【正文】 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。 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。 （ 3）通信效率異步通信低，同步通信高。連接距離可以達(dá) 50100 英尺 (1530 米 )。 （ 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。 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 寫數(shù)據(jù) 8 RD 讀數(shù)據(jù) 9 CE 片選信號(hào) 10 C/D 寫命令 /寫數(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)。當(dāng)鍵盤有按鍵閉合時(shí)，閉合和斷開的過程中會(huì)有抖動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生。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。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)。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)。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)開始條件，或相反地形成一個(gè)停止條件。接口是一個(gè)線漏極開路輸出接口，支持多個(gè)器件和主機(jī)共用一條總線到。壓力變送器的精度直接影響系統(tǒng)的精度，要滿足 %的壓力 13 13 差檢測(cè)精度，壓力傳感器的精度必須更高。大大的減小了系統(tǒng)的體積，使儀器使用起來方便靈活。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。 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。 直接壓力法檢測(cè)如圖所示。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。這種方法精度比較高，一般用在高精度場(chǎng)合。 （ 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)有限公司該公司專業(yè)從事泄漏檢測(cè)儀及其它專用設(shè)備的設(shè)計(jì)制造和銷售。目前還沒有一種好的方法來確定泄漏的位置，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。特別是在汽車行業(yè)，能否保證氣缸的氣密性，直接影響著汽車的性能。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。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 。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?，F(xiàn)在生產(chǎn)氣體測(cè)漏儀的廠家很多，產(chǎn)品也能滿足不同測(cè)試條件的要求。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。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 。 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)件來配合使用，給測(cè)量帶來了很大的不便。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。 為便于操作人員對(duì)該儀器操作，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了鍵盤輸入模塊。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。 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。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。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。 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。 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。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。然后微機(jī)通過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) 。液晶接口的 1， 2 腳為背光電壓的輸入端。顯示窗口長(zhǎng)度 (列 )CL 己由硬件設(shè)置為 40(字符數(shù) )，即列數(shù)據(jù)傳輸個(gè)數(shù)的最大值 (超出屏幕部分不顯示 )。 