【正文】 請求信號，使 1INT 恢復(fù)高電平 ； IT1=1 時 1INT 為跳變觸發(fā)方式，當(dāng)外部引腳 1INT 上 出 現(xiàn)負(fù)跳變時，該負(fù)跳變經(jīng)邊沿檢測器使 IE1 置 1，向 CPU 申請中斷。 （ 2） 數(shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 （ 3） 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 : ① 線段的顯示 點陣圖形式液晶由 M N個顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8列對應(yīng) 1 字節(jié)的 8 位，即每行由 16字節(jié)，共 16 8=128 個點組成，屏上 64 16 個顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。下面以 1602 字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。其轉(zhuǎn)換電路常用測量電橋。 RLR3R1R2R4U o 圖 32 橋式測量電路 橋式測量電路有四個電阻，其中任何一個都可以是電阻應(yīng)變片電阻，電橋的一個對角線接入工作電壓 E，另一個對角線為輸出電壓 U0。產(chǎn)生非線性誤差的原因很多，一般來說主要是由結(jié)構(gòu)設(shè)計決定，通過線性補償，也可得到改善。 測量放大電路 經(jīng)由傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)換后輸出的信號一般電平較低；經(jīng)由電橋等電路變換后的信號亦難以直接用來顯示、記錄、控制或進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 在預(yù)定的頻帶寬度內(nèi)有穩(wěn)定準(zhǔn)確的增益、良好的線性，輸入漂移和噪聲應(yīng)足夠小以保證要求的信噪比。因此 （ 37） 設(shè)圖（ 34）中電阻 R1=R2=R，則 A A2 兩輸出端的電壓差 U12 為 )( 2112 RgRRiU G ??? （ 38） 將式（ 38）代入式（ 37）得 Rg Rg Vin V+ Vin+ V0 V Ref R3 12V ＋ 12V 基于單片機的壓力容器檢測裝置設(shè)計 25 ))(21(12 ?? ?????? ininO VVRgRUV )(?? ?? ininOV VV UA )21( RgR??? 放大器的增益 Av 為 （ 39） 可見，僅需調(diào)整一個電阻 Rg，就能方便的調(diào)整放大器的增益。 因此放大電路采用儀器放大器，如： AD620， INA114 等。傳感器的輸出信號不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。其中溫度的影響最重要，環(huán)境溫度影響電阻值變化的原因主要是： 電阻絲溫度系數(shù)引起的。式（ 32）稱平衡條件。電阻應(yīng)變片是電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。 第 4腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。這樣一來就組成某個字符。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機、PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。 TR1 由軟件置 1 或清零。 （ 2） 定時器 /計數(shù)器方式選擇位 M1， M0 決定定時器 /計數(shù)器 4 種工作方式 ： ①工作方式 0 設(shè)置 M1=0， M0=0 時定時器 /計數(shù)器為方式 0，構(gòu)成 13 位定時器 /計數(shù)器。 (5)— 口選擇輸入通道。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS— 51 指令集和輸出管腳相兼容，并且將多功能 8 位 CPU 和 FLASH 存儲器組合在單個芯片中，因而，AT89S51 是一種高效的微控制器，為很多智能儀器和嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。 START：轉(zhuǎn)換啟動信號。輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量。 但大量實驗證明，在應(yīng)變極限內(nèi)，金屬材料電阻的相對變化與應(yīng)變成正比，即 R KR ?△ ε (26) 應(yīng)變片測試原理 使用應(yīng)變片測量應(yīng)變或應(yīng)力時，是將應(yīng)變片牢固地粘貼在被測彈性試件上，當(dāng)試件受力變形時，應(yīng)變片的金屬敏感柵隨之相應(yīng)變形，從引起應(yīng)變片電阻的變化。 