電子式拉力計(jì)的設(shè)計(jì)方案

1 電子式拉力計(jì)的設(shè)計(jì)方案 1 緒論 題研究的背景及意義 通常電子儀表可以分為模擬式和數(shù)字式兩種類(lèi)型。模擬儀表的特點(diǎn)是通過(guò)指針的移動(dòng)，能連續(xù)、直觀(guān)地反映被測(cè)變量的測(cè)量結(jié)果及變化過(guò)程。模擬儀表因設(shè)計(jì)原理而存在固有的局限性：其顯示精度受到表盤(pán)刻度限制，精確度提高很困難；讀數(shù)存在主觀(guān)誤差；模擬顯示的跟隨速度不能太快；模擬記錄是一種紙制記錄，換紙、換筆既不方便也很浪費(fèi)；記錄結(jié)果在紙上，不利于信息的進(jìn)一步處理 1數(shù)字式儀表是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與精密測(cè)量技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，已成為儀表領(lǐng)域中一個(gè)重要分支。 數(shù)字式儀表具有響應(yīng)快、精確度高、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，還能實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)，便于數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理。 生產(chǎn)的發(fā)展對(duì)電子儀表提出了越來(lái)越高的要求，需要儀表既準(zhǔn)確的顯示、記錄參數(shù)大小，又能借助電腦連續(xù)反映出參數(shù)變化的過(guò)程和趨勢(shì)。用戶(hù)需要通過(guò)測(cè)量?jī)x表準(zhǔn)確判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)從而有效分析數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)遙測(cè)，傳統(tǒng)的電子儀表已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求。因此帶有 智能數(shù)字式儀表 ,能與電腦有效連接以實(shí)現(xiàn)連續(xù)記錄，對(duì)儀表技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用都極具研究?jī)r(jià)值 3。 由于智能型儀表功能上明顯的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)年來(lái)，化工業(yè)的四大測(cè)量參數(shù)壓力、溫度、液位及流量的測(cè)量及 成分測(cè)量、閥位控制都廣泛的運(yùn)用到智能型儀表， 推廣和應(yīng)用，也帶動(dòng)了智能型儀表的快速發(fā)展和常規(guī)儀表的更新?lián)Q代。因?yàn)橹悄苄蛢x表可與 作界面上也能方便地進(jìn)行故障檢查、參數(shù)修正等工作；智能型儀表推廣的越來(lái)越普及，也大大的促進(jìn)了國(guó)內(nèi)儀表廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)智能型儀表的積極性，開(kāi)發(fā)出很多符合 議和以微處理器為基礎(chǔ)與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊的智能型儀表產(chǎn)品；隨著儀表智能程度的提高和微處理器功能的加強(qiáng)，現(xiàn)在智能儀表的功能已經(jīng)不僅限于數(shù)據(jù)采集，還加入越來(lái)越多的遠(yuǎn)程控制功能。 2 測(cè)量?jī)x表的主要功能由數(shù)據(jù)采集、 數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)分析等三大部分而組成。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)顯示和分析完全用上位機(jī)的軟件來(lái)完成。所以，只要提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就可以與 種基于 虛擬儀表中，即使是同一個(gè)硬件系統(tǒng)，只要配套不同的軟件，就可得到功能完全不同的測(cè)量?jī)x表。可見(jiàn)，軟件系統(tǒng)是虛擬儀表的核心，“軟件就是儀表”。傳統(tǒng)的智能儀表主要在儀表技術(shù)中用了某種計(jì)算機(jī)技術(shù)，而虛擬儀表則強(qiáng)調(diào)在通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)中吸收儀表技術(shù) 4。