【正文】 處理器和存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的單片機(jī)可為您AT89S52 23 23 提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 CE、 C/D 信號(hào)分別接到單片機(jī) 、 上。用同樣的方法檢查 PC1這一行上有無(wú)鍵閉合，以此類推，然后使行線 PC2 為低電平，其余的行線為高電平，檢查PC2 這一行上是否有鍵閉合。溫度信號(hào)采集電路與單片機(jī)的接口與壓力信號(hào)的接口基本相同，如圖所示 : 圖 33 溫度信號(hào)與單片機(jī)的連接電路 人機(jī)界面的設(shè)計(jì) 人機(jī)界面主要是鍵盤輸入模塊和液晶顯示模塊，是嵌入式設(shè)計(jì)的常用外設(shè)模塊。放大器輸出在經(jīng)過(guò)一個(gè)加法器電路輸出 : 2 22 reft VVV ?? (39) Vref2的值可以通過(guò)調(diào)整電位器 RP104 來(lái)進(jìn)行調(diào)整，其目的是消除 A/D在零點(diǎn)采樣不精確所帶來(lái)的誤差。溫 度采集電路如圖所示測(cè)溫電路采用典型的鉑電阻電橋電路，線制連接。長(zhǎng)總線的電容高，需要較小的上拉電阻來(lái)補(bǔ)償，電阻不應(yīng)太小，如果電阻太小，總線驅(qū)動(dòng)器可能不能將總線拉 低。 ④ 對(duì) ADS1110 的寫操作 用戶可寫新的內(nèi)容至配置寄存器，但不能更改輸出寄存器的內(nèi)容。 在主機(jī)完成與從機(jī)的通信后，它會(huì)發(fā)出一個(gè)停止條件。 I2C 總線上的每個(gè)器件都有一個(gè)獨(dú)特的 7 位地址以做出響應(yīng)。當(dāng)主機(jī)從從機(jī)中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，從機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線當(dāng)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線主機(jī)總是驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘線。一些器件既可作為主機(jī)又可作為從機(jī)，但只能作為從機(jī)。輸出碼是一個(gè)標(biāo)量值除電路削波以外，它與兩個(gè)模擬輸入端的壓差成比例。其壓力精度滿 足%FOC滿量程調(diào)節(jié)，對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn) G1/2或 G1/4壓力接口，壓力量程為 2/20mA，輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)兩線制。 本章小結(jié) 本章介紹了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。此壓力輸出根據(jù)不同的檢測(cè)對(duì)象而不同。自定義協(xié)議提高了系統(tǒng)的通信效率又能保證系統(tǒng)的正確傳輸。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于所要顯示的漢字較多，且為了便于操作人員觀察，本系統(tǒng)采用大連東顯公司生產(chǎn)的字符點(diǎn)陣型液晶來(lái)做系統(tǒng)的顯示模塊。壓力變送器可以用來(lái)測(cè)量靜壓和動(dòng)壓，可以測(cè)量任何可與不銹鋼，或兼容的液體氣體介質(zhì)，按不同的要求可以選擇不同的密封材料，壓力量程為一精度滿足全量程調(diào)節(jié)，是本系統(tǒng)的理想傳感器。 圖 21 直壓式氣體測(cè)漏原理圖 本課題的主要工作 本課題將單片機(jī)控制應(yīng)用到傳統(tǒng)的直接壓力式氣體測(cè)漏儀中，加入了液晶顯示和鍵盤輸入等模塊，提高了檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)化水平，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，并且方便數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，本科題要實(shí)現(xiàn)的功能如下用一種簡(jiǎn)單高效的方法來(lái)檢測(cè)被測(cè)工件的氣體泄漏特性高精度壓力檢測(cè)，可以最小檢測(cè)的壓力變化，檢測(cè)量程為 020BAR，壓力差檢測(cè) 精度為 %將每次檢測(cè)結(jié)果顯示并保存，通過(guò)通訊接口送上位機(jī)以便日后統(tǒng)計(jì)，分析零點(diǎn)漂移的克服。