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40000字论文范文基于单片机理论的实验室数据采集系统的研究与分析

论文类型:论文范文
论文字数:40000字
论点:实验室,单片机,实验
论文概述:

本研究课题采用AT89S51单片机、温度传感器、气体传感器、键盘电路以及LED显示电路和报警电路组成了一个实验室数据采集系统,综合了高职学院电气自动化技术专业的电工电子技术

论文正文:

第一章引言

1.1选题的意义和背景
高职院校是培养具有一定专业技能的学生的职业教育机构。学生不仅要学习系统的理论知识,更重要的是要有相应的动手实践能力,为今后的专业技术工作打下良好的实践基础。为了培养学生的实践能力,大多数课程应该在实验室和实习工厂完成。因此,理论与实践相结合的实验室建设和课程开发是高职教育中两个非常重要的环节。
实验教学应注重培养学生的实践能力和创新精神,满足应用型人才培养的要求。然而,目前,我所在的北京电子科技职业学院的大部分电气技术实验都是根据理论课程的要求进行的。大部分实验验证了该原理,但缺乏应用性和综合性的实验项目。学生做实验时,老师大多先解释原理和步骤,而学生则根据老师的指导或实验教学中的步骤逐步完成实验。这种实验方法不能真正培养学生解决实际问题的能力,也制约了学生的创新能力和开拓精神。此外,由于科学技术和学科建设的快速发展,加上学校规模的不断扩大,对实验室仪器设备的需求也在不断增加。然而,学校资金有限,成套仪器设备价格高。因此,在实践教学过程中,很明显我们学校的实验室基础设施普遍,仪器设备不足。这种情况急需改善。我的研究课题“基于单片机的实验室数据采集系统设计”是设计制作一个实验室数据采集系统,完成检测实验室温度和烟雾传感器输出信号的采集、转换和处理功能。实验装置完成后,可以补充学校测试和微机实验室的实验项目和设备,也可以作为综合培训项目,为学生提供更多基于工作过程的培训机会。温度是一个与人们生活环境密切相关的物理量。它也是生产、科研和生活中需要经常测量和控制的重要物理量。它是国际单位制的七个基本量之一。
温度的变化将对我们的生活、工作、生产等产生重大影响,因此温度的测量非常重要。然而,半导体烟雾传感器具有探测范围广、稳定性好、使用寿命长、灵敏度高和响应恢复速度快的特点。该半导体烟雾传感器结合简单的驱动电路,可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置,适用于液化气、酒精、烟雾等的检测,应用范围广。因此,这两种物理量的测量在教学中具有很强的代表性,可以给学生提供一个范例,为他们今后的实际工作打下良好的基础。

1.2本设计的主要工作
本设计采用AT89S51单片机、温度传感器、气体传感器、键盘和发光二极管显示灯模块组成实验室数据采集系统,可实现温度和烟雾检测、显示、报警限设定、延时报警等功能。它是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的实验装置,具有一定的实用价值。由于是一种应用于教学的实验装置,学生是高职学生,要求实验装置具有一定的安全性和开放性,操作简单,有助于学生理解和使用。基于以上考虑,选择集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉的单片机。应用广泛且具有代表性的MCS-51单片机是AT89S51。温度传感器采用美国达拉斯半导体公司的数字温度传感器DS18B20,具有很好的特性。例如,它有一个独特的单线接口。当DS18B20连接到微处理器时,只需要一条接口线就可以实现微处理器和DS18B20之间的双向通信。作为另一个例子,DS18B20在使用中不需要任何外围元件,并且所有感测元件和转换电路被集成到形状像三极管的集成电路中。
MQ-2半导体烟雾传感器被选为烟雾传感器。它输出模拟信号,检测范围为300-LooOppm。选择ADC0809转换芯片将模拟信号转换为数字信号。本实验项目的开发整合了电工电子技术与电气测量技术、传感检测技术与仪器、微机控制技术与接口等课程的内容。电气自动化技术专业。它采用任务驱动的方法,工作与学习相结合,学习与实践相结合。完全符合当前职业教育的要求。使用独立开发的实验室数据采集系统将为测试技术和微型计算机技术实验室的学生提供更直观、更容易理解和接受的实践培训计划。它也可以作为测试技术和单片机技术课程的实训项目,学生可以模拟开发过程。与市场上形成的产品相比,这不仅大大节约了经济成本,而且有助于培养学生的实践能力和专业技能。

第二章系统总体设计……9-12
2.1微控制器概述……9-10
2.2总体设计……10-12
第三章系统硬件设计……12-22 [/BR/] 3.1 89S51单片机外围接口电路……12-13 [/BR/] 3.2模拟烟雾传感器模块……13-15
3.2.1模拟烟雾传感器的原理……13[/比尔/]3 . 2 . 2 MQ-2气体传感器和测量电路的结构……13-14[/比尔/] 3.2.3模数转换电路……14-15
3.3数字温度传感器模块……15-19 [/BR/] 3.4键盘电路模块……19-20 [/BR/] 3.5显示电路模块……20-21
3.6报警电路模块……21-22
第4章系统软件设计……22-30
4.1总体思路和主要程序流程图……22-23
4.2主程序初始化流程图……23-24[/溴/] 4.3温度采集子程序……24-25[/溴/] 4.4温度转换子程序……25-26
4.5烟雾信号过滤子程序……26-27 [/BR/] 4.6键盘扫描子程序............................27-28 [/BR/] 4.7报警子程序...................28-30

结论

本研究课题采用AT89S51单片机、温度传感器、气体传感器、键盘电路、发光二极管显示电路和报警电路组成实验室数据采集系统,该系统集成了高职院校电气与电子技术、传感器与检测技术、单片机技术和电气自动化技术专业的接口等课程内容,能够完成温度与烟雾检测、显示、报警限值设定、延时报警等功能。在检测实验室。充分考虑高职院校实验室设备的特点,实验室设备安全、开放。它是一种结构简单、易于理解和操作、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的实验装置,具有一定的实用价值。该设计的应用可以在教学过程中采用任务驱动的方法,给学生分配明确的任务。同时,任务被分成几个模块,这些模块是由所有学生自己结合他们所学的知识设计和制作的。工学结合、学做结合的教学方法完全符合当前职业教育的要求。
因此,使用这种自行开发的实验室数据采集系统将为测试技术和微机技术实验室的学生提供更直观、更容易理解和接受实际培训项目。也可以作为测试技术和单片机技术课程的实训项目,学生可以模拟开发过程。与市场上形成的产品相比,该系统不仅大大节约了经济成本,而且有助于培养学生的实践能力和专业技能。