作為虛擬儀表的核心，軟件系統(tǒng)具有通用性、可視性、通俗性、可擴(kuò)展性以及 可升級(jí)性，能為用戶(hù)帶來(lái)極大的利益，因此，具有傳統(tǒng)的智能儀表所無(wú)法比擬的應(yīng)用前景和市場(chǎng)。 電子式拉力計(jì) ,是一種體型輕巧、功能強(qiáng)大的數(shù)字式電子儀表。 隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子式拉壓力計(jì)開(kāi)始 漸漸 取代傳統(tǒng) 的 機(jī)械式拉壓力計(jì)，在拉壓力測(cè)量 市場(chǎng) 中占有了越來(lái)越重要的地位 5。傳統(tǒng)的機(jī)械式拉壓力計(jì) 因?yàn)?在機(jī)械方面固有的誤差和耐久度 方面 的缺陷，在現(xiàn)代高精度 的 測(cè)量 要求 下，已經(jīng)不能 滿(mǎn)足 人們的 需求 。 電子式拉力計(jì) 和傳統(tǒng)的機(jī)械式拉壓力計(jì)相比，具有精度高，功能強(qiáng)的 特點(diǎn) 。 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的數(shù)顯電子式拉力計(jì)中 ,日本的產(chǎn)品占主導(dǎo)地位 ,其次是 美國(guó) ,而國(guó)內(nèi)品牌的電子拉力計(jì)與行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)品牌具有一定差距。因此 ,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)拉力計(jì)的需求目前基本上全靠進(jìn)口 6。但是 ,這些產(chǎn)品的價(jià)格十分昂貴。因此 ,我們迫切需要有自己的電子式拉力計(jì)。本設(shè)計(jì)的目的是研制出高性能、易使用的電子式拉力計(jì)系統(tǒng)。 本課題要求完成一個(gè)基于單片機(jī)的電子式拉力計(jì)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)信號(hào)的采集，放大，A/D 轉(zhuǎn)換自動(dòng)的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，達(dá)到對(duì)拉力的測(cè)試功能；本系統(tǒng)以 鍵盤(pán)輸入實(shí)現(xiàn)兩檔測(cè)量量程（ 050N, 50500N）的轉(zhuǎn)換，測(cè)量精度為 1，采 用液晶顯示器顯示結(jié)果。從而實(shí)現(xiàn)拉力的測(cè)試和顯示。 子式拉力計(jì)原理 電子式拉力計(jì)是利用拉力傳感器感受拉力變化，然后輸出模擬信號(hào)。并經(jīng)過(guò)放大器對(duì)其輸出的信號(hào)進(jìn)行放大處理，經(jīng)過(guò) A/后處理結(jié)果在 其原理如圖 3 圖 力計(jì)原理 文的主要工作 本文主要從硬件和軟件方面設(shè)計(jì)了電子式拉力計(jì)，所做工作如下： 對(duì)目前已有電子式拉力計(jì)的不足，對(duì)電子式拉力計(jì)的功能進(jìn)行創(chuàng)新、改進(jìn)， 降低數(shù)字電子式拉力計(jì)的功耗，提高數(shù)顯電子式拉力計(jì)的測(cè)量精度。 制了各個(gè)功能模塊的原理圖并畫(huà)出總圖（附錄 A）。 計(jì)并實(shí)現(xiàn)了電子式拉力計(jì)軟件上的各個(gè)功能。 4 2 設(shè)計(jì)方案的比較及論證 本設(shè)計(jì)要求完成一個(gè)電子式拉力計(jì)的設(shè)計(jì)，通過(guò)拉力傳感器對(duì)信號(hào)的采集、放大、A/到對(duì)拉力的測(cè)試功能。 本設(shè)計(jì)要求以單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心部件，以鍵盤(pán)輸入實(shí)現(xiàn)兩檔測(cè)量量程（ 050N, 50500N）的轉(zhuǎn) 換，測(cè)量精度為 1，采用 晶顯示屏顯示，從而實(shí)現(xiàn)拉力的測(cè)試和顯示。鑒于以上要求以及成本上的考慮并結(jié)合本人對(duì)硬件的掌握程度，聯(lián)系系統(tǒng)原理圖，本章節(jié) 就 案進(jìn)行比較和論證 。 計(jì)方案的比較 案 如圖 圖 案 5 如圖 圖 案的確定 通過(guò)對(duì)兩個(gè)方案的原理圖比較可以發(fā)現(xiàn)，由于 路 10 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器，如果選用 案不但可以節(jié)省硬件成本，而且降低了電路的復(fù)雜度，更有利于拉力計(jì)精確度的提高；而在軟件上，兩者的復(fù)雜程度是相似。故本課題設(shè)計(jì)選用方案二（ 案）。