【正文】 1， 2 腳為背光電壓的輸入端。抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短和開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為 5~10ms，中間狀態(tài)為穩(wěn)定地閉合期，其時(shí)間由按鍵動(dòng)作所確定，一般為十分之幾秒到幾秒，為了保證 CPU 對(duì)鍵盤(pán)的閉合做一次處理并且僅一次處理，在軟件中必須設(shè)置去抖 動(dòng)，在鍵的穩(wěn)定閉合或斷開(kāi)時(shí)讀鍵盤(pán)的狀態(tài)，并判斷出鍵由閉合到釋放時(shí)，再作鍵輸入處理 . 液晶接口電路的設(shè)計(jì) 液晶模塊與單片機(jī)的接口電路如圖所示 : 22 22 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1A T 8 9C 51P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07Y 10 11 2MC 10 2 3 0PC 10 13 0pR10210KC 10 34 .7 u FV C CV C CS 10 1R 10 11 0K溫度壓力信號(hào)溫度壓力信號(hào)數(shù)據(jù)線控制線 圖 35 液晶模塊與單片機(jī)的接口電路 單片機(jī)利用數(shù)據(jù)與控制信號(hào)直接采用存儲(chǔ)器訪問(wèn)形式來(lái)控制液晶模塊。然后微機(jī)通過(guò)輸入口讀列線的狀態(tài)，如果 PA0~PA7 都為高電平，則 PC0這一 行上沒(méi)有鍵閉合，如果讀出的列線狀態(tài)不全為高電平，則8155 21 21 為低電平的列線和 PC0 相交的鍵處于閉合狀態(tài) 。 溫度處理信號(hào)與單片機(jī)的連接電路 由于 ADS1110 支持 I2C總線協(xié)議，可以同時(shí)連接個(gè)從設(shè)備。正反饋電阻的加入起到了線性化的作用，降低了二次項(xiàng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響溫度在 0至 100度之間，放大器的輸出 K 與溫度的關(guān)系可以基本認(rèn)定為線性的。但是查表法來(lái)實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償大大的增加了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)精度的提高幫助有限。 數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線都需要上拉電阻，因?yàn)榭偩€驅(qū)動(dòng)器是漏極開(kāi)路驅(qū)動(dòng)器，這些電阻的大小取決于總線的工作速度和總線電容阻值。前面的兩個(gè)字節(jié)是輸出寄存器的內(nèi)容，第三個(gè)字節(jié)是配置寄存器的內(nèi)容，并不總是需要從 ADS1110 中讀取三個(gè)字節(jié)，如果只需要 輸出寄存器的內(nèi)容則只需讀兩個(gè)字節(jié)。 在一個(gè)應(yīng)答周期期間，不作應(yīng)答，只是保持 SDA 線為高電平。始條件是當(dāng)時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線從高到低的跳變停止條件則是當(dāng) 時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線從低到高的跳變。線上的脈沖以時(shí)鐘將位一位一位地移入接收器的移位寄存器中?？偩€上的通信通常發(fā)生在兩個(gè)器 件之間，其中一個(gè)作為主機(jī)，另一個(gè)從機(jī)。在單周期轉(zhuǎn)換方式中，在一次轉(zhuǎn)換之后自動(dòng)掉電，在空閑期間極大地減少了電流消耗。而且壓力量程必須滿(mǎn)足 2/20mA 的系統(tǒng)量程范圍。 系統(tǒng)的總體框圖 泄露模擬接口 顯 示 單 片 機(jī) 溫度變送器 壓力變送器 自檢閥 充氣閥 過(guò)濾器 排氣閥 被測(cè)件 氣源 減壓閥 11 11 圖 24 系統(tǒng)總框圖 圖 24給出 的只是系統(tǒng)的一個(gè)工作模型，圖描述的是系統(tǒng)的實(shí)際原理框圖。 10 10 圖 23 系統(tǒng)總體工作模式型示意圖 圖 23所示為基于直接壓力法的氣體測(cè)漏系統(tǒng)的總體工作模型示意圖。若采用 MODBUS 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議必將引起資源的浪費(fèi)，降低通訊效率。 支持串行通訊的工業(yè)協(xié)議主要是協(xié)議，協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。 