智能仪表课设曲世玉

1、内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题 目：热电阻测温仪学生姓名：曲世玉学 号：1067112216专 业：测控技术与仪器班 级：2010-2指导教师：左鸿飞2内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书摘要 本设计是智能仪表课程设计，这次设计完成了一个温度测试仪的实现，它是利用热电阻的电阻值随温度变化的特性来测量温度的，通过Pt100热电阻做传感器感知温度，经电桥用三线制接法把温度信号转化为电压信号，再经过三运放放大电路进行信号的放大，放大后的信号通过AD转换器ADC0832把电压信号转化为数字信号，STC89C51把信号进行处理，最后LED来显示所检

2、测的数字信号，通过标定使其输出显示为所需的温度值，经编程用查表法得到温度值，以达到测量温度的目的，同时还可以实时监控温度的变化，出现越界及时报警。本次设计中用到的热电阻是Pt100，它的阻值跟温度的变化成正比。Pt100铂热电阻的测温范围是-220660摄氏度，在本次设计中用到的范围是0100摄氏度。Pt100的阻值与温度变化关系为：当Pt100温度为0时它的阻值为100欧姆，在100时它的阻值约为138.5欧姆。关键词：温度测量；热电阻；AD转换器；单片机；目录摘要I目录II第一章 前言1第二章 热电阻测温仪总体方案设计22.1 热电阻测温22.1.1 热电阻的概述及分类22.1.2 热电阻

3、的测温原理及构成32.2 热电阻测温系统构成及框图52.3 热电阻测温三线制接线原理5第三章 热电阻测温仪的硬件电路设计83.1 温度采集与放大电路的设计83.1.1 温度采集电路83.1.2 放大电路83.2 单片机及外围电路的设计93.2.1 单片机STC89C5193.2.2 晶振电路103.2.3 复位电路113.3 模数转换电路设计113.3.1 ADC0832基本介绍113.3.2 ADC0832工作原理133.4 显示电路的设计143.4.1 LED8段数码管143.4.2 74LS164移位寄存器143.5 报警电路15第四章 热电阻测温仪的软件设计164.1 热电阻测温仪的主

4、程序设计164.2 A/D转换器设计174.2.1 数字滤波部分174.2.2 标度变换部分18第五章 总结20参考文献22附录A 热电阻测温仪源程序23附录B 热电阻测温硬件原理图27III第一章 前言科学技术的迅速发展和生产过程的日益自动化，大大提高了产品质量和劳动生产率,降低了材料和能源的消耗，从而提高了对科学和生产过程中每一个参数测量精度的要求。温度是表征物体冷热程度的物理量。人们对周围环境或物体冷热的感觉，以及自然界中的热效应，都是用温度这个物理量来描述的。而且，温度是基本物理量，是国际单位制(SI)中7个基本单位之一。它是一个很重要的物理参数，自然界中的任何物理、化学过程都紧密地与

5、温度相联系，在很多生产过程中，温度测量与控制和安全生产、保证产品质量、提高生产效率、节约能源等重大技术经济指标均相联系。因此在国民经济各个领域中受到了相当的重视，特别是在大、中型企业的工艺流程中，温度是重要的参数之一。 温度不能直接测量，只能借助于冷热不同的物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加以间接测量。人们根据热平衡观点，设计出各种形式的温度测量仪表：选择某一物体与被测量物体相接触，并进行热交换，当两者达到热平衡状态时，选择物体与被测量物体温度相等，于是，可以通过测量选择物体的某一物理量(例如液体的体积、导体的电阻)，得出被测物体的温度数值。当然为了得到温度

6、的精确测量，要求用于测温的物体的物理性质必须是连续的、单值的随温度的变化而变化，并且要求再现性好.测温仪表分为接触式测温的仪表，如膨胀式温度计、电阻温度计、热电偶温度计；及非接触式测温仪表，如辐射式温度计、亮度温度计、比色温度计、真实温度测量仪。 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。第二章 热电阻测温仪总体方案设计2.1 热电阻测温2.1.1 热电阻的概述及分类 热电阻（thermal resistor）是中低温区最常用的一种温度检测器。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随