為了在測(cè)量階段獲得可重現(xiàn)的測(cè)量條件 ，檢測(cè)系統(tǒng)在充氣后必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的穩(wěn)定，以便消除被測(cè)腔內(nèi)氣流紊亂造成的誤差，以及由檢測(cè)氣體所引起的溫度變化。因此在我們對(duì)測(cè)量精度要求不高時(shí)我們還是應(yīng)該盡量 選擇直接壓力法，但當(dāng)我們對(duì)精度有較高要求時(shí)我們就應(yīng)該考慮采用差壓法。 6 6 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體功能介紹 對(duì)直壓法和差壓法的分析 直接壓力法和差壓法為目前較為常用的兩種方法，它們的測(cè)量原理相同，都是在氣體泄漏會(huì)導(dǎo)致被測(cè)件內(nèi)壓力變化的條件下，基于被測(cè)件內(nèi)壓力變化原理進(jìn)行測(cè)量。 第五章介紹了試驗(yàn)結(jié)果分析，提出了系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)以及發(fā)展方向。 被測(cè)件 空氣源 微小流量 泄露 壓力表 被測(cè)件 空氣源 5 5 二是提出了一種二次采集的控制方法，有效地克服了許 多模擬儀器無(wú)法克服的零點(diǎn)漂移的問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的測(cè)試精度。而且由壓力的下降值就可以計(jì)算泄漏量的大小。 常用氣體測(cè)漏方法 隨著測(cè)漏技術(shù)的發(fā)展，測(cè)漏儀的種類也越來(lái)越多。它生產(chǎn)的測(cè)漏儀能找到零件上導(dǎo)致泄漏的孔的位置，泄漏量使用范圍自 10N9 毫升至升 10000 升 /小時(shí) 。氣壓法檢測(cè)由于采用空氣作為檢測(cè)介質(zhì)，因此不會(huì)產(chǎn)生污染，而且檢測(cè)方便、不需特殊儀器。而且他們的產(chǎn)品的性能也好一些，精度也要高一些。國(guó)內(nèi)外廣為采用的方法為水沒(méi)法，又稱濕式檢測(cè)法，就是將充入一定壓力氣體的工件浸沒(méi)在水中然后由人工觀察的方法，判斷是否有氣泡產(chǎn)生，并由氣泡產(chǎn)的多少估計(jì)其泄漏程度。同時(shí)，給 出了各程序模塊的設(shè)計(jì)思想和流程圖。 本文設(shè)計(jì)了一種基于干式測(cè)漏法 (直接壓力測(cè)試法 )結(jié)合單片機(jī)技術(shù)的氣體測(cè)漏儀。氣密性檢測(cè)作為檢測(cè)方式的一 種，在保證產(chǎn)品質(zhì)量方面起著越來(lái)越重要的作用。論文首先闡述了課題的背景以及研究現(xiàn)狀，對(duì)各種氣密性檢測(cè)方法進(jìn)行了比較。 關(guān)鍵詞 ： 測(cè)漏儀，單片機(jī)檢測(cè)，自動(dòng)化，人機(jī)界面 1 緒論 現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)檢測(cè)手段也提出了越來(lái)越高的要求?？梢詫?duì)這些參數(shù)進(jìn)行定性和定量的分析，從而判斷出泄漏量。 測(cè)漏檢測(cè)的發(fā)展方向 目前氣壓法測(cè)漏儀，技術(shù)上還存在著許多問(wèn)題，仍需要不斷發(fā)展和完善。如法國(guó)公司的產(chǎn)品，帶有顯示屏，可以顯示容器內(nèi)的壓力變化，同時(shí)可以給出測(cè)量的泄漏量 。 （ 3）日本 COSMOS 的公司 日本 COSMOS 的公司空氣測(cè)漏儀是對(duì)氣密部品成品進(jìn)行加壓或抽真空后，通過(guò)測(cè)出被測(cè)件與標(biāo)準(zhǔn)件之間的微小差壓來(lái)判斷是否有泄漏的自動(dòng)測(cè)試器。 (1)氣泡法 (The leak detecting method by air bubble) 傳統(tǒng)的測(cè)漏方法主要是氣泡法。在一般情 況下首選直接壓力法，在精度要求較高的場(chǎng)合才選用差壓法。 第二章在介紹了系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能和各個(gè)功能塊的劃分，以及關(guān)鍵技術(shù)的選者等。傳統(tǒng)的氣泡法仍是目前氣密性檢測(cè)的主要手段，檢測(cè)方式復(fù)雜、容易產(chǎn)生誤判、無(wú)法實(shí)現(xiàn)檢測(cè)自動(dòng)化。