畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-電機(jī)輸出扭矩測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 電機(jī)輸出扭矩測(cè)量系統(tǒng)摘要 ：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，對(duì)扭矩傳感器提出了更高的要求。工程和實(shí)際中,許多情況下必須控制和知道扭矩的大小。本文是在比較多種傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)后，針對(duì)其他扭矩傳感器的缺點(diǎn)， 關(guān)鍵詞：應(yīng)變式傳感器；扭矩測(cè)量；電橋全套圖紙加V信 sheji1120或扣 3346389411IThe motor output torque measurement system Abstract：In recent years, with the progress of science and technology and the development of testing

2、 technology, higher requirements are put forward for torque sensor. Engineering and practice, many cases must control and know the magnitude of torque. This article is on the basis of comparing various sensors for other torque sensor faults and developed a kind of simple structure, stable work of th

3、e new type high accuracy strain torque measuring instrument. In this paper the current situation of the development of torque sensor is analyzed, and clear the research content and the work steps. In the process of the design of the torque sensor main body, first of all, this paper introduces the pr

4、inciple of measurement of the strain type torque sensor, this paper introduces a high precision torque tester is the design of intelligent control, describes the main mechanical structure of the instrument, circuit structure and working principle, software program flow is given. Keywords: torque mea

5、suring ; strain sensor;bridgeII目 錄摘要 IAbstractII目 錄III1緒論11.1 引言11.2 課題的研究背景與來(lái)源11.2.1 課題研究背景11.2.2 課題研究來(lái)源11.3 扭矩測(cè)量發(fā)展現(xiàn)狀及扭矩檢測(cè)11.4 課題研究的內(nèi)容和方法31.4.1 課題研究?jī)?nèi)容32 檢測(cè)裝置的基本原理和總體方案52.1 引言52.2檢測(cè)裝置整體系統(tǒng)框圖52.3 電阻應(yīng)變片及扭矩測(cè)量的基本原理52.3.1 電阻應(yīng)變片的基本原理52.3.2扭矩測(cè)量的基本原理62.4各部分功能介紹82.5方案論證93 扭矩傳感器的設(shè)計(jì)113.1引言113.2 應(yīng)變片的選用113.3彈性敏感元

6、件設(shè)計(jì)123.4 扭矩傳感器的硬件結(jié)構(gòu)123.4.1 彈性軸材料的選擇和確定133.4.2 聯(lián)軸器的選用144 扭矩檢測(cè)系統(tǒng)各部分電路的設(shè)計(jì)154.1引言154.2電橋電路154.2.1電橋電路的選用154.2.2 電橋電路的精度誤差分析154.3放大電路的設(shè)計(jì)及硬件選用164.3.1放大電路的設(shè)計(jì)164.3.2 放大電路的誤差分析184.4低通濾波電路的設(shè)計(jì)184.5 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)194.6 硬件電路總體結(jié)構(gòu)圖224.6.1主控芯片AT89C52在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用224.7 LCD顯示電路及硬件選取254.8 硬件的抗干擾措施295 軟件部分簡(jiǎn)介315.1引言315.2 數(shù)據(jù)處理子程序3

7、35.3 LCD顯示部分33結(jié)束語(yǔ)35致 謝36參考文獻(xiàn)37附錄39V1緒論1.1 引言隨著電子化，以及機(jī)械化水平的提高，傳感器技術(shù)已經(jīng)成為了工業(yè)自動(dòng)控制控制領(lǐng)域中重要的一部分。1.2 課題的研究背景與來(lái)源1.2.1 課題研究背景 扭矩是旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械的重要工作參數(shù)，而扭矩測(cè)量已經(jīng)成為機(jī)械量測(cè)量中的一個(gè)重要組成部分1。若能準(zhǔn)確、可靠、方便地測(cè)出受試機(jī)械的平均或瞬時(shí)的扭矩值、轉(zhuǎn)速和功率，這將有利于改進(jìn)和提高其性能。 扭矩測(cè)量時(shí)各種機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)研究、測(cè)試分析、質(zhì)量檢驗(yàn)、型式鑒定和節(jié)能、安全或優(yōu)化控制等工作中必不可少的內(nèi)容。扭矩已成為眾多機(jī)械量測(cè)量中的一個(gè)主要參數(shù)。近年來(lái)，工業(yè)發(fā)達(dá)的世界各國(guó)先后研究

8、出許多扭矩測(cè)量的新技術(shù)，研發(fā)、生產(chǎn)出較多的新型扭矩測(cè)量?jī)x。扭矩測(cè)量應(yīng)用范圍很廣泛，它滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、航天航空、國(guó)防、能源等各個(gè)領(lǐng)域。1.2.2 課題研究來(lái)源 扭矩檢測(cè)是一種常規(guī)的機(jī)械產(chǎn)品性能指標(biāo)檢測(cè)方法，也是科研試驗(yàn)中經(jīng)常用到的一種檢測(cè)手段。但市售的成熟產(chǎn)品價(jià)格昂貴，或者采用懸掛砝碼的方式檢測(cè)，精度不高并且操作不便。本課題主要設(shè)計(jì)一種方便易用的靜態(tài)扭矩的檢測(cè)裝置。1.3 扭矩測(cè)量發(fā)展現(xiàn)狀及扭矩檢測(cè)1. 扭矩測(cè)量的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，扭矩測(cè)量?jī)x大致可以分為以下幾種：應(yīng)變扭矩測(cè)量?jī)x，相位差扭矩測(cè)量?jī)x，振弦式、電容式、磁式測(cè)量?jī)x。由于各種扭矩測(cè)量?jī)x的測(cè)試方式不同，使得其應(yīng)用范圍不同。扭矩測(cè)量

