【正文】 //Y地址設(shè)置 writemand(x)。//清除顯示，并且設(shè)定地址指針為 00H writemand(0x06)。 //RW0 PORTB|=BIT(7)。 //RW0 PORTB|=BIT(7)。/ DDRA=0xff。 } //*************************檢測 LCD是否忙函數(shù) **************************// void busy_check(void) { DDRA=0x00。 lcdtextout(26,.)。 DDRBamp。 break。 case 0x03: TCCR1B=0X00。 26 開 機 初 始 化 程 序L C D 顯 示從 A T m e g a 1 6 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 中 調(diào) 用 各 種 參 數(shù)顯 示 數(shù) 值K E Y 2 按 下K E Y 1 按 下 K E Y 3 按 下檢 測 應(yīng) 變 數(shù) 值 并 顯 示 進(jìn) 入 隱 含 功 能 選 擇 區(qū) 通 訊 向 上 位 機 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 圖 41 主程序框圖 The flow diagram of main program 采樣程序 控制 A/D采樣程序 采用中斷方式 （ 如圖 42所示） ， 這種方式 可以避免中斷過程中由于干擾使得某一次 ST 未輸出低電平 ， 而造成的數(shù)據(jù)順序的混亂和錯誤，從而 避免了讀數(shù)的錯誤。 GCC 本來是 Linux 上的開源編譯器，經(jīng)過移植，出現(xiàn)了可以在 Windows 環(huán)境下運行的 GCC for AVR 的編譯器。 主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性 : 電源： VDD ~+5V(內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓 )； 顯示內(nèi)容： 128 列 64 行（ 128 表示點數(shù)） 顯示顏色： 藍(lán)色 顯示角度： 6： 00 鐘直視 LCD 類型： STN 與 MCU 接口： 8 位或 4 位并行 /3 位串行 配置 LED 背光 多種軟件功能： 光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等 利用上述功能可方便地實現(xiàn)漢字、 ASCII 碼、點陣圖形、自造字體的同屏顯 示 。操作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)和命令，它是單片機系統(tǒng)中不可缺少的輸入設(shè)備。圖 316 為 MAX232 的 電路連接 圖，電容 C1~C15 選用 F 的電解電容或瓷片電容 。 21 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i o nS iz eBD a t e : 16 J un 20 10 S h e e t of F il e : E : \ 畢業(yè)設(shè)計 \ 初稿 上交 \ 大圖 \ 復(fù)件 復(fù)件 M y D e s i g bD r a w n B y:P B 0 ( T 0) P A 0 ( A D C 0)P B 2 ( A I N 0)P A 1 ( A D C 1)P B 3 ( A I N 1)P A 2 ( A D C 2)P B 5 ( M O S I )P A 3 ( A D C 3)P B 4 ( S S ) P A 4 ( A D C 4)P B 1 ( T 1)P A 5 ( A D C 5)P B 6 ( M I S O ) P A 6 ( A D C 6)P B 7 ( S C K ) P A 7 ( A D C 7)R E S T A R E FV C C A G N DG N D A V C CX2 P C 7 ( T O S C 2 )X1 P C 6 ( T O S C 1 )P D 0 ( R X D ) P C 5 ( T D I )P D 1 ( T X D ) P C 4 ( T D O )P D 2 ( I N T 0) P C 3 ( T M S )P D 3 ( I N T 1) P C 2 ( T C K )P D 4 ( O C 1 A ) P C 1 ( S D A )P D 5 ( O C 1 B ) P C 0 ( S C L )P D 6 ( I C P 1) P D 7 ( O C 2 )1234567891011121314151617181920 2122232425262728293031323334353637383940A T M E G A _1 6LJ P 1+5+ 5 VG N DS1S W P B+C1104R11K+ 5VY18MC2220C3220 1 23 45 67 89 105*2 插管J P 2+ 5V1 2 3 4R 1 ~ R 41 0 K * 4+ 5V+ 5V+ 5VR E S TR E S TR X DT X DY B 1 2 8 6 4RSRWENC L O C K I NP O LB U S YP B 2 P B 7 圖 315最小系統(tǒng)的電路圖 The circuit diagram of the minimal system 最小系統(tǒng) 的連接如圖 315 所示；單片機選用 ATMEGA16，其晶振 選擇 8M,選擇 掉電自動復(fù)位的復(fù)位方式，單片機 ATMEGA16 可以在線下載程序（ ISP） 用的是 JTAG，通過下載線對程序進(jìn)行在線調(diào)試，使軟件程序調(diào)試更加方便 。 