【正文】 增加到 8KB， RAM 增加到 256B，定時(shí) /計(jì)數(shù)器增加到 3 個(gè)，串行接口的通信速率快了 6 倍。 當(dāng)轉(zhuǎn)換開始時(shí)，單片機(jī)給 START 一個(gè)脈沖信號(hào)， ADC0809 開始將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。 ALE 接 ，給高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ADC0809 與 MCS51 系列單片機(jī)的硬件接口有三種方式：中斷方式、查詢方式和 等待延時(shí)方式。后的數(shù)據(jù)。 （ 3） ALE：地址鎖存允許信號(hào)。 ADC0809 是典型的 8 位 8 通道逐次型 A/D 轉(zhuǎn)換器， CMOS 工藝， ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖 所示。 低通濾波電路的設(shè)計(jì) 為了抑制高頻干擾，在放大電路輸出端設(shè)計(jì)了二階有源低通濾波器，讓指定頻段的信號(hào)通過，而讓其余頻段的信號(hào)加以抑制 或使其急劇衰減。 177。所用的放大器為 TCL2252。常用的方法有改變供橋穩(wěn)壓電源輸出值或在電路中串、并聯(lián)電阻等。 電橋電路的精度誤差分析 由于溫度變化造成的誤差來源很多，所以會(huì)有不同現(xiàn)象的誤差出現(xiàn)，如溫度變化 時(shí)，零點(diǎn)會(huì)有變化，其次在被應(yīng)力不變的情況下，不同溫度條件將可能有不同的輸出。與電刷 2 集流環(huán)式扭矩傳感器相比 , 如果按時(shí)間計(jì)算無電刷 2 集流環(huán)式傳感器使用壽命可達(dá) 2～ 3 年以上 , 與電刷集流環(huán)式扭矩傳感器相比可以提高使用壽命 2～ 3 倍以上。然后再根據(jù)以下公式求出圓管形扭矩傳感器的內(nèi)徑 d0= ad 最后根據(jù)以上公式求出圓管形扭矩傳感器扭力軸的工作長度L 。d 為扭力軸的外徑 , m 。外面用細(xì)牙螺紋將兩個(gè)機(jī)件緊緊相連 , 以消除機(jī)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的微量角度位移 , 以防止套管式扭矩傳感器的上應(yīng)變片信號(hào)測量不準(zhǔn)。 108 轉(zhuǎn)之間。在動(dòng)態(tài)扭 矩測量中 ,其主要問題是旋轉(zhuǎn)工況下，電源如何可靠地輸入到應(yīng)變橋路及信號(hào)如何可靠地輸出到顯示儀表，本設(shè)計(jì)采用滑環(huán)以及滑臂之間的電刷達(dá)到電源的輸入及輸出。 (2)信號(hào)放大 由于應(yīng)變電橋輸出的電壓只有 mV 級(jí)，所以必須對(duì)其放大，放大電路由高性能運(yùn)算放大器搭成差動(dòng)放大電路，其放大倍數(shù)在 80～ 120 之間可調(diào)。 扭矩測量的基本原理 一根實(shí)心的圓軸在扭矩 nM 的作用下，其表面的剪應(yīng)力的大小為nnGWMGr ?? ? 1 第 3 頁 式中 G 為剪切彈性模量， ? ?UEG ?? 12 同時(shí)，相距為 L 的兩個(gè)斷面的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，其值的可有下 式?jīng)Q定：nnMGJL?? 式中 nJ 為斷面的極慣性矩，又 dAJn ?? 22 ?? 對(duì)于實(shí)心圓軸： nJ =? /32 4d ； 對(duì)于空心圓軸： ??nJ /32（ 44 dD? ）； 由上述各式可見，只要軸的尺寸 D 或 0D ， 0d 及 L 確定，材料的剪切彈性模量就一定，轉(zhuǎn)軸的剪應(yīng)變和相距 L 的兩斷面的相對(duì)轉(zhuǎn)角就只與扭矩有關(guān)，且成比例，即 nKM?? nGJLK? 為常數(shù)，所以 nM?? 因此，只要測量 ? 即可確定 nM 。 1 第 2 頁 2 扭矩測量及應(yīng)變片的基本原理 應(yīng)變片式傳感器的原理及結(jié)構(gòu) 應(yīng)變計(jì)的轉(zhuǎn)換原理基于應(yīng)變效應(yīng)。 電阻應(yīng)變計(jì)簡稱應(yīng)變計(jì)，它主要由電阻敏感柵、基底和面膠 (或覆蓋層 )、粘結(jié)劑、引出線五部分組成。由圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)力分析可知，此單元體處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)。 （ 5）單片機(jī)：單片機(jī)系統(tǒng)扭矩傳感器與單片機(jī)系統(tǒng)組合在一起就構(gòu)成了扭矩測量儀，這部分電路主要完成的功能是 ：將扭矩傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行整形后用計(jì)數(shù)器對(duì)高頻脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的被測扭矩值，將數(shù)據(jù)直接傳送給驅(qū)動(dòng)顯示器顯示。 1 第 7 頁 4 傳感器的設(shè)計(jì) 傳感器的選擇 一般的應(yīng)變式動(dòng)態(tài)扭矩傳感器主要是集流環(huán)式 , 它的主要結(jié)構(gòu)是傳感器中間有一根回轉(zhuǎn) .運(yùn)動(dòng)的扭力軸 ,并且 在扭力軸上貼有應(yīng)變片。為了解決這個(gè)問題 ,提出采用靜動(dòng)態(tài)圓管形扭矩傳感器的設(shè)計(jì)方案。 = ξ 135176。扭力軸的直徑確定 以后 , 可按扭力軸變形角φ 的要求 ,計(jì)算扭力軸的工作長度。一般按國家檢定規(guī)程對(duì)圓管形扭矩傳感 1 第 9 頁 器進(jìn)行檢定。 電橋 電路 電橋電路的選用 應(yīng)變片將被測件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻相對(duì)變化，還需進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)才能用電測儀表進(jìn)行測量。由上述原因造成的零點(diǎn)漂移，在測量橋配好以后，往往具有固定的方向性，可采用簡單的方法，在相應(yīng)的橋臂中串入一個(gè)由較大溫度系數(shù)材料制成的電阻來進(jìn)行補(bǔ)償。