9、技術(shù)的發(fā)展取決于傳感器、信號(hào)傳輸和測(cè)量?jī)x的研究。目前，因?yàn)槲C(jī)的高應(yīng)用，使扭矩測(cè)量?jī)x得性能具有很大的提高，但傳感器的研究卻稍有遜色2。所以急需加強(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3。目前傳感器主要發(fā)展如下：當(dāng)今測(cè)量?jī)x變革的主流是扭矩測(cè)量?jī)x的智能化、微機(jī)化，單片微機(jī)和軟件的開發(fā)應(yīng)用已使信號(hào)的檢測(cè)、采集、比較、相關(guān)、數(shù)字濾波、域間變換、邏輯和函數(shù)運(yùn)算、程序給定和反饋控制等功能由儀器本身來(lái)實(shí)現(xiàn)成為可能。軟件擴(kuò)展了結(jié)構(gòu)的性能限制，并使儀器具有智能化。既能適應(yīng)被測(cè)參數(shù)的變化來(lái)自選量程、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校正、人機(jī)對(duì)話、自尋故障，并能方便的與總線接口，進(jìn)行多臺(tái)聯(lián)機(jī)通信

10、及控制4。在扭矩傳感器信號(hào)傳輸及測(cè)量?jī)x的總成上，工業(yè)化扭矩儀研制的呼聲愈來(lái)愈高，一改以往扭矩測(cè)量?jī)x多半應(yīng)用于試驗(yàn)臺(tái)架測(cè)量的情景。工業(yè)化扭矩儀的要求是必須滿足苛刻的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，即可靠性要高，重復(fù)性要好，價(jià)格要低廉，與機(jī)器匹配，安裝方便，但精度要求不高，用其作為指導(dǎo)生產(chǎn)、保護(hù)機(jī)械不受損傷的有效手段。2 扭矩測(cè)量的幾種方法1)磁致伸縮式(壓磁式)扭矩傳感器：這種傳感器的扭力軸由鐵磁材料做成的。把繞有線圈的兩個(gè)形鐵心安裝在扭軸周圍，在其中一個(gè)鐵心的線圈中通以交流電，在扭軸周圍形成交變磁場(chǎng)，稱為勵(lì)磁線圈；另一個(gè)鐵心的線圈用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，稱為測(cè)量線圈。當(dāng)扭力軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，扭軸沿正應(yīng)力方向磁阻減小，沿

11、負(fù)應(yīng)力方向磁阻增大，其表面上出現(xiàn)各項(xiàng)異性磁阻特性，使交變磁場(chǎng)的磁力線重新分布，從而使測(cè)量線圈上的感應(yīng)電勢(shì)發(fā)生相應(yīng)的變化。在一定范圍內(nèi)，感應(yīng)電勢(shì)與軸上所受扭矩成線性關(guān)系。 2）光電式扭矩傳感器：美國(guó)NASA劉易斯研究所中心曾對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行過研究5。這種扭矩傳感器抗干擾能力和可靠性較差，不能測(cè)量起動(dòng)和低轉(zhuǎn)速扭矩，靜標(biāo)困難，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前很少使用。 3）磁電式扭矩傳感器：該扭矩傳感器是根據(jù)磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的。目前在國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室中，基本都在使用這種傳感器。此外，國(guó)外還有一種利用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的前、后端在工作時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的方法，但這種方法只有在較大負(fù)荷時(shí)才可靠6。 4）應(yīng)變式扭矩傳感器：沿扭

12、力軸的軸向±45°方向分別粘貼4個(gè)應(yīng)變片，組成全橋電路的四個(gè)橋臂，用以感受同向的最大正應(yīng)變。應(yīng)變式扭矩傳感器的關(guān)鍵技術(shù)是信號(hào)傳輸技術(shù)，現(xiàn)已知三種傳輸方法，解決高速旋轉(zhuǎn)的情況下，激勵(lì)電源輸入到應(yīng)變橋路及信號(hào)輸出到顯示儀表所存在的傳輸問題。3.扭矩測(cè)量的發(fā)展前景 隨著各種被測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜性和自動(dòng)化程度的不斷提高，扭矩測(cè)量方法也在不斷地創(chuàng)新，目前扭矩測(cè)量方法的主要發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.向直接測(cè)量扭矩的方向發(fā)展； 2.向動(dòng)態(tài)在線扭矩測(cè)量的方向發(fā)展； 3.向多功能扭矩測(cè)量的方向發(fā)展； 4.向優(yōu)化扭矩測(cè)量得方向發(fā)展； 5.向數(shù)字化 智能化 網(wǎng)絡(luò)化扭矩測(cè)量的方向發(fā)展；1.4 課

13、題研究的內(nèi)容和方法1.4.1 課題研究?jī)?nèi)容傳感器采用電阻應(yīng)變片，此傳感器抗振動(dòng)、耗能低、性能穩(wěn)定可靠、場(chǎng)合使用?；镜牟僮髁鞒倘缦拢?1. 了解扭矩測(cè)量的原理，對(duì)現(xiàn)有的測(cè)量方法進(jìn)行分析，找出最佳的測(cè)量方法。 2. 通過研究和計(jì)算，確定扭矩傳感器傳動(dòng)軸的材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)。 3. 設(shè)計(jì)傳感器電路，選取應(yīng)變片和電子元件。 4.找出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的誤差進(jìn)行分析，并研究誤差出現(xiàn)的來(lái)源和減少誤差。 本課題所研制的扭矩測(cè)量?jī)x的預(yù)期目標(biāo)如下： 1）扭矩測(cè)量范圍:0200 N·m，轉(zhuǎn)速適用范圍：0200rpm。 2）扭矩儀誤差指標(biāo)：線性度0.15%，遲滯誤差0.3%，重復(fù)性誤差0.15%，測(cè)量誤差0.5%4

