[毕业实习报告]CK-300M3型高精度微电脑程序控制仪.doc

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1、毕业实习报告 题 目： CK-300M3型高精度微电脑程序控制仪 姓 名：专 业：电子信息工程班级学号：同组人 ：指导教师： 南昌航空大学科技学院2009年9月20日摘 要CK-300M型微电脑控温仪是采用微型计算机新技术而设计的一种温度自动控制机。这种控温仪采用测温电路、高精度低温漂移放大器、滤波电路、A/D转换系统、反馈控制，具有开关量和模拟量输出。该系统以PT100铂热变电阻做传感器，精度高（0.2），控温范围宽（25152.5）。该系统通过16个LED数码显示器，可实时显示程序运行段号，所以设定时间、目标温度以及运行时间、现场温度。该系统由8031作CPU，还包括有16位8段LED数码

2、管显示器，16个键的键盘和11个发光二极管的指示灯供用户操作和显示信息。采用十二路开关量输出，可实现加热、冷却、主泵、进水、排水、溢流、放压、入压、反转、正转、报警、结束等十二项功能的输出控制，且能完成自动反馈控制。关键词：微电脑控温仪、发光二极管、数码管显示器、传感器。目 录前言-1 第一章 微电脑温控仪原理-21.1 工作原理及硬件结构图-21.2 功能电路图及原理分析-3第二章 电路分析-52.1 A/D与D/A电路-5第三章 调试和排故- 83.1 调试-83.2 故障的排除-8第三章 毕业实习总结与体会-9参考文献-10附录1 主板草图-11CK-300型高精度微电脑程序控制器前 言

3、微电脑温度在现代工业、农业以及很多其他的领域中是一个重要的环境参数，因此对温度进行检测和控制尤为重要。CK-300M系列高精度微电脑程序控制仪;控温范围:25150,精度0.2; 液位检测开关信号2路,泵接触信号1路;控温功能方式:开关量或模拟量,数字PID调节;具有电脑故障诊断程序。这种控温仪采用测温电路、高精度低温漂移放大器、滤波电路、A/D转换系统、反馈控制，具有开关量和模拟量输出，模拟输出信号电流420mA，本仪器在硬件和软件上采用多种抗干扰措施，因此，抗干扰能力特别强，在各种条件下都能正常工作，它现已被广泛应用与实际生产，发挥了巨大的经济效益。CK-300M型微电脑控温仪具有体积小、

4、重量轻等优点，且高精度微电脑程序控制仪是为纺织、印染行业开发研制的一种现代化工业自动化控制仪器。可广泛应用于纺织、印染、针织、漂染、色织等工业领域，并对提高染织物的染色质量、节约能源、降低消耗、加强企业管理、提高印染老设备自动化程序和减轻工人劳动强度等方面，均取得了良好的效果和经济效益。它提供了一个良好的人机界面，方便用户可以很好的控制以及查看当前状态的水温。第一章 微电脑温控仪原理一、工作原理及硬件结构框图微电脑温控仪由四部分组成分别为：键盘显示板、I/O控制板、主板、电源板。工作原理为：整块主板的起始处是前端温度传感器PT100与桥式回路构成采样电路，由温度变化导致PT-100的电阻值变化

5、而在桥路中反映成电压的变化，此时产生的电压极其微弱，为了能使电阻的变化更明显的反映在电压上，因此将该微弱电压经过高精度载波运放ICL7650同相放大后再送入模数转换器MC14433，其中MC1403为MC14433提供稳定的2V基准电压，经A/D转换后由8位缓冲器74LS244扩展并行输入口送入RAM6264，6264的数据总线又与8031的P0口相连，而8031的P0口又与EPROM-2764、RAM-6264的低8位地址线相连，则必须经过锁存器74LS373扩展并行输入口与它们相连。控制系统复位的是看门狗电路，它是在8031正常工作时，从P1.2脚输出脉冲，该脉冲经过滤波后给CD4060复

6、位，使之重新计数；当8031死机时，P1.2脚不再输出脉冲，CD4060计数到一定数值就输出一个正脉冲使T1导通，74LS14的11脚为低电平，经施密特反相器后成一高电平信号，从而达到系统复位的目的。另外8031的P1.0和P1.1脚作为串行通讯口与串行EPROM-24C16连接，对其进行读写操作用于存放工艺曲线。 该系统用的是外部程序存储器，EPROM-2764用于存放温控仪的程序，其中也包含了自诊断程序。RAM-6264与EPROM-2764是一一对应连接的，高位地址A8A12与8031的P2.0P2.4连接，8031的高位地址A13A15与74LS138译码器相连作为各个部分的选通信号。