串口通信的物理層是指用來執(zhí)行這種通信的硬件，包括數(shù)據(jù)線和控制線通常使用的是 RS232 通信協(xié)議。這樣，傳輸時(shí)，按每 n 位劃分為一個(gè)時(shí)間片， 發(fā)送端在一個(gè)時(shí)間片中發(fā)送一個(gè)字符，接收端則在一個(gè)時(shí)間片中接收一個(gè)字符。傳送開始后，接收設(shè)備不斷地檢測(cè)傳輸線，看是否有起始位到來。其目的主要是為了保護(hù)三級(jí)管腳。 29 29 Q1N P NQ2N P ND 2 0 1I N 4 1 4 8D 2 0 2I N 4 1 4 8V C C V C C12L I N E I NK 3 0 1J1K 3 0 2J2T1AC1V+2AC3V4B R I D G E 2R 3 0 32 0 0R 3 0 21 0 0R 3 0 31 0 0U35V5V2 4 V2 4 V 圖 37 系統(tǒng)電源模塊的原理 本章小結(jié) 本章介紹了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。當(dāng)控制信號(hào) PB0 為低電平時(shí)，三級(jí)管截止，電磁閥關(guān)閉。這樣就為通信雙方提供了何時(shí)開始收發(fā)，何時(shí)結(jié)束的標(biāo)志。在同步傳輸過程中，一個(gè)字符可以對(duì)應(yīng) 58位。這樣采用分層處理的方法還有個(gè)好處是底層模塊獨(dú)立于高層消息處理，最大限度地降低軟件對(duì)硬件的依賴性，有利于軟件的重用和移植。 （ 7）顯示指令完整地恢復(fù)顯示屏上原有的畫面內(nèi)容。單片機(jī) P2 口的最高位 與 81C55 的使能端連接，高電平為不使能。當(dāng)鍵盤上某一個(gè)鍵閉合時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的行線與列線短路。設(shè)電橋兩端的輸出電壓分別為 V+和 V，導(dǎo)線電阻為 r，則 : rRtR rRtVVcc 2117 2 ?????? (34) rRR rRVV cc 2100116 2100 ?? ???? 18 18 (35) 當(dāng) R116=R117=10kR100=100 時(shí)， 放大器的輸入電壓為 : rRR RRtVVVV ccin 2100116 100_ ??????? ? (36) 由公式 (36)可以知道系統(tǒng) 3 線制連接可以基本消除導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)溫電路的影響。因?yàn)楸旧頉]有集成接口電路，因此需要用其接口來模擬實(shí)現(xiàn)接口電路，這里選用和兩個(gè)引腳來模擬總線的兩個(gè)引腳： 作為數(shù)據(jù)腳，它的作用是由主機(jī)和從機(jī)來驅(qū)動(dòng)它以傳送數(shù)據(jù) 。從機(jī)將 SDA 線拉低以對(duì)該字節(jié)進(jìn)行應(yīng)答，然后主機(jī)發(fā)送一個(gè)時(shí)鐘脈沖以對(duì)該應(yīng)答位定時(shí)。為了在總線上傳送位數(shù)據(jù)，須在為 SCL 低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)線至該位的電平為低則表明該位為 “0”，為高則表明該位為 “1”。片內(nèi)可編程的增益放大器 PGA。系統(tǒng)的充氣時(shí)間，平衡時(shí)間和測(cè)量時(shí)間均由測(cè)試程序設(shè)定。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。并具有全雙工串行口線，可以方便的與外界進(jìn)行通訊，滿足本系統(tǒng)的各種性能指標(biāo)要求。系統(tǒng)進(jìn)入測(cè)量階段，如果有氣體從被測(cè)工件中泄漏出去，必將引起壓力下降。因分解能力高，即使測(cè)量時(shí)間短也可高效的檢出，因此，通過足夠長(zhǎng)時(shí)間的加壓穩(wěn)定，對(duì)由氣體溫度和變形等引起的誤差將減少。提出了本課題的總體設(shè)計(jì)構(gòu)想，最后給出了整個(gè)系統(tǒng)的整體工作模型和框圖 。氣泡法是指將被測(cè)件密封后放入水中，然后觀察氣泡的產(chǎn)生情況來判斷泄漏量的大小的方法。 國(guó)內(nèi)外研發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品及應(yīng)用 隨著測(cè)漏技術(shù)的發(fā)展，氣體測(cè)漏儀的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。其中最為常用的兩種方法就是直接壓力法和差壓法，它們都是以壓縮空氣來代替真實(shí)介質(zhì)，對(duì)被測(cè)工件充氣加壓或抽真空介質(zhì)為空氣，然后對(duì)其壓力或差壓與比較容器 2 2 之間進(jìn)行取樣分析，從而判斷工件是否泄漏，這種方法清潔、無污染，而且簡(jiǎn)單易行，給實(shí)際生產(chǎn)生活帶來了極 大的方便，得到了一定的推廣。給出了系統(tǒng)的總體工作模型和總體框圖。直壓式氣體測(cè)漏由于具有原理簡(jiǎn)單、成本較低、方便實(shí)用、干凈無污染等優(yōu)點(diǎn)，在氣密性檢測(cè)領(lǐng)域受到廣泛的青睞。 