14、22 檢測(cè)裝置的基本原理和總體方案2.1 引言將專用的測(cè)扭應(yīng)變片粘貼在被測(cè)彈性軸上組成應(yīng)變橋,應(yīng)變橋連接電源后可以測(cè)出該彈性軸受扭的電信號(hào)。將該應(yīng)變電信號(hào)放大后，經(jīng)低通濾波送入A/D轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)單片機(jī)處理送顯示屏顯示其大小。這種接法可以消除軸向力和彎曲力的干擾。2.2檢測(cè)裝置整體系統(tǒng)框圖檢測(cè)裝置整體系統(tǒng)框圖如圖2-1所示低通濾波電路A/D轉(zhuǎn)換電路液晶顯示51單片機(jī)測(cè)量放大電路信號(hào)采集電路圖2-1 檢測(cè)裝置整體系統(tǒng)框圖2.3 電阻應(yīng)變片及扭矩測(cè)量的基本原理2.3.1 電阻應(yīng)變片的基本原理1. 電阻應(yīng)變式傳感器的原理及特點(diǎn)電阻應(yīng)變式傳感器的基本原理是將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電阻值，再

15、通過測(cè)量此電阻值達(dá)到測(cè)量非電量的目的7。變式傳感器具有以下特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，性能穩(wěn)定、可靠； 2）易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試過程中的自動(dòng)化和多點(diǎn)同步測(cè)量、遠(yuǎn)距離測(cè)量和遙測(cè)； 3）靈敏度高，測(cè)量速度快，適合靜態(tài)動(dòng)態(tài)測(cè)量；4）可以測(cè)量多種物理量，應(yīng)用廣泛。2. 電阻應(yīng)變效應(yīng) 電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬導(dǎo)體的電阻-應(yīng)變效應(yīng)，即當(dāng)金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生形變時(shí)，其電阻值將相應(yīng)地發(fā)生變化。 電阻應(yīng)變計(jì)簡(jiǎn)稱應(yīng)變計(jì)。應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)如下：圖2-2 電阻應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)1-覆蓋層；2-基底；3-引出線；4-粘合劑；5-敏感柵 多數(shù)應(yīng)變式傳感器都是將應(yīng)變計(jì)粘貼于彈性元件表面彈性元件表面的變形通過基底和粘結(jié)列傳遞給應(yīng)變計(jì)

16、的敏感。因?yàn)榛缀驼迟N劑的彈性模量與敏感柵材料的彈性模量之間具有一定的差異，所以彈性元件表面的應(yīng)變不可能全部均勻地傳遞到敏感柵。2.3.2扭矩測(cè)量的基本原理如圖2-3所示，當(dāng)彈性軸受到扭轉(zhuǎn)時(shí)，傳遞的扭矩是剪應(yīng)力對(duì)橫截面扭心的合成力矩。圖2-3扭軸橫截面上的剪應(yīng)力分布 轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)時(shí)切應(yīng)力位于縱向軸的徑向平面上，在軸表面分別用兩個(gè)橫截面（兩個(gè)徑向縱截面及兩個(gè)軸向縱截面）。由分析圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力分析可知，此單元體處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)。所以軸表面任何單元平面的法向應(yīng)力值都符合平面應(yīng)力狀態(tài)理論。這時(shí)將應(yīng)變片沿轉(zhuǎn)軸軸線45和-45方向粘貼在轉(zhuǎn)軸表面，就會(huì)受到最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的作用，將應(yīng)變片組成全橋電路8。如

17、圖2-4所示，令初始應(yīng)變片的電阻R1=R2=R3=R4=R0，當(dāng)彈性軸受力矩M作用時(shí)，工作應(yīng)變片R1、R2、R3、R4分別產(chǎn)生最大正負(fù)應(yīng)變。圖2-4電阻應(yīng)變片全橋電路當(dāng)彈性軸受到如圖所示的剪切力作用時(shí)，R1、R3應(yīng)變片受拉應(yīng)力；R2、R4受壓應(yīng)力。其應(yīng)變?yōu)椋海▽?shí)心） （2-3）（空心） （2-4）式中：，D-軸外徑（mm）；d-軸內(nèi)徑（mm）；M-扭矩（）；-軸材料泊松比；E-軸材料彈性模量。當(dāng)電橋的供電電壓是Ui時(shí)，其輸出電壓Uo為： （2-5） 顯然，只需確定輸出電壓，選擇合適的彈性軸材料，就可以確定所測(cè)彈性軸的扭矩。2.4各部分功能介紹測(cè)量電橋測(cè)量放大電路低通濾波電路A/D轉(zhuǎn)換51單片機(jī)