7、温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁镍等。热电阻的主要种类：l 普通型热电阻 从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。l 铠装热电阻 铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、

8、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为2-8mm，最小可达2mm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；机械性能好、耐振，抗冲击；能弯曲，便于安装；使用寿命长。l 端面热电阻 端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。l 隔爆型热电阻 隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于B1a-B3c级区内具有爆炸危险场所的温

9、度测量。 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150易被氧化。中国最常用的有R0=10、R0=100和R0=1000等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50和R0=100两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。2.1.2 热电阻的测温原理及构成 热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。热电阻大都

10、由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。 在工业应用中，热电偶一般适用于测量500以上的较高温度。对于500以下的中、低温度，热电偶的输出的热电势很小，这对二次仪表的放大器、抗干扰措施等的要求就很高，否则难以实现精确测量；而且，在较低温区域，冷端温度的变化所引起的相对误差也非常突出。所以测量中、低温度一般使用热电阻温度测量仪表较为合适。 与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻

11、的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即   式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0）时对应电阻值；为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为：  式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。 相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50300左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200500范围内的温度测量，

12、其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。    从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系（最好呈线性关系）。    热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离

13、，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。 目前热电阻的引线主要有三种方式： l 二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。l 三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。 l 四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成

14、电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。   热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。和热电偶温度传感器相类似，工业上常用的热电阻主要有普通装配式热电阻和铠装

15、热。  普通通装配式热电阻是由感温体、有锈钢外保护管、接线盒以及各种用途的固定装置级成，安装固定装置有固定外螺纹、活动法兰盘、固定法兰和带固定螺栓锥形保护管等形式。铠装热电阻外保护套管采用不锈钢，内充高密度氧化物绝缘体，具有很强的抗污染性能和优良的机械强度。与前者相比，铠装热电阻具有直径小、易弯曲、抗震性好、热响应时间快、使用寿命长的优点。 对于一些特殊的测温场合，还可以选用一些专业型热电阻，如，测量固体表面温度可以选用端面热电阻，在易燃易爆场合可以选用防爆型热电阻，测量震动设备上的温度可以选用带有防震结构的热电阻等。2.2 热电阻测温系统构成及框图 本次设计用到了PT10

16、0铂热电阻、惠斯顿电桥、三运放放大电路、ADC0832、STC89C51和LED显示。图2.2 热电阻测温系统框图2.3 热电阻测温三线制接线原理 热电阻是电阻值随温度变化的温度检测元件。它是利用物体（常见的是特定的金属或半导体材料）的导电率随温度变化而变化的原理制成。它的阻值跟温度的变化成正比，随着温度上升而成匀速增长。 使用热电阻测温的过程实际上是一个测量置于测量点上的热电阻的阻值的过程。 电阻是基本电参数之一，其阻值 R 可按伏安特性定义,即 RU，其中U 为电阻两端的电压，I 为流过电阻的电流或者按功率 P 来定义,即 RP()。可见测量热电阻必须在热电阻两端连接导线，而导线的阻值以及

17、阻值随温度变化的特性以及引入的其它干扰，必然会影响测量结果。而要消除这种影响，就必须知道引线的状况，在对热电阻进行测量的同时，从引线的两端对引线进行监测。在两根引线参数一致的前提下，要知道其中一根的状况，至少需要增加一根导线，用来将测量引线中的一根的现场端连接到仪表端。这就是热电阻的三线制连接的由来。 热电阻测量仪表（温度指示仪、温度变送器等）比较常见的是采用电桥作为前置电路，在采用三线制的条件下，能够有效的消除现场到控制室之间数十到数千米导线对的测量造成的影响。 为了说明其工作原理，下面从电桥平衡原理说起。 图2.3.1 电桥1 图2.3.2 电桥2对图2.3.1所示的电桥，当A、C端加上电

