电子式拉力计的设计(毕业设计)

第1页共2页电子式拉力计的设计摘要随着嵌入式设备的广泛运用，目前电子仪表也越来越趋近于数字化和智能化。数字仪表是集电子技术、计算机技术和精密测量技术于一体的全新产物。数字仪表具有响应快、分辨率高、测量精度高等优点。生产的要求对电子仪表提出了越来越高的要求，需要仪表既准确的显示、记录参数大小，又能借助电脑连续反映出参数变化的过程和趋势。因此数字仪表已成为仪器仪表领域中一个重要的分支。而本文设计的电子式拉力计就是这样一款携带方便、功耗超低的智能化仪表。设计这款电子式拉力计，结合了我在大学所学的嵌入式技术、单片机技术以及串口通信技术，并把它们相结合使用在这个系统中，从而设计出这样一款便携式、低功耗的电子式拉力计。它由ATmega16AVR单片机为处理核心，由MT-TS应变式传感器来测量拉力的变化，最后测量结果由LCD1602显示。它能实现以下功能：测量范围分为0～50N、50～500N，以键盘控制两档量程的转换。测量精度1%，测量结果在LCD显示屏上显示。此拉力计结构简单，性能稳定可靠，便于维护。操作十分简便，测量结果使用液晶显示器显示，便于使用者读取。关键词：数字仪表；电子式拉力计；ATmega16AVR；应变式传感器；液晶显示器第2页共2页DESIGNOFELECTRONICTENSOMETERABSTRACTWiththewidespreaduseofembeddeddevices,Currentlymoreandmoreelectronicinstrumentationapproachtodigitalandintelligent.Digitalinstrumentisasetofelectronictechnology,computertechnologyandprecisionmeasurementtechnologyinoneofthenewproduct.Digitalmeterwithfastresponse,highresolution,highaccuracyadvantages.Digitalinstrumentationhasbecomeanimportantbranchoftheinstrumentationfield.Thepaperdesignanelectronictensionmeterissuchaportable,ultra-low-powerintelligentinstrument.Designofthiselectronicforcegauge,combinesincollegeIlearnedembeddedtechnologiesmicrocontrollertechnologyandserialcommunicationtechnology,andputthemincombinationwiththissystem,inordertodesignsuchaportable,low-powerelectronicRally.ItconsistsATmega16AVRmicrocontrollerprocessingcore,theMT-TSstraingaugesensorstomeasurechangesintension,measurementresultsfromtheLCD1602display.Itcanachievethefollowingfunctions:Measuringrangeisdividedinto0~50N,50~500N,withtwostepsofkeyboardcontrolrangeconversion.Measurementaccuracyof1%,theLCDdisplayshowsthemeasurementresults.ThisRallysimplestructure,reliableperformance,easytomaintain.Operationisverysimple,themeasurementresultsusingtheLCDdisplay,easytoread.Keywords:DigitalInstrument;ElectronicTensometer;ATmega16AVR;StrainSensor;LCD第1页共2页目录1绪论..............................................................11.1课题研究的背景及意义...........................................11.2电子式拉力计的原理.............................................21.3本文的主要工作.................................................32设计方案的比较及论证..............................................42.1设计方案的比较.................................................42.1.1AT89C51方案................................................42.1.2ATmega16AVR方案............................................42.1.3方案的确定.................................................52.2主要元件的介绍.................................................52.2.1拉力传感器简介.............................................52.2.2ATmega16AVR单片机..........................................72.2.3LCD显示器..................................................73硬件设计及电路实现...............................................123.1信号采集电路的设计............................................123.1.1传感器....................................................123.1.2滤波电路..................................................123.1.3放大电路..................................................133.2信号处理电路的设计............................................143.2.1ATmegaAVR16功能详述.......................................143.2.2A/D转换模块介绍及参考电压.................................183.3LCD显示电路的设计.............................................193.4电源电路..................................................203.5键盘电路与报警电路........................................213.6晶振电路与复位电路...........................................214软件设计及程序实现...............................................23第2页共2页4.1端口初始化....................................................234.1.1ATmega16AVR单片机I/O口....................................234.1.2I/O口寄存器...............................................244.1.3端口初始化程序.............................................244.2A/D转换数据处理程序...........................................254.2.1ATmega16的A/D转换器的工作方式.............................254.2.2与A/D转换相关的寄存器.....................................274.2.3A/D转换数据处理程序流程....................................284.3LCD显示程序...................................................294.4键盘程序......................................................324.5警报程序......................................................325结论..............................................................34参考文献...........................................................35致谢...............................................................36附录...............................................................37附录A电子式拉力计硬件原理图...................................37附录B电子式拉力计软件源程序.......................................38附件1开题报告附件2外文翻译第1页共47页1绪论1.1课题研究的背景及意义通常电子仪表可以分为模拟式和数字式两种类型。模拟仪表的特点是通过指针的移动，能连续、直观地反映被测变量的测量结果及变化过程。模拟仪表因设计原理而存在固有的局限性：其显示精度受到表盘刻度限制，精确度提高很困难；读数存在主观误差；模拟显示的跟随速度不能太快；模拟记录是一种纸制记录，换纸、换笔既不方便也很浪费；记录结果在纸上，不利于信息的进一步处理[1-2]。数字式仪表是电子技术、计算机技术与精密测量技术结合的产物，已成为仪表领域中一个重要分支。数字式仪表具有响应快、精确度高、分辨率高等优点，还能实现人机对话，便于数据的进一步处理。生产的发展对电子仪表提出了越来越高的要求，需要仪表既准确的显示、记录参数大小，又能借助电脑连续反映出参数变化的过程和趋势。用户需要通过测量仪表准确判断设备运行状态从而有效分析数据和实现遥测，传统的电子仪表已经不能满足要求。因此带有CPU的智能数字式仪表,能与电脑有效连接以实现连续记录，对仪表技术的开发和应用都极具研究价值[3]。由于智能型仪表功能上明显的优点，进年来，化工业的四大测量参数压力、温度、液位及流量的测量及成分测量、阀位控制都广泛的运用到智能型仪表，DCS的推广和应用，也带动了智能型仪表的快速发展和常规仪表的更新换代。因为智能型仪表可与DCS进行数字通讯，在DCS操作界面上也能方便地进行故障检查、参数修