【文章內(nèi)容簡介】 度、漂移 。傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指傳感器對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。 傳感器 技術(shù)性能指標(biāo) 傳感器 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 量程指標(biāo)：包括測量范圍、過載能力 。 靈敏度指標(biāo)：包括靈敏度、分辨力、滿量程輸出、輸出輸入阻抗 。 A. 精度有關(guān)指標(biāo)：包括精 度（誤差）、重復(fù)性、線性、滯后、靈敏度誤差、閥值穩(wěn)定性、漂移 。 B. 動(dòng)態(tài)性 能指標(biāo)：包括固有頻率阻尼系數(shù)、時(shí)間常數(shù)、頻響范圍、頻率特性、臨界頻 率、臨界速度、穩(wěn)定時(shí)間 。 C. 環(huán)境參數(shù)指標(biāo) 、溫度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯后 。 指標(biāo)：包括各向沖擊振動(dòng)的頻率、振幅、加速度、沖擊振動(dòng)引入的誤差 。 ：包括抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕能力、抗電磁場干擾能力。 XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 ： 包括工作壽命，平均故障時(shí)間、 保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻耐壓弧性能 。 D． 其他指標(biāo) ： a． 使用方面：包括供電方式 、電壓幅度與穩(wěn)定性功能、各項(xiàng)分布參數(shù) 。 b． 結(jié)構(gòu)方面： 名手外形尺寸質(zhì)量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)。 c. 要裝連接方面：包括安裝方式、饋成、電纜 。 改善傳感器性能的技術(shù)途經(jīng) ： a． 差動(dòng)技術(shù) 。 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求選用熱電式傳感器 。 將被測量變化轉(zhuǎn)換成熱生電動(dòng)勢 傳感器稱熱電式傳感 器 、熱電式傳感器可將溫度及溫度相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電量輸出、熱電式傳感器有熱電阻、熱敏電阻、熱電效方式等各種類型 。 根據(jù)電烤箱 特點(diǎn)采用熱電阻傳感器 。 熱電阻利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度升高而增大的特 性來來進(jìn)行了溫度測量的，常用測量范圍為 20。 C ~ +150。 C。隨著其技術(shù)的發(fā)展，其測溫范圍也不斷擴(kuò)大，低溫已可測量 1K~3K,高溫則可測量 +1000。 C ~+1300。 C 熱電阻力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)有： ，熱電阻材料 電阻溫度特性穩(wěn)定，重復(fù)性好， 不存在熱電偶參比端誤差問題； ，尤其在低溫 的 方面 ； 的 使用 ； 常用的熱電陰材料有鉑、銅、鎳、鐵等 。 熱電阻的測量電路及應(yīng)用 熱電阻常用接入電橋使用引出線有兩、三線式和四線式三種形式。采用兩 線 式接法時(shí)（如圖 所示 Rt的接法）引出的導(dǎo)線接于電橋的一個(gè)臂上，當(dāng)由于環(huán)境溫度或通以電流引起導(dǎo)成溫度變化時(shí)，將產(chǎn)生附加 的 電阻、引起測量誤差，所以，當(dāng)熱電 阻值較小時(shí)，常采用三線式、四線式接法，以消除接線電阻和引線電阻 影響 。 三線式接法是將兩 條具有相同溫度特性的導(dǎo)成接于相鄰兩橋臂上，此時(shí)由于附加電阻引起電阻變化是相同的，根據(jù)電橋特性，電橋 輸出將互相抵消。 XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 熱電阻傳感器的接線方式 四線式接法 R2=R3 為固定電阻， R1可調(diào)，熱電阻 Rt,通過電阻為 r r r r4的四要導(dǎo)線和電橋連接， r r4分 別串聯(lián)在相鄰 兩橋臂內(nèi)， r r3 與電源去路串聯(lián)，將開關(guān)接通，調(diào)節(jié) R1 使電橋平衡，則 ： R1+r1=Rt+r4 再將開關(guān)接通 B，重新調(diào)整 R1，使電橋達(dá)到新的平衡，則 ： R1’ +r1=Rt+r1 兩式相加得： Rt= 2 39。11 RR? 四線式測量方法比較麻煩，一般用于精度要求較高的場合 。 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)（如 圖 ） 如圖，多路開關(guān)可達(dá)通訊員 89 模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入， 共用一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì) A、 B、 C 三個(gè)地址供進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道 的 選擇。 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，由控制時(shí)序電路，逐次逼近寄存器，樹狀開關(guān)以及其 256R 電阻下型網(wǎng)絡(luò)等組成 輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量 的引腳及各引腳功能 XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖 ADC0809 的引腳入各引腳雙引直插式封裝，其引腳排列見圖 所示 各引腳功能如下： A、 INT— 2NO： 8 咱模擬量輸入引腳， ADC0809 對(duì)輸入模擬量的要求主要有二信號(hào)的 單極性，電壓范圍 0~+5V；若信號(hào)過小還需要進(jìn)行放大。