控和管理能源消耗，实现精确的生产过程控制和能源成本优化。
3 商业
商业场所使用智能仪表来监测和控制能源使用，提高能源效率、降低运营成本。
智能仪表的市场前景
随着对能源消耗的关注和需求的增长，智能仪表市场将持续扩大。人们越来越重视能源管理，智能仪表将在未来发挥重要的作用。
智能仪表设计的挑战及解决方案
• 数据安全性挑战：通过加密和身份验证等技术保障智能仪表数据的安全。 • 通信稳定性挑战：采用可靠的通信协议和技术，确保智能仪表与其他
系统的稳定连接。 • 用户体验挑战：通过简化操作界面、提供实时数据反馈等方式提升用
户体验。
智能仪表的功能和特性
实时监测
智能仪表能够提供实时能源消耗数据，让用户随时随地了解自身的能源使用情况。

基于热电偶传感器的智能测温仪设计

XXXXXXXXXXX本科毕业论文（设计）二〇一四年五月十日题目基于热电偶传感器的智能测温仪设计作者 XXXXX 学院信息科学与工程学院专业电子信息科学与技术学号 XXX 指导教师 XXX湖南涉外经济学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立开展工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或创作过的作品成果。

对本文工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本科毕业论文（设计）作者签名：二0一四年五月十日摘要在工农业生产过程中，温度是一个非常重要的物理参数，温度检测类仪表作为温度测量工具也因此得到了广泛应用。

热电偶有成本低、准确度高和测温范围宽等优势，自然成为工业应用中优先考虑的方案。

为获得准确的测温值，本论文将微机技术与热电偶传感器结合起来，设计了较高精度较高集成度的智能测温仪表。

跟传统热电偶测温方案相比该设计采用了数字集成芯片MAX6675，该芯片集成了A/D转换器、冷端补偿及SPI 串口的热电偶放大器与数字转换器，这使得仪表的精度跟集成度得到提升的同时也降低了设计的复杂度。

该论文主要由测量仪表的软件设计、硬件设计两个部分组成。

热电偶测温仪表硬件主要由单片机最小系统电路、MAX6675数据采集与转换电路、数码管显示电路、串口通信电路、报警电路五个部分组成。

软件部分主要由数据读取程序、串口通讯程序、数码管动态扫描显示程序等程序模块组成。

设计的测温软件程序可以在51单片机上移植。

关键词：智能仪表；K型热电偶；温度测量；MAX6675；AT89S51ABSTRACTIn the industrial and agricultural production process, the temperature is a very important physical parameters , temperature detection instrumentation for temperature measurement tool class and therefore widely used . Thermocouple low cost , high accuracy and wide temperature range and other advantages, will naturally become a priority in industrial applications programs . In order to obtain an accurate temperature measurement value , this paper will microcomputer technology and thermocouple sensors combine high precision design of a high degree of integration of intelligent Thermometer . Compared with the conventional thermocouple program designed using digital integrated chip MAX6675, the chip integrates the A / D converter , serial interface SPI cold junction compensation and thermocouple amplifier and digital converter. This makes integration with precision instrumentation has been improved , while also reducing the complexity of the design. The paper mainly consists of measuring instruments software design, hardware design of the two parts. In this design , first introduced the hardware part of the thermocouple thermometer table. Thermocouple Thermometer hardware consists of five parts: the smallest single-chip system circuit , MAX6675 data acquisition and conversion circuits , digital display circuit , serial communication circuit , alarm circuit . Software part consists of the following modules: data reading program , serial communication program , the digital display dynamic scanning procedures routines. Software program designed temperature can be used in the 51 MCU .Keywords:intelligent instrument; K-type thermo-couple; temperature measurement;MAX6675; AT89S51目录诚信声明 (I)摘要 (II)ABSTRACT (III)第一章绪论 (1)1.1 研究背景和意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究意义 (1)1.2研究现状及发展趋势 (1)1.2.1国内外测温研究现状 (1)1.2.2发展趋势 (2)1.3研究思路及主要内容 (3)第二章系统方案论证与总体设计 (4)2.1 系统方案论证 (4)2.1.1 热电阻测温系统 (4)2.1.2红外测温系统 (4)2.1.3热电偶测温系统 (4)2.2方案选型与总体设计 (4)2.3本章小结 (5)第三章仪表的硬件设计 (5)3.1温度的数据采集与前期数据处理模块 (6)3.1.1 K型热电偶 (6)3.1.2 K型热电偶串行模数转换器MAX6675 (7)3.1.3 MAX6675与AT89S51 单片机的接口 (9)3. 2 AT89S51与PC机串口通讯模块 (10)3.2 .1 RS-232C标准 (10)3.2.2 MAX232芯片简介 (10)3.2.3单片机的串行口工作方式 (11)3.2.4接口电路 (11)3.3蜂鸣器报警与报警温度值设定模块 (12)3.4 LED数码管显示模块 (12)3.5 AT89S51单片机最小系统模块 (12)3.5.1 AT89S51单片机 (12)3.5.2片内振荡器和时钟电路 (13)3.5.3单片机复位电路 (13)3.6 本章小结 (14)第四章软件设计 (15)4.1 KeilC51集成开发环境简介 (15)4.2 基于KeilC51软件编程设计 (15)4.2.1 主程序流程图 (15)4.2.2 读取MAX6675数据程序 (15)4.2.3 报警温度值设定程序 (17)4.2.4串口通讯程序 (17)4.2.5数码管显示子程序 (17)4.3本章小结 (19)第五章仿真 (20)5.1proteus简介 (20)5.2仿真步骤 (20)5.2.1建立仿真电路原理图 (20)5.2.2导入程序 (20)5.3仿真结果 (21)5.3.1测温模块与报警模块 (21)5.3.2 串口通讯模块仿真 (22)结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附录A 硬件原理图 (27)附录B 设计程序 (28)第一章绪论1.1 研究背景和意义1.1.1 研究背景温度是所有物理现象中一个最基本的物理现象，它是应用于生产过程中最基础、最普通的工艺参数。