18、液晶顯示變壓器交流電源圖2-5 系統(tǒng)總體框圖1.測(cè)量電橋 實(shí)現(xiàn)扭矩信號(hào)到與之呈線性關(guān)系的電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，電橋電路采用LM型硅擴(kuò)散力敏全橋應(yīng)變片搭成，擁有很好的一致性和對(duì)稱性，和很小的非線2. 信號(hào)放大由于應(yīng)變電橋輸出的電壓只有mv級(jí)，所以必須對(duì)其放大，放大電路由高性能運(yùn)算放大器組成差動(dòng)放大電路，其放大倍數(shù)對(duì)應(yīng)在80120之間。3. 低通濾波電路 本系統(tǒng)選用的ADC0809的轉(zhuǎn)換測(cè)量精度及穩(wěn)定度的影響，本系統(tǒng)在電路，以濾去高頻噪聲。4.A/D轉(zhuǎn)換 A/D轉(zhuǎn)換即將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。5. 單片機(jī) 單片機(jī)系統(tǒng)扭矩傳感器與單片機(jī)系統(tǒng)組合在一起就構(gòu)成了扭矩測(cè)量?jī)x，這部分電路所具有的功能是：將扭矩傳感器

19、的輸出信號(hào)進(jìn)行整形后用計(jì)數(shù)器對(duì)高頻脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的被測(cè)扭矩值，將數(shù)據(jù)直接傳送給驅(qū)動(dòng)顯示器顯示8。6 液晶顯示 液晶顯示部分直觀地顯示出所測(cè)彈性軸的扭矩，是整個(gè)系統(tǒng)的作用完整顯現(xiàn)。7 電源電路 電源電路為應(yīng)變電橋、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)提供穩(wěn)定地直流電源電壓。這里采用變壓器傳輸方式完成電源的傳輸。2.5方案論證本次設(shè)計(jì)中，是采用應(yīng)變型扭矩測(cè)量原理來(lái)選擇的扭矩傳感器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)扭矩信號(hào)的測(cè)量。從而完善了磁彈性型傳感器和相位差型傳感器所存在的一些缺點(diǎn)，例如：較低的可靠性、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)性、安裝調(diào)試?yán)щy、準(zhǔn)確度低等。本次設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量的最大難點(diǎn)在于如何在旋轉(zhuǎn)工作的情況下，可以使電源成功地輸

20、入到應(yīng)變橋路中并及時(shí)地輸出到顯示儀表。所以此次設(shè)計(jì)采用滑環(huán)以及滑臂之間的電刷來(lái)實(shí)現(xiàn)電源的輸入及輸出。從而可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)自和電子之間電信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，大大提高了扭矩測(cè)量?jī)x的準(zhǔn)確度和可靠性。綜上所述，本文所設(shè)計(jì)的方案是完全可行的。 3 扭矩傳感器的設(shè)計(jì)3.1引言 眾所周知，旋轉(zhuǎn)部分和靜止部分是應(yīng)變式扭矩傳感器的兩個(gè)重要組成部分，所以這次設(shè)計(jì)也面臨著如何將處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)部分夠準(zhǔn)確的將發(fā)生形變后的電橋所產(chǎn)生的電壓信號(hào)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的傳輸過來(lái)。3.2 應(yīng)變片的選用 電阻應(yīng)變片的種類很多，有絲式應(yīng)變片、箔式應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片和薄膜應(yīng)變片等9。其主要參數(shù)有：應(yīng)變片電阻值、幾何尺寸、靈敏度系數(shù)、絕緣電阻、允許

21、電流、機(jī)械滯后等。電阻應(yīng)變式扭矩傳感器的工作原理是：將電阻應(yīng)變片置于被測(cè)軸上，當(dāng)被測(cè)軸接受到純扭力時(shí)，其最大剪應(yīng)力f不方便直接測(cè)量，但軸表面的主應(yīng)力與母線成450角，而且其數(shù)值等于最大剪應(yīng)力，所以應(yīng)變片應(yīng)沿與母線成45度角方向粘貼。本課題采用力敏全橋應(yīng)變片。它具有良好的一致性和對(duì)稱性，很小的非線性和橫向效應(yīng)。此傳感器轉(zhuǎn)速采用旋轉(zhuǎn)編碼器的方式，其優(yōu)點(diǎn)是具有高頻響、分辨率能力高、抗振動(dòng)、耗能低、性能穩(wěn)定可靠的性能，并且使用壽命長(zhǎng)，適合轉(zhuǎn)速低且要求轉(zhuǎn)速測(cè)量精度高和進(jìn)行角度測(cè)量的場(chǎng)合使用。該傳感器的特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)如表3-1。表3-1 傳感器的特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品特點(diǎn)技術(shù)參數(shù)可測(cè)量穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)扭矩及動(dòng)態(tài)過渡過

22、程的旋轉(zhuǎn)扭矩轉(zhuǎn)矩準(zhǔn)確度：0.2% FS可測(cè)量正、反向扭矩且不需調(diào)整零點(diǎn)過載能力： 150%FS信號(hào)檢測(cè)采用數(shù)字化處理技術(shù)，精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾強(qiáng)重復(fù)性：0.1%FS輸入電源極性、幅值保護(hù)，輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速信號(hào)保護(hù)線 性：0.1%FS扭矩信號(hào)的提取方式為應(yīng)變電測(cè)技術(shù)應(yīng)變計(jì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變波的響應(yīng)時(shí)間：3.2×10-6S扭矩測(cè)量精度與旋轉(zhuǎn)速度、方向無(wú)關(guān)正向轉(zhuǎn)矩滿量程頻率輸出：15KHz體積小、重量輕、安裝方便反向轉(zhuǎn)矩滿量程頻率輸出：5 KHz可靠性高、壽命長(zhǎng)傳感器信號(hào)輸出：方波信號(hào)、幅值為5V、負(fù)載電流15mA此傳感器對(duì)于正、反轉(zhuǎn)穩(wěn)態(tài)扭矩均可測(cè)量，且設(shè)計(jì)要求中的扭矩檢測(cè)范圍為-2Nm +2Nm