另外，在 A/D 轉(zhuǎn)換的過種中，模擬量輸入值不應(yīng)變化太快，因此，對(duì)變化速度快 模擬量在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。 B、 A、 B、 C:地址線， A 為低位地址， C 為高位地址用于對(duì)模擬通道進(jìn)行 的 選擇 。 C、 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，在對(duì)應(yīng) ALE 跳轉(zhuǎn)， A、 B、 C 地址狀態(tài)送入地址 的 鎖存器中。 XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 ADC0809 引腳功能圖 D、 Vref：參考電壓正端參考電壓用來與輸入 模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼 近的基準(zhǔn)，其曲型值為 +5V（ Vref（ +） =+5V， Vref()=0） D、 START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 START上跳轉(zhuǎn)時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清 0； START 下跳轉(zhuǎn)時(shí)，開始進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換； 在 A/D轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平 。 E、 DT~D0：數(shù)據(jù)輸出線，其為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī) 數(shù)據(jù)線直接相連 。 F、 DE：輸出允許信號(hào)， ADC0809 的內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘，信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào) 的 引腳。通常使用頻率為 500KHZ 時(shí)鐘信號(hào)。 I、 Vcc： +5電源 AT89C51 單片機(jī)與 ADC0809 接口 : A、 B、 C 分別接地址鎖存器提供的低三位地址。只要把三位地址寫入 0809 中的地址鎖存器就實(shí)現(xiàn)了模擬通道選擇。對(duì)系統(tǒng)來說，地址鎖存器是一個(gè)輸出口，為了把三位地址寫入，還要提供口地址。 ： 定時(shí)傳輸方式 ； 查詢方式 ； 中斷方式 。 放大器電路設(shè)計(jì) 傳感器是將待測 物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 的 輸出。但其輸出的信號(hào)通常 的 都很小，需要進(jìn)行放大。傳感器 信號(hào) 的 放大，根據(jù)具體情況可采用分立元件 放大器（晶體管放大器）和集成元件放大器（運(yùn)算放大器） 。 XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 交流 放大器電路 靜態(tài)工作點(diǎn) ： EcIb Rb? ， Ic Ib?? , Uce Ec IcRc?? 交流等效電路 ： //R fz Rc Rfz? ? 圖 工作點(diǎn)不穩(wěn)定狀態(tài)放大電路 輸入電阻 ： rsr≈ rbe（當(dāng) rbe〈〈 Rb時(shí)） 輸出電阻 ： rsc≈ Rcrsc ≈ Rce 放大倍數(shù) ： K39。= Rfzrbc? ?? 此放大器特點(diǎn)：放大倍數(shù)大。 ： 由（12 1 11 2 R e 1Ue R UbeRR ?? ）≈ ( 2 )1Ee Ue UbeRc?? 交流等效電路 ： R39。fz1=Rc1//rbe， R39。fz2=Rc2//Rfz 輸入電阻 ： rsr≈ rbe2（當(dāng) rbe1〈〈 R1//R2 時(shí)） 輸出電阻 ： rsc≈ Rc 放大倍數(shù) ： K39。=UscUsr ≈ 12?? 21RfzRbe? （當(dāng) RC1rb2 時(shí)） 此放大電路特點(diǎn) ： 放大倍數(shù)大，工作點(diǎn)穩(wěn)定 。 ： Ub≈ 112EcRbRb Rb? ， Ua=UbUbe， XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 Ie=ReUe ， Uce≈ EcIc（ Re+Rc） 交流等效電路 ： R39。fz=Rc//Rfz 輸 入電阻 ： rsr=rbe（當(dāng) rbe〈〈 Rb1//Rb2） 輸出電阻 ： rsc≈ Rc 放大倍數(shù) ： K39。= Rfzrbe? ?? 圖 工作點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài) a 類放大器電路 此放大電路特點(diǎn) ： rsr 較大， |K|〉 1 且與晶體管參數(shù)幾乎無關(guān)。 圖 工作點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài) b 類放大器電路 C．靜態(tài)工作點(diǎn) ： Ub 、 Uc同左，但 Ie=ReUcRF? ， Uce≈ EcIc（ Rc+Re+RF） 交流等效電路 ： R39。fz=Rc//Rfz 輸入電阻 ： 12// //( )sr b b F ber R R R r?? ? XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 輸出電阻 ： b besc Rrr ??? （當(dāng) eRb beRr?? ?? 時(shí)） 放大倍數(shù) ： fzRK RF?? （當(dāng) beRF r? ?? ） 此放大電路特點(diǎn) ： srr 大， scr 小， 1K? 