傳感器測(cè)傳動(dòng)軸扭矩轉(zhuǎn)速課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　傳感器測(cè)傳動(dòng)軸扭矩轉(zhuǎn)速課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目要求與分析----------------------------------------------1</p><p>　

2、　1.1 設(shè)計(jì)題目--------------------------------------------1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)分析與要求--------------------------------------1</p><p>　　扭矩測(cè)量及應(yīng)變片的原理------------------------------------------2</p><

3、p>　　2.1 應(yīng)變片式傳感器的原理及結(jié)構(gòu)--------------------------2</p><p>　　2.2 扭矩測(cè)量的基本原理----------------------------------3</p><p>　　3.總體方案的確定--------------------------------------------------5</p><

4、;p>　　3.1 檢測(cè)裝置整體系統(tǒng)框圖-------------------------------5</p><p>　　3.2 各部分功能的介紹-----------------------------------5 </p><p>　　3.3 方案論證-------------------------------------------6</p><p&g

5、t;　　4傳感器的設(shè)計(jì)----------------------------------------------------7</p><p>　　4.1 傳感器類型的選擇-----------------------------------7</p><p>　　4.2 傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)圖-----------------------------7</p><p

6、>　　4.3 靜動(dòng)態(tài)扭矩傳感器設(shè)計(jì)計(jì)算原理-----------------------8 4.4 圓管形扭矩傳感器的靜校方法-------------------------8</p><p>　　5 扭矩檢測(cè)系統(tǒng)各部分電路的設(shè)計(jì)-----------------------------------10 　</p><p>　　5.1 引言----------------

7、-------------------------------10</p><p>　　5.2 電橋電路-------------------------------------------10</p><p>　　5.2.1電橋電路的選用-------------------------------10</p><p>　　5.2.2電橋電路的精度誤差分析----

8、-------------------10</p><p>　　5.3放大電路的設(shè)計(jì)及硬件的選用-------------------------11 </p><p>　　5.3.1放大電路的設(shè)計(jì)-------------------------------11</p><p>　　5.3.2放大電路的誤差分析---------------------------

9、13</p><p>　　5.4低通濾波電路的設(shè)計(jì)---------------------------------14</p><p>　　5.5 A\D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)---------------------------------15</p><p>　　5.6單片機(jī)電路及硬件選取-------------------------------19</p&

10、gt;<p>　　5.7 LCD顯示電路及硬件選取-----------------------------20</p><p>　　5.8硬件的抗干擾措施-----------------------------------24</p><p>　　6 軟件部分簡介--------------------------------------------------25<

11、;/p><p>　　6.1引言----------------------------------------------25</p><p>　　6.2數(shù)據(jù)處理子程序------------------------------------27</p><p>　　6.3 LCD顯示部分--------------------------------------27&l

12、t;/p><p>　　7 精度誤差分析--------------------------------------------------29</p><p>　　8 結(jié)束語--------------------------------------------------------30</p><p>　　9 參考文獻(xiàn)------------------------

13、------------------------------31</p><p>　　附錄一 系統(tǒng)電路總圖---------------------------------------------32</p><p>　　1 設(shè)計(jì)題目要求與分析</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一個(gè)可測(cè)靜動(dòng)態(tài)扭矩的傳感器及扭矩儀。</p><p>　

14、　1.2 設(shè)計(jì)分析與要求</p><p>　　(1)、既可以測(cè)量靜止扭矩，也可以測(cè)量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩； (2)、既可以測(cè)量靜態(tài)扭矩，也可以測(cè)量動(dòng)態(tài)扭矩； (3)、檢測(cè)精度高，穩(wěn)定性好；抗干擾性強(qiáng)； (4)、體積小，重量輕，多種安裝結(jié)構(gòu)，易于安裝使用； (5)、不需反復(fù)調(diào)零即可連續(xù)測(cè)量正反轉(zhuǎn)扭矩；</p><p>　?。?）、使用條件：轉(zhuǎn)矩測(cè)量儀一般用在機(jī)器之間的傳動(dòng)軸上，所

15、以振動(dòng)大，灰塵、油霧、水污比較多，故要求傳感器封裝在一起，只留下兩個(gè)軸端在外面；工作溫度在-20~150。</p><p>　　2 扭矩測(cè)量及應(yīng)變片的基本原理</p><p>　　2.1 應(yīng)變片式傳感器的原理及結(jié)構(gòu)</p><p>　　應(yīng)變計(jì)的轉(zhuǎn)換原理基于應(yīng)變效應(yīng)。所謂應(yīng)變效應(yīng)是指</p><p>　　屬絲的電阻值隨其變形而發(fā)生改變的一種物理

