柔性测量系统设计任务书.doc

自动化专业综合设计任务书柔 性 测 量 系 统 设 计东南大学自动控制系 2006年3月综合设计任务1、背景本系统的设计紧密结合了rockwell实验室的建设和东南大学自化专业省级品牌专业的建设，适合多种传感器信号，可以作为本科阶段学生的单片机，检测技术等课程的基本实验平台之一。2、开发平台： 本系统需要自制实验平台，需要的开发工具主要有：（1）原理图与PCB版图绘制工具protel99由澳大利亚Protel Technology 公司推出的电子线路设计软件。其具有操作简单,方便,易学等特点,自动化程度较高是目前比较流行的电子线路设计CAD软件之一。 protel的特点如下：将原理图,印制电路板设计,可编程逻辑器件,自动布局和布线，电路模拟仿真功能集于身,是真正意义上的EDA软件,智能化和自动化程度很高。支持由上到下的电路设计,可以完成大型复杂的电路设计。当元件来自仿真元件库时可以对原理图中的电路进行仿真。提供ERC和DRC检查,最大限度的减少设计错误。库元件的管理,编辑功能完善,操作非常方便。通过基本的作图工具,即可完成原理图用元件电器图形符号和PCB图用元件封装图形的编辑和制作。原理图和PCB图之间具有动态链接功能,保证原理图和印制电路板的一致，以便互相检查、校验。 （2）万利MedWin仿真系统本系统调试时使用时使用的是Insight ME-52仿真器,其对应的仿真系统为MedWin仿真系统。MedWin打开之后就会扫描通讯口寻找仿真器硬件,根据需要可以选择模拟仿真和硬件仿真方式进入系统，硬件仿真时代码下载到仿真器中，可以对硬件进行操作；仿真方式时采用软件模拟的方式工作，不能操作硬件。MedWin采用windows标准界面,具有常用的单步,断点,变量查看等一般调试工具,使用非常方便。（3）Fast-MapFast-Map是PLD的简易开发软件之一, Fast-Map专门用于GAL的开发,主要包含一个名为FAST.EXE的可执行文件，特点是简单，直观，易学，但是只允许逻辑表达式描述设计,没有仿真功能。Fast-Map为Dos界面，在工作台方式下输入fast启动FAST。EXE，之后按照提示选择1-5不同的命令，即可以实现输入文件，生成各种文件，退出等不同的功能，源文件有错时，软件会给出提示，修改源文件后重新编译，直至生成正确的熔丝文件。3、设计任务本系统作为一个测量系统，可以对一些常见的电信号进行测量，要有键盘输入、显示和一定的通讯功能；另外作为本科阶段单片机和检测技术的学生实验平台，系统必须方便设计实验，电路要有一定的灵活性。因此本系统的各个模块尽量独立，各模块有其独立的信号输入端和信号输出端，在实验时可以通过引线进行连接，以使系统具有最大的柔性。要求：具有对多种传感器信号（电阻、电容、频率、电压、4-20mA电流）的测量能力； LED显示功能；RS232通讯功能；具有一定的柔性，便于设计学生实验；完成硬件的设计、制作和调试，完成软件的设计、代码编写和调试。综合设计要求与指标1、系统功能要求和指标系统要求具有如下的功能和指标：（1） 采用PT100进行测量温度，测温范围0-100，测温精度0.1；（2） 测量01V电压，分辨力=10mV；（3） 对420mA标准直流电流信号的测量;（4） 测量频率，0-10MHz，测量精度1级；（5） 电容和电阻测量，测量精度1.5级；（6） RS232串行通讯;（7） 6位LED显示;（8） 8按键的键盘;（9） 电源220VAC/50HZ10%;在此实验平台上可以开展如下一些实验：（1） 数字滤波程序设计实验（2） 非线性校正和标度变换程序设计实验（3） 电压信号测量实验（4）实验四 电流信号测量实验（5） 频率信号测量实验（6） 温度量测量实验（7）电容和电阻式传感器测量实验系统功能框图：2、硬软件设计、制作与调试要求硬件设计要求具有一定的柔性，便于设计学生实验，具有对多种传感器信号进行测量的能力。要求电路版制作规范、合理、美观、方便安装，满足一定的抗干扰能力和EMC兼容性要求；PCB版布局合理，模拟地和数字地分离并采用单点接地方式，每个芯片提供退耦电容，提高抗干扰能力；数字电路部分采用网格型接地。软件设计要求采用C51语言编写，优点是可以方便实现模块化设计；按照测量功能要求将程序分成若干功能函数，详细注释出每个函数的功能、入口参数、返回值，方便修改和阅读。开发和调试环境要求：PC机+Windows 98以上操作系统；medWin仿镇开发环境+目标电路版。原始资料与参考文献1张有志.可编程逻辑器件.PLD原理和应用.北京:中国铁道出版社，19962孙育才.MCS-51系列单片微型计算机及其应用.南京:东南大学出版社， 19973王韬.几种信号处理和转换电路单元.电子世界，2002年第五期4陈哓荣，蔡萍，周红全. 基于单片机的频率测量的几种实用方法. 工业仪表与自动化装置，2003年第一期5李汉军.频率的等精度测量. 仪表技术，1999年第三期6符影杰.自动化仪表设计基础.南京：东南大学自动控制系，19977周杏鹏，王寿荣，况迎辉. 检测技术及系统设计.南京：东南大学出版社 19968潘永雄，沙河，刘向阳.电子线路CAD实用教程.西安电子科技大学出版社, 20019黄正瑾 .计算机结构与逻辑设计.高等教育出版社, 199710王福瑞.单片微机测控系统设计大全. 北京航空航天大学出版社，199811胡伟，季哓衡. 单片机C程序设计及应用实例. 人民邮电出版社, 200312康华光，陈大钦.电子技术基础. 高等教育出版社，2000 13王尧.电子线路实践.南京：东南大学出版社，1999 14历玉鸣.化工仪表及自动化. 北京:化学工业出版社，1999 15周杏鹏，王寿荣，况迎辉. 现代检测技术.北京