一根長為 l、截面積為 s、電阻率為ρ的金屬電阻絲，在其未受力時，原始電阻為 lR s?ρ (22) 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 10 當(dāng)電阻絲受到拉力 F 作用時，將伸長△ l，橫截面積相應(yīng)減小△ S，電阻率則因晶格發(fā)生變形等因素的影響而改變△ρ，故引起電阻值變化△ R。若按具體使用場合，還可分為汽車用、艦船用、飛機用、宇宙飛船用、防災(zāi)用傳感器等。結(jié)構(gòu)型傳感器是以結(jié)構(gòu)（如形狀、尺寸等）為基礎(chǔ)，在待測量作用下，其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，利用某些物理規(guī)律，獲得比例于待測非電量的電信號輸出的傳感器。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 8 2 壓力容器檢測裝置的總體設(shè)計及器件選擇 壓力容器檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示： 圖 21 結(jié)構(gòu) 框圖 此 壓力容器檢測裝置 主要由 金屬電阻應(yīng)變片 、測量放大器、 低通濾波電路、 A/D 轉(zhuǎn)換器、單片機 及 LCD 顯示 組成。 論文的主要工作對于應(yīng)用單片機實現(xiàn)的壓力容器檢測裝置具有很好的實際應(yīng)用價值。 本課題以單片機作為控制器之一，進一步研究單片機在自動化檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用。采用單片機的智能化儀表可具有自整定、自校正、自動補償和自適應(yīng)功能，還可進行數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)，軟件消除電流熱噪聲等等，解決傳統(tǒng)儀表所不能解決的難題。其應(yīng)用大致可分為以下幾 方面 : (l)機電一體化設(shè)備的控制核心 機電一體化是機械設(shè)備發(fā)展的方向。由于 8 位單片機的高性能價格比，估計近十年內(nèi)， 8 位單片機仍將是單片機中的主基于單片機的壓力容器檢測裝置設(shè)計 5 流機型。其發(fā)展速度之快、應(yīng)用范圍之廣，己達(dá)到了驚人的地步。此外，先進的檢測方法和檢測設(shè)備是提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能的先決條件，沒有先進的檢測方法和檢測設(shè)備，不但不能開發(fā)研制出高性能的檢測儀器，而且生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì) 量 無法得到保證。 自動化檢測技術(shù) 微機自動化檢測系統(tǒng)的硬件基本結(jié)構(gòu)如圖 1— 1 所示。壓力容器產(chǎn)品質(zhì)量的任何失控都可能產(chǎn)生安全隱患和發(fā)生事故，給使用管理帶來麻煩，甚至導(dǎo)致容器過早失效和報廢。 我國壓力容器安全現(xiàn)狀 我國壓力容器的使用量大面廣，據(jù) 20xx 年統(tǒng)計，全國有 8828 萬臺壓力容器，遍布在 80 萬個企事業(yè)單位，且每年以 7~8%的速度增長。按壓力容器在生產(chǎn)工藝過程中的作用原理分類，分為反應(yīng)壓力容器、換熱壓力容器、分離壓力容器、儲存壓力容器。在化肥、煉油、化工、醫(yī)藥、有機合成等行業(yè)，壓力容器是主要的生產(chǎn)設(shè)備，例如在百萬噸煉油裝置和年產(chǎn) 30 萬噸乙烯的裝置中，壓力容器約占設(shè)備總量的 35%?；趩纹瑱C的壓力容器檢測裝置設(shè)計 I 基于單片機的壓力容器檢測裝置設(shè)計 摘 要 壓力容器是化肥、煉油、化工、醫(yī)藥、有機合成等行業(yè)使用的主要生產(chǎn)設(shè)備，是一種可能引起爆炸或中毒等危害性較大事故的特種設(shè)備。近年來，隨著技術(shù)進步和工業(yè)化、規(guī)?；陌l(fā)展，壓力容器的使用越來越普及，朝著大型化、復(fù)雜化方向發(fā)展，為經(jīng)濟建設(shè)發(fā)揮著重要的作用。按壓力容器的設(shè)計壓力 (P)分類，分為低壓 (代號 L)≤ P＜ ； 中壓 (代號 M)≤ P＜ 10MPa； 高壓 (代號 H)10MPa≤ P＜ 100MPa； 超高壓 (代號 U)P≥ 100MPa。爆炸事故頻繁， 20xx~20xx 年期間，發(fā)生爆炸 事故 661 起，死亡 579 人，傷 1267 人，直接經(jīng)濟損失數(shù)百億元。在用檢驗是指壓力容器使用期間的定期檢驗，它是保證設(shè)備長期運行和安全生產(chǎn)的有力措施。