對(duì)于差壓法，則不論檢測(cè)壓力多大，均能進(jìn)行高精度泄漏測(cè)量檢測(cè)。本文重點(diǎn)以直接壓力為例來(lái)介紹氣體測(cè)漏的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。平衡階段結(jié)束時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的壓力被保存，作為壓力的參考值。該系統(tǒng)加入液晶顯示和鍵盤輸模塊，使得輸入和輸出變得直觀且操作簡(jiǎn)單。本課題選用了在單片機(jī)中最早實(shí)現(xiàn)技術(shù)的公司的，其為、字節(jié)的，足以存儲(chǔ)大量的漢字字符碼。 串口通訊模塊的選擇 因?yàn)樾枰衔粰C(jī)進(jìn)行通 信，將側(cè)漏儀采集的數(shù)據(jù)輸出，所以本系統(tǒng)必須提供一個(gè)可以上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的接口，由于系列單片機(jī)本身就提供了標(biāo)準(zhǔn)串行接口。它描述了控制器請(qǐng)求訪問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程，如果回應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求，以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。這就大大限制了儀器的體積和靈活性。一次完整的檢測(cè)過(guò)程就結(jié)束，系統(tǒng)準(zhǔn)備下一次檢測(cè)。 AT89S52 單 片 機(jī) 鍵盤輸入 壓力表 泄漏閥 溫度變送器 通信模塊 充氣閥 自檢閥 被測(cè)工件 A/D 液晶顯示 模擬調(diào)壓器 壓力變送器 壓縮氣源 A/D 12 12 3 系統(tǒng)的硬件電路 壓力信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì) 壓力變送器的選擇 壓力信號(hào)的采集是整個(gè)系統(tǒng)的核心，壓力變送器的精度是影響系統(tǒng)精度的主要因素所以應(yīng)選擇壓力變送器的主要依據(jù)就是高精度。 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADS1110 （ 1） A/D 轉(zhuǎn)換器 ADS1110 總體介紹 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADS1110 是精密的連續(xù)自校準(zhǔn) A/D轉(zhuǎn)換器，帶有差分輸入和高達(dá)16 位的分辨率，可每秒采樣 12 或 128 次以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本課題選用采樣速率 8，輸 14 14 出碼位數(shù)為 16 位。所有數(shù)據(jù)以 8 位為一組，通過(guò)總線傳送。在產(chǎn)生通信時(shí)，總線被激活，只有主機(jī)才能開(kāi)始一次通信。在主機(jī)發(fā)送完一個(gè)字節(jié)即 8位數(shù)據(jù)到從機(jī)后，它停止驅(qū)動(dòng) SDA線，并等待從機(jī)對(duì)該字節(jié)的應(yīng)答。 ② ADS1110 的 I2C地址 ADS1110 的 I2C 地址是 1001aaa，其中 aaa 是出廠時(shí)的默認(rèn)設(shè)置。 ADS1110 與單片機(jī)的硬件連接 16 16 圖 31 與單片機(jī)連接電路圖 圖 31與單片機(jī)連接電路圖所示為與單片機(jī)連接電路。圖溫度信號(hào)處理電路用鉑電阻組成的電橋電路被廣泛的應(yīng)用在各種測(cè)溫電路中，但在這種檢測(cè)電路中，平衡電橋中以 及鉑電阻的阻值和溫度之間的非線性特性給最后的溫度測(cè)量來(lái)了一定的誤差，所以往往難以達(dá)到較高的指標(biāo)要求。 鉑電阻的溫度特性如下 : 當(dāng)溫度為 78℃ ~0℃時(shí) : ? ? ]100102 7 3 7 3 8 0 0 8 0 [100 31221263 tttttRt ??????????? ???? (32) 當(dāng)溫度為 0~600℃時(shí) : )105 8 0 0 8 0 (1 0 0 263 tRt ?? ?????? (33) 本系統(tǒng)主要應(yīng)用溫度在 0至 100 度的范圍內(nèi)測(cè)溫度，所以只考慮鉑電阻在 0至 600 度范圍內(nèi)的溫度特性。