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1、2023/2/211 确定任务11.1.2 系统设计的步骤 前提：市场需求 目标：克服旧缺点、开发新功能 规划：系统功能、技术指标、系统构成 方案设计单片机型号选择 硬件与软件的功能划分 应采取的可靠性措施 第1页/共25页2023/2/212 硬件设计单片机基本系统设计 扩展电路和输入/输出通道设计 人机界面设计 软件设计功能模块化：信号采集、控制算法、人机交互 设计方法：模块化设计、自顶向下设计 开发流程见下图第2页/共25页2023/2/213第3页/共25页2023/2/21411.2 提高系统可靠性的一般方法 11.2.1 电源干扰及其抑制 交流电源干扰及其抑制电网上的尖峰干扰现象持
2、续时间：几个纳秒幅度约在50V4000V使系统的程序“跑飞”第4页/共25页2023/2/215抑制措施使系统尽量远离干扰源采用交流电源滤波器采用交流稳压器采用1:1隔离变压器 第5页/共25页2023/2/216直流电源抗干扰措施采用高质量集成稳压电路单独供电采用直流开关电源采用DCDC变换器 第6页/共25页2023/2/21711.2.2 地线干扰及其抑制 一点接地和多点接地的应用 数字地与模拟地的连接原则 印刷电路板的地线分布原则 信号电缆屏蔽层的接地 第7页/共25页2023/2/21811.2.3 其他提高系统可靠性的方法 使用微处理器监控电路 上电复位监控电压变化Watchdog
3、功能片使能备份电池切换开关等 软件抗干扰措施 输入/输出抗干扰 避免系统“死机”的方法 第8页/共25页2023/2/21911.3 数据采集系统的设计数据采集系统的设计 11.3.1 模拟输入通道的组成 传感器多路开关 放大器采样保持器A/D转换器第9页/共25页2023/2/2110 工作方式设置及状态字格式方式设置76543210TM2TM1IEBIEAPC2PC1PBPA地址：地址：000PA：A口方向。0-输入；1-输出PB：B口方向。0-输入；1-输出 第10页/共25页2023/2/211111.3.2 设计示例 设计要求 温度数据采集系统，被测温度范围是0500，被测点为4个。
4、要求测量的温度分辨率为0.5，每2秒测量一次。器件选择 镍铬-镍硅热电偶，分度号为K（50020.64 mV）A/D转换器：5G14433，分辨率1/2048放大器：增益为2000/20.6496.9 多路开关选用CD4052第11页/共25页2023/2/2112 硬件电路 第12页/共25页2023/2/2113 软件流程第13页/共25页2023/2/211411.4 智能二线制温度变送器设计实例智能二线制温度变送器设计实例11.4.1 智能温度变送器简介 第14页/共25页2023/2/2115电源管理模块 11.4.2 硬件设计 MAX1616+24V+5V外围器件供电MAX619+
5、5V+3V微处理器供电A/D参考电压 第15页/共25页2023/2/2116信号处理模块 2个TLC27L2 信号放大数字电位器X9c104和X9c504 调零及满量程调整V=V1-V2经放大输出非线性由软件补偿 第16页/共25页2023/2/2117数据运算模块 单片机：C8051F017 与80C51完全兼容4路10位A/D32K片内Flash 2304字节RAM2路12位D/A 等 四个操作键 LCD显示器SMS0408 第17页/共25页2023/2/2118V/I变换模块 ILC7660 提供运放电源 第18页/共25页2023/2/2119系统功耗 MAX1616的静态电流为8
6、0AMAX619的静态电流为100A X9c104静态电流为500AX9c504静态电流为500A TLC27L2的静态电流为120A C8051F017的静态电流近似为1mA TLE2021的静态电流为230A ICL7660的静态电流近似为200A 其他部分散件的静态电流大约为500A 总体静态电流 IA=3.23mA 第19页/共25页2023/2/212011.4.3 软件设计 第20页/共25页2023/2/2121线性化处理 A/D转换(程序略）第21页/共25页2023/2/2122D/A转换 void DAC_SET(unsigned int da_data)DAC12CTL0
7、=REF2_5+REFON；/选择内部2.5V参考源 DAC12_0CTL=DAC12IR+DAC12AMP_5+DAC12ENC；第22页/共25页2023/2/2123LCD显示（程序略）二线式串行接口的LCD液晶显示器 测试结果 温度温度电流电流mA温度温度电流电流mA温度温度电流电流mA04.0001059.5989.59821015.215.200154.804.80412010.410.40322515.99615.996305.6015.60113511.19911.19924016.80316.803456.3996.39915012.00525517.59817.598607.1977.19716512.79812.79827018.418.404758.8.00018013.613.60228519.20119.201908.7968.79619514.4.40330020.20.000第23页/共25页第24页/共25页2023/2/2125感谢您的欣赏！第25页/共25页