16、現(xiàn)象。由物理</p><p>　　學(xué)可知，金屬絲酌電阻值R與其長度L和電阻率ρ成正比，</p><p><b>　　R=ρL/A</b></p><p>　　從而當(dāng)金屬絲受力變形改變其長度與橫截面積而改變電阻值，而引起電壓值變化。</p><p>　　電阻應(yīng)變計(jì)簡稱應(yīng)變計(jì)，它主要由電阻敏感柵、基底和面膠(或覆蓋層)、粘結(jié)

17、劑、引出線五部分組成。基底是將傳感器彈性體表面的應(yīng)變傳遞到電阻敏感柵上的中間介質(zhì)，并起到敏感棚和彈性體之間的絕緣作用，面膠起著保護(hù)敏感柵的作用，粘結(jié)劑是將敏感柵和基底粘接在一起，引出線是作為聯(lián)接測(cè)量導(dǎo)線之用。電阻敏感柵可以將應(yīng)變量轉(zhuǎn)換成電阻變化。應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　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)的敏感。由于基底和粘貼劑的彈性模量與敏

18、感柵材料的彈性模量之間有差別等原因．彈性元件表面的應(yīng)變不可能全部均勻地傳遞到敏感柵。</p><p>　　2.2扭矩測(cè)量的基本原理</p><p>　　一根實(shí)心的圓軸在扭矩的作用下，其表面的剪應(yīng)力的大小為 </p><p>　　式中G為剪切彈性模量，</p><p>　　同時(shí)，相距為L的兩個(gè)斷面的相

19、對(duì)扭轉(zhuǎn)角，其值的可有下式?jīng)Q定：</p><p>　　式中為斷面的極慣性矩，又</p><p>　　對(duì)于實(shí)心圓軸：=/32；</p><p>　　對(duì)于空心圓軸：/32（）；</p><p>　　由上述各式可見，只要軸的尺寸D或，及L確定，材料的剪切彈性模量就一定，轉(zhuǎn)軸的剪應(yīng)變和相距L的兩斷面的相對(duì)轉(zhuǎn)角就只與扭矩有關(guān)，且成比例，即</p&g

20、t;<p><b>　　為常數(shù)，所以</b></p><p>　　因此，只要測(cè)量即可確定。</p><p>　　如圖2-2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。</p><p>　　圖2-2扭軸橫截面上的剪應(yīng)力分布</p><p>　　轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)時(shí)切應(yīng)力處在縱向軸的徑向平面上，在

21、軸表面用兩個(gè)橫截面，兩個(gè)徑向縱截面及兩個(gè)軸向縱截面截取出一個(gè)單元平行六面體來研究，因邊長均為微量，故此六面體非常接近于正六面體。由圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)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。可將應(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)受到相應(yīng)的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的作用，將應(yīng)變片組成全橋電路。如圖2-3所示，初始條件應(yīng)變片電阻R1=R2=R3=R4=R0，當(dāng)彈性軸受力矩M作用時(shí)

22、，工作應(yīng)變片R1、R2、R3、R4分別產(chǎn)生最大正負(fù)應(yīng)變。</p><p>　　圖2-3電阻應(yīng)變片全橋電路</p><p><b>　　3 總體方案的確定</b></p><p>　　3.1 檢測(cè)裝置整體系統(tǒng)框圖</p><p>　　檢測(cè)裝置整體系統(tǒng)框圖如圖3-1所示</p><p>　　圖3-1監(jiān)

23、測(cè)裝置整體系統(tǒng)圖</p><p>　　3.2各部分功能介紹</p><p>　　圖3-2系統(tǒng)總體框圖</p><p><b>　　（1）測(cè)量電橋</b></p><p>　　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，具有良好的一致性和對(duì)稱性，很小的非線性和較高的靈敏度。<

24、;/p><p><b>　　(2)信號(hào)放大</b></p><p>　　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)算放大器搭成差動(dòng)放大電路，其放大倍數(shù)在80～120之間可調(diào)。</p><p>　?。?）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。</p>

25、<p>　　（4）A/D轉(zhuǎn)換：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。</p><p>　?。?）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)量儀，這部分電路主要完成的功能是：將扭矩傳感器的輸出信號(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。</p><p>　?。?）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

26、個(gè)系統(tǒng)的作用完整顯現(xiàn)。</p><p>　?。?）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)定的直流電源電壓。這里采用變壓器傳輸方式完成電源的傳輸。</p><p><b>　　3.3 方案論證</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的扭矩傳感器采用應(yīng)變型扭矩測(cè)量原理來實(shí)現(xiàn)扭矩信號(hào)的測(cè)量，從而克服了磁彈性型傳感器和相位差型傳感器可靠

