【正文】 綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力 。然后將采集的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行處理然后利用 RS232電平轉(zhuǎn)換送到 PC機(jī)， PC機(jī)上用 VB的 ，再在 VB 中利用程序?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換成以厘米為單位的高度并顯示出來(lái)。下面我將首先對(duì)這兩種種方案的組成框圖和實(shí)現(xiàn)原理分別進(jìn)行說(shuō)明。但是兩種方案不同之處就在于傳感器的選擇和 AD 的選擇，現(xiàn)就這兩個(gè)方面來(lái)論述 .為什么選擇方案 2。其輸出的為電流信號(hào)但是非常小，所以在外部又加了一個(gè)差動(dòng)放大將信號(hào)放大才能滿足 AD 0 +5V 的輸入電壓的要求。硬件部分完成以后還要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試線性度，但是測(cè)量比較麻煩后期的數(shù)據(jù)處理也比較繁瑣，最后達(dá)到的效果也比較差所以就沒(méi)有選擇應(yīng)變片制作。 ADC0832是 8位分辨率； +5V電源供電；輸入電壓為 0 +5V； 工作頻率 250HZ；轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32us；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送是 8位串行傳送； ADC0804 是 8 位分辨率； 5V 電源供電；輸入電壓為 0 +5V；轉(zhuǎn)換時(shí)間的 100us；存取時(shí)間是 135us；數(shù)據(jù)傳送是 8位并行傳送； 通過(guò)直觀的觀察可以發(fā)現(xiàn)由于 ADC0832的數(shù)據(jù)傳送是 8位串行的所以傳完 8位數(shù)據(jù)需要的時(shí)間為 256us，而 ADC0804 為 8 位的并行數(shù)據(jù)傳送，傳 8 位數(shù)據(jù)只需 100us。所以我們采用的是 9 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 ADC0804。 方案可能的擴(kuò)展功能 我們這次設(shè)計(jì)的智能液位傳感器結(jié)構(gòu)還比較簡(jiǎn)單，只是完成測(cè)液位并讀出頁(yè)面高度的基本功能，在這幾完成后發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)還能擴(kuò)展許多功能。 10 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 3 單元模塊電路的設(shè)計(jì) 本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個(gè)單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時(shí)本節(jié)也會(huì)對(duì)相關(guān)電路中的參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要 說(shuō)明。 傳感器輸出部分 ADC0804 數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)化部分 該級(jí)電路一共實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)功能：第一個(gè)是對(duì)模擬電壓信號(hào)的采集。 這一級(jí)的原理圖如圖 ： 11 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 圖 ADC0804數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 這部分主要是由 STC89C52單片機(jī)組成的一個(gè)最小系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制 ADC0804的信號(hào)采集轉(zhuǎn)換以及對(duì) RS232串口通信的控制。 模塊的原理圖如圖 ： 13 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 圖 RS232電路圖 電路參數(shù)計(jì)算及元器件的選擇 元器件的選擇 設(shè)計(jì)所用儀器及器件如下表 1： 14 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 表 1 特殊元器件介紹 這一節(jié)將對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中用到的一些特殊元器件進(jìn)行介紹，主要是介紹該特殊元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工作原理，及使用時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)。其中 CS 和 WR 用來(lái)控制 A/D 轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)信號(hào)。 LKI（引腳 4）和 CLKR（引腳 19）： ADC0801~0805 片內(nèi)有時(shí)鐘電路，只要在外部“CLKI” 和 “CLKR” 兩端外接一對(duì)電阻電容即可產(chǎn)生 A/D 轉(zhuǎn)換所要求的時(shí)鐘，其振蕩頻率為 fCLK≈1/ 。