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测控实验箱系统设计
THE DESIGN OF MEASUREMENT AND CONTROL SYSTEM OF THE EXPERIMENTAL BOX

II

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II

摘要
测控检测系统在现代化的生活里是一种智能化、快捷的、便利的、可靠性很高的系统。测试实验箱主要是从单片机技术、传感器技术入手，发展的方向是数字化管理，智能化控制目标进一步发展。因此，对其进行设计和研究显得十分有价值。
本文设计的题目是测控实验箱系统设计。在这篇论文在参考了很多资料以后，对其应力应变、振动、光强度、速度、加速度、温度、湿度、流量、电流电压等进行了传感器模块电路的设计；对其电桥、放大、电流电压转换等通用传感器信号调理电路模块进行了设计；对其微处理最小系统、按键、LED、LCD等控制器模块进行了设计；另外对输出模块运用了模拟和数字两种接口方式加上软件部分进行了设计研究。

关键词 测控实验箱；传感器模块；控制模块；
II

Abstract
Control testing system in which modern life an intelligent, efficient, and convenient, high system reliability in industrial production .Testing experimental box, mainly from the single-chip technology, sensor technology start toward all-digital control, intelligent control direction. Thus, its design and research is very valuable.
This design problem is experimental and control box system design. In this paper we have taken a lot of domestic as well as foreign data after its stress and strain, vibration, light intensity, velocity, acceleration, temperature, humidity, flow, current, voltage, etc. were designed sensor module circuit; its power bridge, amplified, current-voltage conversion and other common sensor signal conditioning circuit module design; the design of its microprocessors were minimal system, button, LED, LCD and other controller module; in addition, we also output analog interfaces and their digital interface Interface circuit module and software part of the design and research.
Keywords Measurement And Control Experiment Box A Sensor Module Control Module
毕业设计(论文)
目 录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 本课题研究的背景及意义 1
1.2 微机测控系统的概述及组成 1
1.2.1 微机测控系统的概述 1
1.2.2 微机测控系统的组成 2
1.3 本课题解决的主要问题 3
1.4 本课题研究的技术路线 3
2 总体方案及基本模块的设计与确定 4
2.1 系统总体方案设计 4
2.2 单片机的通用电路设计 4
2.2.1 单片机的选择及介绍 4
2.2.2 单片机复位电路 5
2.2.3 按键输入电路 5
2.2.4 LED 5
2.2.5 显示屏的选择与论证 6
2.3 电源设计 8
2.4 模拟信号输入模块设计 8
2.5 模拟信号输出模块设计 9
2.6 数字信号输入模块设计 10
2.7 数字信号输出模块设计 10
3 传感技术的发展及应用 12
3.1 传感技术的发展 12
3.2 传感技术的应用 12
3.3 传感器的发展趋势 13
3.4 传感器信号调理电路 13
3.4.1 电桥选择 13
3.4.2 集成运算放大器的选择 14
4 硬件设计 15
4.1 测温模块电路设计 15
4.1.1 温度检测的方法及特点 15
4.1.2 温度传感器选型 15
4.1.3 应用电路设计 18
4.2 应力模块电路设计 19
4.2.1 应力应变的检测方法及特点 19
4.2.2 应力传感器的选择 19
4.2.3 应用电路设计 21
4.3 流量模块电路设计 23
4.3.1 流量检测的方法与特点 23
4.3.2 流量传感器的选择 24
4.3.3 应用电路设计 25
4.4 湿度模块电路设计 26
4.4.1 湿度的检测方法及特点 26
4.4.2 湿度传感器的选择 26
4.4.3 应用电路设计 28
4.5 速度模块电路设计 28
4.5.1 速度检测的方法及特点 28
4.5.2 速度传感器的选择 29
4.5.3 应用电路设计 30
4.6 加速度模块电路设计 30
4.6.1 加速度传感器的选择 30
4.6.2 应用电路设计 32
4.7 振动模块电路设计 32
4.7.1 振动的检测方法及特点 32
4.7.2 振动传感器的选择 32
4.7.3 应用电路设计 33
4.8 光强度模块电路设计 34
4.8.1 光强度检测的方法及特点 34
4.8.2 光敏电阻传感器 34
4.8.3 应用电路设计 34
结论 35
致谢 36
参考文献 37

