智能仪器设计实例设计实例
智能仪器仪表课程设计
摘要随着时代的进步和发展，智能仪表已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的温度报警系统，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和模数转换，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。
AT89C51与ADC0808结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。
关键词：温度报警；ADC0808；AT89C51目录1 智能仪器仪表的简介 (2)1.1智能仪器仪表简介 (2)1.2智能仪器仪表的作用 (2)1.3本课题的背景和意义 (3)2 系统设计简介 (4)2.1 芯片简介 (4)2.2 设计要求 (4)2.3 设计方案论证 (4)2.4 硬件设计电路 (5)3 系统硬件设计 (6)3.1控制模块 (6)3.2显示电路 (6)3.3转换模块 (7)3.4报警模块 (7)3.5系统总体电路图 (8)4 设计语言及软件介绍 (9)4.1 keil语言介绍 (9)4.2 Proteus软件介绍 (9)4.3 keil与proteus联调与仿真实现 (10)5 系统软件设计 (11)5.1 程序设计思路 (11)5.2源程序 (12)5.3 调试及仿真 (17)6 结论 (18)7 参考文献 (18)1 智能仪器仪表的简介1.1智能仪器仪表简介仪器仪表（英文：instrumentation）仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。
真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。
广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。
第7章 智能仪器的设计与调试
第7章 智能仪器的设计与调试
7.1.2 设计一台智能仪器的一般过程如图7-1所示，主要分为
三个阶段。第一阶段，确定设计任务，并拟定设计方案；第 二阶段，硬件和软件设计；第三阶段，系统调试及性能测试。 下面简要介绍各阶段的工作内容和设计任务。
第7章 智能仪器的设计与调试
2.软件、硬件协调原则 智能仪器的某些功能（如逻辑运算、定时、滤波）既可通过硬 件实现，也可通过软件完成。硬件和软件各有特点，使用硬件可以 提高仪器的工作速度，减轻软件编程任务。但仪器成本增加，结构 较复杂，出现故障的机会增多。以往人们在智能仪器设计中，过多 地着眼于降低硬件成本，尽量“以软代硬”。随着LSI （LargeScaleIntegration）芯片功能增强、价格下降，这种情况正在 发生着变化。哪些设计子任务应该“以硬代软”,哪些应该“以软代 硬”，要根据系统的规模、功能、指标和成本等因素综合考虑。一 般的原则是，如果仪器的生产批量较大，应该尽可能压缩硬件投入， 用“以软代硬”的办法降低生产成本。此外，凡简单的硬件电路能 解决的问题不必用复杂的软件取代；反之，简单的软件能完成的任 务也不必去设计复杂的硬件。在具体的设计过程中，为了取得满意 的结果，硬件与软件的划分需要多次协调和仔细权衡。
第7章 智能仪器的设计与调试
当仪器总体方案和选用的微处理器种类确定之后，采用 “自顶向下”的设计原则，把仪器划分成若干个便于实现的 功能模块。仪器中有些功能模块既可以用硬件实现，也可以 用软件实现，设计者应该根据仪器的性能价格比、研制周期 等因素对硬件和软件的选择做出合理安排。在对仪器硬件和 软件协调之后，作出仪器总体硬件功能框图和软件功能框图。
基于STM32的通用智能仪表设计及实现
1系统设计STM32微型处理器用的是Cortex-M3内核，外面的接口非常多，主频高达72MHz，它是一种能远程控制的仪器，CAN能被广泛应用到很多行业，优点很多。
如功能强大、可靠性高、技术先进且成本合理等。
CAN总线可以支持多主，通信率高达1Mbit/s(间离小于20m),用这种方式来布置线路，方便性和可靠性大幅度增强。
下图就是智能仪表的设计图。
2关键硬件设计STM32可以用在很多设备上，可以根据用途，选择合适的科学的硬件要求。
这种系统还有一个强大的功能是能裁剪，我们可以按照需求对硬件进行调整，找出适合我们，经济实惠的进行使用。
2.1核心处理器核心处理器使用STM32F103VC，内核是功能强大的32位RISC，工作频率为72MHz，内部安装高速的存储器，能够增强I/O的端口并能连接到两条APB的总线；有三个十二位的ADC，能够提供十五种采样通道或者多种模式；DMA控制器的通道很多，高达十二个，能持的外设种类更多；还包括四个十六位的定时器与两个PWM 定时器；通信标准接口很多，工业领域非常适合；带4个片选的灵活的静态存储器控制器，支持SD卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器；提供并行LCD接口，兼容8080/6800模式；采用LQFP100封装，提供80个GPIO；除了模拟输入I/O，其他管脚可以承受5V信号输入；供电范围非常宽，两伏到三点六伏之间，还有能编程的电压检测器，让整个系统的工作更稳定，抗干扰能力更强，把温度传感器与内部ADC直接相连，能更简便的监测器件周围的环境；最适合的温度是四十到一百零五摄氏度，达到工业生产中的应用需求。
2.2抗干扰设计内部建设也重要。
每种电路里面含有两种类型的信号，一类是模拟信号，另一类是数字信号。
两类中抗干扰能力最强的是数字信号，但是噪音很大，它就成了模拟信号的主要噪声源，因此要重视两种信号的隔离与去耦。
用5V电源输入，要在输入端加入相应的去耦电容。
智能仪器课程设计报告
天津电子信息职业技术学院传感器技能实训课题名称智能温度测温系统姓名王先民学号20班级电信S10-1专业电子信息工程技术所在系电子技术系指导教师岑永祚完成日期2011年12月11日一、 主要内容温度传感器DS18B20采集环境模拟信号，其输出送入AT89C51，单片机在程序的控制下，将处理过的数据送到移位寄存器74LS164，经74LS164输出后驱动三位数码管显示。
当被测温度高于18℃时，单片机发出控制信号使降温电扇以自然风的形式旋转，温度越高转速越快，温度36℃以上时风扇全速工作，点亮此功能指示灯。
