【正文】 處理器和存儲單元，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)用場合。 CE、 C/D 信號分別接到單片機(jī) 、 上。用同樣的方法檢查 PC1這一行上有無鍵閉合，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。溫度信號采集電路與單片機(jī)的接口與壓力信號的接口基本相同，如圖所示 : 圖 33 溫度信號與單片機(jī)的連接電路 人機(jī)界面的設(shè)計 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)計的常用外設(shè)模塊。放大器輸出在經(jīng)過一個加法器電路輸出 : 2 22 reft VVV ?? (39) Vref2的值可以通過調(diào)整電位器 RP104 來進(jìn)行調(diào)整，其目的是消除 A/D在零點(diǎn)采樣不精確所帶來的誤差。溫 度采集電路如圖所示測溫電路采用典型的鉑電阻電橋電路，線制連接。長總線的電容高，需要較小的上拉電阻來補(bǔ)償，電阻不應(yīng)太小，如果電阻太小，總線驅(qū)動器可能不能將總線拉 低。 ④ 對 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，它會發(fā)出一個停止條件。 I2C 總線上的每個器件都有一個獨(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，從機(jī)驅(qū)動數(shù)據(jù)線當(dāng)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時，主機(jī)驅(qū)動數(shù)據(jù)線主機(jī)總是驅(qū)動時鐘線。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)。輸出碼是一個標(biāo)量值除電路削波以外，它與兩個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)計思想。此壓力輸出根據(jù)不同的檢測對象而不同。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)陣型液晶來做系統(tǒng)的顯示模塊。壓力變送器可以用來測量靜壓和動壓，可以測量任何可與不銹鋼，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漏儀中，加入了液晶顯示和鍵盤輸入等模塊，提高了檢測過程的自動化水平，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，并且方便數(shù)據(jù)的存儲和分析，本科題要實(shí)現(xiàn)的功能如下用一種簡單高效的方法來檢測被測工件的氣體泄漏特性高精度壓力檢測，可以最小檢測的壓力變化，檢測量程為 020BAR，壓力差檢測 精度為 %將每次檢測結(jié)果顯示并保存，通過通訊接口送上位機(jī)以便日后統(tǒng)計，分析零點(diǎn)漂移的克服。為了在測量階段獲得可重現(xiàn)的測量條件 ，檢測系統(tǒng)在充氣后必須經(jīng)過一段時間的穩(wěn)定，以便消除被測腔內(nèi)氣流紊亂造成的誤差，以及由檢測氣體所引起的溫度變化。因此在我們對測量精度要求不高時我們還是應(yīng)該盡量 選擇直接壓力法，但當(dāng)我們對精度有較高要求時我們就應(yīng)該考慮采用差壓法。 6 6 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)整體功能介紹 對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，它們的測量原理相同，都是在氣體泄漏會導(dǎo)致被測件內(nèi)壓力變化的條件下，基于被測件內(nèi)壓力變化原理進(jìn)行測量。 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。 被測件 空氣源 微小流量 泄露 壓力表 被測件 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 多模擬儀器無法克服的零點(diǎn)漂移的問題，提高了系統(tǒng)的測試精度。而且由壓力的下降值就可以計算泄漏量的大小。 常用氣體測漏方法 隨著測漏技術(shù)的發(fā)展，測漏儀的種類也越來越多。它生產(chǎn)的測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 。氣壓法檢測由于采用空氣作為檢測介質(zhì)，因此不會產(chǎn)生污染，而且檢測方便、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。國內(nèi)外廣為采用的方法為水沒法，又稱濕式檢測法，就是將充入一定壓力氣體的工件浸沒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)的多少估計其泄漏程度。同時，給 出了各程序模塊的設(shè)計思想和流程圖。 本文設(shè)計了一種基于干式測漏法 (直接壓力測試法 )結(jié)合單片機(jī)技術(shù)的氣體測漏儀。氣密性檢測作為檢測方式的一 種，在保證產(chǎn)品質(zhì)量方面起著越來越重要的作用。論文首先闡述了課題的背景以及研究現(xiàn)狀，對各種氣密性檢測方法進(jìn)行了比較。 關(guān)鍵詞 ： 測漏儀，單片機(jī)檢測，自動化，人機(jī)界面 1 緒論 現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對檢測手段也提出了越來越高的要求。