其硬件原理圖見(jiàn)附錄 A。 要元件介紹 力傳感器簡(jiǎn)介 傳感器是能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按人們需求轉(zhuǎn)換為可用的信號(hào)進(jìn)行輸出的器件或裝置。它一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件以及其它輔助元件組成。敏感元件是傳感器中感受被測(cè)量的變化并轉(zhuǎn)換為可 用信號(hào)的元件，它將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其它非電信號(hào)。轉(zhuǎn)換元件則將敏感元件輸出的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。而輔助元件一般用于對(duì)微弱的電信號(hào)進(jìn)行放大，或者將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，以便 A/ 壓力傳感器是電子式拉力計(jì)的核心部件之一，壓力的測(cè)量范圍通常為 0見(jiàn)的有根據(jù)金屬應(yīng)變片電容原理制成的壓力傳感器，它主要以手工生產(chǎn)為主，體積大，對(duì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)要求高，所以，一致性，互換性較差。而根據(jù)硅晶片惠斯通原理制作的電阻式壓力傳感器，具有更小的體積小、重量輕、耗能低、 響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械，消費(fèi)類(lèi)電子中 7 作為拉力計(jì)的核心部件，拉力傳感器的性能直接影響到整個(gè)設(shè)備的測(cè)量精度和靈敏度，因此，對(duì)拉力傳感器進(jìn)行選擇是相當(dāng)有必要的。以下將對(duì)兩種常用的典型的拉力傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。 阻式傳感器 6 變阻器式傳感器也被稱(chēng)為電位計(jì)式傳感器。它通過(guò)改變電位計(jì)接觸位置，將位移的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，并在外加電源的作用下輸出電流或電壓信號(hào)。它的 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，使用方便。但是由于很細(xì)的電阻絲燒制非常困難，且燒制時(shí)要求保持恒張力，所以分辨率 很難高于 20點(diǎn)和電阻絲之間的接觸面因變動(dòng)和磨損、塵埃附著等使觸點(diǎn)在移動(dòng)過(guò)程中的接觸電阻發(fā)生非線(xiàn)性變化，從而產(chǎn)生噪聲。 用導(dǎo)電塑料制成的變阻器式傳感器性能得到改善。此種傳感器廣泛運(yùn)用于工廠(chǎng)配料、機(jī)械制造、數(shù)控系統(tǒng)、拉力試驗(yàn)機(jī)等計(jì)量與工業(yè)控制系統(tǒng)中。 阻應(yīng)變式傳感器 電阻應(yīng)變式傳感器的原理是：彈性體，也被稱(chēng)為彈性元件、敏感梁，在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘在它表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信 號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程。其具有靈敏度高，機(jī)械滯后小，橫向效應(yīng)小，體積小等特點(diǎn)。但是應(yīng)變片的溫度穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致靈敏度的離散度較大，當(dāng)外力變化很大時(shí)非線(xiàn)性誤差較大。因此針對(duì)不同需要 泛應(yīng)用于水泥，煤炭，船舶，工程，機(jī)械等行業(yè)的測(cè)試及控制系統(tǒng)。 考慮到電子式拉力計(jì)需要質(zhì)量輕，體積小，量程小，便于攜帶，便于維修，靈敏度高等特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合市場(chǎng)上傳感器的供求情況和性?xún)r(jià)比，故本設(shè)計(jì)選用應(yīng)變式拉壓傳感器 變式拉 壓傳感器采用全密封、全補(bǔ)償?shù)牟綉?yīng)變片，通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)備將應(yīng)變片粘貼在應(yīng)變梁的應(yīng)力集中點(diǎn)上。