23、，也可以滿足。傳感器信號(hào)檢測(cè)采用數(shù)字化處理技術(shù)，精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾強(qiáng)，此特點(diǎn)適合傳感器在環(huán)境比較惡劣的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量。傳感器體積小、重量輕、安裝方便，便于傳感器機(jī)械安裝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。3.3彈性敏感元件設(shè)計(jì)彈性元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；剛性好；有效工作區(qū)具有最大應(yīng)變值和良好的線性；抗干擾能力強(qiáng)；工藝性能好等。3.4 扭矩傳感器的硬件結(jié)構(gòu)圖3-1 接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器硬件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，接觸式旋轉(zhuǎn)扭矩傳感器的硬件主要有應(yīng)變橋，旋轉(zhuǎn)軸，滑環(huán)，刷臂，以及電源組成。3.4.1 彈性軸材料的選擇和確定在線測(cè)量動(dòng)力設(shè)備的傳動(dòng)扭矩是應(yīng)變式扭矩傳感器的主要測(cè)量方式。在工程中，用于動(dòng)力設(shè)備

24、上的應(yīng)變式扭矩傳感器軸材料通常選擇：45鋼、40Cr鋼或是38CrMoAlA合金鋼，特殊情況下也可采用電工鋼10。 1.確定軸上所受最大扭矩為200Nm，根據(jù)軸的強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)軸的直徑。只有保證軸內(nèi)最大剪應(yīng)力必須小于材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力F，受扭圓軸才能正常工作。已知軸所受的最大扭矩值為200Nm，則 1)當(dāng)被測(cè)材料為45#鋼時(shí)，可查得45#鋼的極限應(yīng)力為294 N/，帶入式（3-1），得：D=17.2mm2）當(dāng)被測(cè)材料為40Cr鋼時(shí)，可查得785 N/，帶入式（3-1），得：D=12.4mm3）當(dāng)被測(cè)材料為38CrMoAlA合金鋼時(shí)，可查得38CrMoAlA合金鋼的極限應(yīng)力為539N/，帶入式（

25、3-1），得，D=14.1mm4）當(dāng)被測(cè)材料為電工鋼時(shí)，可查得電工鋼的極限應(yīng)力為785 N/，帶入式（3-1），得，D=12.4mm由上得出的分別以4種材料作為轉(zhuǎn)軸時(shí)，在滿足強(qiáng)度條件下所得到的轉(zhuǎn)軸直徑，為考慮到材料的成本，傳感器的靈敏度以及加工的難易程度等方面的要素，所以選用45鋼作為軸的材料。并由此可以確定軸的直徑為20mm。3.4.2 聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器主要是是用來(lái)聯(lián)接各個(gè)機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)軸和從動(dòng)軸，使各個(gè)機(jī)械零件之間共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的。當(dāng)然，在動(dòng)力傳動(dòng)中會(huì)存在高速重載，這時(shí)就需要有些聯(lián)軸器發(fā)揮緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的重要作用。主動(dòng)軸和從動(dòng)軸分別連接聯(lián)軸器得兩半部分。一般動(dòng)力機(jī)大都借助

26、于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。 本設(shè)計(jì)中，聯(lián)軸器用于將所測(cè)旋轉(zhuǎn)軸的扭矩精確的傳遞到扭矩傳感器的待測(cè)彈性軸上。所以選用凸緣式聯(lián)軸器，其優(yōu)點(diǎn)制造簡(jiǎn)單，成本低，可傳遞較大轉(zhuǎn)矩。如圖3-2，為凸緣式聯(lián)軸器。圖3-2 凸緣式聯(lián)軸器4 扭矩檢測(cè)系統(tǒng)各部分電路的設(shè)計(jì)4.1引言 基于應(yīng)變式傳感器的扭矩檢測(cè)系統(tǒng)的硬件電路按功能可分為：電橋電路，測(cè)量放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)電路和電源電路等。本章分別介紹這幾種電路。4.2電橋電路4.2.1電橋電路的選用 應(yīng)變片將被測(cè)件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻相對(duì)變化，還需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)才能用電測(cè)儀表進(jìn)行測(cè)量。通常采用電橋電路實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。根據(jù)電源的不同，電橋分為直流電橋和

27、交流電橋。本設(shè)計(jì)采用直流電橋，直流電橋具有高穩(wěn)定性，電橋平衡電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。4.2.2 電橋電路的精度誤差分析 由于溫度變化造成的誤差來(lái)源很多，所以會(huì)有不同現(xiàn)象的誤差出現(xiàn)，例如溫度發(fā)生變化時(shí)，零點(diǎn)會(huì)有變化，還有被應(yīng)力不變的情況下，不同的溫度條件將可能會(huì)有不同的輸出。那我們定義溫度引起變化稱為的零點(diǎn)漂移，而后者稱為靈敏度漂移。 在實(shí)事操作時(shí)應(yīng)變片粘貼的好壞，應(yīng)變片材料的不均勻，或者所選應(yīng)變片的電阻溫度特性不一致等都會(huì)導(dǎo)致零點(diǎn)漂移。若是因?yàn)樯鲜鲈驅(qū)е碌牧泓c(diǎn)漂移，在測(cè)量橋配好以后，往往具有固定的方向性，可采用簡(jiǎn)單的方法，在相應(yīng)的橋臂中串入一個(gè)由較大溫度系數(shù)材料制成的電阻來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。4.3放大電路的