可以對這些參數(shù)進(jìn)行定性和定量的分析，從而判斷出泄漏量。 測漏檢測的發(fā)展方向 目前氣壓法測漏儀，技術(shù)上還存在著許多問題，仍需要不斷發(fā)展和完善。如法國公司的產(chǎn)品，帶有顯示屏，可以顯示容器內(nèi)的壓力變化，同時可以給出測量的泄漏量 。 （ 3）日本 COSMOS 的公司 日本 COSMOS 的公司空氣測漏儀是對氣密部品成品進(jìn)行加壓或抽真空后，通過測出被測件與標(biāo)準(zhǔn)件之間的微小差壓來判斷是否有泄漏的自動測試器。 (1)氣泡法 (The leak detecting method by air bubble) 傳統(tǒng)的測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的主要手段，檢測方式復(fù)雜、容易產(chǎn)生誤判、無法實(shí)現(xiàn)檢測自動化。對于差壓法，則不論檢測壓力多大，均能進(jìn)行高精度泄漏測量檢測。本文重點(diǎn)以直接壓力為例來介紹氣體測漏的具體實(shí)現(xiàn)過程。平衡階段結(jié)束時，檢測系統(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)必須提供一個可以上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時通信的接口，由于系列單片機(jī)本身就提供了標(biāo)準(zhǔn)串行接口。它描述了控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如果回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。這就大大限制了儀器的體積和靈活性。一次完整的檢測過程就結(jié)束，系統(tǒng)準(zhǔn)備下一次檢測。 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 壓力信號采集電路的設(shè)計 壓力變送器的選擇 壓力信號的采集是整個系統(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，通過總線傳送。在產(chǎn)生通信時，總線被激活，只有主機(jī)才能開始一次通信。在主機(jī)發(fā)送完一個字節(jié)即 8位數(shù)據(jù)到從機(jī)后，它停止驅(qū)動 SDA線，并等待從機(jī)對該字節(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)用在各種測溫電路中，但在這種檢測電路中，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量來了一定的誤差，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 : ? ? ]100102 7 3 7 3 8 0 0 8 0 [100 31221263 tttttRt ??????????? ???? (32) 當(dāng)溫度為 0~600℃時 : )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電阻接，當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時，所有的行線和列線都斷開，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，向CPU 請求中斷， CPU 響應(yīng)鍵盤輸入中斷請求，對鍵盤掃描，以識別那一個鍵處以閉合狀態(tài)，并對鍵輸入信息做出相應(yīng)處理。數(shù)據(jù)入口地址為 8000H，此時 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。在文本顯示區(qū)一個單元對應(yīng)屏上的一個字符位點(diǎn)陣在圖形顯示區(qū)一個單元則對應(yīng)屏上的點(diǎn)陣顯示位。發(fā)送時，因?yàn)槲锢韺硬魂P(guān)心數(shù)據(jù)的語法和語義，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信息組，這樣字符可以一個接一個地傳輸，但是在每組信息 (通常稱為幀 )的開始要加上同步字符，在沒有信息要傳輸時，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，雙方時鐘的允許誤差較小。而停止位標(biāo)志一個字符的結(jié)束， 它的出現(xiàn)，表示一個字符傳送完畢。若接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備兩者的時鐘頻率略有偏差，這也不會因偏差的累積而導(dǎo)致錯位，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)上電時處于閉合狀態(tài)，當(dāng)接收到控制信號時， PB0 為高電平，三級管導(dǎo)通， 24V 電壓加到電磁閥上，電磁閥處于開通狀態(tài)。固單純的選開關(guān)電源既不經(jīng)濟(jì)也無法滿足系統(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，其他連個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，檢測到一個下跳沿， 27 27 說明