二、 基本要求（1）设计测量温度范围－55℃~＋125℃的智能测温系统，要求数码管实时显示测量温度，单片机根据温度高低确定风扇转速 （2）画出程序框图（3）有完整的整机电路图（protel 绘制）（4）完成格式正确、内容完整的实验报告三、 参考文献王祁， 智能仪器设计基础.北京：机械工业出版社，2009目录一、前言 (4)二、系统组成 (4)1、设计思路 (5)2、系统的性能指标： (5)3、系统的主要功能： (5)三、电路组成及工作原理 (5)1、温度传感器功能模块 (6)2、AT89C51单片机 ........................................................................................................ 8 3、74LS164移位寄存器 .. (12)4、晶振电路 (12)5、复位电路 ................................................................................................................... 13 6、键盘电路 . (13)7、显示电路 (14)8、稳压电路 ................................................................................................................... 14 9、显示电路 . (15)10、风扇控制电路 (15)四、课程设计心得与体会 (16)五、参考文献 (16)六、整机电路图 (17)七．心得体会 (18)智能温度测量系统的设计一、前言温度是一种基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量。
智能仪器课程设计
智能仪器课程设计课程设计名称3位半数字电压表学生姓名、学号谭彩铭（0501170118）指导教师牛国柱2009-1-16课程设计要求设计一3位半直流数字电压表，满足下列要求1、量程为20mV，200mV，2V，20V，200V，测量精度要求0.1%2、3位半数码显示3、工作状态显示4、开机自检5、配简单键盘，如量程切换6、配微型打印机接口由实际操作中遇到的问题找解决方案实际搭建的数字电压表的量程为20mV，200mV，2V和8V，能完成量程的自动切换，并有各种量程状态以及超、欠量程的指示灯显示。
原理图附录一所示。
对应的完整汇编程序见附录三。
1 原理图总体思路由于采用3位半AD转换器TC14433，提供的基准电压为2V，可测电压量程为2V，故大于2V的待测电压衰减后输入，小于2V的待测电压放大后输入。
衰减和放大由51单片机控制控制模拟开关4051，4052来完成。
调试当中，发现若输入电压为负时，比例放大就不准确了，且相差较大，故又用运放和模拟开关搭建了一反相控制电路。
原理图当中，U15为用OP07搭建的电压跟随器，用于增大输入阻抗，减小输出阻抗，以减少对待测电压的影响。
U16为用OP07搭建的一反相器。
U1用于若发现待测电压为负，让待测电压反相后进入后续电路。
U6作用同U15。
U1用于控制是否将待测电压衰减1/4后进入后续电路。
U4和U7用于控制是否对电压进行衰减以及衰减多少。
U17作用同U15。
U2为用MC1403搭建的2V电压源，用于输出较准确的电压源给TC14433作为基准电压。
2 AD转换部分TC14433中，EOC与DU端相连，选择连续工作方式。
EOC与51单片机的中端口0相连，由中断方式采集数据。
中断0采集数据服务子程序如图2所示。
3 升降量程及量程状态指示灯显示程序控制升降量程即控制模拟开关4051和4052，是否对待测电压进行放大或衰减。
如何有效的控制量程的自动转换是一较难点，尤其是保证程序的健壮性。
智能化仪器原理及应用(第三版)课件：智能型温度测量仪
智能型温度测量仪
在RAM区中还开辟了4个通用工作寄存区， 共有32个通 用寄存器， 可以适用于多种中断或子程序嵌套的情况。 在MCS-51系列单片机内部， 还有1个由直接可寻址位组 成的布尔处理机， 即位处理机。 指令系统中的位处理指 令专用于对布尔处理机的各位进行布尔处理， 特别适用 于位线控制和解决各种逻辑问题。
智能型温度测量仪
MCS-51 简化结构框图与逻辑符号如图4-3所示。
XTAL1、 XTAL2： 内部振荡电路的输入/ RESET：
EA ： 内外程序存储器选择端。 当 EA 为高电平时， 访问内部程序存储器； 当 EA 保持低电平时， 只访问外部 程序存储器， 不管是否有内部存储器。
智能型温度测量仪
P2.０相连。 存储器和8155的控制信号线分别与8031的相应端
相接， 从而可实现各种器件的读写操作。
智能型温度测量仪
4.2.2
温度是一个很重要的物理参数， 也是一个非电量， 自然界中任何物理化学过程都紧密地与温度相联系。 在 很多产品的生产过程中， 温度的测量与控制都直接和产 品质量、 生产效率、 节约能源以及安全生产等重要经济 技术指标相联系。 因此， 温度的测量是一个具有重要意 义的技术领域， 在国民经济各个领域中都受到相当的重 视。
智能型温度测量仪
与此同时， 将数据显示和打印出来； 也可将输出的开关 量经D/A 转换成模拟量输出， 或者利用串、 并行标准接 口实现数据通信。 整机工作过程是在系统软件控制下进 行的。 工作程序编制好后写入只读存储器中， 通过键盘 可将必要的参数和命令存入读/写存储器中。
智能型温度测量仪 图 4-2 智能型温度测量仪的工作流程
智能型温度测量仪
智能化仪器原理及应用
便携式智能伤口评估仪的设计
便携式智能伤口评估仪的设计摘要：随着我国对人工智能赋能医疗行业的大力推进，我国对“互联网+临床护理”的建设正在持续完善。
其中，针对慢性伤口的管理与评估在临床护理实践中尤为重要，而我国现行的慢性伤口管理与评估技术正处于发展阶段。
本文通过文献综述法对已有伤口评估研究成果进行分析和总结，运用用户调研法分析目标用户在进行慢性伤口处理时的行为和需求，并依据国家医疗器械相关管理条例，展开对伤口评估仪器的设计实践，并设计一款集便携性、精确性、远程会诊平台于一体的智能伤口评估仪方案。