AVR單片機主要包括 ATTINY、 AT90和 ATMEGA三大系列。通過 INT1中斷服務(wù)程序讀出定時器 T1的計數(shù)結(jié)果，然后減去輸入積分階段的計數(shù)值（其為固定值，可由輸入模擬量為零時T1的計數(shù)值得到）并按上述進(jìn)行相應(yīng)的計算即可，這樣加上一個極性端 POL,ICL7135 只占用單片機 3個 I/O口，大大節(jié)省了單片機 I/O口資源， ICL7135與單片機并行 3線制接法 如圖314所示。 ICL7135的外部接線圖如圖 312所示。該脈沖寬度為時間脈沖寬度的 1/2，一次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，該端輸出 5個負(fù)脈沖，分別選通高位到低位的 BCD碼數(shù)據(jù)輸出，可利用該信號把數(shù)據(jù)打入到并行接口中供 CPU讀?。ù硕嗽谂c單片機接口時經(jīng)常被用到）。 其中， 美國 Intersil 公司的 ICL7135 是比較流行的雙 積分 A/D 轉(zhuǎn)換器 ，其具有 4 位半的精度（相當(dāng)于 14 位 A/D 轉(zhuǎn)換器），自動校零， 自動極性輸出，其最大線性度誤差為 1個計數(shù)值，單基準(zhǔn)電壓，動態(tài)字位掃描 BCD 碼輸出，價格低等特點。 實際選取的 A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應(yīng)滿足測量數(shù)據(jù)的范圍和精度要求，并與 其它環(huán)節(jié)（如傳感器變換、信號預(yù)處理電路）所能達(dá)到的精度相適應(yīng)；只要不低于它們就行，選的太高既沒有意義，而且價格還要高出很多。根據(jù)奈奎斯特定律，信號被混疊了 [9]。 入 出入 出00 . 512Aw入 出ci 0u（ a ） 衰 減 串 模 噪 聲 接 法 （ b ） 衰 減 共 模 噪 聲 接 法（ c ） 衰 減 串 / 共 模 噪 聲 接 法（ d ） 輸 入 輸 出 特 性C3 : 抑 制 常 模 干 擾C C2： 抑 制 共 模 干 擾C 3C 1C 2 圖 311電容濾波器的結(jié)構(gòu)和特性 The structural and characteristics diagram of capacitive filter 而且濾波器常用模擬低通濾波器（ LPF）；為什么需要模擬低通濾波器（ LPF）？首先，模擬信號中包含高頻和低頻的噪聲。 電容濾波器（設(shè)輸入量為電流 IC(S)，輸出為電壓 V0(S)，如圖 312 所示 ，其 傳遞函數(shù)為 [8]： CSSI SVSA CO 1)( )()( ?? （ 33） 頻率特性為： 15 jw CjwI jwVjwA CO 1)( )()( ?? （ 34） 對數(shù)幅頻特性為： wCwCwA lg201lg20)(lg20 ??? （ 35） 顯然，隨著頻率 ??? fw ?2 濾波器的輸出電壓衰減逐漸增加，起到了低通濾波器效果，輸入輸出特性 如圖 311（ d）所示。 二、有 源濾波器 單極點有源濾波器的頻率響應(yīng)與無源單極點濾波器的相同， 如圖 310 所示。通過單一電阻，可在 1 到 1000 范圍內(nèi)設(shè)置增益。 普遍的放大電路設(shè)計是采用經(jīng)典的三運放的形式 ， 即兩個輸入運放提供增益、一個輸出運放利用差分放大器將兩個輸入的轉(zhuǎn)化信號轉(zhuǎn)換成單端輸出，如圖 37 所 示。 最終本設(shè)計選擇 模擬 電子開關(guān)來切換通道 ， 電子開關(guān)的切換由單片機控制，其中其對信號的切換方式的設(shè)計有兩種：一種是可用來切換橋源的通斷，如圖 35（ a）所示；一種是用來切換信號到放大器之間的通道，如圖 35（ b）所示。 常用的多路開關(guān)有兩大類：一是機械觸點式多路開關(guān)，二是模擬電子開關(guān)。 當(dāng)應(yīng)變片接入測量電路時，電流的增加將產(chǎn)生熱效應(yīng)，從而引起熱輸出誤差。 8 3 應(yīng)變 儀 的 硬件電路設(shè)計 本章介紹了礦用便攜式靜態(tài)應(yīng)變儀的硬件設(shè)計，包括 整機的工作原理、 信號 采集 調(diào)理電路 和 數(shù)字主電路的設(shè)計原理、方案選定，同時比較詳細(xì)的介紹了每個模塊的主要功能和電路原理圖。 