27、性低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝調(diào)試?yán)щy、準(zhǔn)確度低等諸多缺點(diǎn)。在動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量中,其主要問題是旋轉(zhuǎn)工況下，電源如何可靠地輸入到應(yīng)變橋路及信號(hào)如何可靠地輸出到顯示儀表，本設(shè)計(jì)采用滑環(huán)以及滑臂之間的電刷達(dá)到電源的輸入及輸出。</p><p>　　從而實(shí)現(xiàn)了電信號(hào)在轉(zhuǎn)子和定子之間的傳輸，解決了動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量中存在的信號(hào)傳輸問題，使得扭矩測(cè)量儀的準(zhǔn)確度和可靠性大大的提高。綜上所述，本文所設(shè)計(jì)的方案是完全可行的。</p>&

28、lt;p><b>　　4 傳感器的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1傳感器的選擇</b></p><p>　　一般的應(yīng)變式動(dòng)態(tài)扭矩傳感器主要是集流環(huán)式, 它的主要結(jié)構(gòu)是傳感器中間有一根回轉(zhuǎn).運(yùn)動(dòng)的扭力軸,并且在扭力軸上貼有應(yīng)變片。為了將應(yīng)變信號(hào)輸出,碳刷集流環(huán)方式信號(hào)輸出的動(dòng)態(tài)扭矩傳感器往往采用碳刷與集流環(huán)形式, 將應(yīng)變信號(hào)從

29、運(yùn)動(dòng)的扭力軸傳送到固定的外殼上的碳刷集環(huán)方式信號(hào)輸出的動(dòng)態(tài)傳感器。由于集流環(huán)和電刷之間是相互運(yùn)動(dòng), 因而有可能產(chǎn)生跳動(dòng)和共振現(xiàn)象, 使電刷和集流環(huán)產(chǎn)生急速磨損,縮短了電刷與集流環(huán)的使用壽命, 并且增加了電刷與集流環(huán)之間的接觸電阻, 影響了信號(hào)的輸出質(zhì)量。</p><p>　　根據(jù)有關(guān)資料介紹, 銀鎳合金集流環(huán)和銀石墨電刷的使用壽命一般在3 ×108 —6 ×108 轉(zhuǎn)之間。根據(jù)使用轉(zhuǎn)速情況不同

30、, 動(dòng)態(tài)扭矩傳感器的使用壽命一般在半年至一年半之間。以上講的是實(shí)驗(yàn)室壽命, 實(shí)際上使用壽命有可能更短些。為了解決這個(gè)問題,提出采用靜動(dòng)態(tài)圓管形扭矩傳感器的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　4.2 傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如圖2 這種靜動(dòng)態(tài)扭矩傳感器的主要結(jié)構(gòu)原理是:在固定不動(dòng)的套管式傳感器2 ( 外殼) 上貼有應(yīng)變片,而旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)軸1 通過固定不動(dòng)的套管式傳感器2 ,傳動(dòng)

31、軸1 的一端與變速箱6 內(nèi)的行星齒輪系或步進(jìn)電機(jī)7 的轉(zhuǎn)子連成一體, 另一端與扭矩負(fù)載相連; 套管式傳感器2 的一端與變速箱6 、步進(jìn)電機(jī)7 的外殼(定子) 連成一體,另一端由套管式傳感器2 的端部與機(jī)架固定。當(dāng)套管式扭矩傳感器2 內(nèi)的傳動(dòng)軸1 ,在步進(jìn)電機(jī)7 的帶動(dòng)下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí), 此時(shí), 當(dāng)傳動(dòng)軸1 的另一端受到扭矩負(fù)載時(shí), 而步進(jìn)電機(jī)7 的轉(zhuǎn)子必然產(chǎn)生一個(gè)大小相等, 方向相反的作用力傳遞給步進(jìn)電機(jī)7 的定子(外殼) 上, 步進(jìn)電

32、機(jī)7 的外殼再將這個(gè)力傳遞給變速箱6 的外殼, 變速箱6 外殼再將這個(gè)力傳遞給套管式扭矩傳感器2 ,使套管式扭矩傳感器2 的應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變信號(hào), 然后直接將這個(gè)信號(hào)從接線盒8 上輸出,達(dá)到利用靜態(tài)的、不運(yùn)動(dòng)的套管式扭矩傳感器, 測(cè)出運(yùn)動(dòng)中或運(yùn)動(dòng)后的扭矩大小的目的。</p><p>　　在這里必須指出的是, 在套管式扭矩傳感器2 的外殼與變速箱6 及步進(jìn)電機(jī)7 的外殼(定子) 相連的方,必須采用圓周端面齒相連的方式

