【正文】 電橋輸出電壓的公式是： U0 =Ui/4(△ R1 / R1△ R2/R2+△ R3/R3△ R4/R4)=U2K(ε 1ε 2+ε 3ε 4) (31) 全橋工作方式基本應(yīng)變電橋電路如圖 33所示。根據(jù)本系統(tǒng)負(fù)載特點(diǎn)，無(wú)需采用功率放大裝置，因此我們決定采用功率步進(jìn)電機(jī)。其主要特征如下表 23所示： （ a） 選擇正好 176。 ① 控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向 如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，電機(jī)反轉(zhuǎn)。因此，被按按鍵的鍵值必定位 被按按鍵的鍵值類型判斷：在鍵值表中，數(shù)字值必須小于 10H，功能鍵的鍵值是大于或等于 10H 的。 CPU 視鍵盤(pán)中是否有鍵按下的原理很簡(jiǎn)單。這里必須注意的是：很多產(chǎn)品為了方便連線，常不按規(guī)則的方法對(duì)應(yīng)字段于位的關(guān)系，這時(shí)字形碼就必須根據(jù)按線來(lái)自行設(shè)計(jì)了。 用 MCS51 資源開(kāi)發(fā) MCS96單片機(jī)，附電路圖 ，將該板粘在 8051 背部，連 8051 的線也全部從 8051 背部引出，拆除原 8051 的 RC復(fù)位元件。特別是對(duì)工業(yè)控制、交通管理、通信領(lǐng)域中實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，最根本的技術(shù)指標(biāo)是系統(tǒng)的可靠性。 本系統(tǒng)采用 8051 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電力參數(shù)的交流采樣。 （ 1）、總體設(shè)計(jì) 首先如同任何產(chǎn)品 的設(shè)計(jì)一樣，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制時(shí)從確定目標(biāo)任務(wù)開(kāi)始的。當(dāng)由此輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )的高僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。第二功能是在訪問(wèn) 外部?jī)?chǔ)存器時(shí)用低 8 位地址線和 8 位數(shù)據(jù)線，在編程和檢驗(yàn)時(shí)用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出。但在低速狀態(tài)下，滑環(huán)通輸應(yīng)變傳感器還有應(yīng)用市場(chǎng)。在艦船、貨船主機(jī)扭矩測(cè)量上，中國(guó)船舶工業(yè)總公司上海 704 研究所生產(chǎn)的卡環(huán)型應(yīng)變式扭矩傳感器 ，測(cè)量時(shí)只要將卡環(huán)卡在軸上就可測(cè)量扭矩，測(cè)量?jī)x表采用 INTEL MCS51 單片機(jī)作為核心的智能儀器，可同時(shí)測(cè)量扭矩轉(zhuǎn)速、功率，并具有自診斷、數(shù)據(jù)處理、溫度修正、越限報(bào)警等功能，集成度高，可靠性好。 日本小野測(cè)試社擅長(zhǎng)制造磁電式相位差扭矩測(cè)量?jī)x，首期產(chǎn)品多半用于實(shí)驗(yàn)室，適用于精測(cè)扭矩。 在信號(hào)傳輸方面，以往采用的是接觸式滑環(huán)傳輸，這種傳輸方式易磨損、需常清洗、安裝難，容易引入干擾信號(hào)。 綜上所 述的三種扭矩測(cè)量方法，傳遞法和平衡力法為直接測(cè)量扭矩的方法，其測(cè)量方便、精確度高，而能量轉(zhuǎn)換法為間接測(cè)量扭矩的方法，測(cè)量誤差比較大，常達(dá)177。并行多機(jī)控制系 統(tǒng)主要解決工程應(yīng)用系統(tǒng)的快速問(wèn)題，以便構(gòu)成大型實(shí)時(shí)工程應(yīng)用系統(tǒng)。 5． 容易實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制。扭矩是旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械中一項(xiàng)十分重要的參數(shù)，通過(guò)測(cè)量各種傳動(dòng)軸扭矩參數(shù)，可為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供參考依據(jù)。 （ 2）智能儀表 用單片機(jī)改造原有的測(cè)量、控制儀表，能推動(dòng)儀表向數(shù)字 化、智能化、多功能化、綜合發(fā)展化。 扭矩測(cè)量 儀 的應(yīng)用和發(fā)展 扭矩測(cè)量技術(shù)是綜合應(yīng)用機(jī)械、電子、物理、計(jì)算機(jī)等多方面知識(shí)的一門(mén)學(xué)科。因此必須加強(qiáng)傳感器的研究，這就要從傳感器種類、精度、規(guī)格、安裝、信號(hào)傳遞等方面加以研究。軟件擴(kuò)展了結(jié)構(gòu)的性能限制，并使儀器具有智能化。 20世紀(jì) 80 年代初，小野測(cè)試社和赤版鐵工所聯(lián)合研制出船用主機(jī)扭矩測(cè)量?jī)x MS25B，可測(cè)扭矩 (5179。 m扭矩轉(zhuǎn)速傳感器和數(shù)字扭矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，成功地應(yīng)用在地質(zhì)礦產(chǎn)部鉆機(jī)上。 小量程（克、厘米）扭矩傳感器 為滿足微電機(jī)和家用電器的需要，小量程扭矩傳感器開(kāi)始供應(yīng) 1. 根據(jù)總體方案的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，選擇元件，對(duì)主要芯片進(jìn)行反復(fù)查證，選擇最合理的。在編程和檢驗(yàn)時(shí)，用作高位地址和控制信號(hào)。對(duì) 8051系列芯片，由于內(nèi)部多一個(gè)定時(shí)器還需要附加別的輸入端，為此，又借用 和 作為定時(shí)器 2的輸入 T1和 T2。如何快速、準(zhǔn)確、精確的采集各種電力參數(shù)顯的尤為重要。 