基于单片机的无纸记录仪研发

论文摘要

记录仪作为一种重要的数据记录仪表,长期以来被广泛应用于各种工业现场。随着科技的不断发展,记录仪从开始的模拟式发展为智能数字式。课题研究的是基于80C196KC—20的AR型无纸记录仪,属于智能化数字记录仪。这种无纸记录仪有如下特点:可以采集9路信号通道,通道间采用固态继电器实现完全隔离;操作者和记录仪之间信息交流灵活,数据存储多样化。这种无纸记录仪的主要功能有如下:运用串口实现RS485通讯,以便将无纸记录仪存储的数据通过通讯线路传递到控制中心,实现仪表的远程控制;扩展USB通讯接口可以方便操作人员将历史数据导出保存、分析;扩展了数据存储卡,存储部件选用FLASH存储芯片,可以达到成本低,存储可靠,可以反复擦除等优点;信息输出采用液晶显示,可以将记录仪采集的现场信号以曲线、图表、数字等多种形式显示出来方便操作人员观看分析;根据需要还配备具有多功能键盘以便实现人机信息的交互,通过键盘输入接口可以方便的将控制信息输入无纸记录仪。课题通过这些功能接口的研发使AR无纸记录仪系统具备了本地和远程可操作性,数据保存多样性,显示多样性,信号输入多样性和量程输入范围宽等;同时配置精细的生产工艺使设计出的记录仪有着良好的稳定性、高的可靠性和优越的性价比。课题完成了USB接口模块设计、液晶显示模块设计、通信模块设计以及现场仪表的可靠性设计等,课题的研究也为公司的记录仪研发打下了坚实的技术储备基础。运用本研究的技术生产的无纸记录仪完全满足企业标准和国家相关标准需要。该产品的成功投放市场证明了本研究的各项技术的合理性、可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 无纸记录仪的发展现状
• 1.2 产品开发的要求及需要解决的主要技术难点
• 1.3 课题主要工作及安排
• 2 系统软/硬件的方案设计
• 2.1 控制系统软硬件在系统中作用
• 2.2 硬件系统设计的要求
• 2.3 系统软件设计要求
• 2.4 主控制板的设计
• 2.4.1 80C196KC 单片机简介
• 2.4.2 系统设置
• 3 系统外围接口电路设计
• 3.1 外围模数转换接口设计
• 3.1.1 万能信号输入对系统的要求
• 3.1.2 反馈积分型A/D 转换器理论分析
• 3.1.3 设计中积分型Ａ／Ｄ的选择
• 3.2 通信接口的设计
• 3.2.1 80C196KC 串口通讯工作原理
• 3.2.2 通讯接口设计
• 3.2.3 USB 接口模块的设计
• 3.3 显示器模块接口的设计
• 3.4 存储卡的设计
• 3.5 信号处理电路的设计
• 3.6 信号切换通道设计
• 3.7 开关电源设计
• 4 系统可靠性设计
• 4.1 信号放大电路所设计到的问题及解决办法
• 4.1.1 电源旁路可靠性设计
• 4.1.2 过压保护
• 4.2 电源与地干扰
• 4.2.1 地线干扰与抑制
• 4.2.2 模拟信号与数字信号供电干扰
• 4.3 印刷板干扰的因素及抗干扰措施
• 4.3.1 导线阻抗的影响和措施
• 4.3.2 印刷板上元器件布局的影响和措施
• 4.3.3 与外界电路连接的影响和措施
• 4.4 系统监控电路的设计
• 4.4.1 系统复位
• 4.4.2 系统运行监控
• 5 系统软件设计及信号软件处理分析
• 5.1 系统软件的构成
• 5.1.1 主程序设计
• 5.1.2 数据采集、存储程序
• 5.1.3 运算程序
• 5.1.4 显示图像程序
• 5.1.5 数据处理程序
• 5.1.6 通讯程序
• 5.2 信号处理
• 5.2.1 热电偶检测到的温度信号特点
• 5.2.2 热电偶冷端补偿的运用
• 5.2.3 热电偶信号线形化的软件处理
• 5.2.4 热电阻PT100 的处理方式
• 5.2.5 电压线形信号的处理
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献