毕业论文 智能温湿度变送器.doc
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毕业论文 智能温湿度变送器,页数54 字数20511 摘要本论文主要是研究和设计智能的温湿度变送器。论文主要对变送器的硬件设计和程序设计，并对部分电路进行了仿真调试。变送器可以对0～70℃范围的温度和0～100％rh的湿度进行测量并进行信号变送。整个设计按照要求逐步设计，并以实际情况选择硬件芯片。在本次设计中，通过传感器...
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毕业论文 智能温湿度变送器
页数 54 字数 20511
摘 要
本论文主要是研究和设计智能的温湿度变送器。论文主要对变送器的硬件设计和程序设计，并对部分电路进行了仿真调试。变送器可以对0～70℃范围的温度和0～100％RH的湿度进行测量并进行信号变送。整个设计按照要求逐步设计，并以实际情况选择硬件芯片。在本次设计中，通过传感器对温度和湿度进行采样；利用双积分式A/D转换器完成模数转换；微处理器是智能变送器的核心部分，采用AT89C2051单片机，其独特的功能和灵活性非常适合本次设计的要求；采用串行D/A芯片进行数模转换；由V/I电路完成模拟输出；单片机和PC机之间用RS-232串行接口直接连接。最终变送器能实现温度、湿度的串行数字输出和4～20mA或1～5V的模拟输出。其中程序编写采用汇编语言。
关键字：变送器 单片机 智能仪表 串行通信
目 录
前言 ………………………………………………………………………………1
第一章 概述 ……………………………………………………………………2
1.1 智能温湿度变送器设计的时代背景 ……………………………………2
1.2 智能变送器 ………………………………………………………………2
第二章 总体设计方案 …………………………………………………………4
2.1 设计要求及主要任务 ………………………………………………………4
2.2 总体设计方案 ………………………………………………………………4
第三章 硬件设计 ………………………………………………………………6
3.1 传感器的选择 ……………………………………………………………6
3.1.1 温度传感器 …………………………………………………………6
3.1.2 湿度传感器 …………………………………………………………7
3.2 单片机 ……………………………………………………………………8
3.2.1 功能特性概述 ………………………………………………………8
3.2.2 引脚功能说明 ………………………………………………………9
3.3 A/D转换电路 ……………………………………………………………10
3.3.1 双积分式A/D转换的原理 …………………………………………10
3.3.2 用AT89C2051设计的A/D转换器 …………………………………11
3.4 D/A转换电路 ……………………………………………………………13
3.4.1 芯片介绍 ……………………………………………………………13
3.4.2 D/A转换电路的设计 ………………………………………………14
3.5 单片机与PC机的通信接口电路 ………………………………………15
3.5.1 串行通信接口概述 …………………………………………………15
3.5.2 串行接口电路 ………………………………………………………15
3.6 模拟输出电路 ……………………………………………………………16
3.6.1 保持器 ………………………………………………………………17
3.6.2 V/I转换电路 ………………………………………………………17
3.7 基准电压的设计 …………………………………………………………19
3.8 小结 ………………………………………………………………………20
第四章 软件设计 …………………………………………………………………21
4.1 软件设计整体描述 ………………………………………………………21
4.2 获取温度数据程序的设计 ………………………………………………21
4.2.1 DS1820测温原理 ……………………………………………………21
4.2.2 高分辨率温度数据的获取 …………………………………………22
4.3 获取湿度数据程序的设计 ………………………………………………25
4.3.1 A/D转换程序设计 …………………………………………………25
4.3.2 温度补偿程序设计 …………………………………………………27
4.4 串行通信程序设计 ………………………………………………………27
4.5 D/A转换程序设计 ………………………………………………………29
第四章 仿真调试及误差分析 ……………………………………………………32
4.1 仿真调试 …………………………………………………………………32
4.1.1 EWB简介 ……………………………………………………………32
4.1.2 模拟调试 ……………………………………………………………33
4.2 误差分析 …………………………………………………………………36
第五章 结论 ……………………………………………………………………38
参考文献及资料 …………………………………………………………………39
附录1 电路图 ……………………………………………………………………40
附录2 程序 ………………………………………………………………………42
[1] 凌志浩主编. 智能仪表原理与设计技术. 上海：华东理工大学出版社 2003
[2] 蔡美琴等编. MCS－51系列单片机系统及其应用. 北京：高等教育出版社，1992.8