该方案不仅有效解决慢性伤口评估和管理现存的问题，并且为临床医护人员提供了更加系统化和科学化的护理方案。
关键词：便携式；慢性伤口评估；智能化；远程会诊引言在当前人工智能、数字医疗和传感器等技术正在迅猛发展的时代，医疗体系和设备也正朝着智能化的方向迈进。
为了提高护理服务质量和管理效率，国家卫生健康委员会在2019年2月发布了《“互联网＋护理服务”试点工作方案》[1]其中指出应积极应用移动互联网、物联网和大数据等先进技术，丰富护理专业内涵，加强护理信息化建设，创新护理服务模式。
当前，慢性伤口发病率不断上升，因此慢性伤口评估和管理成为了我国伤口护理领域的工作重点。
由此可窥，需要设计一款具有智能化、高效性、精确性和多功能性的伤口评估和管理系统以满足日益增长的慢性伤口患者数量和对于慢性伤口评估与管理的更高要求。
本论文旨在探究优化设计伤口评估设备及系统，以适应这一背景下的需求。
一、伤口评估与管理的概念界定与技术要求（一）概念界定伤口评估与管理是伤口管理的重要环节。
伤口评估是指通过对伤口的病理生理过程及其对患者生命体征和身心状态的影响进行全面、系统、科学的评估，为制定科学、合理、安全、全面的治疗方案和护理计划提供依据。
伤口管理是指对伤口进行规范的清创、覆盖、护理等操作，以达到促进伤口愈合、减轻疼痛、预防感染、降低并发症和提高患者生活质量等目的。
因此，伤口评估和管理是相互依存、相辅相成的。
智能仪器课程设计——基于单片机的风速风向检测系统设计
Ｗｉｎｄ＿Ｄｒｃｔ ＾＝ Ｗｉｎｄ＿Ｇｒａｙ；
Ｗｉｎｄ＿Ｄｒｃｔ＝Ｗｉｎｄ＿Ｔｂｌ［Ｗｉｎｄ＿Ｄｒｃｔ］； ／ ／ 查表求
通信与信息处理
《自动化技术与应用》２ ０ １ ０ 年第 ２ ９ 卷第 ８ 期
Communication and Information Processing
出风向值 Ｗｉｎｄ＿Ｔｂｌ 数组里面依次存储的是二进制码对应的
序如下：
Ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ Ｗｉｎｄ＿Ｄｒｃｔ＝０； ／／ 风向终值
Ｕｎｓｉｇｎｅｄ ｉｎｔ Ｗｉｎｄ＿Ｇｒａｙ＝０； ／／ 风向初值
（格雷码）
ｉｆ（ＫＢＡ１＝＝１）
／／ 通过 ７ 位输
入引脚值计算格雷码
Ｗｉｎｄ＿Ｇｒａｙ＋＝０ｘ０００１；
ｉｆ（ＫＢＡ２＝＝１）
关键词：风速；风向；单片机；检测 中图分类号：ＴＰ３６８．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－７２４１（２０１０）０８－００７０－０４
The Design of Wind Speed and Direction Detection System Based on Microcontroller
图 ４ 风速测量子程序流程图
４．２ 风向测量程序设计
风向测量先测得 ７ 位格雷码的输入， 通过 ７ 位输入 值计算出格雷码， 再通过格雷码换算成二进制码， 最后 通过查表法得出风向角度。
格雷码（Ｇｒａｙ ｃｏｄｅ），又叫循环二进制码或反射二进 制码。格雷码属于可靠性编码， 是一种错误最小化的编 码方式， 因为， 自然二进制码可以直接由数 ／ 模转换器 转换成模拟信号， 但某些情况， 例如从十进制的 ３ 转换 成 ４ 时二进制码的每一位都要变， 使数字电路产生很大
１ 引言
电烤箱的智能温控仪表设计
电烤箱的智能温控仪表设计本文介绍了以STC89C51单片机为核心的电烤箱温度控制系统。
电烤箱的温度控制系统有两个部分组成：硬件部分和软件部分。
其中硬件部分包括：单片机电路、传感器电路、放大器电路、转换器电路、以及键盘和显示电路。
软件部分包括：主程序、运算控制程序、以及各功能实现模块的程序，以如下设计为要求：⑴电烤箱由1kW电加热器加热，最高温度为120°C。
⑵电烤箱的温度可以设置，电烤过程恒温控制为设置的温度，温度控制误差≤±2°C。
⑶可以实时显示设置温度和实际温度，显示精度为1°C。
⑷当实际温度超出设置温度±5°C时发出报警⑸采用STC89C51单片机和11MHz的晶振；采用AD590温度传感器。
⑹采用位式控制、并用晶闸管过零驱动1000W电加热器（电源电压为AC220V）。
文章最后对本设计进行了总结。
对温度控制系统的发展提出了几点建议。
关键词：单片机；温度；电烤箱；控制目录前言 (4)第1章概述 (4)1.1技术指标 (4)1.2控制方案 (4)第2章电烤箱的智能温控仪表硬件部分设计 (5)2.1硬件部分 (5)2.2单片机电路设计 (5)2.2.1 中央处理器CPU (6)2.2.2 运算器 (6)2.2.3 STC89C51单片机引脚功能 (7)2.2.4 引脚功能 (8)2.2.5 控制线 (9)2.2.6 STC89C51单片机的存储器结构 (9)2.2.7 STC89C51单片机的并行I/O端口 (9)2.2.8 STC89C51单片机时钟电路及时序 (10)2.2.9 复位电路 (11)2.2.10 STC89C51单片机的指令系统 (11)2.3传感器电路设计 (11)2.3.1 传感器概述 (11)2.3.2 传感器的基本特性 (12)2.3.3 热电阻的测量电路及应用 (15)2.4A/D转换电路设计 (14)2.4.1 逐次逼近型A/D转换器ADC0809 (16)2.5放大器电路设计 (19)2.5.1 交流放大器电路 (19)2.5.2 直流放大器电路 (20)2.5.3 运算放大器电路 (20)2.6键盘及显示电路的设计 (21)2.6.1 键盘接口电路 (21)2.6.2 LED显示器接口电路 (26)2.7抗干扰电路设计 (28)2.7.1 电磁干扰的形成因素 (28)2.7.2. 干扰的分类 (28)2.7.3 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法 (29)2.7.4 硬件抗干扰措施 (30)第3章软件部分设计 (31)3.1工作流程 (31)3.2功能模块 (31)3.3资源分配 (31)3.4功能软件设计 (31)3.4.1 键盘管理模块 (31)3.4.2 显示模块 (36)3.4.3 温度检测模块 (31)3.4.4 温度控制模块 (39)3.4.5 温度越限报警模块 (41)3.4.6 主程序和中断服务子程序 (43)第4 章结论 (45)参考文献 (46)附录1 (47)附录2 (47)前言随着社会的不断发展，人们对机械的应用也越来越广，进而人们对机械运动的控制要求亦越来越高。