它能完成對多點、多種隨時間變化參量的快速、實時測量，并能排除噪聲干擾，進行數(shù)據(jù)處理、信號分析，由測得的信號求出與研究對象有關(guān)信息的量值或給出其狀態(tài)的判別。自動化檢測技術(shù)作為自動化科學(xué)的一個重要分支，作為專門研究檢測問題的一門實用型、綜合型的新興邊沿學(xué)科已經(jīng)形成。它己滲透到生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域，可謂“無孔不入”。 從 8位單片機算起，它的發(fā)展歷史大致如 表 11 表 11 單片機發(fā)展歷史 年代 代表產(chǎn)品 特點 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具 70 年代中后期 MCS— 8048 采用 2~3μ m 半導(dǎo)體工藝， 8 位 CPU，尋址能力小于 4K 字節(jié) 仿真器 80 年代 8051 系列 6805 系列 Intel 的 96/98 系列 采用 2~3μ m 半導(dǎo)體工藝， 8 位或 16位 CPU，尋址能力小于 4K 字節(jié) 仿真器、匯編器、編程器 90 年代 Intel 的 8Xc196/29251/930； PhilipsP51XA； Motorola68399 系列； Siemens166/167 系列；日立的 SH3 系列 采用 ~ m半導(dǎo)體工藝， 8 位或 16 位或32 位的 CPU，或 32 位的內(nèi)部總線，芯片采用流水線結(jié)構(gòu)及寬總線結(jié)構(gòu)，尋址能力 16~32M字節(jié) 由 RTOS+Complier+ICE組成的開發(fā)平臺，其中： RTOS：即實時多任務(wù)操作系統(tǒng)； Compiler：基于嵌入式系統(tǒng)的工程語言編輯器； ICE：即實時在線仿真器 單片機技術(shù)的應(yīng)用 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及設(shè)備向小型化、 智 能化發(fā)展，作為高新技術(shù)之一的單片機以其體積小、功能強、價格低廉、使用靈活等優(yōu)勢，顯示出很強的生命力。單片機的出現(xiàn)促進了機電一體化技術(shù)的發(fā)展，陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 6 它作為 機 電產(chǎn)品的控制器，充分發(fā)揮其自身優(yōu)點，大大強化了機器的功能，提高了機器的自動化、智能化程度。單片機的應(yīng)用使這種性能如虎添翼，如自動計費電度表、燃?xì)獗碇幸延羞@方面的應(yīng)用。 本論文研究的主要內(nèi)容 本文的主要工作是研究與設(shè)計一種基于 AT89S51 的 壓力容器 檢 測裝置 ，使之應(yīng)用于 壓力容器的檢測工作上 ，在實用中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。 課題研究的意義 基于單片機的壓力容器檢測裝置的在實際中的 應(yīng)用， 可以 及 時排除了帶缺陷運行的壓力容器的爆炸隱患，降低 惡性事故的發(fā)生 ，取得 重大的社會效益 。首先通過 金屬電阻應(yīng)變片 將 被測容器的形變 轉(zhuǎn)換成電信號，為了提高 A/D 轉(zhuǎn)換精度，用測量放大器將該電 信號變換到 A/D 轉(zhuǎn)換電路的 最大輸入范圍內(nèi)，此放大后的信號經(jīng)低通濾波器濾波后輸入 A/D 轉(zhuǎn)換電路， A/D 轉(zhuǎn)換電路的輸出數(shù)字信號進入單片機，經(jīng)單片機對信號進行簡單處理后 用 LCD 顯示出來。 化學(xué)傳感器是利用敏感材料與物質(zhì)間的電化學(xué)反應(yīng)原理，把無機和有機化學(xué)成分、濃度等轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器，如氣體傳感器、濕度傳感器和離子傳感器等。如果根據(jù)使用目的的不同，又可分為計測用、監(jiān)視用、檢查用、診斷用、控制用和分析用傳感器等。將式（ 2— 2）全微分，并用相對變化量來表示，則有 R l sR l s? ? ?△ △ △ △ ρρ (23) 式中，（△ l/l） =ε為電阻絲的軸向應(yīng)變，常用單位με（ 1με =1 106mm/mm）。如果應(yīng)用測量電路和儀器測出應(yīng)變片的電阻值變化△ R，則根據(jù)式（ 2— 6），可得到被測試件的應(yīng)變值ε，而根據(jù)應(yīng)力 — 應(yīng)變關(guān)系 ? =Eε 式中， E— 試件材料彈性模量；? — 試件的應(yīng)力；ε — 試件的應(yīng)變。 D0 ADC0809 芯片為 28 引腳雙列直插式封裝，其主要引腳的功能說明如下： IN7～ IN0：模擬量輸入通道。在 START 上升沿時，所有內(nèi)部寄 存器清零， START