并經(jīng)高溫處理后，使之與應(yīng)變梁較好的粘合在一起，其具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1精度高，測(cè)量范圍廣； 2使用壽命長(zhǎng)，性能穩(wěn)定可靠，輸出特性的線(xiàn)性好； 3結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，重量輕； 4響應(yīng)頻率高，適合測(cè)量動(dòng)態(tài)過(guò)程； 5環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可以在高溫、高壓、振動(dòng)、核輻射及化學(xué)腐蝕很?chē)?yán)重的惡劣環(huán)境下工作。 該傳感器內(nèi)部有高精度的電阻應(yīng)變片，在壓力的作用下能產(chǎn)生一定應(yīng)變，從而引起其電阻阻值的變化，可以通過(guò)應(yīng)變與壓力關(guān)系，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為 電信號(hào)。 7 其基本性能參數(shù)如下： 恒壓供電：推薦 5大 15 橋路阻抗： 120 ,350 ,650； 橋路形式：惠斯通全橋； 絕緣電阻：大于 100100 電纜長(zhǎng)度： 芯屏蔽電纜； 防護(hù)等級(jí)： 輸出信號(hào)：可按要求為 0 5 20 綜合精度： S； 重復(fù)性誤差： S； 滯后誤差 :S ； 零點(diǎn)輸出： 5% 靈敏度輸出： 2 0.1 ； 補(bǔ)償溫度范圍： 0 50； 工作溫度范圍： 80； 零點(diǎn)溫度漂移： S/； 靈敏度溫度漂移： S/； 過(guò)載能力： 150% 列單片機(jī) 近幾年來(lái)，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，世界上很多芯片制造商紛紛推出自己的新一代產(chǎn)品，品種極為豐富。由于競(jìng)爭(zhēng)相當(dāng)激烈，其中低功耗、本身具有液晶顯示驅(qū)動(dòng)器與看門(mén)狗定時(shí)器的多功能單片機(jī)將成為主流器件。全球著名半導(dǎo)體器件制作商 愛(ài)特梅爾半導(dǎo)體 公司（ 生產(chǎn)的新型芯片 列單片機(jī)，以其獨(dú)特的性能、豐富的片內(nèi)外設(shè)成為電子技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員的新寵。 司于 1997年推出的基于 功耗8位單片機(jī)。 簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）開(kāi)發(fā)于上世紀(jì) 90年代、綜合了半導(dǎo)體集成技術(shù)和軟件技術(shù)的新微型處理器架構(gòu)。 雜指令集計(jì)算機(jī)）而言的。 免復(fù)雜指令、采用固定指令長(zhǎng)度、減少指令格式和尋址 8 方 式等方法來(lái)縮短指令周期，提高處理器的運(yùn)算速度。采用 得 高速處理能力。 示器 隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種儀器儀表逐漸趨于智能化和多功能化。由于低功耗、高畫(huà)質(zhì)、輕巧、平板型結(jié)構(gòu)、不眩光、不刺激眼睛、無(wú)電磁輻射和 X 射線(xiàn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，液晶顯示器已經(jīng)在平板顯示領(lǐng)域中占據(jù)了主導(dǎo)地位，更由于它顯示字符規(guī)范、可漢字化、能顯示各種圖形、曲線(xiàn)等豐富的內(nèi)容。 作為重要的人機(jī)交互設(shè)備，顯示器具有不可替代的作用。在小型智能儀器中， 普通的 7 段 碼管只能用來(lái)顯示數(shù)字。若遇到要顯示圖像或者文字時(shí)，則必須使用 簡(jiǎn)稱(chēng) 但是 陣存在著功耗大、顯示效果差的缺點(diǎn)，而借其功耗低、容量大、分辨率高、穩(wěn)定性好、輻射低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用于智能儀器儀表的顯示，逐漸成為顯示器市場(chǎng)的主流。 晶顯示原理 液晶顯示器。簡(jiǎn)稱(chēng) 液晶顯示器是以液晶材料作為基本元件。液晶是一種能同時(shí)呈現(xiàn)出固體和液體特征的物質(zhì)。液晶從其形狀和外觀(guān)上來(lái)看比較像是一種液 體。但它的水晶式的分子結(jié)構(gòu)卻又使它表現(xiàn)出固體的形態(tài)。所以液晶同時(shí)具備了液態(tài)流動(dòng)的特性和固態(tài)晶體的光學(xué)特性。當(dāng)通電時(shí)導(dǎo)通 , 按序列排列 , 使光線(xiàn)容易通過(guò)；不通電時(shí)排列混亂 , 使光線(xiàn)不能通過(guò)，這就讓液晶能如閘門(mén)般地阻隔或讓光線(xiàn)穿透。