圖 工作點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài) c 類放大器電路 A. V 共集電極放大電路 。 靜態(tài)工作點(diǎn) ： ,cb c b c e c c cbcEI I I U E I RRR ??? ? ? ?? 交流等效電路 ： //fz c fzR R R? 輸入電阻 //sr b fzr R R?? 放大倍數(shù) ： ( 1)( 1)fzbe fzRK rR? ??? ?? 圖 共集電極放大器電路 XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 B. 反饋 凡是引入反饋以后使放大鏡器 的 放大倍數(shù)減小的稱為負(fù)反饋。反之凡是引反饋以后使放大倍數(shù)增大的稱為正反饋贈(zèng)。其中換反饋有電壓串聯(lián)負(fù)反饋贈(zèng)，電流串聯(lián)負(fù)反饋贈(zèng)，電壓并聯(lián)負(fù)反饋贈(zèng)，電流并聯(lián) 的 負(fù)反饋。 直流放大器電路 將緩慢直流量信號(hào)進(jìn)行廣大 器件稱直流放大器。它與前述交流放大器的區(qū)別是交流放大器級(jí)與級(jí)之間加了三個(gè)隔離 的 直電流電容（即耦合電容）而直流放大器級(jí)與級(jí)之間沒有這個(gè)電路，故直流放大器又稱直接耦合放大器 運(yùn)算放大器電路 在 直流差動(dòng)放大器的輸入端子輸出端之間跨接各種網(wǎng)絡(luò)（如電阻 R電容 C 等），使構(gòu)成用來實(shí)現(xiàn)信號(hào)組合和運(yùn)算的運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器通常是由放大電路組成，輸入級(jí)（第一級(jí)）由晶體管 T1和 T2 組成差動(dòng)放大鏡電路 T3和 T4是 T1和 T2的有源負(fù)載。 T9 是恒流源，第二級(jí)放大電路由晶體管 T5和 T6 組成， T10 是恒流源（ T6的有源負(fù)載），為了獲得輸出阻抗，輸出級(jí)（第三級(jí)）由晶體管 T7和 T8組成，采用互補(bǔ)對(duì)稱放大電路。 運(yùn)算放大器是一種具有高放大倍數(shù)，深度負(fù)反饋的直流放大器。便于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的組合和運(yùn)算 。有很大 靈活性， 尤其在線性固體組 件出現(xiàn)后，有具有體積小，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)際中應(yīng)用固體組件運(yùn)算放大器 所組成的電路是多種多樣 的 。 理想運(yùn)算放大器的特性： Ad無限大； ； Z 為 0； XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 運(yùn)算放大器電路圖 rf 為； ； a— e 的特性不隨環(huán)境溫度的變化而變化； 電路 據(jù)放大器電路 。 集成運(yùn)算放大器概述 在信號(hào) 放大，信號(hào)的運(yùn)算（加、法、乘、除、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、平方、開方），信號(hào)的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換的單元中，運(yùn)算放大器是它們的核心部分， 由多級(jí)直接耦合放大電路組成 ，主要有，總體，偏置電路、單位增益轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)移、恒流反饋、消振補(bǔ)償?shù)冉M成，主要參數(shù)有：差模開環(huán)增益（或差模開環(huán)放大倍數(shù)） AUD、共模開環(huán)增益 AUC、共模抑制比 KCMR、輸入失調(diào)電壓 Vi0失調(diào)電壓溫度系數(shù)aUi0=dUi0/dT\輸入失調(diào)電流 Ii0=I1I，失調(diào)電流溫度系數(shù) aI10=dI10/dT，單位增益寬帶 fBWG、轉(zhuǎn)換速率 Sr以及其他參數(shù)。 本次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況采用多級(jí)交流放大電路。接線圖見附圖 。 鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì) 鍵盤接口電路 A. 鍵盤的工作原理 ： ： 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或能入數(shù)據(jù)的，鍵的半合與否，反映在電壓上就是呈高電平或低電平，如果高電平表示斷開的話，那么低電平就是表示閉合，所以通過電平的高代狀態(tài)的檢測，使可以克認(rèn)按鍵接下與否 。 鍵的抖動(dòng)處理 ： 當(dāng)按鍵被迫按下或釋放時(shí)，通常伴隨有一定的時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其獨(dú)占才穩(wěn)定下來，抖動(dòng)時(shí)間一般為 5~10ms，在使用過程，必須去抖措施。去抖有硬件和軟件兩種方法，硬件方法通常采用通過 RS觸發(fā)器連接按鍵除抖，軟件方法采用昝方法除抖，其過程是在檢測到有按鍵按下時(shí)，進(jìn)行一個(gè) 10ms 左右的昝程序后，若該鍵仍保持閉合狀態(tài)，則確認(rèn)該鍵處于討債狀態(tài)，同理，在檢測到該鍵釋放后，也應(yīng)珠步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而可消除抖動(dòng)的影響。 B. 獨(dú)立工按鍵 ： XXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú) 占用一根 I/O 口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)其他 I/O 口線的狀態(tài) C. 矩陣式按鍵 ： 單片機(jī)系統(tǒng)中，若使用按鍵分明，