18、压Ue时，B、D端的电压：Uo=Ue×R2(R1+R2)Ue×R3(R3+R4)当电桥平衡，即Uo=0时，有：Ue×R2(R1+R2)Ue×R3(R3+R4)整理后有：R1×R3R2×R4或R1R2R4R3由这个公式可以看出电桥平衡时：供电电压Ue波动时，输出电压Uo不变；桥路的四个桥臂电阻R1、R2、R3、R4按相同比例变化时，输出电压Uo不变； 相邻的两个桥臂电阻（R1、R4，R2、R3，R1、R2，R3、R4）按相同比例变化时，输出电压Uo不变；在平衡电桥的任意一个桥臂上增加一个电阻R，如图2.3.2所示。 当R= 0时，电桥仍

19、然保持平衡；当R发生改变时，Uo的变化仅与R的变化相关这时如果将R作为被测热电阻代入桥路，桥臂电阻的一部分转化为测量接线的电阻值R1、R2，如图2.3.3所示。图2.3.3 三线制接法 根据前面的分析可以看出：当Ra、Rb按相同比例发生变化时，对桥路输出Uo没有影响。Rc变化会影响桥路供电电压，但对输出Uo没有影响。桥路输出Uo仅和被测热电阻R有关。在实际测量电路中，电桥并不一定设计成平衡状态，热电阻从那个桥臂接入也没有一定之规，但采用三线制接法，利用电桥的平衡能力消除连接导线影响的基本原理是相通的。 以电桥作为热电阻测温仪表的前置电路，可以将热电阻的阻值直接转换成相应的电压，对后续电路没有严

20、格要求，同时可以有效克服接线电阻对测量的影响。通过对桥路参数的合理选择，可以使仪表获得良好的抗干扰能力，所以在热电阻测温仪表中广泛采用。从上面的原理分析可以看出，无论采用哪种方法，要消除导线Ra、Rb对于测量的影响，都有一个要求两根导线的阻值以及在受环境影响发生的变化量都完全一致的要求。同时对于导线Rc，虽然从理论上对测量不会发生影响，但那只是在理想状态下的推导，实际工作中，仍然会对测量产生影响，而要消除这种影响，就必须对这根导线的状态有所了解，最简单的做法，就是让这根线和其它两根线保持一致。所以在采用三线制接线要求采用相同阻值和材质的导线，最简单的方法就是：采用同规格同材质的导线，例如使用三

21、芯电缆；同时避免或减少中间接头，因为接头的质量有可能对测量产生影响。第3章 热电阻测温仪的硬件电路设计3.1 温度采集与放大电路的设计3.1.1 温度采集电路热电阻测温采用惠斯顿电桥，电桥的四个电阻中三个是恒定的，另一个用Pt100 热电阻，由于Pt100在0时阻值为100欧姆，当Pt100电阻值变化时，测试端产生一个电势差，由此电势差换算出温度。Pt100采用三线制接法，设计电路。图3.1.1 温度采集电路3.1.2 放大电路温度经过热电阻Pt100温度传感器的温度采集电路后转化为相应的电压值，再经运放电路放大相应的倍数后送入AD转换器ADC0832。放大电路采用的是三运放放大电路，有三个运

22、算放大器组成。器连接方式如图3.1.2所示：图3.1.2 三运放放大电路3.2 单片机及外围电路的设计3.2.1 单片机STC89C51根据初步设计方案的分析，设计这样一个简单的应用系统，可以选择带有EPROM的单片机，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展程序存储器，电路可以简化。此电路选择Atmel公司生产的AT89C51。AT89系列与MCS-51系列单片机相比有两大优势：第一，片内程序存储器采用闪速存储器，使程序的写入更加方便；第二提供了更小尺寸的芯片，使整个电路体积更小。它以较小的体积、良好的性价比倍受青睐。STC89C51RC是采用8051核的ISP（In System Progr

23、amming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C52RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051 单片机，全新的流水线/精简指令集结构,内部集成MAX810 专用复位电路。l 工作电压：3.4V-5.5V

24、（5V单片机）/ 2.0V-3.8V （3V 单片机）l 片上集成512 字节RAMl 有2个16 位定时器/ 计数器l STC89Cc516AD具有ADC功能。10 位精度ADC，共8 路l 封装：PDIP-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32,TSSOP-20l 内部集成MAX810 专用复位电路（外部晶体20M 以下时，可省外部复位电路l 通用I/O 口（27/23个），复位后为：准双向口/ 弱上拉l ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器图3.2.1 STC89C51引脚图3.2.2 晶振电路STC89C52RC单片机单片机芯片内部有

