1　数显式拉压力测试仪的硬件结构

　　数显式拉压力测试仪具有20N、200N、2000N、50N、500N、5000N、10N、100N、1000N、1吨、2吨、5吨等量程,误差要求为±1%。它具有键控自动校准、手动或自动量程转换、仪表故障自检、测量数据存储等功能,全部采用键盘输入、程序控制。系统采用AT89C52 8位CMOS微处理器芯片,片内有8K字节的闪速可编程及可擦除只读存储器(EPROM)以及256字节的RAM并支持低功耗闲置与掉电模式。A/D转换器采用16位逐次逼近式模数转换器芯片MAX195。系统硬件结构图如图1。数显式拉压力测试仪采用独立式键盘,键盘功能定义如下:

　　设定键:设置压力测量值的上下限。

　　校准键:校准零点和标准砝码值。

　　峰值键:记录并显示所测值的最大值。

　　清零键:实现“去皮”功能。

　　加一键:实现按键加一及自动加一功能。

　　闪烁位移动功能键:实现闪烁显示位顺次移动。

　　2　数显式拉压力测试仪的监控程序

　　监控程序即管理程序是用来管理整个数显式拉压力测试仪工作的。仪表的全部功能都是在硬件的支持下,由监控程序来实现。

　　2·1　仪表的监控程序结构数显式拉压力测试仪的监控程序由整机初始化程序、键盘控制程序和A/D转换中断子程序三部分组成,整个程序采用模块化设计,主程序框图如图2。

　　开机或复位后,首先进入整机初始化程序。监控程序的初始化模块完成仪表软硬件的初态设置,即工作单元和中断系统的初始化并置栈指针的初值;然后仪表进入主程序工作。在键盘控制程序模块中,当有键按下时,计算键值并转入相应的按键处理服务子程序;子程序执行完毕,返回主程序。当MAX195完成一次A/D转换后,向CPU发出中断请求信号,CPU响应后,进入外部中断子程序获得A/D转换结果,然后执行标度变换子程序,得出实际的压力测量值,并显示出来,最后,调用看门狗复位子程序,对整个系统进行保护。

　　2·2　峰值保持

　　峰值保持功能用于保存并显示所设定时间内出现的最大值。对于数显式拉压力测试仪,可用来测试试件所受拉力或压力的最大值或做破坏性试验,例如:测试弹簧拉断或压断瞬间所承受拉力或压力的极值。由于瞬间数值变化非常剧烈,为了保证精度,系统必须使用快速A/D转换器。根据实际情况,我们选择了MAXIM公司生产的16位逐次逼近式模———数转换器芯片MAX195。

　　2·3　A/D转换器MAX195与单片机的接口

　　MAX195具有转换速度快、精度高、功耗低、易与μP接口等优点。MAX195的转换速率为85ksps,转换时间可达9·4μs;具有内置采样、保持电路;三态串行数据输出;以及关闭模式(Shutdown Mode)下的电流仅为10μA。MAX195与μP以模式2联接,即:一次转换结束后,再进行数据传送。MAX195与单片机的接口如图3。

　　A/D转换中断服务子程序清单如下:

　　3　结束语

　　经过安装调试,数显式拉压力测试仪已正式投入使用。从使用效果来看,各功能模块工作正常,尤其峰值键工作稳定。除正常时漂外,仪表的示值相对误差控制在±1%以内,达到了预期目标。

　　参考文献:

　　[1]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京航空航天大学出版社,1993.

　　[2]王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京航空航天大学出版社,1998.

　　作者简介:李慧(1977-),女,山东省泰安市,在读硕士研究生,主要从事自动控制方面的研究。

　　(收稿日期:2001-04)