智能仪器设计实例课程设计方案
智能仪器设计实例课程设计方案一、课程目标知识目标：1. 学生能理解智能仪器的基本原理，掌握其设计流程和关键参数。
2. 学生能掌握至少一种智能仪器（如温度控制器、压力传感器等）的工作原理及使用方法。
3. 学生了解智能仪器在现实生活中的应用，并能结合实际情境进行分析。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的智能仪器系统，具备初步的创新能力。
2. 学生能通过查阅资料、团队协作等方式，解决智能仪器设计过程中遇到的问题。
3. 学生能熟练使用相关软件和工具，进行智能仪器的仿真与测试。
情感态度价值观目标：1. 学生对智能仪器产生兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。
2. 学生在团队合作中学会相互尊重、倾听他人意见，培养良好的沟通能力和团队精神。
3. 学生了解智能仪器在国家和产业发展中的重要性，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在培养学生的动手能力、创新能力和实际应用能力。
学生特点：高中生具有一定的物理、数学和电子基础知识，思维活跃，好奇心强，对实际操作和设计有较高的兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践和自主探究，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 智能仪器概述：介绍智能仪器的定义、分类、发展历程及发展趋势。
教材章节：第一章 智能仪器概述2. 智能仪器原理：讲解智能仪器的核心组成部分、工作原理及性能指标。
教材章节：第二章 智能仪器原理3. 智能仪器设计流程：阐述智能仪器设计的基本步骤，包括需求分析、方案设计、硬件选型、软件开发等。
教材章节：第三章 智能仪器设计流程4. 常见智能仪器应用实例：分析温度控制器、压力传感器、流量计等智能仪器的实际应用案例。
教材章节：第四章 常见智能仪器应用实例5. 智能仪器设计实践：指导学生进行智能仪器设计，包括选题、方案论证、硬件搭建、软件编程等。
教材章节：第五章 智能仪器设计实践6. 智能仪器调试与优化：介绍智能仪器调试的基本方法、技巧以及优化策略。
智能仪器设计实例
读时序
写时序
3.4 波形数据存取电路 采用RAM作为波形存储器是最方便的。波形存储器用来存储波形的量化 数据。512K×8的高速CMOS静态RAM,一片存储高8位数据，另一片存 储低8位数据，地址线共用。该存储器功耗低，单电源供电，读写时序 简单，易于程序控制。
波形数据存取电路
3.5 DA转换电路
四、整体方案设计及工作原理
1、整体设计方案：
采用虚拟仪器技术、直接数字合成技术和计算机技术设计并研制低成本、高精度、人机界面友好的函数信号发生器。此方案硬件实现电路简单，电路中省去了单片机、液晶显示以及按钮等，节省仪器成本。
四、整体方案设计及工作原理
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根据公式1，正弦波在一个周期内的采样点值是： 再将f(i)按DAC的比特数取整，从而得到： 式中：n—数模转换器DAC的位数，n=16，INT— 取整函数 每个周期共有N个点， 式中：fosc是时钟发生器频率，fout是输出波形频率，由用户设定，是已知量。
五、波形数据的获取
双极性工作方式
五、波形数据的获取
DA转换电路
3.6 DAC的基准电源电路
测速仪
第一节 智能仪器的设计实例（一）—智能测速仪转速测量问题实质上是转速传感器输出脉冲信号的频率测量问题，因此，在分析测速仪之前，先介绍测频方法。
一、常用的数字化测频方法智能仪器中常用的数字化测频方法主要有两种：测频法和测周法。
1、测频法（1）原理测频法是按照频率的定义（即f ＝N ／t ）对信号的频率进行测量的一种方法，其原理如图1所示。
图中，在与门的两个输入端分别输入被测信号以及持续时间为t 的高电平信号。
这样，只有在时间间隔t 内，被测的脉冲信号才能通过与门。
如果在这段时间内，计数器的计数值为N ，则被测信号的频率可表达为f ＝N ／t 。
图1 测频法测量信号频率的原理图（2）误差分析由f ＝N ／t 可得f t t f N N f f f /])/()/[(/∆∂∂+∆∂∂=∆由于 2//,/1/,//1t N t f t N f N t f -=∂∂=∂∂=所以 t t N N f f ///∆-∆=∆考虑到极限情况，测频法相对误差的最大值为)//()/(m a x t t N N f f ∆+∆±=∆式中，f f /∆为测量频率时的相对误差；N N /∆为计数值的相对误差；t t /∆为与门开启时间的相对误差。
下面首先分析N N /∆。
在测量过程中，与门开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是不相关的，即它们在时间轴上的相对位置是随机的。
在图2中，第一次与门的开闭时刻和被测计数脉冲随机配合的结果使计数器读数为N ；第二次与门的开闭时刻和被测计数脉冲配合与第一次不同，结果使计数器为N +1。
即两次读数相差一个脉冲。
图2 两次计数器读数相差一个脉冲 图3 测频法测量频率时的±1误差当与门开闭时间t 与被测脉冲周期的整数倍相接近或相等时，测频法测量频率的最大可能误差为±1，如图3所示。
此误差常被称为“±1个字误差”或 “±1误差”。
±1误差对测量的影响为)/(1/tf N N ±=∆。
基于51单片机的智能门铃设计
摘要随着互联网技术和信息通讯技术的飞速发展，信息化、智能化的浪潮正在席卷世界的每一个角落，智能门铃系统进入住宅，它正全方位地改变人类的社会生活，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。
由于人们生活水平的不断提高，越来越重视住宅的质量、安全性以及信息的获取和管理，这又大大促进了智能门铃系统的发展。
各种方便于生活的智能门铃系统开始进入人们的生活，以单片机为核心的智能门铃系统就是其中之一。
它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果；它更让我们懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。