智能仪表技术课程设计

智能仪表技术课程设计一、教学目标通过本节课的学习，学生需要掌握智能仪表技术的基本概念、原理和应用。

具体目标如下：1.了解智能仪表的定义、分类和特点。

2.掌握智能仪表的硬件组成和软件原理。

3.了解智能仪表在各个领域的应用。

4.能够分析智能仪表的电路结构和功能。

5.能够使用编程语言进行简单的智能仪表软件开发。

6.能够进行智能仪表的调试和维护。

情感态度价值观目标：1.培养学生对新技术的兴趣和好奇心。

2.培养学生具备创新意识和团队合作精神。

3.培养学生对智能仪表技术在实际应用中的认识和责任感。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.智能仪表概述：介绍智能仪表的定义、分类和特点，以及智能仪表在各个领域的应用。

2.智能仪表的硬件组成：讲解智能仪表的处理器、传感器、显示器等硬件组件的功能和工作原理。

3.智能仪表的软件原理：介绍智能仪表的操作系统、编程语言和软件开发过程。

4.智能仪表的调试和维护：讲解如何对智能仪表进行调试和维护，以确保其正常运行。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法：1.讲授法：教师讲解智能仪表的基本概念、原理和应用。

2.讨论法：学生分组讨论智能仪表的硬件组成和软件原理，分享自己的理解和观点。

3.案例分析法：分析具体的智能仪表应用案例，让学生了解智能仪表在实际中的作用。

4.实验法：学生动手进行智能仪表的组装、编程和调试，提高实践操作能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的智能仪表技术教材，为学生提供系统性的知识学习。

2.参考书：提供相关的技术手册、论文等参考资料，帮助学生深入理解智能仪表技术。

3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和直观性。

4.实验设备：准备智能仪表实验套件，让学生能够亲自动手进行实验操作，提高实践能力。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课采用以下评估方式：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习态度和理解程度。

智能组合仪表在拖拉机上的应用

智能组合仪表在拖拉机上的应用摘要：在分析拖拉机用传统组合仪表特点及存在问题的基础上，提出了智能组合仪表在拖拉机上应用，同时介绍了智能组合仪表开发过程中注意事项。

智能组合仪表具有功能多、智能化程度高、通用性强、操纵方便、可靠性高等优点，还可以满足用户个性化需求，在拖拉机上具有推广应用价值。

关键词：智能；CAN总线；组合仪表0 引言组合仪表是整机工作状态显示的窗口，是信息交流的界面，驾驶员通过组合仪表可以直观、快速的掌握发动机的运转状态、各系统、组件的工作情况，起着非常重要的作用。

近年来，随着电子技术的发展，拖拉机的智能化程度在逐步提高，整车上需要监控的信息也在不断增加，越来越多的信息需要通过组合仪表来显示。

而拖拉机用的传统组合仪表数字化程度低、显示内容不足、功能相对单一、可靠性低，已无法满足监控更多信息的需求。

随着总线技术在农用机械行业的广泛应用、电子技术的进步，智能组合仪表逐渐在拖拉机上开始应用，已显现出了优势，成为了拖拉机主机的卖点之一。

1.拖拉机用传统组合仪表功能及存在问题1.1拖拉机用传统组合仪表拖拉机用传统组合仪表是指使用硬线信号进行信息交互的组合仪表，与外界信息交互以线束连接为主，仪表的接插件上每一个针脚都只具有单一的功能定义。

在仪表已经定型的情况下，想要扩展功能只能不断增加仪表型号，仪表种类的增加给主机厂的管理带来了一定的负担。

1.1.传统组合仪表的功能传统组合仪表通过导线与拖拉机整机上的传感器、开关、灯具等电气元件连接，并对信号进行转换后显示到组合仪表上，能够显示的信息主要有：发动机转速、发动机水温、发动机工作小时数、燃油油量、机油压力、液压油压力、报警灯、状态指示灯等基本信息。

1.1.传统组合仪表常见故障1）常见液晶屏故障拖拉机用传统组合仪表档次一般比较低，能实现最基本的功能，考虑到成本因素，在设计时多采用段码式液晶屏（段码式LCD）或者点阵式液晶屏（点阵式LCD），其中段码式液晶屏由7个笔段组成，用于显示数字，优点是反应速度快、成本低，但在使用过程中容易出现缺笔画，字体显示不全的故障现象，影响用户观察效果。