28、設(shè)計(jì)及硬件選用4.3.1放大電路的設(shè)計(jì) 由于應(yīng)變電橋輸出的電壓較低為mV級(jí)，不能滿足后續(xù)電路要求，所以必須通過放大電路來(lái)將信號(hào)放大。根據(jù)儀器工作環(huán)境、精度要求確定放大電路必須滿足下列條件：首先放大電路要有較高的共模抑制比，具有高穩(wěn)定性，低零漂、高精度，并且放大倍數(shù)100左右并且可調(diào)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)比較，由上節(jié)敘述可知溫度傳感器輸出電壓范圍為2.428V0.133V，而在本系統(tǒng)中為使A/D精度達(dá)到最高則需要輸入電壓的范圍為0V5V時(shí)才能，所以需將電壓2.428V0.133V放大到0V5V的范圍，來(lái)完成本次設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用一種雙運(yùn)放放大電路。通過對(duì)反饋電阻的擴(kuò)展，減小了電阻所帶來(lái)的熱噪聲電流。為了提高和

29、增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，決定在輸入端嘗試采用雙通道差分式輸入，來(lái)通過差值抵消掉輸入信號(hào)中的不穩(wěn)定誤差信號(hào)。所用的放大器為TCL2252。如圖4-1所示圖4-1放大電路TLC2252具有高輸入阻抗和低噪聲的優(yōu)點(diǎn)，能很好的用于高阻抗源。圖4-2為TLC2252的引腳排列。圖4-2 TLC2252的引腳排列表4-1為TLC2252的工作條件。表4-1 TLC2252的工作條件后綴為C后綴為I單位MIN MAXMIN MIN電源電壓，VDD±±2.2 ±8±2.2 ±8 V輸入電壓范圍，V1VDD- VDD+1.5VDD- VDD+1.5V共模輸入電壓，VI

30、CVDD- VDD+1.5VDD- VDD+1.5V工作環(huán)境（自然通風(fēng)），TA0 70-40 1254.3.2 放大電路的誤差分析 1.電路在獲得較高的增益時(shí)，并沒有增加電阻熱的噪聲，使運(yùn)放對(duì)偏置電流的影響大大降低。 2.電阻不匹配產(chǎn)生的誤差V-只與Vr有關(guān),而與V(+)無(wú)關(guān)，而且對(duì)動(dòng)態(tài)誤差的影響并不十分大。 3.運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓也可能導(dǎo)致誤差，并且它是與放大倍數(shù)有關(guān)的，這種誤差仍然屬于靜態(tài)誤差，通過調(diào)節(jié)Vr就可以抵消掉。4.4低通濾波電路的設(shè)計(jì) 為了降低高頻干擾，便設(shè)計(jì)了二階有源低通濾波器置于放大電路輸出端，讓指定頻段的信號(hào)通過，而讓其與頻段的信號(hào)加以抑制或使其急劇衰減。運(yùn)算放大器和RC網(wǎng)

31、絡(luò)組成的有源濾波器與無(wú)源濾波器相比，具有一系列優(yōu)點(diǎn)。首先，它不用電感元件，免除了電感所固有的非線性特性、磁場(chǎng)屏蔽、耗損、體積、和重量過大、以及不經(jīng)濟(jì)等缺點(diǎn)。其次，由于運(yùn)算放大器的增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗很低，所以有源濾波器還能提供一定的信號(hào)增益和緩沖作用。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)和考量中，發(fā)現(xiàn)需要在放大器和A/D間加了一個(gè)低通濾波電路，以濾去高頻噪聲。由于要求輸出電壓范圍為0V5V因此選擇TLC2252作為該濾波器的運(yùn)放。 圖4-3 低通濾波器該濾波器是二階壓控電壓源低通濾波器，其電壓增益AVF=1，其特征頻率n=1 /(RC)，品質(zhì)因數(shù)Q=1/(3-)。A對(duì)于本系統(tǒng)R=10k，C0.01uF，因此

32、特征角頻率為10kHz，又因?yàn)橥◣щ妷涸鲆?1<3則此低通濾波器系統(tǒng)是穩(wěn)定的。4.5 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 在類型眾多的A/D轉(zhuǎn)換器中逐次逼近型和積分型常見。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常見的A/D轉(zhuǎn)換器是可編程的ADC0809是典型的8位8通道逐次型A/D轉(zhuǎn)換器，CMOS工藝，8位A/D轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，由控制與時(shí)序電路、逐次逼近寄存器、樹狀開關(guān)及256電阻階梯網(wǎng)C0809芯片為28引腳雙列直插式封裝，圖4-4為ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu).其主要引腳的功能說明如下： 1）IN7IN0：模擬量輸入通道。 2）ADDA、ADDB、ADDC：地址線。 3）ALE：地址鎖存允許信號(hào)。 4）START：轉(zhuǎn)換

33、啟動(dòng)信號(hào)。在START上升沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；START下降沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。 5）D7D0：數(shù)據(jù)輸出線。 6）OE：輸出允許信號(hào)。 7）CLK：時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外部提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳，通常使用頻率為500kHz的時(shí)鐘信號(hào)。 8）EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。當(dāng)EOC=0時(shí)，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；當(dāng)EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。 9)Vref：參考電壓。中斷方式、查詢方式和等待延時(shí)方式是ADC0809與MCS-51系列單片機(jī)的硬件接口中主要的三種接口方式。ADC0809應(yīng)用說明: 1）ADC0809內(nèi)部帶有輸出