智能门铃系统是应用了单片机编程技术、串行通信而设计的一种电控信息管理的智能系统。
本论文介绍了一种用单片机89C51来控制的智能门铃系统的工作原理，并给出了其完整的硬件电路和软件的设计方案与实现方法。
通过对“智能门铃系统”课题的学习和设计，使我了解89C51单片机的特性；进一步的掌握了单片机进行多机通信的原理，对以后的学习和工作做了一个很好的铺垫。
关键词：单片机；智能门铃；c语言编程AbstractAs the Internet technology and the rapid development of information communication technology, information, intelligent wave is swept every corner of the world, intelligent system into a house, it rang is all-around change of human social life, makes the life of people has undergone earth-shaking changes. As people living standard rise ceaselessly, pay more attention to the quality of housing, security and data acquisition and management, which greatly promoted the development of the intelligent system. Various convenient life of intelligent doorbell system began to enter the life of people, based on single chip intelligent bell system is one of them. It is practical, complete functions, advanced technology, make people believe that it is the results of scientific and technological progress, Let us know more, and digital age will change the development of human life, will speed up the development of science and technology.The intelligent systems are used for microcontroller programming techniques, serial communication and design of a kind of electronic information intelligent management system. This paper introduces a kind of MCU 89C51 to control the working principle of the system, intelligent, and gives a complete hardware circuit and software design and realization method.Based on the "smart" subject system of intelligent design and learning, I understand the characteristics of 89C51, grasp the single-chip computer communication on the principle of learning and work to make a very good.Keywords: SCM；Intelligent doorbell；C Programming language目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 智能门铃设计的意义 (1)1.2 智能门铃设计的原则 (1)1.3 研究内容及步骤 (1)第2章单片机 (3)2.1 单片机定义 (3)2.2 单片机应用领域 (3)2.3 89c51单片机简介 (5)2.4 89c51单片机主要特性 (5)第3章系统硬件设计 (12)3.1 元件及介绍 (12)3.2 硬件电路图 (14)第4章系统软件设置及校正 (16)4.1 软件任务分析 (16)4.2 程序流程图 (16)4.3系统校正 (18)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录（一） (22)附录（二） (27)第1章绪论1.1 智能门铃设计的意义单片微机的出现是计算机技术发展史上的一个重要的里程碑，它让计算机从海量的数值计算进入到智能化控制领域。
测控仪器课程设计-小车智能自动避障系统
西安郵電學院测控仪器课程设计报告书系部名称：自动化学院学生姓名：专业名称：测控技术与仪器班级：测控08042011年9月19日至时间：2011 年9月30日小车智能自动避障系统一、设计要求：以红外传感器ST188或ST178作为小车的测距传感器，进行障碍物探测。
当发现障碍物时，给出报警信号，自动适当改变行进方向继续前行。
二、设计方案分析2.1 方案设计：该系统中我们设计一个小车，以STC89C52单片机为主控制芯片，由L298N 芯片控制直流电机转动从而使小车向前跑动；通过一个红外传感器ST188实现小车自动检测障碍物。
系统中主控制器的多个I/O口作为通用I/O口分别连接L298N输出控制信号、ST188输入信号，蜂鸣器报警。
系统硬件总体设计框图如图1所示。
图 1 系统硬件框图2.2背景知识介绍：2.2.1主控制器介绍：80C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。
如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。