33、。外面用細(xì)牙螺紋將兩個(gè)機(jī)件緊緊相連, 以消除機(jī)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的微量角度位移, 以防止套管式扭矩傳感器的上應(yīng)變片信號(hào)測(cè)量不準(zhǔn)?？梢钥闯?利用本方案設(shè)計(jì)的靜動(dòng)態(tài)扭矩傳感器, 無接觸式電刷2集流環(huán)的影響, 從而可以達(dá)到提高扭矩傳感器的使用壽命,并且簡化制造過程, 不但能解決旋轉(zhuǎn)軸的扭矩測(cè)量問題, 而且可以方便的解決各種動(dòng)態(tài)扭矩螺栓裝配機(jī)的扭矩控制和測(cè)量問題。</p><p>　　4.3 靜動(dòng)態(tài)扭矩傳感器設(shè)計(jì)計(jì)算原理&l

34、t;/p><p>　　對(duì)圓管形扭力軸的應(yīng)變:</p><p>　　ξ45°= -ξ135°=8 M/［（π/ d3）G］［1/（1 – d４0/ d４）］</p><p>　　對(duì)圓柱管形扭力軸的外徑d:</p><p>　　式中:α為圓管形扭力軸的內(nèi)、外徑之比α = d0/ d; M 為額定的工作扭矩, N·m ;

35、G 為材料的彈性模量, Pa ;d 為扭力軸的外徑, m ;[τ]為扭力軸的材料的許可應(yīng)為力, Pa (N/ m2) 。扭力軸材料的許可應(yīng)力[τ]一般可取材料抗拉強(qiáng)度σb 的10 %～20 % 。扭力軸的直徑確定以后, 可按扭力軸變形角φ 的要求,計(jì)算扭力軸的工作長度。扭力軸的變形角一般取φ≈ 015°～ 1°之間, 約0101rad～0104rad 之間。</p><p>　　對(duì)圓管形扭力軸

36、的長度: </p><p>　　式中:φ為扭力軸的扭轉(zhuǎn)變形角。然后再根據(jù)以下公式求出圓管形扭矩傳感器的內(nèi)徑d0= ad 最后根據(jù)以上公式求出圓管形扭矩傳感器扭力軸的工作長度L 。經(jīng)過反復(fù)的校對(duì)和計(jì)算, 畫出草圖, ,經(jīng)過靜校及使用, 最后才能確定圓管形扭矩傳感器的扭力軸的各部分尺寸套管式扭矩傳感器的材料一般可以選用Cr12MoV 或0Cr17Ni4Cu4Nb 。</p><p>　　4.4

37、 圓管形扭矩傳感器的靜校方法</p><p>　　(1)只要在圓管形扭矩傳感器的兩端安裝上輸入輸出部分的連接裝置, 在輸入輸出部分的連接裝置上可以施加砝碼或使用標(biāo)準(zhǔn)扭矩傳感器施加標(biāo)準(zhǔn)扭矩, 就可以對(duì)圓管形扭矩傳感器進(jìn)行校正。一般按國家檢定規(guī)程對(duì)圓管形扭矩傳感器進(jìn)行檢定。</p><p>　　(2)靜動(dòng)態(tài)扭矩傳感器取消了電刷和集流環(huán), 因此粘貼在試件表面上的應(yīng)變片的使用壽命就是傳感器的使用壽

38、命。在恒定幅值的應(yīng)變力作用下可以連續(xù)不斷的工作,而不產(chǎn)生疲勞損壞的循環(huán)次數(shù), 就是應(yīng)變片的使用壽命。據(jù)有關(guān)資料介紹應(yīng)變片在500Hz 的動(dòng)載荷作用下,循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到106 ～107 之間。在扭矩傳感器使用過程中,一般交變載荷使用的非常少。與電刷2集流環(huán)式扭矩傳感器相比, 如果按時(shí)間計(jì)算無電刷2集流環(huán)式傳感器使用壽命可達(dá)2～3 年以上, 與電刷集流環(huán)式扭矩傳感器相比可以提高使用壽命2～3 倍以上。</p><p&g

39、t;　　5 扭矩檢測(cè)系統(tǒng)各部分電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1引言</b></p><p>　　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，低通濾波電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)電路，以及電源電路。本章分別介紹這幾種電路。</p><p><b>　　5.2電橋電路</b>&l

40、t;/p><p>　　5.2.1電橋電路的選用</p><p>　　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，電橋平衡電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　圖5-1 直流電橋</b

41、></p><p>　　如圖5-1所示，U為電源電壓，R1、R2、R3、R4為橋臂，V0為輸出電壓，</p><p>　　電橋開路。 </p><p>　　5.2.2 電橋電路的精度誤差分析</p><p>　　由于溫度變化造成的誤差來源很多，所以會(huì)有不同現(xiàn)象的誤差出現(xiàn)，如溫度變化時(shí)，零點(diǎn)會(huì)有變化，其次在被應(yīng)力不變