我們通常講的電阻應(yīng)變儀，實質(zhì)上是一種測量敏感元件 (電阻應(yīng)變計 )微小電阻變化或相對電阻變化的儀器。按照連接方式的不同，可分 為單臂電橋，半橋和全橋。 測量電橋的幾種接線方法 由于應(yīng)變很小，一般以微應(yīng)變計算，很難直接測得，但由式（ 21）可知，只要測得 ΔR，就可以求得應(yīng)變 ε。因其尺寸小，重量輕，基本上不干擾試件的應(yīng)力狀態(tài)，幾乎無慣性，還可組合成各種變化，測量復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，其動態(tài)應(yīng)力范圍可達(dá) 0~500KHz。 應(yīng)變測量時，將一定阻值的電阻應(yīng)變片粘貼在待測試件處，當(dāng)試件受外力作用產(chǎn)生變形，應(yīng)變片阻值將發(fā)生變化，在一定范圍內(nèi)，應(yīng)變片電阻的相對變化量 △ R/R與試件的相對變化量（即應(yīng)變 ε）成線性關(guān)系 [2]，即有 ： ?KLLKRR ???? （ 21） 式中， LL? 是相對拉伸量； K稱為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，它的數(shù)值與電阻絲的材 料及繞線方式有關(guān)，一般 K值在 。但是 基于 VXI 總線的儀器有價格昂貴、體積大的兩大缺陷，同時也具備有線傳輸?shù)娜毕?，這些因素在很大程度上限制了它的應(yīng)用范圍。 如華東電子儀器廠的 YJ31P10R型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、 YD28 型動態(tài)電阻應(yīng)變儀、 YJD27 型靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀，揚州無線電二廠生產(chǎn)的 YE3817 型應(yīng)變儀及聯(lián)能電子的 YE2537/YE2538 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀等。然而，當(dāng)前的礦用應(yīng)變儀多數(shù)采用的還是手動開關(guān)來切換信號通道；顯示也僅是字符型的，不便于理解和操作；儀表的精度和穩(wěn)定性不是很高，不能準(zhǔn)確的反映巷道的受力等情況。頂板事故主要發(fā)生在巷道。 應(yīng)變儀的研究背景及意義 在自然科學(xué)和工程領(lǐng)域的各種科學(xué)研究活動中，離不開對研究對象準(zhǔn)確有效的測量，這是我們認(rèn)識客觀事物內(nèi)在聯(lián)系及變化規(guī)律的必要和先決條件；其中往往涉及到對微弱信號的檢測。 1 0 前言 本文 介紹了 礦用便攜式靜態(tài) 電阻 應(yīng)變儀 設(shè)計 的 思路， 主要包括硬件設(shè)計、軟件設(shè)計 和應(yīng)變儀的抗干擾與防爆設(shè)計三部分。微弱信號的檢測是測量技術(shù)中微弱量（如小位移、微振動、微溫差、小電容、弱磁、弱聲、微電導(dǎo)、微電流、低電平電壓和弱流量等），通過各種傳感器把非電量轉(zhuǎn)換成電量（電壓或者電流）。事故起數(shù)最 多 ，發(fā) 生的頻率高，死亡總?cè)藬?shù)較多。 所以我們 針對測力錨桿 和錨索設(shè)計了 一種礦用便攜式靜態(tài) 電阻 應(yīng)變儀 。這些國內(nèi)廠商所生產(chǎn)的應(yīng)變儀基本上都是非程控的且數(shù)據(jù)都是基于有線技術(shù)的傳輸，這給應(yīng)變儀的控制操作帶來了很大的不方便，同時其數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸彩艿搅擞绊憽? 4 論文的主要研究工作 本文 介紹了 礦用便攜式靜態(tài) 電阻 應(yīng)變儀 設(shè)計的 思路，主要包括硬件設(shè)計、軟件設(shè)計 和應(yīng)變儀的抗干擾與防爆設(shè)計三部分。 應(yīng)變測量的基本原理就是利用上述的應(yīng)變效應(yīng)，通過惠斯登電橋完成應(yīng)變 —電測的轉(zhuǎn)換，然后利用信號調(diào)理電路對電信號進(jìn)行采集測量和放，最后顯示出應(yīng)變值。 （ 4）測量范圍大。 應(yīng)變片的測量電路通過 應(yīng)變片可以將試件的應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換成電阻變化，通常這種電阻變化是很小的 ， 必須用適當(dāng)?shù)姆椒z測電阻微小變化 。采用不同的連接方式可以使測量電橋有不同 組合，而且有不同的輸出。按照應(yīng)變儀的工 作頻率范圍以及測量對象的頻帶，把其分為靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀、動態(tài)電阻應(yīng)變儀、瞬態(tài)電阻應(yīng)變儀 (或超動態(tài)應(yīng)變儀 )、數(shù)字 式電阻 應(yīng)變儀等。 整機的工作原理 傳感器與信號采集電路用來檢測錨桿錨 索受力大