為便于操作人員對(duì)該儀器操作，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了鍵盤(pán)輸入模塊。 檢 測(cè)控制模塊 本系統(tǒng)主要采集氣體壓力，壓力傳感器主要針對(duì)氣體介質(zhì)，因此，為了提高系統(tǒng)的精度應(yīng)盡量選取高精度的壓力傳感器。當(dāng)測(cè)量階段結(jié)束后將被測(cè)件內(nèi)的 氣體放掉，這階段為放氣階段。測(cè)量主要分為四個(gè)過(guò)程，即充氣過(guò)程、平衡過(guò)程、測(cè)量過(guò)程和放氣過(guò)程。 從以上比較不難看出，差壓法的精度遠(yuǎn)高于直接壓力法，但由于差壓法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還必須有一個(gè)全密封的標(biāo)準(zhǔn)件來(lái)配合使用，給測(cè)量帶來(lái)了很大的不便。具有方便、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。給出了詳細(xì)的電路圖解，并對(duì)其中的相關(guān)技術(shù)給出了詳細(xì)的介紹 。 上述檢測(cè)方法的測(cè)試性能對(duì)比見(jiàn)表 11: 表 11各種檢測(cè)方法的性能對(duì)比 序號(hào)測(cè)試方法 自動(dòng)化 檢測(cè)能力 可靠性 壽命 適用性 經(jīng)濟(jì)性 氣泡檢測(cè)法 不好 好 不好 好 特好 不太好 流量檢測(cè)法 好 不好 好 好 好 好 直壓式檢測(cè)法 好 不太好 好 特好 不太好 好 差壓式檢測(cè)法 好 好 好 特好 特好 好 氦元素檢測(cè)法 好 特好 好 不太好 不太好 不好 論文主要內(nèi)容與本文結(jié)構(gòu) 本課題“基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究”是對(duì)傳統(tǒng)氣體測(cè)漏方法的一種改進(jìn)和新的嘗試，其特色主要在以下幾點(diǎn) : 一是加入了單片機(jī)作為控制核心。如圖 11所示 : 圖 11 氣泡檢測(cè)法 (2)流量測(cè)試法 (The leak detecting method by air flow meter) 當(dāng)氣源對(duì)被測(cè)件充氣完畢后，如果被測(cè)件有泄漏，整個(gè)密封系統(tǒng)就會(huì)有氣體的流動(dòng)，泄漏量與流量相同，用微小流量測(cè)試儀就可以測(cè)出泄漏量。它研制、生產(chǎn)及銷(xiāo)售 ALT 系列泄漏檢測(cè)儀、檢測(cè)專(zhuān)機(jī)及自動(dòng)化泄漏檢測(cè)線?，F(xiàn)在生產(chǎn)氣體測(cè)漏儀的廠家很多，產(chǎn)品也能滿(mǎn)足不同測(cè)試條件的要求。還有一些廠家用特殊氣體來(lái)檢測(cè)泄漏 位置，但是特殊氣體泄漏會(huì)造成環(huán)境污染。測(cè)漏技術(shù)的發(fā)展對(duì)我們產(chǎn)品質(zhì)量的提高有著很大的促進(jìn)作用，同時(shí)提高了工作效率，節(jié)省了大量的人力物力，在泄漏測(cè)量自動(dòng)化方面實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。隨著測(cè)漏技術(shù)的發(fā)展，氣體測(cè)漏儀的研究使測(cè)漏技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用，如何快速檢測(cè)泄漏又稱(chēng)氣密性試，長(zhǎng)期以來(lái)一直是科研和實(shí)踐 領(lǐng)域的重要課題。硬件電路主要包括 :壓力信號(hào)采集電路、溫度信號(hào)采集電路、鍵盤(pán)及顯示電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、電源電路和控制電路的設(shè)計(jì)和原理分析 。傳統(tǒng)的測(cè)漏方法操作不靈活，容易產(chǎn)生誤判，而且不利于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)分析。隨著測(cè)漏技術(shù)的發(fā)展，氣體測(cè)漏儀的研究使測(cè)漏技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用。并按模塊化的設(shè)計(jì)思想分別對(duì)系統(tǒng)的硬件電路和軟件程序進(jìn)行了分析。特別是在汽車(chē)行業(yè)，能否保證氣缸的氣密性，直接影響著汽車(chē)的性能。 國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì) 研究現(xiàn)狀 日前測(cè)漏儀的種類(lèi)很多，而且應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，在我們生產(chǎn)生活中的許多領(lǐng)域都有應(yīng)用。