34、鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。 2）初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。 3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A,B,C端口上。 4）在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來(lái)判斷。 圖4-6 是ADC0809與51單片機(jī)接線方法圖4-4 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4-5 ADC0809與51單片機(jī)接線ADC0809的OUT1OUT8口接單片機(jī)的P0.0P0.7口，負(fù)責(zé)將轉(zhuǎn)換完畢的8位數(shù)字信號(hào)傳輸給單片機(jī)。ADDA、ADDB、ADDC分別接在P3.4、P3.5、P3.6口，以選通IN0IN7中的一個(gè)通道。當(dāng)START連接P2.6時(shí)，STAR

35、T將轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)給START一個(gè)上跳沿信號(hào)時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；給一個(gè)下跳沿信號(hào)時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC接P3.2,。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束，單片機(jī)可以接受數(shù)據(jù)；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)換開始時(shí)，單片機(jī)給START一個(gè)脈沖信號(hào)，ADC0809開始將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，EOC發(fā)出一個(gè)高電平給單片機(jī)。單片機(jī)將OE改為高電平，并從OUT1OUT8讀取數(shù)字信號(hào)。4.6 硬件電路總體結(jié)構(gòu)圖4.6.1主控芯片AT89C52在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 1

36、. AT89C52與外圍芯片的連接 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在基于ZJ傳感器扭矩測(cè)量?jī)x的研制中，主要就是由ZJ傳感器，放大、轉(zhuǎn)換電路，核心芯片AT89C52與看門狗芯片X5045構(gòu)成的主控系統(tǒng)，鍵盤與顯示電路一起來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的扭矩測(cè)量?jī)x，它能夠測(cè)量各種電機(jī)的扭矩。在具體的設(shè)計(jì)中，通過AT89C52的P0口與1602相連，這樣便構(gòu)成了CPU與液晶的數(shù)據(jù)/命令傳送。其中P2口的P2.0、P2.1分別與顯示液晶的RS和EN相連。P1口的P1.1、P1.2、P1.3、P1.4分別與看門狗芯片X5045的SO、/CS、SCK、SI相連構(gòu)成看門狗電路用來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)防止死機(jī)，P2.7口和報(bào)警電路連接。其中AT

37、89C52與外圍的器件連接結(jié)構(gòu)圖如圖4-7所示：AT89C52X5045液晶顯示報(bào)警 圖4-6 AT89C52與外圍器件的連接結(jié)構(gòu)圖 2. AT89C52在本設(shè)計(jì)中所用管腳的介紹在該設(shè)計(jì)中所用到的一些AT89C52的管腳功能介紹如下：VCC：供電電源。GND：接地。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口。當(dāng)扭矩的測(cè)量值超過規(guī)定上限值時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，從而起到保護(hù)作用。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，接收AD0832的CS，DI，DO，CSCK。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。 AT89C52的一些特殊功能口也

38、可以用 P3口，如下所示： 表4-2 P3口線的特殊功能口線特殊功能信號(hào)名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2/INT0外部中斷0申請(qǐng)P3.3/INT1外部中斷1申請(qǐng)P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0記數(shù)輸入P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1記數(shù)輸入P3.6/WR外部RAM寫選通P3.7/RD外部RAM讀選通RST：復(fù)位輸入。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 3. AT89C52的存儲(chǔ)器系統(tǒng)介紹 程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器這三部分是組成單片機(jī)的存儲(chǔ)器的重要部分。 (1) 程序存儲(chǔ)器對(duì)于帶有的單片機(jī)來(lái)說，

39、內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器地址空間重疊。如果/Vpp引腳為高電平，將從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器去指令；當(dāng)/Vpp為低電平引腳時(shí)，這時(shí)就需要從外部程序存儲(chǔ)器取指令。 (2) 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器它由內(nèi)部RAM和特殊功能寄存器組成。對(duì)于89C52芯片來(lái)說，內(nèi)部RAM的容量為256字節(jié)（00HFFH）。工作寄存器區(qū)有32個(gè)字節(jié)組成，從00H1FH的單元，分成四個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)8個(gè)字節(jié)，分別用R0R7作為這8個(gè)字節(jié)的寄存器名。20H2FH單元，共16個(gè)字節(jié)，屬于位尋址區(qū)。該區(qū)域可以按字節(jié)讀寫，也可以按位讀寫。30H單元以后可作為內(nèi)部用戶RAM區(qū)或堆棧區(qū)。對(duì)于AT89C52來(lái)說為30H7FH，尚有80個(gè)字節(jié)可作用戶內(nèi)部

40、RAM或堆棧區(qū)。復(fù)位后，堆棧指針SP指向07H單元。因此，一般需要修改，將SP設(shè)在2FH之上。 (3) 特殊功能寄存器由于單片機(jī)內(nèi)集成了一些常用的I/O端口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器等，因此這些I/O接口單元電路內(nèi)的寄存器也就位于CPU內(nèi)部，統(tǒng)稱為特殊功能寄存器（SFR，即Special Function Registers）。AT89C52CPU除了給I/O接口電路寄存器，如定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON分配字節(jié)地址外，CPU內(nèi)的寄存器也有字節(jié)地址，如累加器Acc字節(jié)為0E0H。此類單片機(jī)內(nèi)共有27個(gè)特殊功能寄存器，其地址分散在80HFFH之間。4.7 LCD顯示電路及硬件選取本設(shè)