II

1 绪论
1.1 本课题研究的背景及意义
经济快速发展的今天，人们对自己生活的环境质量要求在不断提高。一个非常典型的例子就是测控技术，所以这个系统就顺应时代的需要产生了，这种测控系统是一种智能化的，快速的检测的系统，在工业生产领域里面，如果说检测系统不是很准确的话，易引发一系列的生产事故，测控实验箱应用到各个领域范围中，给时代工作、科研提供了更好便捷的应用设备。
测试实验箱主要是基于单片机技术、传感器技术，在智能化、数字化控制的发展技术方便有更大的改善与进步。我们这篇论文设计的测控系统的核心就是单片机，在跟各种传感器，还有这个系统外面的电路一起配合形成了检测系统，这个系统可以对所有的信号进行测量，可以对各种检测到的数据进行观测。通过对毕业设计的资料查找，完善整体的系统设计，增强了自己的动手能力，得到了大大的提高。
1.2 微机测控系统的概述及组成
1.2.1 微机测控系统的概述
最早出现于上世纪六十年代的末期，它出现的形式就是微机，当时使用微机取代了很多种类的调节控制回路的测控系统，在进行系统测量有效控制的时候使用数字，这种控制的特点就是在进行控制的时候集中程度很高，而且在进行运算的时候可以进行集中的处理，但是此系统本身存在着很高的危险，没有多大的可靠性。
发展到上世纪七十年代的时期，由于电子技术发展的速度较快，同时美国的公司设计生产了总体分散型的测控系统，这个系统的基础器件就是微处理器，它的作用就是在管理的时候是集中的，因为在发挥作用的时候会是不集中的，因此被叫作集散测控系统。
在这个集散测控系统的基础上产生了分布式的测控系统，在生产力发展的推动下，就会有更新功能的测控系统应运而生，对比原来的系统，新产生的分布式的测控系统，对增强子系统之间相互合作有很大的推动作用。
所以，所谓的微机控制系统就是将微机加入到控制里面去，要加上一些辅助的装置要跟需要控制的对象联系上，这样才能达到我们需要控制的目标。

1.2.2 微机测控系统的组成
微机测控系统主要由微机主控制器、测量装置、执行装置、人机界面及通讯模块等单元组成，其结构如图1-1所示。

图1-1 测控系统的组成

1、测量设备
测量设备的作用在于采集外部的信息数据，并将其输入到微机的主控制器。测量设备一般包含有传感器，传感器可以感应外界的各种物理量，如温度，应力，液力，速度等，然后将这些物理量转变成为电量，方能传输至微机的主控制器。
2、执行机构
其主要作用是：接收主控制器发出的控制信号，并根据控制信号完成相应的操作，以实现控制功能。
3、人机界面
这个界面是为了方便使用人员还有机器进行数据交换的中介，它可以让信息转变成为人类可以接收的形式。通常来说，人机界面可以分成两大种类，一类是基于窗体上面的界面，还有一类是以WEB为基础的界面。基于窗体的界面有动作的命令的时候，反应时非常的快的，它在处理数据的时候是通过内部的CPU来进行的。如果它使用远程的服务器，就是它在对数据进行处理的过程中。
4、通讯模块
利用网络和远程通信等技术，就会形成通讯模块。它是一种连接器，运用在微机主控器与通讯网络之间，还可以为微机主控器传递不同的信号信息。
总的来说，主控制器是测控系统的核心器件，所以这个控制器上一定要有输出，还要有输入，通常来说还要有人机界面或者是通讯的板块，现在主要用来收集数据，控制参数。
1.3 本课题解决的主要问题
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1.4 本课题研究的技术路线
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2 总体方案及基本模块的设计与确定
2.1 系统总体方案设计
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结论
通过一系列的努力，我终于在规定的时间内完成了毕业设计，在这个完成毕业设计的过程中，我发现了自己的不足，也学习了很多课本上没有的知识。
经过自己完成这篇论文，我对自己在大学里面所学知识有了一次复习还有运用的机会，不仅让我的综合能力得到了提高，在完成论文的过程中我还查阅了很多的课外资料，扩大了我对专业知识的认知，在遇到问题的时候，可以利用我所学习的知识，加上查阅有关资料还有工具书等等来解决问题。从我个人的角度来说，我通过完成毕业设计对我将来即将从事的行业有了一个完整的实习，我感谢这次毕业设计过程里面给于我帮助的老师还有同学们。
本次设计我完成了测控实验箱总体方案的设计、对其中硬件系统的设计、软件系统的设计、控制部分以及程序进行编制等工作。
当然，这个设计肯定有不足的地方，毕竟是进行的理论上的设计，能否在实际的生产活动中得到运用，还是个未知数。除了考虑可行性以外，我们还要考虑这个制造的成本，为了能够实现这个目标，我知道自己还要不断的努力。
致谢
参考文献
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