【正文】 ...........................15 溫度信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 16 溫度信號(hào)處理電路 ...................................................................................16 人機(jī)界面的設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 19 鍵盤輸入模塊的設(shè)計(jì) ................................................................................19 通訊模塊的設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 24 串口通訊協(xié)議 ..........................................................................................24 II 通訊模塊與單片機(jī)的接口電路 ..................................................................27 .................................................................................................. 28 電源模塊的設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 28 本章小結(jié) ....................................................................................................................... 29 系統(tǒng)主程序流程圖及零點(diǎn)漂移的克服 ............................................................................. 29 鍵盤及顯示模塊的實(shí)現(xiàn) .................................................................................................. 31 鍵盤輸入模塊流程 ...................................................................................31 壓力、溫度信號(hào)采集流程 .............................................................................................. 33 算法的實(shí)現(xiàn) ................................................................................................................... 34 零點(diǎn)漂移的克服算法 ................................................................................34 數(shù)字濾波算法 ..........................................................................................34 .........................................................................................36 通訊模塊的軟件流程 ..................................................................................................... 36 自定義軟件通訊協(xié)議 ................................................................................36 校驗(yàn)原理分析 ..........................................................................................37 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................... 39 1 1 摘 要 現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)檢測(cè)手段提出了越來(lái)越高的要求?？朔藗鹘y(tǒng)方法易受主觀因素的影響等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了氣密性檢測(cè)的自動(dòng)化?？偨Y(jié)了本文的特點(diǎn)及不足，為快速性測(cè)量提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。由于泄漏造成被測(cè)件內(nèi)氣體質(zhì)量減少，這樣必然引起被測(cè)件內(nèi)氣體的一些參數(shù)發(fā)生變化。它們的測(cè)量效率較低，很難應(yīng)用在生產(chǎn)線上，如何實(shí)現(xiàn)測(cè)量的快速性問(wèn)題，是當(dāng)前氣體測(cè)漏儀所要解決的首要問(wèn)題。