若采用外部時(shí)鐘，則外部 fCLK 可從 CLKI 端送入，此時(shí)不接 R、 C。 INTR （引腳 5）： INTR 是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，輸出跳轉(zhuǎn)為低電平表示本次轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，可作為微處理器的中斷或查詢信號(hào)。 CS ＝ 0 時(shí)，允許進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。在典型應(yīng)用 fCLK＝ 640KHZ 時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 103μ ｓ～ 114μ ｓ。 17 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 VIN（＋）（引腳）和 VIN（－）（引腳 7）：被轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)從 VIN（＋）和 VIN（－）輸入，允許此信號(hào)是差動(dòng)的或不共地的電壓信號(hào)。由于該芯片允許差動(dòng)輸入，在 共模輸入電壓允的情況下，輸入電壓范圍可以從非零伏開(kāi)始，即 Vmin 至Vmas。 AGND（引腳 8）和 DGND（引腳 10）： A/D 轉(zhuǎn)換器一般都有這兩個(gè)引腳。 VREF／ 2（引腳 9）：參考電壓 VREF/2 可以由外部電路供給，從 “V REF/2” 端直接送入， VREF/2 端電壓值應(yīng)是輸入電壓范圍 的二分之一。 ADC0804 轉(zhuǎn)換器的工作時(shí)序如圖 : 圖 工作時(shí)序圖 壓力傳感器 D3B 我們這次 智能液位傳感器設(shè)計(jì)使用的傳感器部分采用的是壓力傳感器 D3B，液位測(cè)量采用的測(cè)量液體壓強(qiáng)的方式。 接線方式：每個(gè)接線柱下皆有標(biāo)示， G接地， I接 +5V另與 O之間加載 電阻即 可通過(guò) 0輸出 傳感器本身不能放到水里 ，所以設(shè)計(jì)時(shí)我們是利用水管引水到傳感器中央的壓力感應(yīng)膜上。 20 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 4 軟件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)主要用到的軟件主要涉及到單片機(jī)的 c 語(yǔ)言編程，上位機(jī)的 VB 部分的界面編程。 該程序部分設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的是 keil 軟件來(lái)編寫(xiě)的，利用 STCISP 軟件進(jìn)行下載和調(diào)試的。 wr=0。 delay(1)。 i=i。//延時(shí) j=P1。 } void initial()//串口初始化 { TMOD=0x20。 TL1=0xfd。 REN=1。//模式 1， 8位數(shù)據(jù)，波特率由軟件設(shè)置 21 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 SM1=1。//總通斷 ES=1。 顯示的輸入的兩個(gè)部分都是顯示在 vb里的 text文本框里的。設(shè)置串口 = 9600,N,8,1 39。以文本形式接收數(shù)據(jù) COM1 COM2 COM3 COM4 COM5 COM6 j = 0 End Sub 程序的核心部分： VB 的串口通訊控件 MSComm Private Sub MSComm1_OnComm() Dim a As String Select Case Case EvReceive 39。收 20個(gè)數(shù)據(jù)取平均值再顯示出來(lái) 減小抖動(dòng) j = j + 1 22 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 If j = 19 Then = False For k = 0 To 19 summ = summ + e(k) Next k c = summ / 20 summ = 0 i = (c / 255) * 10 If i Then = 0 = 0 Else = i * = * i * End If = True j = 0 End If End Select End Sub 23 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 軟件的設(shè)計(jì)流程框圖 開(kāi)始 ADC0804 的初始化 串口的初始化 打開(kāi) AD， 對(duì)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換 串口通信將數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī) 結(jié)束 VB通過(guò) MSComm 控件接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字濾波，顯示電壓 24 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 軟件設(shè)計(jì)總結(jié) 軟件設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用了所學(xué)的單片機(jī)課程和 VB語(yǔ)言中的知識(shí)，單 片機(jī)中的程序用的是 C語(yǔ)言。 