25、一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片的引脚X1，输出端为X2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。电路中的微调电容通常选择为30pF左右，该电容的大小会影响到振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体的振荡频率为12MHz。图3.2.2 晶振电路3.2.3 复位电路单片机具有多种复位电路，本系统采用电平式开关复位与上电复位方式，具体电路如图所示。当上电时，C3相当于短路，给RST端输入大于24个振荡周期以上的高电平脉冲，使单片机复位，在正常工作时，按下开关使单片机复位。图3.2.3 复位电路3.3 模数转换电路设计3

26、.3.1 ADC0832基本介绍ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输

27、入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2 位数据用于选择通道功能。图3.3.1 ADC0832引脚结构ADC0832各引脚功能：1(/CS)：片选，低电平有效；2、3(CH0、CH1)：模拟信号输入端，有四种工作模式；4(VSS)：接地；5（DI）：数据输入口（其实是输入命令用）；6（DO）：数据输出口（输出AD转换结果）7（CLK）：时钟，低于600KHz；8（VCC）：电源兼基准，5V表3.3.1 通道地址通道工作方式说明SGL/DIFODD/SIGN0100+-差分方式01-+10+单端输入方式11+图

28、3.3.2 ADC0832时序图3.3.2 ADC0832工作原理采样-保持：为了能不失真的恢复原模拟信号，采样频率应不小于输入模拟信号的频谱中最高频率的两倍，这就是采样定理，即由于A/D转换需要一定的时间，所以在每次采样结束后，应保持采样电压在一段时间内不变，直到下一次采样的开始。实际中采样-保持是做成一个电路。量化与编码：模拟信号经采样-保持电路后，得到了连续模拟信号的样值脉冲，他们是连续模拟信号在给定时刻上的瞬时值，并不是数字信号。还要把每个样值脉冲转换成与它幅值成正比的数字量。以上为A/D转换的一般步骤，在本电路中由ADC0832芯片完成。图3.3.3 ADC0832硬件图3.4 显示

29、电路的设计3.4.1 LED8段数码管 八段数码管比七段数码管多路一位小数点，实际是8个LED摆放排列而成。当特定的某几个数码管点亮时，就显示了特定的数字形状。有共阳极和共阴极之分，共阳极是指8个输入端a、b、c、d、e、f、g、dp要输入低电平才会是相应LED点亮，共阴极则须输入高电平。本次设计用的是共阳极的数码管。3.4.2 74LS164移位寄存器 4LS164为8位移位寄存器，当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA-QH）均为低电平。串行数据输入端（A、B）可控制数据。当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当A、B有一个

30、为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。如图3-9所示。引脚功能：l CLOCK：始终输入端l CLEAR：同步清除输入端（低电平有效）l A,B：串行数据输入端l QA-QH：输出端图3.4.2 74LS164封装图 3.5 报警电路 当所测温度超过测量上限时，需要蜂鸣器发出报警声。电路如下：图3.5 报警电路第4章 热电阻测温仪的软件设计4.1 热电阻测温仪的主程序设计图4.1 热电阻测温仪软件系统框图图4.2 主程序流程图4.2 A/D转换器设计4.2.1 数字滤波部分所谓的数字滤波，就是在计算机中通过软件按照某种算法对输入信号进行平滑加工等处理，以减

31、少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性。常用的数字滤波的方法有算术平均值滤波法、限幅滤波法、滑动平均滤波法、一阶滞后滤波法、中值滤波法等。以下对几种常用的方法做简要的介绍。 1.算术平均值滤波法：连续取 N 个采样值进行算术平均运算。 优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波，这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。 缺点：对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用。 2.限幅滤波法：根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为 A ），每 次检测到新值时判断

32、：如果本次值与上次值之差 <=A, 则本次值有效，如果本次值 与上次值之差 >A, 则本次值无效 , 放弃本次值 , 用上次值代替本次值。 优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。 缺点：无法抑制那种周期性的干扰，平滑度差）3.滑动平均滤波法：把连续取 N 个采样值看成一个队列，队列的长度固定为 N,每次采样到一个新数据放入队尾 , 并扔掉原来队首的一次数据 .把队列中的 N 个数据进行算术平