目前還沒(méi)有一種好的方法來(lái)確定泄漏的位置，一般還是采用測(cè)量精度較高的氣泡法，還可以判斷出泄漏的位置。從以前的汽車(chē)制造業(yè)己經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)在的一般日用品行業(yè)、家用電器、食品包裝、醫(yī)療器械等。 （ 4）浙江三花通產(chǎn)實(shí)業(yè)有限公司 浙江三花通產(chǎn)實(shí)業(yè)有限公司該公司專(zhuān)業(yè)從事泄漏檢測(cè)儀及其它專(zhuān)用設(shè)備的設(shè)計(jì)制造和銷(xiāo)售。為了能夠使測(cè)量更加明顯，一般也會(huì)向被測(cè)件內(nèi)充入一定壓力的氣體。這種方法精度比較高，一般用在高精度場(chǎng)合。 第三章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，分模塊的介紹了硬件電路的功能、工作原理、器件的選 取等。氣體測(cè)漏儀是基于被測(cè)件內(nèi)氣體的泄漏必將導(dǎo)致壓力的變化而提出的一種新型檢測(cè)手段。即使測(cè)試壓力變化，但由于同時(shí)對(duì)工件和標(biāo)準(zhǔn)件充氣，差壓傳感器仍能精確工作。 直接壓力法檢測(cè)如圖所示。在測(cè)量階段，系統(tǒng)通過(guò)一段時(shí)間的壓力降就可以判斷工件的泄漏 7 7 程度，這個(gè)過(guò)程可以以數(shù)字的形式顯示出來(lái)。 關(guān)鍵技術(shù)選擇 以上介紹了本課題所要實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能，并將其分成了三個(gè)功能模塊，要更好的實(shí)現(xiàn)這三個(gè)功能模塊的功能，需要對(duì)實(shí)現(xiàn)這些功能的技術(shù)進(jìn)行必要的了解和謹(jǐn)慎的選擇，以下是對(duì)這三個(gè)功能塊的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹和選擇。 人機(jī)界面的選擇 人機(jī)界面主要包括鍵盤(pán)與顯示模塊。但是為了保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸必須選擇一種可行的通訊協(xié)議。但是本文的通訊主要針對(duì)于單片機(jī)與上位機(jī)之間的通訊，并不是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的通訊。大大的減小了系統(tǒng)的體積，使儀器使用起來(lái)方便靈活。當(dāng)檢測(cè)了一定數(shù)量的工件后就可以選擇將一段時(shí)間的檢測(cè)結(jié)果輸出送給上位機(jī)，系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口。壓力變送器的精度直接影響系統(tǒng)的精度，要滿(mǎn)足 %的壓力 13 13 差檢測(cè)精度，壓力傳感器的精度必須更高。提供高達(dá) 8倍的增益，允許對(duì)更小的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量 ，并且具有高分辨率。接口是一個(gè)線漏極開(kāi)路輸出接口，支持多個(gè)器件和主機(jī)共用一條總線到。 一旦線穩(wěn)定下來(lái)，線被高，然后變低。如果在鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線改變了狀態(tài)，則形成一個(gè)開(kāi)始條件，或相反地形成一個(gè)停止條件。類(lèi)似地當(dāng) 主機(jī)完成對(duì)一個(gè)字節(jié)的讀取時(shí)，則 15 15 將 SDA 線拉低以對(duì)從機(jī)做出應(yīng)答，然后發(fā)送一個(gè)時(shí)鐘脈沖對(duì)該位定時(shí)。例如， ADS1110A0 的地址為 1001000，而 ADS1110A3 的地址則為 1001011. ③對(duì) ADS1110 的讀操作 用戶(hù)可從 ADS1110 中讀出輸出寄存器和配置寄存器的內(nèi)容，為做到這一點(diǎn)，要對(duì) ADS1110 尋址，并從器件中讀出三個(gè)字節(jié)。 作為時(shí)鐘引腳，由主機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)它，以產(chǎn)生傳送數(shù)據(jù)所需要的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)對(duì)單片機(jī)編程產(chǎn)生。軟件查表補(bǔ)償方法可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)硬件電路的復(fù)雜度，方便器件的選取等優(yōu)點(diǎn)。 