從顯示器結(jié)構(gòu)上說(shuō) , 液晶面板包含了兩片相當(dāng)精細(xì)的無(wú)鈉玻璃素材 ,稱(chēng)為間夾著一層液晶。當(dāng)光線(xiàn)通過(guò)這層液晶時(shí) , 液晶本身會(huì)按序排列或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀 , 因而阻隔或者使光束順利通過(guò)。大多數(shù)液晶都屬于有機(jī)復(fù)合物 , 由長(zhǎng)棒狀的分子構(gòu)成。在自然狀態(tài)下 , 這些棒狀分子的長(zhǎng)軸大致 平行。將液晶倒入一個(gè)經(jīng)精良加工的開(kāi)槽平面 , 液晶分子會(huì)順著槽排列 , 所以假如那些槽非常平行 , 則各分子也是完全平行的。 12 見(jiàn)液晶類(lèi)型 (1) 即扭曲向列型液晶。在涂有透明導(dǎo)電層的兩片玻璃基板間夾上一層正介電異向性液晶，液晶分子沿兩塊玻璃表面平行排列，排列方向在上下玻璃之間連續(xù)扭轉(zhuǎn) 90。然后上下各加一偏光片，底面加上反光片，基本就構(gòu)成了 液晶顯示器。 (2) N）型液晶，跟 不過(guò)液晶分子扭曲 180， 9 還 可以扭曲 210或 270等，特點(diǎn)是電光響應(yīng)曲線(xiàn)更好，可以適應(yīng)更多的行列驅(qū)動(dòng)。 般是對(duì)液晶盒施加電壓，達(dá)到一定電壓值，然后對(duì)行和列進(jìn)行選擇，出現(xiàn)“顯示”現(xiàn)象，所以行列數(shù)越多，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓要求越高，因此往往 正因?yàn)槿绱耍?(3) 晶，上下屏分別由兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸通道傳送數(shù)據(jù)，由于很多液晶屏內(nèi)部增加了驅(qū)動(dòng)電源部分，所以無(wú)需外部輸入高驅(qū)動(dòng)電壓，通?？?以實(shí)現(xiàn)單電源供電。 晶只能實(shí)現(xiàn)偽彩色 (一般人眼可以分辨 218色，所以達(dá)到 218色或者超過(guò) 218 色的被稱(chēng)之為真彩色，否則稱(chēng)之為偽彩色 )顯示，可以實(shí)現(xiàn) 一些較高的分辨率，但由于構(gòu)成它的矩陣方式是無(wú)源矩陣，每個(gè)像素實(shí)際上是一個(gè)無(wú)極電容，容易出現(xiàn)串?dāng)_現(xiàn)象，所以 (4) 薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示器件，在每個(gè)像素點(diǎn)上設(shè)計(jì)一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管，這樣就容易實(shí)現(xiàn)真彩色、高分辨率的液晶顯示器?，F(xiàn)在的 一般都實(shí)現(xiàn)了 18218色 )，在分辨率上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 40 480)、 00 600)、 024 768)、 280 1024)甚至 600 1200)。 602 液晶顯示器 根據(jù)顯示的內(nèi)容，可將液晶顯示器可分為字符型液晶顯示器和圖像型液晶顯示器，在便攜式智能儀器儀表中普遍選用字符型液晶顯示器來(lái)代替原來(lái)的數(shù)碼管，以提高顯示器的分辨率、反應(yīng)時(shí)間以及可靠性，并降低顯示功耗、硬件復(fù)雜度和生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)儀器儀表使用壽命。 由 于本課題設(shè)計(jì)中的拉力計(jì)只需要顯示量程、測(cè)量值這兩個(gè)變量，因此采用普通的字符型液晶顯示器就足夠了，在此次設(shè)計(jì)中拉力計(jì)選用是字符型液晶顯示器 型號(hào)液晶顯示器為 16 2型單色字符型串行液晶顯示模塊，可用于顯示字母、數(shù)字、簡(jiǎn)單符號(hào)。 晶顯示器、驅(qū)動(dòng)電路和 8 位 字接口電路構(gòu)成，由于采用了數(shù)字接口，使其與單片機(jī)的連接更加簡(jiǎn)單，編程更加容易。 用串行數(shù)據(jù)輸入，單片機(jī) I/其進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入顯示。在顯示器方面，它與七段數(shù)碼管一樣具每位有七段（ a、 b、 c、 d、 e、 f、 g）、一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位 10 圖 引腳分布如圖 示 .x 16 引腳說(shuō)明 13： 光源，通常接高電平 +5V； 能端； /寫(xiě)選擇 (H/L)； 據(jù) /命令選擇 (H/L)； .