從控制方法上來(lái)看，控制手段越來(lái)越多，如單片機(jī)控制、控制、計(jì)算機(jī)控制等等，測(cè)漏儀的操作界面也越來(lái)越人性化，而且操作越來(lái)越方便。 （ 2）美國(guó) USON 的公司 美國(guó) USON也生產(chǎn)很多種類型的測(cè)漏儀，它的 4000系列提供了多種檢測(cè)模式，同時(shí)考慮到了測(cè)漏性能、泄漏量、以及針對(duì)實(shí)際中不同被測(cè)物的容積及泄漏大小提供了相應(yīng)的產(chǎn)品而且其操作界面非常友好、對(duì)操作者要求不高，其 4000 系列 3 3 還具有較快的測(cè)試速度和較高的靈敏度。下面對(duì)這幾種檢測(cè)原理分別作簡(jiǎn)單介紹。如圖 13所示： 圖 13 壓力檢測(cè)法 (4)差壓測(cè)試法 (The leak detecting method by air pressure difference) 對(duì)被測(cè)件和標(biāo)準(zhǔn)件同時(shí)充入壓縮氣體，由高精度的差壓傳感器測(cè)出被測(cè)件與標(biāo)準(zhǔn)件之間的壓力差。 本文分為六部分 : 第一章緒論，首先闡述了提出本課題的背景，然后介紹了氣體測(cè)漏技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，最后介紹了本課題的主要特色 。 本章小結(jié) 本章概述了氣體測(cè)漏技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和目前的發(fā)展方向。而且檢出時(shí)間長(zhǎng)，受溫度影響和變形影響大，對(duì)于不同的測(cè)試壓 力要求，要采用適用壓力范圍不同的傳感器。都是由充氣、平衡、測(cè)量和放氣四個(gè)過(guò)程組成。由于溫度的變化，也會(huì)導(dǎo)致壓力的變化在平衡階段，電磁閥關(guān)閉，電磁閥打開(kāi)。 （ 2）人機(jī)界面選擇模塊 傳統(tǒng)的檢測(cè)手段都是由人來(lái)做判斷，容易產(chǎn) 生誤判。在嵌入式系統(tǒng)低端的單片機(jī)領(lǐng)域和當(dāng)今的工業(yè)線程應(yīng)用中，位機(jī)仍然是主流機(jī)型。由于具有與、系列相適配的接口，并有專用的指令集，可以實(shí)現(xiàn)畫面卷動(dòng)、光標(biāo)、 9 9 閃爍、位操作等，足以滿足本系統(tǒng)文本顯示或圖形顯示的功能，此外，該液晶可管理的顯示緩沖區(qū)，并可外接字符發(fā)生器，可同時(shí)顯示行漢字字符，是該系統(tǒng)的理想顯示模塊。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用 的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。另外傳統(tǒng)的直壓法測(cè)漏儀將壓力變送器選擇在被測(cè)件與自檢閥之間，控制器一般選擇微機(jī)。進(jìn)入測(cè)試菜單以后，當(dāng)接受到啟動(dòng)檢測(cè)的信號(hào)時(shí)就打開(kāi)充氣閥和自檢閥對(duì)工件進(jìn)行充氣，充氣時(shí) 間結(jié)束系統(tǒng)進(jìn)入平衡等待時(shí)間，平衡階段結(jié)束系統(tǒng)開(kāi)始采集壓力傳感器和溫度傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)進(jìn)入檢測(cè)階段，檢測(cè)階段結(jié)束后系統(tǒng)將檢測(cè)的結(jié)果顯示到液晶上并保留結(jié)果數(shù)據(jù)，同時(shí)打開(kāi)排氣閥將檢測(cè)氣體排出。本文在直接壓力法的基礎(chǔ)上結(jié)合了單片機(jī)控制技術(shù)大連理仁大學(xué)碩士學(xué)位論文提出了系統(tǒng)的總體工作模型和總體框圖，并根據(jù)原理框圖分析了傳感器、人機(jī)界面和串口 通訊等關(guān)鍵技術(shù)的選取原則。滿足了系統(tǒng)的量程范圍與精度要求。 DDinin V VVP G A1 ）（）（最小碼）（輸出碼 ?????? (31)對(duì)最小碼的最小輸出碼、可編程增益放大器的增益設(shè)置、 V+與 V的正負(fù)輸入電壓以及 VDD 而言，輸出碼由以下表達(dá)式計(jì)算出。 SDA 傳送數(shù)據(jù)， SCL 是時(shí)鐘。多數(shù)時(shí)候總線是空閑的，不發(fā)生通信，而且兩條線均為高電平。 對(duì)于在 I2C總線上發(fā)送的每個(gè)字節(jié)，無(wú)論是地址還是數(shù)據(jù)，均以一個(gè)應(yīng)答位作為響應(yīng)。主機(jī)也可發(fā)出另一個(gè)開(kāi)始條件，在總線處于激活狀態(tài)時(shí)，若發(fā)出一個(gè)開(kāi)始條件則要求一個(gè)重復(fù)的開(kāi)始條件。這個(gè)字節(jié)被寫入配置寄存器中，對(duì) ADS1110 寫入多個(gè)字節(jié)到 ADS1110 無(wú)效， ADS1110 將忽略第一個(gè)字節(jié)以后的任何輸入字節(jié)，并且它只對(duì)第一個(gè)字節(jié)做出應(yīng)答。 溫度信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì) 溫度信號(hào)處理電路 鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器，由于其測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等，被廣泛用于中溫“范圍的溫度測(cè)量中。 