33、均运算 , 就可获得新的滤波结果 优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，适用于高频振荡的系统。 缺点：灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差，不适用于脉冲干扰比较严重的场合。 4.一阶滞后滤波法：取 a=0-1，本次滤波结果 = （ 1-a ） * 本次采样值 +a* 上 次滤波结果。 优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用，适用于波动频率较高的场合。 缺点：相位滞后，灵敏

34、度低，滞后程度取决于 a 值大小，不能消除滤波频率高于采样频率的 1/2 的干扰信号。 5.中值滤波法：连续采样 N 次（ N 取奇数3-5），把 N 次采样值按大小排列取 中间值为本次有效值。 优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰，对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜。 6.去极值平均值滤波法：对被测参数采样N次，并按大小顺序排列，从首尾各舍掉一个大数和一个小数，再将剩余的进行平均，这种方法既能去掉脉冲干扰，

35、又可以对采样进行平滑加工，在快，慢系统中都能削弱干扰，提高控制质量。 综上所述，考虑到是通用调节器要适应性强，所以选用去极值平均值滤波法 在设计中,用定时器T1进行采样,采样之后进行数字滤波。在计算机过程控制系统中，生产中的温度、压力、流量、液位等各个参数都有着不同的数值和量纲，所有这些参数都经过变送器转换成统一的电流或电压信号，又由A/D转换成数字量。为进一步进行显示、记录、打印以及报警等操作，必须把这些数字量转换成工程单位，以便操作人员对生产过程进行监视和管理，这就是所谓的标度变换。4.2.2 标度变换部分1 标度变换有许多不同的方法，取决于被测参数测量传感器的类型，设

36、计时应根据实际情况选择相应的标度变换方法。 2 线性参数标度变换是最常用的标度变换方法，其前提条件是被测参数值与A/D转换结果为线性关系。线性标度变换公式 为了使程序设计简单，一般把一次测量仪表的下限Ymin所对应的A/D转换值置为0，即Nmin=0，则 在许多测量系统中，仪表下限值Ymin=0，此时，对应的Nmin=0，则 3. 非线性参数的变化规律各不相同，故标度变换公式亦需根据各自的具体情况建立。 例如，在用节流装置和差压变送器测量流量时，流量与差压之间的关系为 图4.2 A/D转换器程序流程图第五章 总结通过6周的智能化仪表课程设计，使我对智能化仪表有了更深刻的了解。我们这次设计课题是

37、热电阻的测温仪表设计，要求我们自主独立设计方案、编写程序、调试程序、专用芯片下载程序，最后在实现本设计是将现场采集到的温度信号通过热电阻Pt100以电信号的形式表现出来，通过A/D采集并转换成相应的数字信号输入到单片机中。然后通过单片机的处理，把温度信号通过显示器显示出来，从而实现对现场温度的检测。硬件电路设计时，我们的电路也出现了不少问题尤其是前置放大部分，电路板做两块，最后调试的结果还算满意，当然在电路焊接与调试过程中也犯下不少不该犯的错误，相信对我以后的实习和生活都会有个提醒；由于硬件电路设计部分花去了很多时间，导致没有太多时间去搞软件设计，我们的软件出现了不少问题，在低于100时进行测

38、量显示是比较让人满意的，高于100时就会出现乱码现象；精度方面基本上达到预期的要求。通过这次实习，我学到很多东西，熟练了PROTEL、DXP、SE99等软件。这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义；也对自己的动手能力是个很大的锻炼。在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。这6周的课程设计使我从理论到实践上的一个飞跃，使我深刻地理解了实践的重要性，理论无论多么熟悉，但是缺乏了实践的理论是行不通的。在学校我们学到的很多都是书本上的理论知识,从考试到学习，都是围绕书本的理论知识展开的，而很少会关心我们自己的实际动手能力，这一