數(shù)據(jù)輸入端； 顯示容量： 16 2 個(gè)字符； 字符尺寸： H) 工 作電壓： 薦使用 工作電流： 1條控制指令，如表 2 表 2制命令表 序號(hào) 指令 W 6 4 2 0 11 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)復(fù)位 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或顯示移位 S/C 0 0 0 0 0 1 R/C R/L * * 6 功能設(shè)置命令 D/L 0 0 0 0 1 F * * 7 字符發(fā)生器 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 8 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址設(shè)置 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 9 讀忙標(biāo)志和光標(biāo)地址 1 數(shù)器地址 續(xù)表 20 寫(xiě)數(shù)據(jù)到 0 要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 數(shù) 1 1 計(jì)數(shù)器地址 晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明： 1為高電平、 0為低電平） 指令 1：清除顯示。指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00 指令 2：光標(biāo)復(fù)位。光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D。光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令 4：顯示開(kāi) /關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C。高 電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令 D/L：高電平時(shí)為 4 位總線(xiàn)，低電平時(shí)為 8位總線(xiàn) N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5 指令 7：字符發(fā)生器 指令 8：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址設(shè)置。 12 指令 9：讀忙標(biāo)志和光標(biāo)地址 忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10： 寫(xiě)數(shù)據(jù)到 指令 11： 從 3 硬件設(shè)計(jì)及 電路實(shí)現(xiàn) 號(hào)采集電路的設(shè)計(jì) 在此次課題設(shè)計(jì)中拉力信號(hào)首先通過(guò)拉力傳感器轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆糯蠛笏腿?片的 A/于采集到的拉力信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)受到外界干擾，因此在將信號(hào)放大之前必須采用濾波電路消除干擾。然后再送入 感器 本課題設(shè)計(jì)采用的是應(yīng)變式拉力傳感器，拉力傳感器主要采用的是橋電路，其電路原理圖如 13 圖 感器電路原理圖 其中輸入是直流電流，輸出是模擬電壓信號(hào)。傳感器由統(tǒng)一的系 統(tǒng)供電模塊供電。 其中傳感器負(fù)激勵(lì)信號(hào)連接到終端 激勵(lì)信號(hào)連接到終端 電源統(tǒng)一供電。傳感器的電橋電阻為 200(典型值 )，電源電壓為 5V，在激勵(lì)狀態(tài)下耗電 5功耗來(lái)講，傳感器在整個(gè)系統(tǒng)中占用的功耗是比較大的。 波電路 電源線(xiàn) 感等集總參數(shù)元件組成的無(wú)源雙向多端口網(wǎng)絡(luò)，它實(shí)際上等效于兩個(gè)低通濾波器，一個(gè)衰減共模干擾，一個(gè)衰減差模干擾。它能在阻帶(10圍內(nèi)衰減射頻能量而讓工頻信號(hào)無(wú)衰減或很少衰減地通過(guò)。這種電源線(xiàn) 濾波器對(duì)高頻信號(hào)有很好的濾波效果，在本系統(tǒng)起了很大作用。傳感器信號(hào)出來(lái)后經(jīng)過(guò)了濾波電路才把信號(hào)送入放大電路。