若相鄰兩采樣的時(shí)間間隔相等，即 ?Tm 為時(shí)間常數(shù) ?T，考慮到 N=（ T/?T） +1，是根據(jù)一個(gè)周各采樣瞬時(shí)值及每周期采樣點(diǎn)數(shù)計(jì)算機(jī)電壓信號(hào)有效值的公式。合理的軟件結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)出一個(gè)性能優(yōu)良的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，必須給以足夠重視，對(duì)于簡(jiǎn)單的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，通常采用順序程序設(shè)計(jì)的方法，這種系統(tǒng)軟件由主程序完成，并指定各個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)。 圖 24 MCS51 開(kāi)發(fā) MCS96 單片機(jī)圖 一 、顯示器的使用 在我們單片機(jī)的系統(tǒng)中，通常是 LED 數(shù)碼來(lái)顯示各種數(shù)字或符號(hào)，由于它具有清晰的、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此得到非常廣泛的使用。 CPU 向字段輸出口送出字形代碼時(shí)，所有顯示器接口收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮，則取決于 COM 端，而這一端是由 I/O 控制的，所以我們就可以自行決定何時(shí)顯示哪一位了。若列值位 1FH，則表明被按按鍵不 在本行；若列值不為1FH，則對(duì)應(yīng)的行值和列值就是被按按鍵的列值和行值。因此，強(qiáng)電控制電路必將會(huì)對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)長(zhǎng)生嚴(yán)重的干擾，以致單片機(jī)控制系統(tǒng)不能正常工作 。步進(jìn)電機(jī)的選擇包括類型的選擇、步距角選擇、最大靜轉(zhuǎn)矩的選擇。程序邏輯電路和環(huán)形分配器接受輸入的控制脈沖信號(hào) CP 并將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣β黍?qū)動(dòng)器僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并給電機(jī)各項(xiàng)繞組供電。本驅(qū)動(dòng)的信號(hào)是高電平有效，如下圖所示 脈沖寬度 5 msCP =0CP =5 V圖 27 CP 脈沖圖 方向電平信號(hào) DIR 用于控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。 當(dāng)應(yīng)變值較小時(shí)，非線性可忽略，萬(wàn)惡杜宇半導(dǎo)體應(yīng)變片尤其在測(cè)大應(yīng)變時(shí)，非線性不可忽略。該類傳感器將金屬鉑片型電阻應(yīng)變片按 4 等分粘貼在軸的表面，應(yīng)變方位及連線方法，如圖 31 所示：應(yīng)變片與軸線成 45 度角 圖 31 應(yīng)變片 粘貼圖 圖 32 金屬鉑電阻 如圖 32 所示，金屬銀鉑式電阻應(yīng)變片由于它有散熱好，允許通過(guò)較大電流，橫向效應(yīng)小，疲勞的壽命長(zhǎng)，柔性好。前者輸出力矩較小，有時(shí)需要經(jīng)過(guò)力矩放大器或伺服功率放大系統(tǒng)帶動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。有些系統(tǒng)只要求在斷電時(shí)負(fù)載中須保持固定位置口，因而，選擇永磁電機(jī)是合理的。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角分辨率和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)程式?jīng)Q定儀器分辨率的重要因數(shù)。因此， CPU 在行掃描時(shí)必須不以發(fā)現(xiàn)第一個(gè)被按按鍵位滿足，而是應(yīng)繼續(xù)完成對(duì)所有行的一遍掃描，并在該行掃描結(jié)束后根據(jù)竄鍵標(biāo)志來(lái)判斷是否發(fā)生竄鍵，則 CPU 再進(jìn)行一遍掃描就可獲得最后放開(kāi)鍵盤(pán)的行值和列值。 由于 8051 單片機(jī)的引腳數(shù)量有限，所以必須進(jìn)行擴(kuò)展，那么我們用一片 Inter8155芯 片來(lái)擴(kuò)展 I/O 接口，它具有 2個(gè) 8位、一個(gè) 6 位可編程 I/O 口，可通過(guò)程序改變其功能，因而使用靈活方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時(shí)的中間接口電路。共陽(yáng)和工陰結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器各筆畫(huà)段和各位置安排是相同的。主程序編好后再編制從屬的程序。 ⑵ 在單片機(jī)性能主要選擇最容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的機(jī)種，而且，能達(dá)到較高性能價(jià)格比 ⑶ 研制周期上要考慮對(duì)所選的機(jī)種是否熟悉是否馬上著手進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。但直流采樣仍有很大的局限性：無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)采樣：變送器的精度和穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量精度有很大影響：設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)難等。 機(jī)械部分示意圖 23： 圖 23 機(jī)械部分示意圖 如圖所示，測(cè)試儀可以通過(guò)更換不同規(guī)格的夾具對(duì)各種工件進(jìn)行測(cè)量。在執(zhí)行訪問(wèn)外部 ROM 的時(shí)候， PSEN 信號(hào)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生，訪問(wèn)外部數(shù)據(jù) RAM或內(nèi)部數(shù)據(jù) ROM時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生有效的低電平 PSEN 信號(hào)。