2 功能要求
1.温度传感器要用LM35系列。
2.硫酸根离子和氯化钡溶液反应温度变化范围很小,最大0.4︒C。
3.溶液反应时能实时显示溶液温度变化的值。(调试的时候可以通过
向冷水里添加温水来模拟,但温度变化不能超过0.4︒C)。
4.要能判断出温度变化的拐点。
5.画出溶液反应时温度变化的特征曲线。
3 方案论证与设计
3.1 处理器的方案选择
1. 可编程逻辑器件,可采用ALTERA公司PLD器件。虽然系统设计起来结构清晰明了,各模块硬件设计也会相对简单些。但从本设计的特点来考虑,EDA在功能扩展受到的局限就会比较大,并且EDA占用资源也相对会多一些。从成本上来考虑,用可编程逻辑器件来设计硫酸根离子测试仪并没有明显的优势。
2. 凌阳公司的16位单片机,凌阳单片机有丰富的中断源,可方便本测试仪的设计,准确度会比较高,并且汇编与C语言兼容的编程环境使用起来也很方便。另外凌阳单片机的I/O口功能也比较强大。凌阳单片机最有特色是可编程音频处理,可轻松完成语音的录制、播放和识别。这些都可以方便进行外围扩展,也会使设计更加完善,成本也会低一些。但是控制和信息实时显示的结合上就有些复杂,显示模组资源相对有限,单片机的稳定性并不是很高。
3. 主控制器使用AT89C51单片机,用温度传感器LM35采集外界的温度变化,通过运放UA741和模/数转换器ADCC0832,把模拟信号转换成数字信号,通过单片机的处理最后在LCD12864实时显示温度变化的曲线,本方案采用的元器件成本低廉,且电路和程序设计相对会简易些,整个设计有较高的性价比和一定的实用性,因此本设计采用了此方案。
3.2 测温部分的方案选择
1.在日常生活及生产过程中经常需要用到温度的检测及控制,传统的测温元件有热电偶和热电阻等。热电阻和热电偶一般测得都是电压值,然后通过外围电路再转换成相对应的温度,采用传统测温元件需较多的外围硬件的支持,且硬件电路设计复杂,硬件和软件调试会相对复杂,整个系统制作成本高,综合来说性价比不高。
2.采用目前广泛使用的National Semiconductor公司生产的温度传感器LM35,此温度传感器内部带有温度补偿功能。输出电压与摄氏温度一一对应,采用温度传感器LM35,硬件电路设计会相对简单一些,硬件和软件的调试会相对简单下,整个系统的性价比就会相对高一些,因此测部分采用温度传感器LM35。
3.3 显示部分的方案选择
1.采用LED数码管显示,虽然功率低,可视范围宽,驱动程序较简单,元器件价格低廉,但设计要求可以显示出温度变化的特征曲线,但LED数码管就无法实现此功能。
2. 采用LCD液晶显示器1602。LCD显示易于编程,可同步显示字符数字,并同时能够显示多组数据,友好的人机界面,但是也无法显示出温度变化的特征曲线,所以此方案也不合适本设计。 3.采用LCD液晶显示器12864,此液晶显示效果出色,是128×64点阵型液晶显示模块,可以方便显示出各种汉字、字符及图形,并且可与单片机IO接口直接相连,具有8位标准数据总线。虽然成本上会较以上两种稍高一些,但是硬件电路设计简单,可以实现动态显示温度变化的特征曲线功能,综合考虑,本设计采用点阵型12864液晶显示屏。
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