测控系统设计实践Anew

1、测控系统设计实践指导书（A方向）中原工学院电子信息学院测控与仪器课程组2010.6目 录 第一章 概述4第二章 实践要求及注意事项2第三章 实践项目3第四章 参考文献7第五章 实践项目涉及的主要仪器设备简介8附录 A 伟福Lab2000P系列单片机仿真实验系统指导书8附录 B 实验报告的要求9前 言为了适应测控系统设计实践课程实践性较强的特点，提高教学质量，我们编写了这本测控系统设计实践指导书。本实践指导书是结合测控技术与仪器专业A方向进行编制的。该指导书利用伟福Lab2000P单片机实验仪，使学生更好地掌握测控系统设计结构原理、熟悉软件编写及指导实践课而编写的。实践由浅入深，由易到难，力求最

2、大程度地发挥学生的主观能动性。本书在附录中对伟福Lab2000P单片机实验仪的性能特点、使用方法及常用芯片管脚等进行了介绍。第一章 概述测控系统设计实践课程教学的特点是实践性强，以实例教学的方式引导学生从书本中的理论走向应用，提高动手能力。通过实验学生可加深对测控系统设计认识理解，熟练掌握测控系统设计实践的编程。并有助于学生提高动手能力、创造性分析问题，解决问题的能力。有助于学生逻辑思维的提高。学生从丰富多样的实验操作中增加实践经验，从实例中学习和模仿，就能缩短他们与用人部门的差距，更快地适应工作。第二章 实践要求及注意事项一、实践前必须认真预习实践指导书及实践内容，明确实践目的、步骤、原理，

3、按要求写出实践预习报告。 二、做实验时必须严格遵守实验室的规章制度和仪器设备的操作规程，服从教师和实验技术人员的指导。 三、爱护仪器设备，节约使用材料；使用前详细检查，使用后要整理就位，发现丢失或损坏应立即报告。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它物品，不准将任何物品带出室外。 四、实践时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生。若遇到事故或发生异常现象应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保持现场，不得自行处置。待指导教师查明原因排除故障后，方可继续实验。 五、进入实验室后应保持安静，不得高声喧哗和打闹，不准抽烟，不准随地吐痰，不准乱抛纸屑杂物，要保持实验室和仪器设备的整齐清洁。 六、

4、实验完毕，实验结果须经指导教师审阅无误后方可拆线。经实验室工作人员检查仪器设备、工具、材料后，并清理完本实验台及地面卫生方可离开。 七、实践后要认真完成实践报告,包括分析结果,处理数据,绘制曲线及图表等。八、对违反实验规章制度和操作规程、擅自动用与本实验无关的仪器设备、私自拆卸仪器而造成事故和损失的，肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度按章予以处理。九、在进入实验室前，务必搞好个人卫生，不得将脏物带入室内。十、凡属下列情况之一者，不准进行实践： 没有按要求完成预习报告者； 实践开始迟到十分钟以上者； 不遵守实验规程，不爱护仪器设备又不听批评教育者。第三章 实践项目1、 实训题目：超声波

5、测距仪2、 实训目的(1) 使同学们掌握超声波传感器的正确使用方法；了解超声波传感器的工作原理及其在测距方面的应用。 (2) 通过设计、安装、调试电路等实践环节，提高学生的动手能力，提高分析问题、解决问题的能力。3、 超声波测距性能指标：要求测量范围在0.4-2.5m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。4、 超声波测距方法、原理超声波测距的算法原理: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15时）。X2是声波返回的时刻，X1是声波发声的时刻，X2-X1得

6、出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则距离为340mx0.03S=10.2米。这就是超声波探头到反射物体之间的距离。图1超声波测距原理超声波测距仪采用AT89S51单片机晶振为12MHz，单片机用P1.0口输出超声波换能器所需的40Khz方波信号，利用外中断监测超声波接收电路输出的返回信号，显示电路采用简单的4位共阳LED数码管，段码驱动用74LS244集成电路，位码用S8550三极管驱动。其框图如下：参考电路： 一、40kHz 脉冲的产生与超声波发射 测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生。