ρ） （ 22） μ =金屬材料的泊松比 ε =dL/L 大多數(shù)金屬在彈性變形范圍內(nèi)的 K值是常數(shù)，其隨著材料的不同而不同。隨著工業(yè)發(fā)展要求，已涌現(xiàn)出耐振動(dòng)、成本低、體積小、不帶輔助電極的扭矩傳感器。 此外，德國(guó)的 HBM 公司 (Hoffinger Baldwin Mesefechmik Gmhm)生產(chǎn)電阻應(yīng)變式扭矩測(cè)量?jī)x，采用弧齒聯(lián)軸節(jié)，以消除不同軸度帶來(lái)的測(cè)量誤差，獨(dú)具風(fēng)格。量程范圍為 0～ 2179。隨著新原理、新材料的發(fā)現(xiàn)和微細(xì)加工、微機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，正在促進(jìn)傳統(tǒng)傳感器的變革，新型磁彈性傳感器和光纖 扭矩傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，代表扭矩傳感器的新動(dòng)向。這里所根據(jù)的物理參數(shù)可以是彈性元件的變形、應(yīng)力或應(yīng)變。例如，在大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用單片機(jī)對(duì)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行控制不僅可提高采集速度，還可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)字濾波、線行化處理、誤差修正等。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。 關(guān)鍵字： 單片機(jī) 電阻式傳感器 扭矩測(cè)試 2 Abstract The instrument has the reliability to be high, the repsone may quickly the overload protection merit, but widely uses in each kind of work piece test the torque reflectoscope reflector which control using the monolithic integrated cricuit, tries the sensor using the resistance, uses the monolithinc integrated cricuit to make the central processing chip, can correclty survey the torque which the torque which the work piece may withstand Has the structure simple performance stable surveyaccurate easy to operate, the technical parameter achieved merit and so on design request, has the certain use vaule Keyword: singlechip resistance sensor torque testing 目 錄 第一章 緒論 .........................................................................................................................................................................1 單片機(jī)概述、應(yīng)用及發(fā)展 .................................................................................................................1 單片機(jī)簡(jiǎn)介 .................................................................................................................................................1 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ................................................................................................................................1 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) ................................................................................................................................2 扭矩測(cè)量?jī)x的應(yīng)用和發(fā)展 .................................................................................................................2 扭矩測(cè)量的基本原理和方法 ............................................................................................................3 扭矩測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向 .................................................................................................................3 3 國(guó)內(nèi)外扭矩測(cè)量?jī)x的現(xiàn)況簡(jiǎn)介 .....................................................................................................