钢水连续测温信号处理器的研究与设计

摘要

随着炼钢自动控制技术的发展，钢水温度已经成为炼钢过程中非常重要的一个工艺参数。很长时间以来，中间包钢水连续测温技术是一个世界性的技术难题。辐射测温技术的发展，为这一难题提供了一个比较理想的解决方案。本课题在辐射测温技术的基础上，研究并设计了钢水连续测温信号处理器装置。充分利用了实验室提供的科研条件，制作了实验装置，经过调试与运行，该处理器工作正常。
　　本课题以双CPU为核心设计了钢水连续测温信号处理器装置。该装置主要分为检测部分和主控部分。其中，检测部分选用新华龙公司的C8051F350作为处理器，主控部分选用C8051F020作为处理器。主要功能模块有弱电流(电流信号为0.5μA～1.5μA)检测、LCD显示、GPRS数据传输及MMC卡数据存储等。制作了电路板并进行了调试，实现了系统的硬件目标功能。
　　针对光电探测器输出的弱电流信号设计了两种检测方案，并对两种方案进行了实验，最后分析了实验结果。其中电流定时校准方案可以有效地消除弱电流检测中的器件温度漂移和失调，具有较高的检测精度（读数误差在2‰以内）。
　　最后，对课题工作做了总结，指出了本课题存在的不足及应继续研究的内容。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 辐射测温仪器的分类

1．3 中间包钢水连续测温技术

1．4 本文主要研究内容

1．5 预期目标

第2章 光电探测器

2．1 红外辐射测温系统的组成

2．2 辐射测温的理论依据

2．3 光电探测器原理

2．4 光电探测器的灵敏度

2．5 硅光电探测器的温度特征

2．6 本章小结

第3章 系统总体设计方案

3．1 系统总体构成

3．2 处理器选型

3．2．1 检测部分处理器的选型

3．2．2 主控部分处理器的选型

3．3 本章小结

第4章 系统软硬件设计

4．1 检测部分硬件设计

4．1．1 电源电路

4．1．2 基准电压电路

4．1．3 温度采集电路

4．1．4 复位电路

4．1．5 继电器电路

4．1．6 模拟量输入电路

4．2 主控部分硬件设计

4．2．1 电源电路

4．2．2 复位电路

4．2．3 外部晶体振荡电路

4．2．4 液晶显示电路

4．2．5 MMC卡电路

4．3 通讯部分硬件设计

4．4 检测部分软件配置

4．4．1 系统时钟配置

4．4．2 端口配置

4．4．3 ADC配置

4．4．4 UART配置

4．5 主控部分软件配置

4．5．1 系统时钟配置

4．5．2 端口配置

4．5．3 UART配置

4．5．4 定时器配置

4．6 本章小结

第5章 算法研究和功能实现

5．1 ADC采样算法研究

5．1．1 方案一

5．1．2 方案二

5．2 信号发生器计算电流值

5．2．1 电流值计算(方案一)

5．2．2 电流值计算(方案二)

5．3 检测部分功能实现

5．3．1 环境温度采集

5．3．2 弱电流信号采集

5．4 主控部分功能实现

5．4．1 液晶显示

5．4．2 MMC卡存储

5．5 系统各部分通讯

5．5．1 检测部分和主控部分的通讯

5．5．2 GPRS通讯

5．6 本章小结

第6章 数据处理与误差分析

6．1 电流信号的测量数据

6．1．1 方案一数据

6．1．2 方案二数据

6．2 误差分析

6．3 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