溫度信號(hào)的輸出值 400mV 到 1700mv 可以近似線形的代表 0 到 100 度的溫度值。用外 8155H 擴(kuò)展的鍵 盤結(jié)構(gòu)如圖所示 : +5v Vin+ GND SCL Vin SDA Vdd VT AGND +5V R1 10K R2 ADS1110 20 20 D034D133D232D331D430D529D628D727P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710RD5WR36A09A18R E S E T35CS6U78 25 5P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07S1K E Y 2S5K E Y 2S9K E Y 2S 13K E Y 2S2K E Y 2S6K E Y 2S 10K E Y 2S 14K E Y 2S3K E Y 2S7K E Y 2S 11K E Y 2S 15K E Y 2S4K E Y 2S8K E Y 2S 12K E Y 2S 16K E Y 2R 50 11 0KR 50 21 0KR 50 31 0KR 50 41 0KV C C 圖 34 鍵盤電路 鍵盤電路，圖中的行線和列線均通過(guò)電阻接，當(dāng)鍵盤上沒(méi)有鍵閉合時(shí)，所有的行線和列線都斷開(kāi)，行線 PC0PC2 呈高電平。也可以采用中斷方式，當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時(shí)，向CPU 請(qǐng)求中斷， CPU 響應(yīng)鍵盤輸入中斷請(qǐng)求，對(duì)鍵盤掃描，以識(shí)別那一個(gè)鍵處以閉合狀態(tài)，并對(duì)鍵輸入信息做出相應(yīng)處理。數(shù)據(jù)入口地址為 8000H，此時(shí) CE為低電平選通， C/D 也為低電平，為數(shù)據(jù)的讀寫地址。隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，顯示技術(shù)也隨之不斷前進(jìn) 。復(fù)位后可用開(kāi)。在文本顯示區(qū)一個(gè)單元對(duì)應(yīng)屏上的一個(gè)字符位點(diǎn)陣在圖形顯示區(qū)一個(gè)單元?jiǎng)t對(duì)應(yīng)屏上的點(diǎn)陣顯示位。發(fā)送時(shí)，因?yàn)槲锢韺硬魂P(guān)心數(shù)據(jù)的語(yǔ)法和語(yǔ)義，因此不需要連接層的拼裝功能應(yīng)用層把數(shù)據(jù)直接發(fā)送給物理層。史新的計(jì)算機(jī)現(xiàn)在支持其他諸如 USB 這樣的串行接日，但是 RS232 可以做很多 USB 無(wú)法進(jìn)行的工作 。同步通信協(xié)議是指將許多字符組成一個(gè)信息組，這樣字符可以一個(gè)接一個(gè)地傳輸，但是在每組信息 (通常稱為幀 )的開(kāi)始要加上同步字符，在沒(méi)有信息要傳輸時(shí)，要填上空字符，因?yàn)橥絺鬏敳辉试S有間隙。同步通信較復(fù)雜，雙方時(shí)鐘的允許誤差較小。而停止位標(biāo)志一個(gè)字符的結(jié)束， 它的出現(xiàn)，表示一個(gè)字符傳送完畢。若接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備兩者的時(shí)鐘頻率略有偏差，這也不會(huì)因偏差的累積而導(dǎo)致錯(cuò)位，加之字符之間的空閑位也為這種偏差提供一種緩沖，所以異步串行通信的可靠性高。系統(tǒng)上電時(shí)處于閉合狀態(tài)，當(dāng)接收到控制信號(hào)時(shí)， PB0 為高電平，三級(jí)管導(dǎo)通， 24V 電壓加到電磁閥上，電磁閥處于開(kāi)通狀態(tài)。固單純的選開(kāi)關(guān)電源既不經(jīng)濟(jì)也無(wú)法滿足系統(tǒng)的要求。由于和一所提供的負(fù)載電流很低所以可以直接將其連接到穩(wěn)壓塊和一穩(wěn)壓塊的后端，節(jié)省了變壓器副端的輸出。 電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)變壓器與橋式整流電路后變成直流電。 系統(tǒng)需要輸出控制得電磁閥一共有 三個(gè)，其他連個(gè)的連接電路與工作原理與上面電 路類同，不再詳細(xì)敘述。通過(guò)此連接系統(tǒng)可以完成與外界的通訊。當(dāng)收到系列的“ 1” (停止位或空閑位 )之后，檢測(cè)到一個(gè)下跳沿， 27 27 說(shuō)明