[3] 苏铁力等编著. 传感器及其接口技术. 北京：中国石化出版社，1998
[4] 康华光主编. 电子技术基础.模拟部分. 第4版. 北京：高等教育出版社，2000.7
[5] 康华光主编. 电子技术基础.数字部分. 第4版. 北京：高等教育出版社，2000.7
页数 54 字数 20511
摘 要
本论文主要是研究和设计智能的温湿度变送器。论文主要对变送器的硬件设计和程序设计，并对部分电路进行了仿真调试。变送器可以对0～70℃范围的温度和0～100％RH的湿度进行测量并进行信号变送。整个设计按照要求逐步设计，并以实际情况选择硬件芯片。在本次设计中，通过传感器对温度和湿度进行采样；利用双积分式A/D转换器完成模数转换；微处理器是智能变送器的核心部分，采用AT89C2051单片机，其独特的功能和灵活性非常适合本次设计的要求；采用串行D/A芯片进行数模转换；由V/I电路完成模拟输出；单片机和PC机之间用RS-232串行接口直接连接。最终变送器能实现温度、湿度的串行数字输出和4～20mA或1～5V的模拟输出。其中程序编写采用汇编语言。
关键字：变送器 单片机 智能仪表 串行通信
目 录
前言 ………………………………………………………………………………1
第一章 概述 ……………………………………………………………………2
1.1 智能温湿度变送器设计的时代背景 ……………………………………2
1.2 智能变送器 ………………………………………………………………2
第二章 总体设计方案 …………………………………………………………4
2.1 设计要求及主要任务 ………………………………………………………4
2.2 总体设计方案 ………………………………………………………………4
第三章 硬件设计 ………………………………………………………………6
3.1 传感器的选择 ……………………………………………………………6
3.1.1 温度传感器 …………………………………………………………6
3.1.2 湿度传感器 …………………………………………………………7
3.2 单片机 ……………………………………………………………………8
3.2.1 功能特性概述 ………………………………………………………8
3.2.2 引脚功能说明 ………………………………………………………9
3.3 A/D转换电路 ……………………………………………………………10
3.3.1 双积分式A/D转换的原理 …………………………………………10
3.3.2 用AT89C2051设计的A/D转换器 …………………………………11
3.4 D/A转换电路 ……………………………………………………………13
3.4.1 芯片介绍 ……………………………………………………………13
3.4.2 D/A转换电路的设计 ………………………………………………14
3.5 单片机与PC机的通信接口电路 ………………………………………15
3.5.1 串行通信接口概述 …………………………………………………15
3.5.2 串行接口电路 ………………………………………………………15
3.6 模拟输出电路 ……………………………………………………………16
3.6.1 保持器 ………………………………………………………………17
3.6.2 V/I转换电路 ………………………………………………………17
3.7 基准电压的设计 …………………………………………………………19
3.8 小结 ………………………………………………………………………20
第四章 软件设计 …………………………………………………………………21
4.1 软件设计整体描述 ………………………………………………………21
4.2 获取温度数据程序的设计 ………………………………………………21
4.2.1 DS1820测温原理 ……………………………………………………21
4.2.2 高分辨率温度数据的获取 …………………………………………22
4.3 获取湿度数据程序的设计 ………………………………………………25
4.3.1 A/D转换程序设计 …………………………………………………25
4.3.2 温度补偿程序设计 …………………………………………………27
4.4 串行通信程序设计 ………………………………………………………27
4.5 D/A转换程序设计 ………………………………………………………29
第四章 仿真调试及误差分析 ……………………………………………………32
4.1 仿真调试 …………………………………………………………………32
4.1.1 EWB简介 ……………………………………………………………32
4.1.2 模拟调试 ……………………………………………………………33
4.2 误差分析 …………………………………………………………………36
第五章 结论 ……………………………………………………………………38
参考文献及资料 …………………………………………………………………39
附录1 电路图 ……………………………………………………………………40
附录2 程序 ………………………………………………………………………42
[1] 凌志浩主编. 智能仪表原理与设计技术. 上海：华东理工大学出版社 2003
[2] 蔡美琴等编. MCS－51系列单片机系统及其应用. 北京：高等教育出版社，1992.8
[3] 苏铁力等编著. 传感器及其接口技术. 北京：中国石化出版社，1998
[4] 康华光主编. 电子技术基础.模拟部分. 第4版. 北京：高等教育出版社，2000.7
[5] 康华光主编. 电子技术基础.数字部分. 第4版. 北京：高等教育出版社，2000.7
