精密VF转换器与MCS-51单片机的接口技术

论文编号:JD666  论文字数:17142,页数:43

摘  要

在利用单片机设计的自动测量和控制系统中，经常要将电压信号转换为频率信号。本文介绍了一种将电压信号转换为频率信号的集成电路芯片LM331，它具有价格低、精度高、编程简单等优点，在数字仪表或计算机应用系统中可作为廉价的模/数（或数/模）转换器件。利用这种芯片可构成实训台恒温箱采集控制器的一部分，从而进行温度的测量。同时，文中还介绍了用于测量温度系统的热电偶技术、滤波电路、放大电路、精密V/F转换器、单片机以及键盘显示电路。论文包括了实训台恒温箱采集控制器的硬件电路设计、软件编程以及MATLAB仿真，重点介绍了V/F转换器与MCS-51单片机接口技术。本论文的设计对老师的教学及同学们了解V/F转换器及单片机接口技术有一定的帮助。

关键词：V/F；接口技术；测温

Accurate V/F converter and interface technology of MCS-51 Single-chip computer
Abstract

In the auto-measure and control system, the voltage singe is often changed into the frequency singe.  This article introduces a integrate circuit LM331, which can change the voltage singe into the frequency singe. This integrate circuit has low price, high precision and simple program etc. It also can be used to be priceless A/D(or D/A) in the computer application system. We use it to make up of a part of real time exercitation invariableness temperature tank, which to measure the temperature. At the same time the article also introduces the thermocouple technology, filter circuit, amplifier circuit, accurate V/F converter, single chip microcomputer and keyboard &LED displayer circuit. The article includes the hardware and software design, the emulation of MATLAB. The emphases is on accurate V/F converter and interface technology of MCS-51 Single-chip computer. This design is beneficial to the teachers and students.
Key words: V/F; Interface technology; temperature measurement

目  录

摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章  绪论…………………………………………………………………………………1
第2章  热电偶测温技术……………………………………………………………………3
2.1 热电偶简介…………………………………………………………………………3
     2.1.1 热电效应………………………………………………………………… 3
2.1.2 热电偶基本定律………………………………………………………… 4
2.1.3 标准热电偶……………………………………………………………… 5
2.1.4 热电偶的冷端温度补偿………………………………………………… 5
2.2 二阶滤波电路…………………………………………………………………… 7
2.2.1 频率特性………………………………………………………………… 8
2.2.2 压控电压源型低通滤波电路…………………………………………… 8
2.3 放大器…………………………………………………………………………… 9
第3章  V/F转换器 ………………………………………………………………………12
3.1 V/F转换器的类型………………………………………………………………12
3.1.1 通用运放V/F转换电路…………………………………………………13
3.1.2 集成V/F转换器…………………………………………………………15
3.2 V/F转换的基本原理……………………………………………………………17
3.3 高精度的V/F转换器……………………………………………………………21
第4章  V/F转换器与MCS-51单片机的接口技术………………………………………23
4.1 硬件电路设计……………………………………………………………………23
4.2 软件程序设计……………………………………………………………………23
4.2.1 采样子程序………………………………………………………………23
4.2.2 等距节点分段直线校正子程序…………………………………………25
4.2.3 标度变换子程序…………………………………………………………26
4.2.4 软件滤波子程序…………………………………………………………27
4.3 用8255扩展键盘/显示器接口电路……………………………………………28
4.3.1硬件电路连接图…………………………………………………………29
4.3.2 软件设计…………………………………………………………………29
第5章  部分电路的仿真与实验………………………………………………………… 34
    5.1 部分电路的仿真…………………………………………………………………34
        5.1.1 MATLAB简介……………………………………………………………34
5.1.2 利用MATLAB对二阶滤波电路的仿真、波特图……………………… 35
    5.2 分度表变换成温度采集曲线……………………………………………………36
结论…………………………………………………………………………………………38
参考文献……………………………………………………………………………………39
致谢……………………………………………………………………………………40