计算机测控技术设计报告
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计算机测控技术设计报告
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目录
TOC \o "1-3" \h \z \u 1 概述 1
1.1 APD简介 1
1.2 主要内容 1
2 APD偏压温度补偿系统总体方案 2
2.1 系统的整体结构 2
3 系统硬件设计 3
3.1 硬件设计方案 3
3.2 元件选型 3
4 系统软件设计 4
4.1 软件概述 4
4.2 系统软件整体结构 4
4.3 主程序模块 5
4.4 AD转换模块 7
4.4.1 AD0832工作原理 7
4.4.2 转换流程 8
4.5 DA转换模块 8
4.5.1 DA转换—PCF8591 8
4.5.2 I2C总线工作原理 9
4.6 按键改变设定电压模块 9
5 结论 11
5.1总结 11
5.2感悟 11
附录 12
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1 概述
本次设计系统为APD偏压温度补偿系统，主要包括以下两个大的模块：硬件模块和软件模块。软件设计主要有：用AD对温度和电压进行转换、DA对电压进行转换、数码管显示、按键改变设定电压等。
1.1 APD简介
APD就是雪崩二极管。APD工作时需要施加一个反向结压，这个反向偏置电压会引发雪崩效应，雪崩效应可通过改变偏压进行调节。继而通过改变雪崩增益得到最优化的光纤接收器灵敏度。要得到满意的雪崩增益，APD需要一个比较高的反向偏压。
但APD的雪崩增益会随着温度的变化而改变。因此在一个系统中，如果要求APD工作于恒定的增益，偏压必须能够改变，以补偿温度和制造工艺造成的雪崩增益的变化。
1.2 主要内容
本文的主要内容包括以下几个方面：
(1)用温度传感器AD590采集温度；
(2)用AD0832进行温度和电压的转换，用PCF8591(DA)进行电压转换；
(3)设计并制作APD偏压温度补偿系统的硬件电路；
(4)设计APD偏压温度补偿系统的软件程序如AD和DA转换程序、显示程序、按键改变设定电压程序等。
2 APD偏压温度补偿系统总体方案
STC90C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要外接温度采集电路、升压电路、AD和DA转换电路、显示电路、按键电路就可以实现本次设计的需求。
2.1 系统的整体结构
通过对APD进行一定了解，本次设计的系统的整体框图如下图2-1所示。
图2-1 系统框图
整体的系统框架搭建好后，就可以进行硬件电路的搭建，软件的相应编程来实现最终的功能。
3 系统硬件设计
3.1 硬件设计方案
根据APD的特点，设计了APD最佳偏压温度控制系统的硬件搭建。主要包括温度的检测、A/D和D/A转换、升压电路、显示和报警等。以STC90C51单片机为核心进行相应控制，使电压随温度的变化而变化，且当电压超过设定值时蜂鸣器会报警。系统的硬件设计方案如下图4-1所示：
图4-1 硬件设计框图
3.2 元件选型
(1)升压芯片选型
在此设计中选用的升压芯片是MAX5026。MAX5026是固定频率、脉冲宽度可调的升压 DC -DC 变换器，其工作电压最低为 3V ,转换频率为 500 K HZ。具有低噪音、输出电压高等特点。所以选择MAX5026。
(2)温度传感器的选择
此系统选择的温度传感器为AD590，它的测温范围为-50oC~+150 oC，满刻度范围误差为±0.3 oC，工作电压范围4~30V，电流温度灵敏度为1μA/K，线性度良好，性能稳定，抗干扰能力强。所以选择AD590。
4 系统软件设计
硬件电路确定之后，系统所有的智能功能要由软件来完成。软件是整个控制系统设计的核心，它具有充分的灵活性，可以根据系统的要求而变化，对于同样的硬件系统，配以不同的软件系统，所实现的功能也就不一样，而且有些硬件电路的功能都可以用软件来实现。所以对于一个系统设计来说，软件系统常常比硬件系统需要更多的工作量。
4.1 软件概述
软件设计的方法有结构化设计、由项向下设计、模块化设计和层次化设计等。本系统软件设计采用面向对象的模块化程序设计方法。所谓“模块”，实质上就是具有一定功能、相对独立的程序段。其基本思路是将整个控制系统的功能分解为几个相对独立的标准模块，使其中的每一个程序模块完成某一特定的控制功能，并且分别只有一个入口和出口，这样就可以对每一个程序分别定义无歧义性的输入变量和输出变量，使它们的运行相对地不受其它程序的影响，从而增强了系统的可靠性。模块设计的主要特
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