安全检测技术课程设计——厂房温度监测与系统设计..pdf
《安全检测技术课程设计——厂房温度监测与系统设计..pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《安全检测技术课程设计——厂房温度监测与系统设计..pdf(23页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、课程设计报告 课 程 设 计 名 称 : 安 全 检 测 课 程 设 计 课 程 设 计 题 目厂 房 的 温 度 检 测 与 监 控 系 统 设 计 系 ( 部 )_ 专业班级_ 姓名 学号 指导教师_ 2013 年7 月2 日 目录 1.前言 1 2.绪论 2 2.1 厂房温度检测的发展状况 . 2 2.2 研究课题的意义 . 2 3.方案的选定 4 4.核心元件 6 4.1. 单片机 6 4.2. 传感器 6 4.2.1 AD8494 传感器特点 6 4.2.2 AD8494 传感器基本概述 7 4.2.3 AD8494 传感器引脚介绍与功能描述 7 4.3. 显示器 8 4.4. 继电
2、器 8 5.系统硬件设计 9 5.1 温度检测电路设计 . 9 5.1.1 AD8494 传感器的基本连接 9 5.1.2 AD8494 传感器内部结构及工作原理. 10 5.1.3 AD8494 传感器电路设计. 11 5.2 振荡电路的设计 11 5.3 上电手动复位电路的设计 12 5.4 显示电路设计 . 13 5.5 温度控制电路及超温报警电路设计. 13 6.软件设计 15 7.仿真调试 16 8 总结 . 17 9.参考文献 18 10.附录 19 1.前言 本人在小组中主要负责硬件设计,主要包括传感器 (温度检测电路) 与整体 硬件电路。 温度是与人类生活、 工作关系最密切的物
3、理量, 也是个门学科与工程研究设 计中经常遇到和必须精确测量的物理量。从工业炉温、环境气温到人体的温度; 从空间、海洋到家用电器,各个技术领域都离不开测温和控温。 温度传感器也称为热电传感器,是检测温度的器件,在所有的传感器中, 其种类最多,应用最广,发展最快。目前,市场上的温度传感器主要有利用半导 体材料的温度特性制成的热敏电阻、 以铂电阻为测温材料的铂电阻和有两种不同 材料的导体组成的热电偶等。温度传感器在工农业生产、汽车工业、食品储存、 医药卫生等各个领域的应用极为广泛,用于各种需要对温度进行检测、 控制及补 偿等场合。 而热敏电阻传感器简称为热敏电阻, 是一种电阻值随温度变化半导体热敏
4、元 件,它是由一些金属氧化物,如钴、锰、镍等氧化物,采用不同比列的配方,经 高温烧结而成的。 2.绪论 随着电子技术的广泛应用,给工农业生产、国防事业、科技和人民的生活带 来了革命性的变化。 作为信息化社会的每一个成员, 人们时刻都在进行着信息的 产生、采集、传输及处理的活动中, 作为获取信息的手段传感器技术得到了 长足的进步,其应用领域越来越广泛,对其要求要来越高,需求也越来越迫切。 传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此,了解 传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 一方面, 由于传感器能将各种物理量、 化学量和生物量等信号转化为电信号, 人们可以利用计算
5、机实现自动测量、信息处理和自动控制; 另一方面, 实用中的 传感器都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。因此,不仅必须掌握各类传 感器的结构、 原理及其性能指标, 还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才 能满足信号的处理、 现实和控制的要求。 只有通过对传感器的原理和传感器应用 实例的分析了解, 才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来,适应传感器的 生产、研制、开发和应用。由于传感器的被测信号来自于各个应用领域,每个领 域都为了改革生产力、 提高工效时效,因此各自都在开发研制适合应用的传感器, 于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。 2.1 厂房温度检测的发展状况 电子科技时代的
6、今天, 社会中的诸多行业对各种信息参数的准确度和精确度 的要求都有了几何级的增长, 而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于 现代信息基础的发展水平。 在三大信息信息采集 (即传感器技术 )、信息传输 (通信 技术)和信息处理 (计算机技术 )中,传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是 温度传感器技术, 在我国各领域已经引用的非常广泛,可以说是渗透到社会的每 一个领域,人民的生活与环境的温度息息相关,在农业生产过程中需要实时测量 温度,在工业生产中更离不开温度的测量。 2.2 研究课题的意义 改革开放已经三十多年, 中国经济飞速的发展, 据了解世界 500强在华企业 已有将近 400 家
7、,这说明越来越多的超级工厂在我国建立起来,产品的储存越发 重要,对厂房检测的需要更加精密、更加广泛。而对温度的监测更加重要,如果 没有做好这些监测系统, 就是对人们劳动果实的不负责。例如在粮食、 药材等的 储存仓库, 若不对仓库内的温度或湿度进行实时检测,就不能及时了解粮食、 药 材的储藏状况, 可能发生腐烂, 造成极大的经济损失。 所以对环境温度和湿度提 出了很高的要求,因此能否有效地对这些领域的环境温度和湿度进行实时监测和 控制是一个必须解决的重要课题,对我国的发展具有重要意义。 3.方案的选定 本组选择以 AT89C51单片机为核心且基于温度传感器AD8494的系统。该系 统的设计简单且