泄漏檢測(cè)也稱密封性檢測(cè)，屬性能指標(biāo)范疇，主要用于測(cè)試被測(cè)件的氣密性狀態(tài)。這種采用特殊氣體進(jìn)行泄漏檢測(cè)的方法雖然有較高的可靠性，但是需要采用價(jià)格昂貴的檢測(cè)儀器。 （ 5）福田天津儀器儀表公司 福田天津儀器儀表研究所承接國(guó)內(nèi)外客戶有關(guān)空氣壓測(cè)試、控制等方面的各種開發(fā)項(xiàng)目，但自己開發(fā)的項(xiàng)目較少，主要引進(jìn) FUKUDA 公司的技術(shù)。其豐富的外設(shè)如鍵盤輸入和液晶顯示輸出簡(jiǎn)化了操作人員的操作，便于觀察結(jié)果，不易產(chǎn)生誤判。最后提出了課題的主要研究?jī)?nèi)容文章結(jié)構(gòu)。當(dāng)測(cè)量開始時(shí)，打開電磁閥、對(duì)被測(cè)件進(jìn)行充氣也就是充氣過程，充氣過程以設(shè)定的壓力向被測(cè)工件充氣，充氣階段結(jié)束后，關(guān)閉電磁閥，進(jìn)入平衡階段。傳感器的精度直接影響系統(tǒng)的總體精度，本系統(tǒng)選取的壓力傳感器為德國(guó)進(jìn)口的高精度壓力傳感器，其普遍應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中，把氣體，液體壓力轉(zhuǎn)換成正比高線性電信號(hào)輸出。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)例如以太網(wǎng)和其它設(shè)備之間可以通信?，F(xiàn)將系統(tǒng)的總體工作情況描述如下： （ 1）首先打開氣源，氣體經(jīng)過過濾器以后變成了純凈的氣體，再經(jīng)過減壓閥以后就等到了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的壓力輸出。 本系統(tǒng)采用的是德國(guó)原裝高精度壓力變送器 DMP33LI。主機(jī)和從機(jī)都能讀和寫，但從機(jī)只能依主機(jī)的方向工作。 在主機(jī)發(fā)送開始條件以后，它還會(huì)發(fā)送一個(gè)字節(jié)，表明它想與哪一個(gè)從機(jī)通信，該字節(jié)稱作地址字節(jié)。從 ADS1110 中讀取 多于三個(gè)字節(jié)的值是無效的，從第四個(gè)字節(jié)開始的所有字節(jié)將為 FFH。本系統(tǒng)采用非平衡電橋結(jié)合模擬校正電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信號(hào)的處理，硬件電路簡(jiǎn)單可靠，同時(shí)又大大地提高了鉑電阻測(cè)溫的精度，并且考慮到轉(zhuǎn)換器存在一定的死區(qū)，用一個(gè)加法器將系統(tǒng)的輸出信號(hào)提高一個(gè)固定的電平。所以溫度信號(hào)經(jīng)過處理后直接送入 ADS1110 中 , ADS1110 的輸出信號(hào)連入系統(tǒng)的虛擬 I2C總線上 和 。單片機(jī)數(shù)據(jù)口 P0口直接與液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)口連接，單片機(jī)的 RD， WR作為液晶顯示模塊的讀，寫控制信號(hào)，液晶顯示模塊 RST，掛在正負(fù) 5 上。 （ 3）允許 MPU 隨時(shí)訪問顯示緩沖區(qū)，甚至可以進(jìn)行位操作。 通訊模塊的設(shè)計(jì) 串口通訊協(xié)議 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在開放系統(tǒng)互連標(biāo)準(zhǔn)中定義了各層次的網(wǎng)絡(luò)參考模型，它們分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。 (3)對(duì)于雙向連接，只需 3 條導(dǎo)線。起止式異步協(xié)議的特點(diǎn)是一個(gè)字符接一個(gè)字符傳輸，并且傳送一個(gè)字符總是以起始位開始，字符之間沒有固定的時(shí)間間隔要求， 間間隔要求，因?yàn)檫@種格式是靠起始位和停止位來實(shí)現(xiàn)字符的界定或同步的，故稱為起始式協(xié)議。通過此連接系統(tǒng)可以完成與外界的通訊。 電網(wǎng)電壓經(jīng)過變壓器與橋式整流電路后變成直流電。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。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。同步通信較復(fù)雜，雙方時(shí)鐘的允許誤差較小。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 無法進(jìn)行的工作 。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。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) 。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