41、計(jì)采用LCD16021602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中: 第1腳：VSS為地電源 第2腳：VDD接5V正電源 第3腳：V0是顯示器對(duì)比調(diào)整度端，對(duì)比度最弱是連接正電源，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度高出一定界限則會(huì)產(chǎn)生“陰影”，使用時(shí)就需要連接一個(gè)電位調(diào)整器調(diào)整對(duì)比度。 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：RW表示信號(hào)線的被讀寫，高電平時(shí)為讀操作，低電平時(shí)為寫操作。當(dāng)RS和RW同時(shí)為低電平時(shí)系統(tǒng)執(zhí)行寫入指令或者顯示地址；當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)，系統(tǒng)讀忙信號(hào)；當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)，系統(tǒng)寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為感應(yīng)端口，當(dāng)E端電平由高變低

42、電時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第1516腳：空腳圖4-7 1602外形尺寸圖4-8讀操作時(shí)序圖4-9寫操作時(shí)序表4-3 1602的時(shí)序參數(shù)時(shí)序參數(shù)符號(hào)單位測(cè)試條件最小值典型值最大值E信號(hào)周期TC400-ns引腳EE脈沖寬度TPW150-nsE上升沿/下降沿時(shí)間TR,TF-25ns地址建立時(shí)間TSP130-ns引腳E、RS、R/W地址保持時(shí)間THD110-ns數(shù)據(jù)建立之間（讀操作）TD-100ns引腳DB0DB7數(shù)據(jù)保持時(shí)間（讀操作）THD220-ns數(shù)據(jù)建立時(shí)間（寫操作）TSP240-ns數(shù)據(jù)保持時(shí)間（寫操作）THD210-ns圖4-10 1602與單片機(jī)的

43、連接LCD的D0D7口分別于P0口連接，用于接收單片機(jī)傳輸?shù)男盘?hào)。RS連接P2.0口，RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。RW為P2.1口，RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。E連接P2.2口，E端為感應(yīng)端口，當(dāng)E端電平由高變低時(shí)，液晶膜入數(shù)據(jù)。 E連接P2.2口，E端為感應(yīng)端口，當(dāng)E端電平由高變低時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 VSS為地電源。VDD接5V正電源。4.8 硬件的抗干擾措施抗干擾設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的

44、關(guān)鍵問題。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路時(shí)，要充分考慮可能出現(xiàn)的各種干擾源產(chǎn)生的影響，并采取相應(yīng)屏蔽、隔離、接地等措施，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 考慮到工作現(xiàn)場(chǎng)可能存在的空間磁場(chǎng)的干擾，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將傳感器信號(hào)入線和控制輸出線采用屏蔽雙絞線。 系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致有模擬地、數(shù)字地和系統(tǒng)地等，將這些地線進(jìn)行合理的布局是提高系統(tǒng)抗干擾能力的重要措施。接地線應(yīng)盡量加粗，使其電阻接近于零，防止由線條較細(xì)引起的接地電位隨電流的變化而變化的情況，從而減小測(cè)量誤差，數(shù)字電路的地線呈閉環(huán)路，可減小地線間的電位差，提高抗干擾能力。 印刷電路板可以在很大程度上幫助系統(tǒng)提高抗干擾能力，是檢測(cè)系統(tǒng)中元器件、信號(hào)線、電源線的高密度集合

45、體。印刷電路板上的每個(gè)集成電路芯片接入一個(gè)瓷片去偶電容。 選擇優(yōu)質(zhì)的電子元器件，同樣會(huì)地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。5 軟件部分簡(jiǎn)介5.1引言 本章主要簡(jiǎn)單介紹本設(shè)計(jì)的軟件部分，軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是定時(shí)對(duì)扭矩測(cè)量信號(hào)進(jìn)行采樣,對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理,然后顯示。軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖5-1所示。開始參數(shù)初始化定時(shí)器中斷 N Y讀取扭矩值顯示圖5-1 軟件設(shè)計(jì)流程圖開始程序初始化發(fā)送數(shù)據(jù)等待打開中斷 采集新數(shù)據(jù)？設(shè)置發(fā)送標(biāo)志5-2 系統(tǒng)主處理程序主處理程序如圖5-2所示。主處理程序步驟： 1）完成初始化工作。 2）循環(huán)處理。將采集的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將處理后得到的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)的過程。 3）整個(gè)程序基于中

46、斷服務(wù)結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)中斷程序和主程序的數(shù)據(jù)交互，可以通過一些全局變量和全局的緩沖區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)。5.2 數(shù)據(jù)處理子程序功能：該部分主要完成數(shù)據(jù)的采集任務(wù)，采集的模擬參考電壓采用片內(nèi)的參考電壓。該模塊主要涉及D轉(zhuǎn)換和定時(shí)器A的操作，主要包括部分：A，D轉(zhuǎn)換和定時(shí)器A的初始化；定時(shí)器A處理和AD轉(zhuǎn)換。該子程序的流程圖如圖5-3所示。定時(shí)器中斷到來(lái)停止A/D轉(zhuǎn)換讀取數(shù)據(jù)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換設(shè)置標(biāo)志 圖5-3 數(shù)據(jù)測(cè)試子程序流程圖5.3 LCD顯示部分如圖5-4為L(zhǎng)CD1602的顯示流程。功能：顯示轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)據(jù)。 開始初始化設(shè)置顯示地址寫入顯示字符的ASCII碼結(jié)束 圖5-4 LCD1602顯示流程結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過多次的分析與研究，希望此次設(shè)計(jì)的應(yīng)變式扭矩測(cè)量?jī)x幫助其它扭矩測(cè)量?jī)x解決一些一直存在的問題。其設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，對(duì)于靜態(tài)以及低轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)扭矩的測(cè)量具備較高的精度。 在電源設(shè)計(jì)采用接觸式滑環(huán)電刷，實(shí)現(xiàn)電橋的供電以