這個(gè)濾波電路有兩個(gè)電阻 下兩個(gè)電容的容值為 1020，中間電容容值為 。 大電路 此次課題設(shè)計(jì)采用通過(guò)外接電阻的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)增益變換的放大器 路原理圖如圖 電源、輸出擺幅能達(dá)到電源電壓 (通常稱(chēng)之為電源限輸出 )的儀表放大器，它能在單電源 (+3V 到 +12V)下提供滿(mǎn)電源幅度的 輸出。 許使用一個(gè)增益設(shè)置電阻進(jìn)行增益編程，以便于用戶(hù)更靈活的設(shè)置放大倍數(shù)，且符合 8引腳的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳配置，在無(wú)外接電阻條件下， 設(shè)置為單位增益 ( G =1)，在接入外接電阻后， 程設(shè)置增益，其增益最高可達(dá)到 1000 倍。 14 14 更準(zhǔn)確的說(shuō)，由 1腳或 8腳之間的阻抗來(lái)決定。 1%容限的電阻提供精確的增益。當(dāng) G=1時(shí)， 不相連（ ）。對(duì)于任意的增益值， G=100(G1)計(jì)算。 對(duì)這 個(gè)公式進(jìn)行轉(zhuǎn)化可得： G =1+100本系統(tǒng)中 以 G 84，即放大倍數(shù)為 84倍左右，滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。 圖 編程放大器 路原理圖 信號(hào)采集電路主要由傳感器、濾波電路、放大電路組成，電路原理圖如圖 圖 號(hào)采集電路原理圖 號(hào)處理電路 15 能詳述 單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的心臟，本系統(tǒng)選擇并采用了 款單片機(jī)詳細(xì)的功能特性如下 14： 高性能、低功耗的 8位 先進(jìn)的 131條指令（大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期） 32個(gè) 8位通用工作寄存器 全靜態(tài)工作 工作于 16性能高達(dá) 16 只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 16擦寫(xiě)壽命： 10000 次 具有獨(dú)立鎖定位的可選 通過(guò)片上 序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程 真正的同時(shí)讀寫(xiě)操作 512字節(jié)的 擦寫(xiě)壽命 : 100000次 1 可以對(duì)鎖定位 進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)程序的加密 口 ( 與 ) 符合 支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能 通過(guò) 絲位和鎖定位的編程 外設(shè)特點(diǎn) 兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的 8位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器 16 四通道 8路 10位 A/D 8個(gè)單端通道 個(gè)差分通道 2個(gè)具有可編程增益（ 1x, 10x, 或 200x）的差分通道 面向字節(jié)的兩線(xiàn)接口 兩個(gè)可編程的串行 可工作于主機(jī) /從機(jī)模式的 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器 片內(nèi)模擬比較器 特殊的處理器特點(diǎn) 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè) 片內(nèi)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的 片內(nèi) /片外中斷源 6種睡眠模式：空閑模式、 A/電模式、掉電模式、 式以及擴(kuò)展的 式 I/ 32個(gè)可編程的 I/ 40引腳 裝 ,44引腳 與 44引腳 如圖所示 ) 工作電壓： 速度等級(jí)： 016 在 1 V, 25 正常模式： 空閑模式： 掉電模式： #; =0123456789T; p9 ; x); /延時(shí) a); /數(shù)據(jù)處理函數(shù) /寫(xiě)數(shù)據(jù) /寫(xiě)指令，時(shí)忽略忙檢測(cè) /讀狀態(tài) /始化 /讀數(shù)據(jù) , , /按指定位置顯示一個(gè)字符 *顯示 * *顯示復(fù)位 * *顯示量程 50N,R:50N* a);/*測(cè)量值 =5)p7=d+1; p7=d; /*液晶寫(xiě)數(shù)據(jù) * ; /