42、的情況下，不同溫度條件將可能有不同的輸出。前者稱為溫度引起的零點(diǎn)漂移，而后者稱為靈敏度漂移。</p><p>　　引起零點(diǎn)漂移的原因主要有應(yīng)變片粘貼的好壞，應(yīng)變片材料的不均勻，所選應(yīng)變片的電阻溫度特性不一致等。由上述原因造成的零點(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)材料制成的電阻來進(jìn)行補(bǔ)償。</p><p>　　引起靈敏度漂移

43、的主要原因是彈性體材料的彈性模數(shù)隨溫度的變化，應(yīng)變片靈敏系數(shù)隨溫度的變化、彈性元件熱膨脹系數(shù)變化及熱膨脹各向異性等因素。而以彈性模數(shù)隨溫度變化為主，且大多是隨溫度提高而靈敏度也相應(yīng)提高。對(duì)靈敏度漂移補(bǔ)償最簡單的方法是隨溫度的變化自動(dòng)調(diào)整供橋電壓，當(dāng)供橋電壓降低時(shí)，電橋的不平衡輸出減小，即降低了電橋的靈敏度。正確的補(bǔ)償為在橋路進(jìn)行實(shí)際靈敏度漂移的測(cè)量，然后根據(jù)漂移的正或負(fù)方向、大小來確定補(bǔ)償方法及補(bǔ)償量。常用的方法有改變供橋穩(wěn)壓電源輸出值

44、或在電路中串、并聯(lián)電阻等。一般當(dāng)靈敏度隨溫度升高而提高時(shí)，可在電源回路中串入一個(gè)正溫度系數(shù)的電阻加以補(bǔ)償</p><p>　　5.3放大電路的設(shè)計(jì)及硬件選用</p><p>　　5.3.1放大電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于應(yīng)變電橋輸出的電壓為mV級(jí)，不能滿足后續(xù)電路要求，所以必須經(jīng)過放大電路進(jìn)行信號(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：

45、首先放大電路有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2.428V～0.133V，而在本系統(tǒng)中A/D的輸入電壓范圍為0V～5V時(shí)才能使精度達(dá)到最高，因此需把2.428V～0.133V電壓放大到0V～5V的范圍，此即為設(shè)計(jì)該測(cè)量放大器的目的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用一種雙運(yùn)放放大電路。雙運(yùn)放差動(dòng)輸入放大電路的使用

46、效果，結(jié)構(gòu)、性能等都優(yōu)越于單運(yùn)放前置放大電路。并且通過對(duì)反饋電阻的擴(kuò)展，減小了電阻所帶來的熱噪聲電流。輸入端采用的雙通道差分式輸入，使得輸入信號(hào)中的不穩(wěn)定誤差信號(hào)通過差值抵消掉，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所用的放大器為TCL2252。如圖5-2所示</p><p>　　圖-2　　　放大電路</p><p>　　TLC2252呈現(xiàn)高輸入阻抗和低噪聲，能很好的用于高阻抗源，例如電壓傳感器的小信號(hào)狀況

47、。由于這些器件功耗低，所以他們?cè)谑殖直O(jiān)視和遙感遠(yuǎn)視傳感器應(yīng)用中工作良好，此外，滿電源電壓幅度（ｒａｉｌ－ｔｏ－ｒａｉｌ）輸出特性以單獨(dú)成分或分離電源工作使得這些器件在直線與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器接口時(shí)成為主要選擇對(duì)象。所有這些特性，再結(jié)合它的溫度性能，使得TLC2252能夠理想的利用于聲納，遠(yuǎn)程壓力傳感器，溫度控制，有源壓阻傳感器，加速計(jì)，手持儀表以及其他應(yīng)用。圖4-3為TLC2252的引腳排列。</p><p>　　圖

48、5-3 TLC2252的引腳排列。</p><p>　　表5-1為TLC2252的工作條件。</p><p>　　表5-1 TLC2252的工作條件</p><p>　　5.3.2 放大電路的誤差分析</p><p>　?。?）電路可獲得較高的增益，卻不會(huì)使電阻熱噪聲有所增加，減少了運(yùn)放對(duì)偏置電流的影響。</p><p

49、>　?。?）電阻不匹配產(chǎn)生的誤差V-只與Vr有關(guān),而與V(+)無關(guān)，而且對(duì)動(dòng)態(tài)誤差的影響并不十分大。</p><p>　　（3）運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓也會(huì)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。</p><p>　?。?）電路只需使用兩個(gè)運(yùn)放單元，而且電路十分簡單，但它卻可以實(shí)現(xiàn)V+和V-高阻差動(dòng)輸入、可調(diào)放大倍數(shù)，還附帶一個(gè)基準(zhǔn)電壓或偏置