7、puzel： mov 14h, #12h；超声波发射持续200ms here： cpl p1.0 ；输出40kHz方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h，here； ret二、超声波的接收与处理 接收头采用与发射头配对的UCM40R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器IC1A和IC1B两极放大后加至IC2。IC2是带有锁定环的音频译码集成块LM567，内部的压控振荡器的中心频率f0=1/1.1R8C3，电容C4决定其锁定带宽。调节R8在发射的载频上，则LM567输入信号大于25mV，输出端8脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理。测距电路的输出

8、端接单片机INT0端口。三、计算超声波传播时间 在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在INT0或INT1端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。其部分源程序如下：RECEIVE0：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ；关外部中断0MOV R7, TH0 ；读取时间值 MOV R6, TL0CLR C MOV A, R6 SUBB A, #0BBH；计算时间差 MOV 31H, A ；存储结果 MOV A

9、, R7 SUBB A, #3CH MOV 30H, ASETB EX0 ；开外部中断0 POP ACCPOP PSW RETI四、超声波测距系统的软件设计 软件分为两部分，主程序和中断服务程序，如图3（a）（b）(c) 所示。主程序完成初始化工作、各路超声波发射和接收顺序的控制。 定时中断服务子程序完成三方向超声波的轮流发射，外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。第四章 参考文献1.邓红.单片机实验与应用设计教程.北京：冶金工业出版社，2004.11172.何立民.单片机实验与实践教程.北京：北京航空航天大学出版社，20013.南京伟福实业有限公司.伟福Lab2

10、000P系列单片机仿真实验系统使用说明书.20034. 超声波测距系统电路设计 - 电子制作 - 太延技术资料网.mht5. 提高超声波测距精度的方法 - 中国西部科技网.mht第五章 实践项目涉及的主要仪器设备简介附录 A 伟福Lab2000P系列单片机仿真实验系统指导书1伟福实验系统组成和结构 伟福实验系统可根据教学实践的需要实现MCS51MCSl96单片机原理与接口，80888086微机原理与接口的+系列实验，并在硬件上预留了自主开发实验的空间。该实验系统对基本实验仅需少量连线就可进行，以减轻学生的工作量，同时也提供了一些需较多连线的扩展性实验以进一步锻炼学员的动手能力。此外，它还为学生

11、们提供了强大的软硬件调试手段。附录A-1 单片机原理与接口课程设计实验系统结构图1.伟福实验系统的硬件组成 本实验仪上有丰富的实验电路和灵活的组成方法。这些电路既可以和8051系列、也可以和80C196系列CPU及80888086CPU组合完成各种实验。本实验仪将高档仿真器所具有的逻辑分析仪、波形发生器和程序跟踪器等强大的分析功能移植到了过来，让学生在做实验时不仅能知道软件的执行过程，也能直观地看到程序运行时，电路上的信号状态，工作时序，非常详细地了解电路的工作情况。附录A-2 伟福LAB2000P实验仪的硬件组成示意图附录 B 实验报告的要求课程设计报告要求（仅供参考）1 题目（三个题任选一题，第一题分量较少，成绩较低）2 目录3 设计要求使用MCS-51单片机，设计数据采集系统，对温度、电压信号通过A/D转换，通过八段码显示（十进制数），按键控制显示的状态（温度、电压），也可以通过并行口（8255）驱动LED发光二极管显示，（并通过串行通讯，把采集的温度、电压值传送到另一台MCS-51单片机系统，并显示温度、电压值）。设计系统硬件电路及编写程序实现该系统要求。该部分内容根据我们布置的设计要求（一人一页纸上的内容）及自己设计和完成情况自己综合考虑。4 设计内容1) 硬件设计（每部分的硬件电路设计，如译码、A/D、8255显示，374形成的键盘、八段码显示、MAX232