將式 (34)代入式 (36)得，其中 : rRR VK CC 2100116 ???? (37) CCVrRRK 21 0 01 1 6 108 0 52 ????? (38) 二次項(xiàng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響很小，但是為了降低其影響，放大電路加入了一個(gè)正反 饋 R119，其值為 150K。為了提高系統(tǒng)的負(fù)載能力，將這兩組電源的輸出分別接到 LM324 組成的射隨電路，在 LM324 的 1腳輸出一個(gè)穩(wěn)定的 穩(wěn)定電壓，在 8腳輸出一個(gè) 的穩(wěn)定電壓。例如， 6號(hào)鍵按閉合時(shí)，行線 PC0 和列線 PA6 短路，此時(shí) PA6 的電平由 PC0 的電平所決定，如果把行線規(guī)定為微機(jī)的輸出口，列線接到微機(jī)的輸入口，則在微機(jī)的控制下，使行線線 PC0 為低電平 (0)，其余兩根行線 PCI、 PC2 都為高電平。當(dāng)鍵盤(pán)有按鍵閉合時(shí)，閉合和斷開(kāi)的過(guò)程中會(huì)有抖動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生。所以對(duì)液晶的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)與指令代碼的操作必須先封鎖 81C55。 表 32液晶接口特性 管腳號(hào) 符號(hào) 功能 1 NC 背光輸入腳 2 NC 背光輸入腳 3 FG 框架 4 VSS 地 5 VDD 電源電壓 6 VEE 液晶電壓 7 WR 寫(xiě)數(shù)據(jù) 8 RD 讀數(shù)據(jù) 9 CE 片選信號(hào) 10 C/D 寫(xiě)命令 /寫(xiě)數(shù)據(jù) 11 RST 讀命令 /讀數(shù)據(jù) 12~19 D0~D7 數(shù)據(jù)線 24 24 20 FS 字選線 模塊應(yīng)用特點(diǎn)： （ 1）本模塊可直接適配于 8080MPU 的接口信號(hào)。每次上電后，有必要進(jìn) 行一次軟復(fù)位。 （ 12）本模塊的控制指令有的需要參數(shù)，參數(shù)的輸入在指令代碼輸入之前。另外，與不同硬件相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序各自獨(dú)立，可單獨(dú)修改而互不影響。連接距離可以達(dá) 50100 英尺 (1530 米 )。當(dāng)然，對(duì)同一個(gè)傳輸過(guò)程，所有字符對(duì)應(yīng)同樣的數(shù)位，比如說(shuō) n 位。 （ 3）通信效率異步通信低，同步通信高。傳送開(kāi)始前，發(fā)收雙方把所采用的起止式格式 (包括字符的數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度，停止位位數(shù)，有無(wú)校驗(yàn)位以及是奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)等 )和數(shù)據(jù)傳輸速率作統(tǒng)一規(guī)定。 通訊模塊與單片機(jī)的接口電路 MAX232 與單片機(jī)的典型接口電路如圖 36 所示，其中電容 C40 C40 C40C404 與 232 芯片共同構(gòu)成一組倍壓電路為芯片提供 232 驅(qū)動(dòng)電壓。但是由于電磁閥屬于感性負(fù)載會(huì)在關(guān)閉的瞬間在 2 腳處產(chǎn)生一個(gè)很高的沖擊電壓，容易擊穿三級(jí)管，所以加入一個(gè)反向續(xù)流二極管。 系統(tǒng)電源模塊的原理圖如圖所示，系統(tǒng)共需要直流穩(wěn)壓電源為系統(tǒng)供電。按照原理框圖劃分為若 干子功能塊，在壓力信號(hào)采集電路中詳細(xì)的介紹了壓力變送器的選取原則和位的使用，單片機(jī)用兩個(gè)輸入輸出口線來(lái)虛擬總線中的、通過(guò)控制總線的高低電平來(lái)完成數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出以串行方式讀入單片機(jī)，克服了單片機(jī)口線不足的缺點(diǎn)在溫度信號(hào)采集電路中詳細(xì)介紹了鉑電阻測(cè)溫電路的特點(diǎn)，三線制測(cè)量可以有效消除導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)溫電路的影響，加法器電路可以提高溫度信號(hào)的輸出電壓，解決了習(xí)轉(zhuǎn)換器輸入電壓在零點(diǎn)不精確的問(wèn)題顯示電路中，圖形點(diǎn)陣式液晶的選取是本系統(tǒng)的特色，系統(tǒng)的測(cè)量界面可以以漢字形式輸出，但漢字字符碼占用了大量的存儲(chǔ)