它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。
但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。
1 .微处理器该单片机中有一个8位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进行位变量的处理。
2 .数据存储器片内为128个字节，片外最多可外扩至64k字节，用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等，所以称为数据存储器。
3. 程序存储器由于受集成度限制，片内只读存储器一般容量较小，如果片内的只读存储器的容量不够，则需用扩展片外的只读存储器，片外最多可外扩至64k字节。
4. 中断系统具有5个中断源，2级中断优先权。
装载机智能称重仪设计
摘要随着称重技术的不断发展,人们对称重的测量精度和自动化程度提出了越来越高的要求。
传统的机械式称重仪，不仅称重过程复杂、不能够保证精度，而且不具有自动去皮、累加和超载报警等功能。
设计为智能型称重仪,与装载机设备配合使用，可以防止装载机装车时引起货车超载造成铁路行车事故发生，同时防止亏吨，确保客户的满意。
它主要用于当装载机为铁路货车装载散堆料时，能自动显示每斗净重，同时累加重量，并且装满报警，保证货车车皮不超载、不亏吨。
在设计的过程中，在保证仪器精度、稳定性和可靠性的前提下，尽量使仪器具有简单的结构。
按此原则，设计采用模块化设计思路，将整个仪器分为压力传感器,电源电路,信号调理及放大电路,A/D转换,显示电路,单片机系统几个部分进行分析和设计关键词：单片机，传感器，放大电路，A/D转换电路ABSTRCTAlong with weigh technical development continuously, people put forward higher request for the Gravimetric measure precision and automation degrees. The traditional mechanical Gravimetric apparatus not only is complex process of weighing and can’t guarantee precision, but also don’t have automatic peel off ,accumulate and over loading alarm function, and so on, The design is intelligent Gravimetric apparatus, cooperating with loader equipment can prevent loader from causing railway accident when loading, and also can prevent losing one ton of satisfaction to guarantee the customer at the same time. It is mainly used for automatic displaying net weight of each shovel, accumulating weight at the same time, and also full filling alarming, so it finally guarantee the railway wagon of not overloading and losing one ton.During the process of designing, on the premise of guaranteeing the precision, stability and dependability, we must make the instrument have simple structure. According to this principle, we adopt the module mentality of designing, dividing the whole instrument into the following several parts to analyze and design. pressure transduce r、the circuitry of power、circuitry of signal adjusted and amplified、A/D transforms circuitry、display circuitry、SCMC system and height control system.Keywords: SCM;Transducers; Magnify Circuitry; A/D Transform Circuitry.目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)第一章绪论 (1)1.1问题的提出 (1)1.2设计目的以及功能要求 (1)1.3传感器的重要性及国内外的发展趋势 (2)1.4本文的主要内容和意义 (3)第二章总体方案设计 (4)2.2称重测量原理 (4)2.3总体方案的确定 (5)第三章称重传感器设计 (7)3.1传感器概述 (7)3.1.1 传感器定义及其组成 (7)3.1.3 对传感器的要求 (8)3.2电阻应变式传感器 (9)3.2.1 弹性敏感元件 (9)3.2.2 电阻应变片的结构和分类 (13)3.2.3 电阻应变式传感器的工作原理 (14)3.2.4 电阻应变片的变换电路 (16)3.2.5 压力传感器测量电路 (20)3.3称重传感器设计 (20)3.3.1 概述 (20)3.3.2 基本原理及结构计算 (21)第四章电源电路 (25)4.1基本稳压电路 (25)4.2集成稳压元器件的选择 (26)4.3稳压电路的设计 (28)第五章传感器信号放大电路 (30)5.1前置放大器与传感器的配接特点 (30)5.2差动放大器的基本原理 (31)5.2.1分析推导输出与输入基本关系的依据 (31)5.2.2 差动输入放大电路闭环放大倍数的计算 (32)5.3差动输入比例放大器的误差分析 (33)5.4实际放大电路的设计 (33)5.4.1 信号放大器的选择 (33)5.4.2 集成运算放大器的应用及主要特性参数 (35)5.4.3 电路结构 (37)第六章 A/D转换电路 (39)6.1A/D转换电路的选择 (39)6.1.1 A/D转换电路的主要参数 (39)6.1.2 双积分A/D转换电路的工作原理 (39)6.2A/D转换芯片的选择 (41)6.2.1 四位半双积分型A/D转换器ICL7135 (41)6.2.2 ICL7135的输出时序 (43)6.2.3 积分电阻、电容的参数选择 (44)6.2.4 内部结构及转换原理 (44)第七章单片机系统 (45)7.1MCS-51系列单片机的结构 (45)7.1.1 MCS-51单片机的基本组成 (45)7.1.2 MCS-51系列 (46)7.1.3 8051单片机的内部结构 (46)7.28051单片机的引脚及其功能 (47)7.3MCS-51系列单片机接口设计 (48)7.3.1 A/D转换器与MCS-51单片机的接口设计 (49)7.3.2 由8155构成的显示器接口电路 (50)7.3.3 打印机和MCS-51单片机的接口设计 (50)第八章自动控制定高测量系统 (52)8.1 工作原理 (52)第九章结论 (54)参考文献 (56)致谢 (57)第一章绪论装载机智能型称重仪是为了防止装载机装车时引起货车超载造成铁路行车事故发生，同时防止亏吨,确保客户满意的一种具有智能功能的称重装置。
毕业论文-基于STC89C51单片机的篮球计时计分器的设计
基于STC89C51单片机的篮球计时计分器的设计摘要随着科技的日益发展进步，单片机技术已经被广泛应用在科研、工作等重要领域内，目前也已经普及到我们的日常生活中，扮演着十分重要的角色。
本次设计是基于单片机的篮球计分器，以基本篮球规则为依据，设计结构简单且方便操作，对篮球比赛实现实时控制。
此次设计的计分器总共包括四个模块，他们是24秒显示、计时器、记分器、计节器。
实现的功能是：24秒显示能按键控制24秒计时器，当控球时间超过24秒时，可发出报警信号。
计时器可按键调节，可以随时暂停计时，暂停比赛，在每节结束和全场结束时报警。
记分器记录两队的积累分数，可通过按键分别加1、2、3分。
设计分为硬件设计和软件设计。
硬件设计的主要包括的是：LED数码管显示、按键控制系统设计以及辅助功能的设计。
软件设计包括：功能选择、倒计时的实现。
本文主要介绍了用单片机设计实现篮球计分器的整个流程，采用C语言编写程序。
设计引用MAX7219专用LED驱动芯片，解决了多位LED数码管同时显示的问题。
其中时间显示和比分显示部分由两组共阴极LED数码管显示。
时间显示部分可以以分为单位进行计时调整。
比分显示部分可以实现在半场结束后手动换场，两个显示模块均采用动态扫描方式进行显示。
按键控制部分采用独立按键，共设八个按键，实现调整分数、调整时间、比赛的开始/暂停、复位键和交换场地键等功能。
报警部分由蜂鸣器加三级管驱动，实现了发出按键声音和结束报警的功能。
采用单片机控制使这个系统按键操作使用简单，安装方便。
解决了篮球比赛计数器的安装问题，节约了线材，适合在各种规模的体育场馆使用，完全可以代替传统的用钟表进行计时的方法，当然稍加改动也可以用于其他球类比赛，是体育器材向智能化发展的一个实例。
关键词:STC89C51单片机；温度控制；恒温箱；DS18B20AbstractWith the increasing development of advances in technology, chip technology has be en widely applied in the important areas of research, work, etc., now also has spread int o our daily lives, it has developed into a more mature technology, the design will focus on SCM medical incubator temperature control system to do in-depth research. Smart th ermostat not only have a number of functions, which are extremely versatile. It can not only make the upper limit for the precise control of temperature control, but when the te mperature is not set within the range of time, but also through the relay to drive the co rresponding load of work, and at the same time the buzzer and warning lights will issue a warning signal, a very intelligent.Most of microcontroller-based incubator temperature control system is in use in lab oratory, industrial, pharmaceutical, agriculture. In the laboratory especially biological labor atories, we have to get more accurate experimental data, for constant temperature test en vironment demanding. So for the laboratory, the role of the incubator is very important. In the industrial production process, we incubator for relatively more stringent requiremen ts, such as heat, cold treatment products, etc., directly