上位機(jī)利用的是 VB 的知識(shí)，利用串口通信控件 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 25 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 5 系統(tǒng)調(diào)試 硬件結(jié)構(gòu)部分 硬件部分我 們先是通過(guò) PROTEL軟件畫(huà)的 AD部分；單片機(jī)部分和 RS232部分的原理圖，然后這部分沒(méi)有畫(huà) PCB圖就直接用萬(wàn)用板和排線進(jìn)行搭建的。比如像我們這次的設(shè)計(jì)就出現(xiàn)過(guò)這樣的問(wèn)題，在焊接完單片機(jī)最小系統(tǒng)和 RS232串口通信后覺(jué)得因該能下載程序到單片機(jī)內(nèi)部了，結(jié)果利用直流可調(diào)的穩(wěn)壓電源給單片機(jī)加了 +5V 的工作電壓結(jié)果單片機(jī)不能工作。 在焊接好 ADC0804 部分后我們對(duì)其進(jìn)行了調(diào)試，在調(diào)試 AD時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)通過(guò) P0口始終不能將數(shù)據(jù)寫(xiě)到 AD，后來(lái)經(jīng)過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)，要想使 P0口輸出數(shù)據(jù)必須在 P0口接上拉電阻，后來(lái)我們換 P2口為數(shù)據(jù)輸出口，才成功將 AD驅(qū)動(dòng)成功。這里的調(diào)試用到了直流可調(diào)的穩(wěn)壓電源，給單片機(jī)加上 +5V的工作電壓后在 AD輸入端加上 05V的輸入電壓然后利用 RS232串口通信將采集并轉(zhuǎn)換的電壓值 顯示在 PC上利用 VB做的顯示界面上。 在剛開(kāi)始設(shè)計(jì)上位機(jī)顯示這部分時(shí)我們沒(méi)有想到由于系統(tǒng)整體的原因，所采集到得數(shù)據(jù)有很大的抖動(dòng)，討論過(guò)后發(fā)現(xiàn)是有多方面的原因的。后來(lái)經(jīng)過(guò)老師對(duì)數(shù)字濾波的詳細(xì)講解，我們下來(lái)也查閱了于數(shù)字濾波相關(guān)的資料，然后運(yùn)用到上位機(jī)部分。 VB加的部分程序如下： For k = 0 To 19 summ = summ + e(k) Next k c = summ / 20 summ = 0 i = (c / 255) * 10 壓力傳感器部分 傳感器部分主要我們是購(gòu)買(mǎi)的成品回來(lái)，在調(diào)試時(shí)主要是檢驗(yàn)其是否到達(dá)要求，輸出的線性度如何。 27 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 6 系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù) 本次設(shè)計(jì)的智能液位傳感器主要能實(shí)現(xiàn)以下功能： （ 1） 壓力傳感器采用的測(cè)量液體的壓強(qiáng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量液面高度； （ 2） 設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)能控制 ADC對(duì)壓力傳感器的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)換； （ 3） 測(cè)量范圍能基本達(dá)到設(shè)計(jì)的要求在 01米的范圍內(nèi)誤差較?。? （ 4） 能在上位機(jī)上直觀的顯示出測(cè)量的液面高度； 系統(tǒng)各部分的測(cè)試參數(shù) AD 部分調(diào)試參數(shù) 在調(diào)通 AD后我們對(duì) AD的數(shù)據(jù)采集功能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如下圖 ： 圖 AD的采集數(shù)據(jù)與給定的輸入數(shù)據(jù) 28 西華大學(xué)電氣信息學(xué)院智能化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 這幾組數(shù)據(jù)都是在室內(nèi)測(cè)得的，都是在室溫接近 30 度的情況測(cè)得。這說(shuō)明 AD的線性度還是比較高的。 測(cè)得的數(shù)據(jù)如下圖 : 圖 液面高度的測(cè)量數(shù)據(jù) 這些數(shù)據(jù)都是在室內(nèi)測(cè)得的，在室溫 30 度左右測(cè)得。數(shù)據(jù)處理則是求斜率的問(wèn)題， 每一個(gè)高度對(duì)應(yīng)一個(gè)斜率主要為后面的上位機(jī)顯示液面高度的 VB程序找一個(gè)理論的依據(jù)。 調(diào)試總結(jié) 通過(guò)調(diào)試我們發(fā)現(xiàn)調(diào)試時(shí)最費(fèi)時(shí)間的藥考慮很多因素，調(diào)試過(guò)程要將整個(gè)系統(tǒng)組合起來(lái)看工作是否正常，能否達(dá)到基本的要求。實(shí)現(xiàn)了將二進(jìn)制的量化轉(zhuǎn)換為以厘米為單位的 ASCLL 標(biāo)準(zhǔn)字符串形式傳送到 PC 機(jī)。誤差主要就是來(lái)至壓力傳感器的輸出與 ADC0804的輸入有一定的差距，這主要是由于整個(gè)系統(tǒng)連接起來(lái)過(guò)后傳感器的內(nèi)部電阻將其輸出電壓拉下來(lái)了，我們?cè)谝院髮?duì)