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基于单片机的恒温式自动量热仪研究与设计

作　者: 李平
导　师: 宋家友
学　校: 郑州大学
专　业: 电路与系统
关键词: 发热量高精度测温 C8051F350 非线性校正
分类号: TP216
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 636次
引　用: 3次
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内容摘要

随着科学的进步和经济的飞速发展，我国能源需求量迅速增加，这使得量热仪在煤炭、电力等行业中的应用越来越广泛。目前国内的量热仪在测量发热量的精确度、实时性等方面还存在一定的欠缺，因此迫切需要精度高、实时性能好的量热仪产品。本课题基于单片机开发设计了一个高精度恒温式自动量热仪系统。系统采用了模块化的设计思想，具有电路结构简单、成本低、性能好等特点。系统软件采用高效的C语言编程，易于扩展和修改。本课题在分析量热仪测定发热量基本原理以及量热仪系统内部各功能模块的基础上，按照高精度测温的要求，选取高精度铂电阻温度传感器PT1000和新型单片机C8051F350作为系统的核心器件。C8051F350是完全集成的混合信号系统芯片，把24位A／D转换、前置放大、滤波及控制等功能集于一身，用其作微处理器，不仅降低了系统成本，而且由于外围电路简单而减少了干扰。本课题分析了由铂电阻本身带来的误差，分别从硬件电路计和软件算法两个方面进行优化设计来消除引线电阻的影响和进行非线性校正，为系统的精确测量提供了保证。最后，对系统功能和性能进行了考核和评估，结果表明系统的准确度和精确度较现有仪器有较大提高。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章引言  7-10
  1.1 课题背景及意义  7
  1.2 国内外研究现状  7-8
  1.3 设计总体思路和论文结构  8-10
第2章恒温式自动量热仪系统概述  10-17
  2.1 系统结构  10-11
  2.2 系统工作原理  11-14
  2.3 系统测试流程  14-15
  2.4 系统功能分析与设计原则  15-16
  2.5 系统技术参数  16
  2.6 小结  16-17
第3章恒温式自动量热仪系统硬件电路设计  17-35
  3.1 系统总体设计  17-18
  3.2 铂电阻高精度测温模块设计  18-27
    3.2.1 温度传感器选择  18-19
    3.2.2 铂电阻非线性特性  19
    3.2.3 铂电阻线性化电路设计  19-22
    3.2.4 三线制电桥电路  22-23
    3.2.5 三次基本样条曲线拟合方法  23-25
    3.2.6 精密恒流源电路  25-27
  3.3 数据采集及控制模块设计  27-33
    3.3.1 C8051F350芯片简介  27
    3.3.2 ADCO参数设置与分析  27-29
    3.3.3 C8051F350外围电路设计  29-32
    3.3.4 C8051F350使用中应注意的问题  32
    3.3.5 芯片电源设计  32-33
  3.4 串行通信接口电路设计  33-34
  3.5 小结  34-35
第4章恒温式自动量热仪系统软件设计  35-45
  4.1 编程思想  35
  4.2 软件开发环境  35-36
  4.3 数据采集及控制系统软件组成及功能  36-40
    4.3.1 主程序  37
    4.3.2 系统初始化子程序模块  37-38
    4.3.3 数据采集模块  38
    4.3.4 机械动作定义及其子程序模块  38-40
  4.4 串行通信程序  40-44
    4.4.1 单片机接收中断子程序  41
    4.4.2 发送中断处理程序  41
    4.4.3 单片机与上位机通信子程序  41-43
    4.4.4 上位机与单片机通信子程序  43-44
  4.5 小结  44-45
第5章系统抗干扰设计  45-49
  5.1 硬件抗干扰设计  45-46
    5.1.1 电源干扰抑制  45
    5.1.2 环境温度变化的干扰抑制  45-46
    5.1.3 机械装置的干扰抑制  46
  5.2 软件抗干扰设计  46-47
    5.2.1 数字滤波  46-47
    5.2.2 软件消除键抖动  47
  5.3 印刷电路板抗干扰设计  47-48
    5.3.1 分布滤波和去祸电容  48
    5.3.2 电源引线、地线设计  48
  5.4 小结  48-49
第6章系统功能验证及性能评价  49-52
  6.1 系统功能验证  49
  6.2 系统性能评价  49-51
  6.3 小结  51-52
第7章结论与展望  52-54
  7.1 结论  52-53
  7.2 展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-58
附录1: 攻读硕士学位期间发表的学术论文  58-59
附录2: C8051F350引脚及功能说明  59-61
附录3: 数据采集及控制系统电路图  61-62
附录4: 数据采集及控制系统 PCB版图  62

基于单片机的恒温式自动量热仪研究与设计

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