50、輸入Vr，這些為電路的構(gòu)成、調(diào)節(jié)以及輸出偏置、靜態(tài)誤差補(bǔ)償?shù)忍峁┝藰O大的方便。</p><p>　　5.4低通濾波電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　為了抑制高頻干擾，在放大電路輸出端設(shè)計(jì)了二階有源低通濾波器，讓指定頻段的信號(hào)通過，而讓其余頻段的信號(hào)加以抑制或使其急劇衰減。運(yùn)算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)組成的有源濾波器與無源濾波器相比，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、

51、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。</p><p>　　本系統(tǒng)選用的ADC0809的轉(zhuǎn)換速率為680kHz，為了避免高頻噪聲對(duì)測(cè)量精度及穩(wěn)定度的影響，本系統(tǒng)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0V～5V因此選擇TLC2252作為該濾波器的運(yùn)放。<

52、/p><p>　　圖5-4 低通濾波器</p><p>　　5.5 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器的類型較多，常用的有逐次逼近型和積分型。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的A/D轉(zhuǎn)換器是可編程的ADC0809。ADC0809是典型的8位8通道逐次型A/D轉(zhuǎn)換器，CMOS工藝，ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。圖中8路模擬量開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道

53、，8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C三個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道的選擇。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5-5為ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　其主要引腳的功能說明如下：</p><p>　　（1）IN7～I(xiàn)N0：

54、模擬量輸入通道。ADC0809對(duì)輸入模擬量的要求主要有信號(hào)是單極性，電壓范圍0～5V，若信號(hào)過小還需進(jìn)行放大。另外，模擬量輸入在A/D轉(zhuǎn)換過程中其值不應(yīng)變化，因此對(duì)變化速度快的模擬量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。</p><p>　?。?）ADDA、ADDB、ADDC：地址線。ADDA為低位地址，ADDC為高位地址，用于對(duì)模擬通道進(jìn)行選擇。</p><p>　?。?）ALE：地址鎖存允許信

55、號(hào)。在ALE上升沿時(shí)，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。</p><p>　　（4）START：轉(zhuǎn)換啟動(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。</p><p>　?。?）D7～D0：數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。</p><p>　?。?）O

56、E：輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)，當(dāng)OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；當(dāng)OE=1輸出轉(zhuǎn)換。后的數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）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)。</p><p>　?。?）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

57、結(jié)束。在實(shí)際應(yīng)用中該狀態(tài)信號(hào)既可作為查詢狀態(tài)的標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。</p><p>　　(9)Vref：參考電壓。參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)，其典型值為＋5V（Vref(+)=+5V，Vref(-)=0V）。</p><p>　　ADC0809與MCS-51系列單片機(jī)的硬件接口有三種方式：中斷方式、查詢方式和等待延時(shí)方式。在本系統(tǒng)中采用查詢方式，因

58、此ADC0809與AT89C51的接口電路如圖3.4所示</p><p>　　ADC0809應(yīng)用說明 </p><p>　?。?） ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。 </p><p>　　（2） 初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。 </p><p>　?。?） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口

59、上。 </p><p>　?。?） 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 </p><p>　?。?） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。 </p><p>　　圖5-6 是ADC0809與51單片機(jī)接線方法</p><p>　　圖5-5 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖5-6 AD

60、C0809與51單片機(jī)接線</p><p>　　ADC0809的OUT1~OUT8口接單片機(jī)的P0.0~P0.7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IN0~IN7中的一個(gè)通道。ALE接P3.7，給高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。START接P2.6，

61、START為轉(zhuǎn)換啟動(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。OE接P2.6，OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。</p

62、><p>　　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OUT1~OUT8讀取數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　5.6單片機(jī)電路及硬件選取</p><p>　　單片機(jī)共有十幾種芯片，表5.2列出了比較典型的幾種芯片的型號(hào)及它們的主要性能指標(biāo)。子片內(nèi)ROM

63、形式片內(nèi)存儲(chǔ)容量片外尋址范圍I/O特性：</p><p>　　表5.2MCS-51系列單片機(jī)部分芯片型號(hào)對(duì)照表</p><p>　　MCS－51單片機(jī)可分為51和52兩個(gè)子系列，并以芯片型號(hào)的最末位數(shù)字作為標(biāo)志。其中8x51是基本型，8x52是增強(qiáng)型。</p><p>　　采用HMOS工藝的基本型8x51，片內(nèi)集成有8位CPU，4KB ROM（8031片內(nèi)無ROM）

64、，128B RAM，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)全雙工串行通信接口（UART），擁有乘除運(yùn)算指令和位處理指令。采用CHMOS工藝的基本型8xC51，有三種功耗控制方式，能有效降低功耗。</p><p>　　增強(qiáng)型8x52，與8x51不同的是片內(nèi)ROM增加到8KB，RAM增加到256B，定時(shí)/計(jì)數(shù)器增加到3個(gè)，串行接口的通信速率快了6倍。</p><p>　　目前比較常見的ATMEL89C5