7、DAC0832与UA741等构成单缓冲式模拟量输出，由外接24V电源与控制对象进行控制。8031的工作频率为6MHZ，8031的P1口作用如下：P1.0、P1.1作为读写24C16；P1.4、P1.6作为串行灯驱动控制；P1.5打印机BUSY输入，P1.7打印机STB输出。结构框图如下：图1.1 微电脑温控仪原理图温度升温原理如下：降温保温升温图1.1 温度升温原理二、功能电路图及原理分析主板电路主要由看门狗电路、A/D电路、程序存储电路、D/A电路、电桥测量电路、复位电路、放大电路几部分组成。由电桥构成的测量电路将测量的信号通进放大电路的输入端将放大电路的输出端连接到A/D信号采样的输入端采

8、集信号进入单片机处理，按照前面板的按键将需要从事的改变通过计算机的软件处理将输出到D/A的输入端口将信号转化为模拟信号输出。主板组成有：8031、2764、74LS373、6264、74LS138、DAC0832、74LS244、MC14433、MC1403、ICL7605、CD4060等芯片，主程序中不断进行A/D转化。原理图如下图所示：单片机A/DD/A程序存储电桥测量操作图1.2 主板原理图看门狗电路一般有软件看门狗和硬件看门狗两种。软件看门狗不需外接硬件电路，但系统需要出让一个定时器资源，这在许多系统中很难办到，而且若系统软件运行不正常，可能导致看门狗系统也瘫痪，硬件看门狗是真正意义上

9、的“程序运行监视器”，如计数型的看门狗电路通常由555多谐振荡器、计数器以及一些电阻、电容等组成，分立元件组成的系统电路较为复杂，运行不够可靠。对于74LS373，当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0-O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0-O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。第二章 电路分析一、A/D与D/A电路MC14433是

10、双积分式A/D转换器，其中集成了双积分式A/D转换器所有的CMOS模拟电路和数字电路。具有外接元件少，输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，抗干扰能力强，精度高等优点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只要外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器。图2.1 A/D电路图控制系统在运行时，通常都会遇到各种各样的现场干扰，抗干扰能力是衡量工控系统性能的一个重要指标看门狗(Watchdog)电路是自行监测系统运行的重要保证，几乎所有的工控系统都包含看门狗电路在8096系列单片机和增强型8051系列单片机中，该系统已经做在芯片内部，用户只要用软件开放它就可以，使用很方便但目前工控系统仍在使用廉价

11、的普通型8051系列单片机，则看门狗电路必须由用户自己建立。DAC0832待转换的8位数字量由芯片的8位数据输入线D0D7输入，经DAC0832转换后，通过2个电流输出端IOUT1和IOUT2输出，IOUT1是逻辑电平为1的各位输出电流之和，IOUT2是逻辑电平为0的各位输出电流之和。DAC0832由8位输入寄存器、8位DAC寄存器和8位D/A转换电路组成。输入寄存器和DAC寄存器作为双缓冲，因为在CPU数据线直接接到DAC0832的输入端时，数据在输入端保持的时间仅仅是在CPU执行输出指令的瞬间内，输入寄存器可用于保存此瞬间出现的数据。有时，微机控制系统要求同时输出多个模拟量参数，此时对应于

12、每一种参数需要一片DAC0832，每片DAC0832的转换时间相同，就可采用DAC寄存器对CPU分时输入到输入寄存器的各参数在同一时刻开始锁存，进而同时产生各模拟信号。图2.4 D/A电路电路图控制信号ILE用来控制输入寄存器。控制信号和用来控制8位A/D转换器。当为低电平，输入负脉冲时，则在LE产生正脉冲；其中LE为高电平时，DAC寄存器的输入与输出的状态一致，LE负跳变，输入寄存器内容存入DAC寄存器。看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可编程时，可在软件的合适地方加一条喂狗指令，使看门狗的定时时间永远达不到预置时间，系统就不

13、会复位而正常工作当系统跑飞，用软件陷阱等别的方法无法捕捉回程序时，则看门狗定时时间很快增长到预置时间，迫使系统复位数显表首先要把连续变化的模拟量转换成断续变化的数字量（A/D转换），再上计数器（如果输入信号是数字量，则直接上计数器）、寄存器、译码器，最后在LED数码管上显示出来。图2.3 复位电路电路图热敏电阻式温控器是根据惠斯登电桥原理制成的电桥。根据基尔霍夫定律，当电桥的电阻R1R4=R2R3时，A 与C两点的电位相等，输出端A与C之间没有电流流过，热敏电阻的阻抗R1的大小随周围温度的上升或下降而改变，使平衡受到破坏，AC之间有输出电流。因此，在构成温控器时，可以很容易地通过选择适当的热敏