affect the quality of the product. I n medicine medical incubator is mainly used for storing drugs and reagents, transport, vaccines, Refrigerated blood, warmed dialysate, saline warming the like. From the above we can clearly see the important role of the incubator. In agriculture greenhouse, the te mperature control system is essential for the growth of crops for agriculture, so that all aspects of life in the temperature control system is always in a very important position.Keywords: MCU—80C51; Incubator; Temperature control目录摘要..................................... 错误!未定义书签。
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二、地下管道漏水检测仪设计
1.设计原理
LOA (t V0 LAB ) / 2 LOB (LAB t V0 ) 2
f 1.84V f 1.841500 Hz 3000Hz 2a 2 3.14 0.15
漏水声音信号与传感器
3.相关测漏仪硬件设计
（1）.24位A/D CS5360与DSP的接口
则
U01 = EΔR/R = KP
式中：K—重力到电压的转换系数；
P—电阻传感器所受到的重力；
U01—传感器桥路输出电压； E—电桥电源电压。
对应0-450克的重量范围，
本传感器的输出电压0-10mv。
2．信号放大电路
由于传感器输出信号较弱，为了进行有效放 大，提高抗干扰能力，信号放大电路中采用
了仪用放大器AD620。
二、硬件电路设计
密度仪组成框图
1、传感器设计
应变片压阻电桥
固体密度测量系统中传感器由四片性能完全相同的压阻式应变 片组成，通过压阻效应实现重力到电阻的转换，再由电桥将 电阻的变化转换为电压。其中，应变片R1、R3是受压电阻， 应变片R2、R4是受拉电阻。
若 R1 =R3 =R2 =R4=R；ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4=ΔR
第八章 智能仪器设计实例
第一节 智能仪器的设计原则及研制 第二节 固体密度测试仪的研制 第三节 基于DSP处理器的地下管道
漏水检测仪设计
实例1： 固体密度测试仪的研制
三种固体密度测试法 :有天平法、机械 法、电子自动法。
➢测量原理 ➢硬件电路设计 ➢软件设计 ➢测试结果分析
一、电子自动法测量原理
电子自动法是一种基于阿基米德浮力定 律实现对固体的密度测试的方法。
物理学中密度的定义为物体单位体积的 质量数。
在测量密度时，首先测量固体标本在空 气中的重量，再将固体标本浸没在装有 水的容器中，测量固体受水浮力后的重 量，根据阿基米德浮力定律可求出固体 的体积，计算密度值。
设固体标本的质量为M、体积为V，测量
1．简述智能仪器设计的基本要求。 2．智能仪器设计时一般应遵循的基 本原则。怎样理解“组合化与开放式 设计思想”。 3． 智能仪器中微机系统有哪几种构 成方式，分别适用于哪些场合？ 4． 总结目前市场流行的单片机型号、 特点。
5．TMS320系列DSP中，有哪些芯片适合智能仪器， 概括其主要性能特点。 6．简述《仪器设计任务书》的主要内容、主要作用 和编写注意事项。 7．智能仪器设计时如何考虑硬件和软件之间的关系。 8．简述微处理器内嵌式智能仪器硬件设计时应注意 哪几方面的问题。 9．简述智能仪器软件调试、综合调试、整机性能测 试的一般方法。 10．画出相关处理的快速算法流程。概述相关检测 的主要应用。 11．自选仪器设计题目，能较充分体现你的设计能 力、综合所学知识、展示创新性构想，提出设计方 案，论证充分。
模数转换输出时序图
模数转换器与DSP连接原理图
(2).程序存储空间 DSP与FLASH的连接框图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3).数据空间的扩展
DSP与SRAM的连接图
(4).通信模块
4．软件设计
数 据 处 理 软 件 流 程
B通道的信号波形
A通道的信号波形
B通道信号滤波前的功率谱
B通道信号滤波后的功率谱
思考题与习题
密度为σ，有：σ=M/V
V M 0 P1 P2
固体标本在空气中的重量为：P1=Mg 0 0 • g
在水中的重量为：P2=（M--M0）g，
则浸没在水中前后的重量差为：P1--P2M=M0g，
V
其中g表示重力加速度，M0表示与固体标本同 体积的水的质量。根据阿基米德浮力定律，
不规则固体的体积为：
3．数字信号处理电路
数字信号处理电路由AT89C51单片机及外围电
路组成
三、软件设计
软件主要包括上 电自检、逻辑判 断初始化、数据 存储、测试计算、 出错处理五大模 块。
四、测试结果
1．主要技术指标 测量密度范围：1—7.5g/cm3； 均方误差<0.01； 测量体积范围：（50—300）cm3； 体积分辨率：0.1cm3； 测量重量范围：<500g。
测试数据（g/cm3）
2.689 2.690 2.689 2.689 2.691 2.678 2.688 2.686 2.687 2.688
平均值（g/cm3） 2.687
均方差（g/cm3） 0.0035
实例2：基于DSP的地下管道漏 水检测仪设计
相关检测漏水原理
一、TMS320VC5402性能特点 及应用开发
V
M0
P1
P2
0 0 •g
则不规则固体的密度为：
P/g 1
P 1
(P P ) /( • g) 0 P P
1
2
0
1
2
式中σ0为水的密度，因为σ0=1g/cm3，于是 所测固体的密度为：
P1
P1 P2
可见，只要分别求出不规则固体在空气中的重
量P1和该固体在水中的重量P2，根据上式即可得 到被测固体的密度值。