65、1系列單片機(jī)，也采用CHMOS工藝，其片內(nèi)含有4KB可編程、擦除只讀存儲(chǔ)器FPEROM（Flash Programmable and Erasable Read Only Memory），使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與80C51系列的引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。</p><p>　　芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲(chǔ)編程器對(duì)程序存儲(chǔ)器重復(fù)編程因而89C51的性價(jià)比遠(yuǎn)高于80C51。<

66、/p><p>　　本系統(tǒng)使用的是新型AT89C51系列單片機(jī)的D版本芯片，AT89C51系列單片機(jī)的特點(diǎn)有：</p><p>　?。?）增強(qiáng)型6時(shí)鐘/機(jī)器周期，12時(shí)鐘/機(jī)器周期8051 CPU。</p><p>　?。?）工作電壓：5.5V-3.4V。</p><p>　　（3）通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口

67、/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）P0口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。</p><p>　　（4）ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器/仿真器，可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序。</p><p>　　（5）內(nèi)部帶有E^2PROM可用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。</p><p>　　（6）內(nèi)部

68、集成MAX810專用復(fù)位電路，可省去外部復(fù)位電路。</p><p>　?。?）共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可以當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用。</p><p>　　（8）.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。</p><p>　?。?）通用異步串行口（URAT），還可以用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UAR

69、T。</p><p>　　最主要的是此芯片的功耗非常低，掉電模式下工作電流小于0.1uA，空閑模式下為2mA，正常工作狀態(tài)下為4mA－7mA，另外掉電模式可由外部中斷喚醒。</p><p>　　AT89C51通過禁止ALE時(shí)鐘信號(hào)輸出、外部時(shí)鐘頻率降一半以及單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器增益降低一半等措施，使其具有了良好的抗電磁輻射（EMI）能力。</p><p>　　本設(shè)計(jì)

70、采用ATMEL89C51系列的AT89C51單片機(jī)。</p><p>　　5.7 LCD顯示電路及硬件選取</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用LCD1602</p><p>　　1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中: </p><p>　　第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱

71、，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“陰影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(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)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行

72、命令。 </p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 </p><p>　　第15～16腳：空腳</p><p>　　圖5-7 1602外形尺寸</p><p><b>　　圖5-8讀操作時(shí)序</b></p><p><b>　　圖5-9寫操作時(shí)序</b>

73、</p><p>　　表5-3 1602的時(shí)序參數(shù)</p><p>　　圖5-10 1602與單片機(jī)的連接</p><p>　　LCD的D0~D7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

74、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端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 VSS為地電源。VDD接5V正電源。V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度</p><p>　　5.8

75、 硬件的抗干擾措施</p><p>　　抗干擾設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的關(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。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致

76、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。</p><p>　?。?）印刷電路板是檢測(cè)系統(tǒng)中元器件、信號(hào)線、電源線的高密度集合體，它的合理布線設(shè)計(jì)對(duì)提高系統(tǒng)的抗干擾能力有很大幫助。所以，對(duì)印刷電路板的設(shè)計(jì)

77、應(yīng)在布局簡單的前提下，使其符合抗干擾的設(shè)計(jì)原則；電路板元器件和焊接面的印制引線相互垂直，以減小寄生電容：PCB電源線和地線應(yīng)根據(jù)電流的大小，盡量加粗，盡量靠近，而且使其走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致。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。</p><p>　?。?）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。</p><p><b>　　6 軟件部分簡介</

78、b></p><p><b>　　6.1引言 </b></p><p>　　本章主要簡單介紹本設(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。</p><p>　　圖6-1 軟件設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　圖6-2 系統(tǒng)主處

79、理程序</p><p>　　主處理程序首先完成初始化工作，初始化后進(jìn)入循環(huán)處理，在循環(huán)過程中，主要處理獲得采集的模擬數(shù)據(jù)，并將得到的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)。整個(gè)程序基于中斷服務(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)來實(shí)現(xiàn)。主處理程序如圖5-2所示。通過流程圖可以看出，主處理程J手只負(fù)責(zé)簡單的標(biāo)志判斷和設(shè)置標(biāo)志，然后從制定的緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)放到相應(yīng)的緩沖區(qū)，其它的處理由中斷來處理

80、，因此主程序需要和中斷程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。</p><p>　　6.2數(shù)據(jù)處理子程序</p><p>　　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。數(shù)據(jù)測(cè)試的間隔時(shí)間通過定時(shí)器A來完成，就是在每次定時(shí)器A中斷到來時(shí)讀取A／D轉(zhuǎn)換采集得到的數(shù)據(jù)，在讀數(shù)據(jù)之前先停止A／D轉(zhuǎn)換，在讀取數(shù)據(jù)完畢后啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換。如果得到數(shù)據(jù)，則設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位通知主程序，告訴主程序已經(jīng)

