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数字式大气采样仪的研制

作 者: 陈薇
导 师: 王书海
学 校: 河北科技大学
专 业: 测试计量技术与仪器
关键词: 大气采样仪 模糊控制 单片机 微型真空泵 A/D采集电路 二维线性插值
分类号: TP216
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 29次
引 用: 0次
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内容摘要


大气采样仪是对受污染空气进行采集的仪器或装置,近年来成为环境监测领域的一个重要组成部分。本文详细的介绍了一种目前比较流行且较新颖的对采样气体流速进行测量的方法,即通过计算采样仪微型真空泵所带的直流电机的转速与电流,从而得到流速,且基于此方法设计了一种新的数字式大气采样仪,具有操作简洁、成本较低、功耗小的特点。本文主要从两个方面进行介绍,包括采样仪的硬件电路设计和软件设计。仪器本身主要包括微型真空泵、单片机、转速及A/D采集电路、D/A转换电路、LCD显示器及键盘等几部分。仪器接通电源后,随着用户把启动采样开关按下以后,并通过按键设定采集的流速和时间,由转速及A/D采集电路准确测量电机转速及电流并完成由模拟量对数字量的转换,通过单片机对微型真空泵所带直流电机的电流进行反馈控制,最后由D/A转换电路完成数字量到模拟量的转换,进而控制气体流速大小,并可在LCD上显示气体流速大小。软件方面简单说来采用了二维分段线性插值算法以及用于控制的采样流速的模糊控制算法。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 本课题研究的历史背景和意义  8-11
    1.1.1 室内空气目前存在的问题和危害  8-10
    1.1.2 目前室内空气采样技术介绍  10-11
  1.2 数字式大气采样仪介绍  11-12
  1.3 本章小结  12-13
第2章 系统整体设计方案介绍  13-23
  2.1 数字式大气采样仪设计原理  13-17
    2.1.1 直流电机以及微型真空泵  13-15
    2.1.2 采样仪整体的设计原理  15-17
  2.2 大气采样仪硬件部分设计  17-19
    2.2.1 信号的放大处理与电机转速测量  18
    2.2.2 A/D 转换部分  18
    2.2.3 微处理器部分  18
    2.2.4 电机的转速控制部分  18-19
    2.2.5 键盘与显示部分  19
  2.3 大气采样仪的软件设计  19-22
    2.3.1 设计方案  19
    2.3.2 选取插值函数  19-20
    2.3.3 模糊控制规则简介  20-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章 系统的硬件电路设计方案  23-38
  3.1 电机转速的测量模块  23-27
    3.1.1 隔直耦合电路  23-24
    3.1.2 运算放大电路设计  24
    3.1.3 单稳态电路的选取  24-27
  3.2 单片机和外围扩展电路部分  27-31
    3.2.1 STC12C5410AD 单片机功能简介  27-28
    3.2.2 复位电路与时钟设计  28-29
    3.2.3 键盘输入驱动电路的设计  29
    3.2.4 LCD 显示及驱动电路  29-30
    3.2.5 电源电路  30-31
  3.3 流速调节的模块  31-34
    3.3.1 DAC0832 介绍  31-33
    3.3.2 调速电路的介绍  33-34
  3.4 A/D 采集部分  34-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章 系统软件设计  38-52
  4.1 转速测量子模块  38-39
  4.2 模数转换器的数据采集程序  39-40
  4.3 流速控制的模块程序  40-41
  4.4 键盘显示及其人机对话子模块  41-42
    4.4.1 键盘与单片机的接口程序  41-42
    4.4.2 液晶显示器与单片机的通讯  42
  4.5 数据的存储模块  42-44
  4.6 数字滤波模块的设计  44-45
  4.7 二维分段线性差值法  45-47
  4.8 模糊控制部分程序  47-51
  4.9 本章小结  51-52
第5章 实验数据总结  52-55
  5.1 实验数据分析  52-54
  5.2 总结与展望  54
  5.3 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-58
致谢  58-59
个人简历  59

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 自动检测仪器、仪表
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