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)比較，由上節(jié)敘述可知溫度傳感器輸出電壓范圍為 ～ ，而在本系統(tǒng)中 A/D 的輸入電壓范圍為 0V～ 5V 時(shí)才能使精度達(dá)到最高，因此需把 ～ 電壓放大到 0V～5V 的范圍，此即為設(shè)計(jì)該測量放大器的目的。所有這些特性，再結(jié)合它的溫度性能，使得 TLC2252能夠理想的利用于聲納，遠(yuǎn)程壓力傳感器，溫度控制，有源壓阻傳感器，加速計(jì)，手持儀表以及其他應(yīng)用。 177。其次，由于運(yùn)算放大器的增益和輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，所以有源濾波器還能提供一定的信號(hào)增益和緩沖作用。 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，由控制與時(shí)序電路、逐次逼近寄存器、樹狀開關(guān)及 256 電阻階梯網(wǎng) C0809 芯片為 28 引腳雙列直插式封裝，圖 55 為 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 其主要引腳的功能說明如下： 1 第 16 頁 （ 1） IN7～ IN0：模擬量輸入通道。在 START 上升沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零； START下降沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。 （ 8） EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。 （ 3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 EOC 接 ,。 1 第 19 頁 單片機(jī)電路及硬件選取 單片機(jī)共有十幾種芯片，表 列出了比較典型的幾種芯片的型號(hào)及它們的主要性能指標(biāo)。 本系統(tǒng)使用的是新型 AT89C51 系列單片機(jī)的 D 版本芯片， AT89C51 系列單片機(jī)的特點(diǎn)有： （ 1）增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 8051 CPU。 （ 9）通用異步串行口（ URAT），還可以用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對(duì)比度 硬件的抗干擾措施 抗干擾設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵問題。 （ 4）選擇優(yōu)質(zhì)的電子元器件，同樣會(huì)地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。數(shù)據(jù)測試的間隔時(shí)間通過定時(shí)器 A 來完成，就是在每次定時(shí)器 A 中斷到來時(shí)讀取 A／ D 轉(zhuǎn)換采集得到的數(shù)據(jù)，在讀數(shù)據(jù)之前先停止 A／ D 轉(zhuǎn)換，在讀取數(shù)據(jù)完畢后啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換。 引起零點(diǎn)漂移的原因主要有應(yīng)變片粘貼的好壞，應(yīng)變片材料的不均勻，所選應(yīng)變片的電阻溫度特性不一致等。 在傳感器的制作中常用補(bǔ) 償塊來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償并提高靈敏度。 目前，市場對(duì)此類扭矩儀的需求量非常大，其廣泛應(yīng)用于扭矩扳手、旋轉(zhuǎn)力矩（轉(zhuǎn)動(dòng)力矩）、攪拌力矩、舵機(jī)力矩的精密測量和自動(dòng)控及科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，具有較高的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 在電源設(shè)計(jì)采用接觸式滑環(huán)電刷，實(shí)現(xiàn)電橋的供電以及電壓信號(hào)的傳輸，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)信號(hào)之間的傳遞。對(duì)靈敏度漂移補(bǔ)償最簡單的方法是隨溫度的變化自動(dòng)調(diào)整供橋電壓，當(dāng)供橋電壓降低時(shí)，電橋的不平衡輸出減小，即降低了電橋的靈敏度。 圖 63 數(shù)據(jù)測試子程序流程圖 LCD 顯示部分 如圖 64 為 LCD1602 的顯示流程。整個(gè)程序基于中斷服務(wù)結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)中斷程序和主程序的數(shù)據(jù)交互，可以通過一些全局變量 1 第 27 頁 和全局的緩沖區(qū)來實(shí)現(xiàn)。接地線應(yīng)盡量加粗，使其電阻接近于零，防止由線條較細(xì)引起的接地電位隨電流的變化而變化的情況，從而減小測量誤差，數(shù)字電路的地線呈閉環(huán)路，可減小地線間的電位差，提高抗干擾能力。當(dāng) RS和 RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS為低電平 RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平 RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 LCD 顯示電路及硬件選取 本設(shè)計(jì)采用 LCD1602 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中 : 第 1 腳： VSS 為地電源 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源 1 第 21 頁 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“陰影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