8、设计灵活并且还具有抗干扰能力强、使用方便、能够在环境比较 恶劣的情况下对温度进行现场的测量等优点。基于以上的优点, 本系统常用在大 型工业及民用的温度检测环境之中,例如粮食仓储系统、 楼宇自动化系统。 具体 系统框图如下 : 图 3-1 设计框图 在本方案中, AT89C51单片机是本系统的核心,其他所有的操作都要受到它 的控制。在本系统中该单片机就相当于人的大脑控制着整个系统。温度信号由 AD8494采集,能直接将测量的温度模拟信号变换成数字信号,再将数字信号传 送给主机。单片机通过对接受的温度信号进行比较而做出相应处理,从而实现温 度控制的目的。外围的大功率驱动电路主要是利用继电器的开关驱
9、动功能来实现 的。另外在显示电路的设计上, 考虑实际应用中, 便于工作人员的观察以及为了 减少一定的的成本, 使其更容易在市场上推广, 本方案需要采用大尺寸LED数码 管,这样可以让工作人员采集温度数据时变得更加方便简洁。将该方案运用于本 课题的具体设计中, 功能体现大致如下: 能对检测点的温度进行实时监控。正常 温度范围为 15 至 28 摄氏度,当温度超出正常温度时, 通过单片机驱动外围的降 温或升温设备,同时,驱动声光报警器。另外,测点的温度在4 位 7 段 LED数码 管上进行显示。 4.核心元件 4.1.单片机 1.AT89C51 简介: AT89C51 是一种带 4K字节 FLAS
10、H 存储器(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory )的低电压、高性能CMOS 8 位微处理器,俗称单片 机。 2.AT89C51 特点: AT89C51 提供以下标准功能:4k 字节 Flash 闪速存储器,128 字节内部 RAM , 32 个 I/O 口线,两个 16 位定时 / 计数器,一个 5 向量两级中断结构,一个全双 工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,AT89C51 可降至 0Hz的静态逻辑 操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU的工作,但允许 RAM ,定时/ 计数器,串行通信口
11、及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内 容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 4.2.传感器 通过对各种温度传感器的比较与选择之后,AD8494传感器更能满足本系统 的性能要求。所以本系统最终采用温度芯片AD8494来测量温度。 AD8494热电偶放大器为热电偶温度测量提供了一种简单的低成本解决方 案。这个放大器解决了热电偶测量的许多困难。固定增益仪表放大器能够放大很 小的热电偶电压,而集成温度传感器可实现冷结补偿。 AD8494温度传感器为集成热电偶冷结补偿器的精密仪表放大器。冰点基准与预 校准放大器的结合,使其能直接从热电偶信号产生高电平(5 mV/ C
12、)输出。这些 器件既可以用作独立温度计, 也可以用作使用固定或远程设定点控制的开关输出 设定点控制器。 4.2.1 AD8494 传感器特点 1. 单 IC 封装的完整、精密激光晶圆调整的热电偶信号调理系统。 2. 灵活的引脚分配允许其用作设定点控制器或独立的摄氏温度计。 3. 加固型输入可以承受4 kV ESD,并提供高达 VS 25 V 的过压保护 (OVP)。 4. 差分输入可以抑制热电偶引脚上的共模噪声。 5. 采用单电源时,可以偏置基准引脚电压以测量0C 。 6. 采用 8 引脚小型 MSOP 封装,完全符合 RoHS 标准。 7. 成本低,易于使用 4.2.2 AD8494 传感器
13、基本概述 AD8494传感器属于高精密性热电偶热电偶是温度测量仪表中常用的测温 元件, 是由两种不同成分的导体两端接合成回路时,当两接合点热电偶温度不同 时,就会在回路内产生热电流。 如果热电偶的工作端与参比端存有温差时,显示 仪表将会指示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。热电偶的热电动热将随着 测量端温度升高而增长, 它的大小只与热电偶材料和两端的温度有关,与热电极 的长度、直径无关。 各种热电偶的外形常因需要而极不相同,但是它们的基本结 构却大致相同, 通常由热电极、 绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和 显示仪表 , 记录仪表和电子调节器配套使用 AD8494可以采用单端电源 (
14、低于 3V)供电;通过偏置基准输入, 可以测量 0 C以下的温度。为使自热效应最小,无负载的AD849x的总电源电流典型值 为 180A,但它也能向负载提供超过5 mA的电流。 AD8494通过激光晶圆调整 进行预校准,与 J 型( 铁- 康铜) 热电偶的特性相匹配。 AD8494 支持宽电源电压范围。在5V 单电源下, 5mV/C 输出使这些器件 可以覆盖近 1000 度的热电偶温度范围。 在 3V 电源下,AD8494 可以直接与低电 源电压 ADC 接口。这些器件也可以采用高达36V 的电源供电,支持要求宽共模 输入范围的工业系统。 4.2.3 AD8494 传感器引脚介绍与功能描述 图
15、 4-1 引脚配置 AD8494 - + 2 1 4 3 5 6 7 8 -IN +IN +Vs OUT SENSE Nc -Vs RET - IN 负输入 REF 基准电压。 (此引脚必须以低阻驱动 ) - VS 负电 源 NC 不连接 SENSE检测引脚。在测量模式下,连接到输出;在设定点 模式下,连接到设定点电压。OUT 输出 +VS 正电源 +IN 正输入 4.3.显示器 定制的 4 位 7 段 LED显示片。 它采用 89C51单片机的通用 I O口 P1.0、 P1.1 作为模拟 I2C 总线: LED显示器为 4 位共阴极 LED ,A/K 引脚接电源;显示驱 动芯片采用 P87
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 安全 检测 技术 课程设计 厂房 温度 监测 系统 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-5464509.html