3 線制可以把導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響降到最低，連接如圖 32所示。溫度處理信號(hào)調(diào)試時(shí)，首先用 100? 的電阻替換Rt，通過(guò)調(diào)節(jié) RP104 使溫度信號(hào)的輸出值為 400mV，然后用 ? (100℃時(shí)鉑電阻的阻值 )的電阻替換 Rt，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器 RP103 使溫度信號(hào)的輸出值為1700mV。掃描式鍵盤需占用單片機(jī)較多的輸入輸出口線，使用可編程芯片來(lái)擴(kuò)展。 CPU 對(duì)鍵盤的掃描可以采取程序控制的隨機(jī)方式， CPU 在空閑時(shí)掃描鍵盤，也可以采取定時(shí)控制方式，每隔一定的時(shí)間， CPU 對(duì)鍵盤掃描一次， CPU可以隨時(shí)響應(yīng)鍵盤輸入請(qǐng)求 。液晶的指令代碼入口地址為 8201H，此時(shí) CE 為低電平選通， C/D 為高電平，為控制命令字的讀寫地址。其將通用的微處理器和存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 （ 6）復(fù)位信號(hào)將把行、列計(jì)數(shù)器和顯示寄存器清零，并且關(guān)顯示。文本顯示區(qū)和圖形顯示區(qū)的起始地址 SAD 都對(duì)應(yīng)著顯示屏左上角位置的顯示位。接收時(shí)，物理層負(fù)責(zé)從串口的硬件緩沖區(qū)讀取或單片機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)鏈路層把物理層讀取來(lái)的數(shù)據(jù)根據(jù)一定的邏輯關(guān)系拼裝成完整的命令，最后是應(yīng)用層來(lái)解釋執(zhí)行由數(shù)據(jù)鏈路層拼裝出來(lái)的命令，并做出響應(yīng) 。每一臺(tái) PC 都有一個(gè)或多個(gè) RS232 端口。其中同步協(xié)議又分為 :面向字符的同步通信協(xié)議和面向比特的通信協(xié)議。 異步通信和同步通信的比較 : （ 1）異步通信簡(jiǎn)單，雙方時(shí)鐘可允許一定誤差。它的到來(lái)，表示下面接著是數(shù)據(jù)位來(lái)了，要準(zhǔn)備接收。 由上述工作過(guò)程可看到，異步通信是按字符傳輸?shù)?，每傳輸一個(gè)字符，就用起始位來(lái)通知收方，以此來(lái)重新核對(duì)收發(fā)雙方同步。電磁閥 6013 為微型電磁閥，直動(dòng)式常閉型。本系統(tǒng)的信號(hào)處理電路和各種驅(qū)動(dòng)電路需要多組直流穩(wěn)壓電源為系統(tǒng)供電。穩(wěn)壓塊的輸入端滿足在電網(wǎng)電壓下降至最低時(shí)還至少比輸出端的電壓高。在經(jīng)過(guò)一個(gè)有極性電容和一個(gè)無(wú)極性電容后濾去低頻和高頻諧波分量在穩(wěn)壓塊的輸入端產(chǎn)生一個(gè)基本穩(wěn)定的電壓。 電源模塊的設(shè)計(jì) 電源電路是一個(gè)系統(tǒng)的核心，是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要條件。 圖 36 MAX232 與單片機(jī)的典型 接口電路 28 28 電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)模塊是系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)處理將停止位去掉，把數(shù)據(jù)位拼裝成一個(gè)并行字節(jié)，并且經(jīng)校驗(yàn)后，無(wú)奇偶錯(cuò)才算正確的接收一個(gè)字 符。傳送時(shí)，數(shù)據(jù)的低位在前，高位在后。在整個(gè)系統(tǒng)中，由一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘控制發(fā)送端的發(fā)送和空字符用同一個(gè)代碼。而并行連接一般需要 8 條數(shù)據(jù)線、兩條或者更多的控制信號(hào)線和幾條接地線。它適合數(shù)據(jù)傳輸速率在 020bit/s 范圍內(nèi)的通信。每一 25 25 層負(fù)責(zé)直接使用下層向它提供的服務(wù)，并完成自身的功能，然后向上層提供“增值”后的功能，即數(shù)據(jù)和控制信息從發(fā)送端各層由上至下傳送至 物理媒體，然后接收方再?gòu)南碌缴辖?jīng)過(guò)各個(gè)層傳遞到達(dá)目的地，是七層參考模型不是通訊標(biāo)準(zhǔn)，它只給出一個(gè)不會(huì)由于技術(shù)發(fā)展而必須修改的穩(wěn)定模型，使有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議能在模型定義的范圍內(nèi)開(kāi)發(fā)和相互配合。 （ 9）本模塊內(nèi)建 128 種字符見(jiàn)附錄，并允許用戶在顯示緩沖區(qū)內(nèi)任意設(shè)置一個(gè)區(qū)域作為外擴(kuò)的字符發(fā)生器 CGRAM。 （ 4）顯示字符的字體點(diǎn)陣。圖液晶與單片機(jī)的接口電路，本系統(tǒng)采用內(nèi)核的系列單片機(jī) 是一種低電壓，高性能位單片機(jī)，片內(nèi)含的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用位中央