81、得到新的數(shù)據(jù)，整個(gè)模塊采用的是中斷服務(wù)程序的結(jié)構(gòu)。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A／D轉(zhuǎn)換。該子程序的流程圖如圖5-2所示。</p><p>　　圖6-3數(shù)據(jù)測(cè)試子程序流程圖</p><p>　　6.3 LCD顯示部分</p><p>　　如圖6-4為LCD1602的顯示流程。</p>

82、<p>　　功能：顯示轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)據(jù)。LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，其代碼與標(biāo)準(zhǔn)的ASCII字符代碼一致.</p><p>　　圖6-4 LCD1602顯示流程</p><p><b>　　7 精度誤差分

83、析</b></p><p>　　由于溫度變化造成的誤差來源很多，所以會(huì)有不同現(xiàn)象的誤差出現(xiàn)，如溫度變化時(shí)，零點(diǎn)會(huì)有變化，其次在被應(yīng)力不變的情況下，不同溫度條件將可能有不同的輸出。前者稱為溫度引起的零點(diǎn)漂移，而后者稱為靈敏度漂移。</p><p>　　引起零點(diǎn)漂移的原因主要有應(yīng)變片粘貼的好壞，應(yīng)變片材料的不均勻，所選應(yīng)變片的電阻溫度特性不一致等。由上述原因造成的零點(diǎn)漂移，在測(cè)量橋

84、配好以后，往往具有固定的方向性，可采用簡單的方法，在相應(yīng)的橋臂中串入一個(gè)由較大溫度系數(shù)材料制成的電阻來進(jìn)行補(bǔ)償。</p><p>　　引起靈敏度漂移的主要原因是彈性體材料的彈性模數(shù)隨溫度的變化，應(yīng)變片靈敏系數(shù)隨溫度的變化、彈性元件熱膨脹系數(shù)變化及熱膨脹各向異性等因素。而以彈性模數(shù)隨溫度變化為主，且大多是隨溫度提高而靈敏度也相應(yīng)提高。對(duì)靈敏度漂移補(bǔ)償最簡單的方法是隨溫度的變化自動(dòng)調(diào)整供橋電壓，當(dāng)供橋電壓降低時(shí)，電橋

85、的不平衡輸出減小，即降低了電橋的靈敏度。正確的補(bǔ)償為在橋路進(jìn)行實(shí)際靈敏度漂移的測(cè)量，然后根據(jù)漂移的正或負(fù)方向、大小來確定補(bǔ)償方法及補(bǔ)償量。常用的方法有改變供橋穩(wěn)壓電源輸出值或在電路中串、并聯(lián)電阻等。一般當(dāng)靈敏度隨溫度升高而提高時(shí)，可在電源回路中串入一個(gè)正溫度系數(shù)的電阻加以補(bǔ)償。</p><p>　　在傳感器的制作中常用補(bǔ)償塊來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償并提高靈敏度。</p><p><b>　

86、　8 結(jié)束語</b></p><p>　　經(jīng)過理論分析證明，本文設(shè)計(jì)的應(yīng)變式高精度扭矩測(cè)量儀解決了很多其它扭矩測(cè)量儀一直存在的問題。其設(shè)計(jì)原理簡單，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。</p><p>　　在扭矩測(cè)量上使用簡單的應(yīng)變片來實(shí)現(xiàn)被測(cè)扭矩到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，大大簡化了傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，提高了扭矩測(cè)量儀的精度。</p><p&g

87、t;　　在電源設(shè)計(jì)采用接觸式滑環(huán)電刷，實(shí)現(xiàn)電橋的供電以及電壓信號(hào)的傳輸，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)信號(hào)之間的傳遞。改善了扭矩傳感器的頻率特性。從而更進(jìn)一步提高了扭矩儀的測(cè)量精度。此環(huán)節(jié)還可以進(jìn)一步改善，比如實(shí)現(xiàn)無線傳輸。</p><p>　　目前，市場(chǎng)對(duì)此類扭矩儀的需求量非常大，其廣泛應(yīng)用于扭矩扳手、旋轉(zhuǎn)力矩（轉(zhuǎn)動(dòng)力矩）、攪拌力矩、舵機(jī)力矩的精密測(cè)量和自動(dòng)控及科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，具有較高的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。</p>

88、<p><b>　　9 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 曾國華.旋轉(zhuǎn)軸扭矩測(cè)量方法研究[J].機(jī)械加工與自動(dòng)化</p><p>　　[2] 汪諍，潘麗華.扭矩測(cè)量技術(shù)淺談[J].甘肅科技</p><p>　　[3] 梁衛(wèi)華,常漢寶,劉鎮(zhèn).基于多傳感器信息融合的旋轉(zhuǎn)機(jī)械扭矩測(cè)量方法的研究</p><