39、次的课程设计让我们自己去发现问题，去想问题，去解决问题，去亲手操作、实践，这个过程使得我觉得自己完成了一次质的飞跃。在整个实习过程中，都得对实验仪器，对工作，对同学安全负责，这也培养了我的责任感。实习的时候的确觉得很累，而且从理论到实践的这个过程并不想想象的那样简单，从开始就不断地遇到问题和困难，但是这样更锻炼了自己的思维，如何去把理论和实践结合，许多事情经过了自己去想，有思考，有实践，就会有收获，收获就意味着我的实践能力有了提高。我还从实习中学到了很多做人的道理，对我来说受益非浅，这对我今后踏入工作岗位是非常有益的。除此以外，我还学会了如何更好地与别人沟通，如何更好地去陈述自己的观点，相信这

40、些宝贵的经验会成为我今后成功的最重要的基石。实习是每一个大学毕业生必须拥有的一段经历，它使我们在实践中了解社会，让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识，也打开了视野，增长了见识。我们要更加重视实习课程的学习，努力将自己培养成为既有文化又有技能的双型人才，为我们以后更好地服务社会打下了坚实的基础。总体来说我还感觉到我对电子设计和智能化仪表的知识认知有限，还不能独立做很多事情，因此在今后的学习中，还需要不断学习相关电子设计知识与技能。这次课设我收获颇多，特别感谢学校和学院给我们这次实习机会，感谢各个指导老师在百忙之中来指导我们实习，在此我深表感谢。参考文献1 李文涛，过程控制，科学出版社，20

41、12.022 徐科军，自动检测和仪表中的共性技术J，清华大学出版，2002.113 杨振江，智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用M，西安电子科技大学出版社，2001 第12 版4 松井邦彦，传感器实用电路设计与制作J，科学出版社.1999.025 王守刚，电路原理图与电路板设计教程D，北京希望电子出版社，2000.036 李志全，智能仪表设计原理及应用M，国防工业出版社，1998.097 郑建国，一种高精度的铂电阻温度测量方案，自动化仪表M，1997.108 沈德金，陈粤初，MCS-51系列单片机接口电路与应用程序实例M，北京航空航天大学出版，1990.089 周航慈，单片机应用程序设计M，

42、北京航空航天大学出版社，1991第8版10 高峰，单片微型计算机与接口技术M，北京科学出版社，2003.1211 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉，8051单片机实践与应用M，清华大学出版社，2002.0612 浅谈智能仪器仪表的发展趋势及其应用前景M，科技创新导报，2009第6期13 李道华，传感器电路分析与设计J，武汉大学出版社，2003.0514 李建民，单片机在温度控制系统中的应用M，江汉大学学报，1996.09附录A 热电阻测温仪源程序#include <reg52.H> #include "intrins.h"#define uint unsigned int

43、#define uchar unsigned char/ADC0832的引脚sbit ADCS =P20; /ADC0832 chip seclectsbit ADDI =P22; /ADC0832 k insbit ADCLK =P21; /ADC0832 clock signalsbit P3_0=P10; /DATAsbit P3_1=P11; /CKsbit feng=P17; /CKuint temp;/定义一个浮点型变量void SEND(uint z);void Ini_UART(void);void delayms(void);uchar getdata; /获取ADC转换回来

44、的值unsigned char disp_buffer4;unsigned char dis=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6;unsigned char point=0x00,0x01,0x00,0x00;unsigned char d4;void delayms(void) /delay 1.01ms unsigned char x,y; x=10; while(x-) y=4; while(y-); /采集并返回unsigned int Adc0832(unsigned char channel) /AD转换，返回结果 u

45、char i=0; uchar j; uint dat=0; uchar ndat=0; if(channel=0)channel=2; if(channel=1)channel=3; ADDI=1; _nop_(); _nop_(); ADCS=0;/拉低CS端 _nop_(); _nop_(); ADCLK=1;/拉高CLK端 _nop_(); _nop_(); ADCLK=0;/拉低CLK端,形成下降沿1 _nop_(); _nop_(); ADCLK=1;/拉高CLK端 ADDI=channel & 0x1; _nop_(); _nop_(); ADCLK=0;/拉低CLK端,形成下降沿2 _nop_(); _nop_(); ADCLK=1