14、电阻来改变温度调节范围和工作温度。图2.2 放大电路电路图ICL7650利用动态校零技术消除了CMOS器件固有的失调和漂移，从而摆脱了传统斩波稳零电路的束缚，克服了传统斩波稳零放大器的这些缺点ICL7650除了具有普通运算放大器的特点和应用范围外，还具有高增益、高共模抑制比、失调小和漂移低等特点，所以常常被用在热电偶、电阻应变电桥、电荷传感器等测量微弱信号的前置放大器中。第三章 调试和排故一、调试在调试的过程中常见的问题有: 保险丝是否熔断或接触不良、仪器内交流滤波器是否毁坏、电源开关是否接触不良、PT-100是否良好,三线制接线是否差错、CK-300主板的测温电桥是否良好、A/D转换器MC1

15、4433是否完好，连线错误连接键盘显示板，I/O板和主板的底板连接所连接的两个接口搭配有误，导致显示不正常，包括底板与子电路板的插槽错误，没有按照理论电路的原理才接线导致无法实现功能。外模拟台无法正常显示指示灯。从而通过按键检查9902后点击继续按键后只能听见继电器的轮流的点击声。通电后显示不正常或者不显示，而且按键都无显示，通电以后无法显示P-GOOD。前面板按键无效，数据连接线没有连接或者连接线有破损。另外，在排故后时，应当避免犯低级错误，如芯片插反、插座插错等。调试的过程中，调零十分关键，要配合调试主板上的精密电阻P1和PT-100，使得PT-100阻值为109.73，调节P1 ，使温度

16、显示为25。然后进行满度调试，配合调节主板上P2和PT-100，使得PT-100的阻值为157.31，而显示温度为150。然后，分别使PT-100的阻值为111.67、123.24、138.50，看温度显示是否分别为30、60、100，如有较大偏差重新调试零度和满度，直到偏差非常小为止。二、故障的排除1、根据电路原理图检查底板线，通过各块芯片的原理检查每个连接点是否在理论上相连。2、复位键没有接上电源，应该检查电源的连线问题，如果显示不正常则应该考虑是否2764程序出错，如果出错则需要重新烧制程序。3、对于键盘无效的情况可以查找是否是因为数据线的损坏而导致。第三章 毕业实习总结和体会本次实习让

17、我印象颇深的地方是，实习科目贴近生活符合实际。其次，团队精神不容忽视。电子课程设计是使我们将学习和实践相结合，丰富自己的知识，提高独立设计与创新能力的一个环节。专业课程设计要求我们应用学科专业基础知识，进行一些简单的设计，它对我们巩固基础知识，培养独立设计和编程能力有很大的帮助。通过在温控仪的实习及相关工厂、企业的参观实习活动，亲身感受电子工厂的生产环境、生产设备、生产过程、技术管理、技术开发、产品研制以及企业经营管理等，对所学的各方面知识进行综合训练和检验，为后续毕业设计的顺利进行增加感性认识，为即将走上工作岗位积累感性认识和初步的实践经验。 实习是一个学生从学生的身份向一个职业者转变的一个

18、过渡过程，是一个人迈向社会的很重要一步。每个人都应该认真对待，从中有所收获有所体会。 本次毕业实习是在校内进行的，研究温控仪的工作原理。CK-300型温控仪就是各类智能产品中涉及到温度控制的一类，它可以它可分为几个模块：主板，控制板，显示板，电源板和底板。本人主要负责对主板的测绘和排故，经过同学之间的讨论和老师们认真的讲解，对整个装置有了进一步的了解。在接受了一次系统而深刻的专业思想教育后，使自己增强了从事与本专业相关工作的责任心和光荣感，同时也提高了与他人和谐相处和协同合作的能力，提高自身的综合。参考文献1.黄继昌. 传感器工作原理及应用实例M北京.人民邮电出版社.19982张友德.单片微型机原理、应用与实验M. 上海.复旦大学出版社.20003.陈杰. 传感器与检测技术M.高等教育出版社.20004陆子明.单品级设计与应用基础M.北京国防科技出版社. 20055杨志忠. 数字电子技术基础M.北京高等教育出版社. 20066.赵德安. 单片机原理与应用M北京. 机械工业出版社.2006附录一 主板元器件清单类型芯片个数集成电路803112764174LS37316264174LS1381DAC0832174LS2441MC144331MC14031ICL76051CD40601电容瓷片/电解13电阻各种2811