一種新型智能壓力檢測系統的設計研究

姜燕妮 柴紅

摘要：針對當前社會對集自動檢測抽樣與轉換、高精度、多標度變換及人機互動型操作功能于一體的壓力檢測需求，提出了一種新型智能壓力檢測系統方案。該系統包含STC12C5A60S2為主處理器的最小系統，A/D轉換模塊，液晶顯示模塊以及智能紅外人機交互模塊4大模塊。通過0～180kg重量范圍內多件物體的垂直壓力測試實驗，該系統實現壓力檢測的相對誤差范圍為0.55%～0.98%。

關鍵詞：壓力檢測 最小系統 A/D轉換 液晶顯示 智能人機交互

中圖分類號：TM 930.9 文獻標識碼：A？？？？文章編號：1007-9416（2016）05-0000-0

1 智能壓力檢測系統設計方案

智能壓力檢測系統的主要設計結構為4大模塊，即STC12C5A60S2最小系統模塊、A/D轉換模塊、LCD輸出顯示模塊以及智能人機互動模塊，共同完成壓力檢測的整個環節。壓力經過電阻應變式傳感器轉換為電壓信號，再經RC濾波輸入到8位A/D轉換芯片ADS1232中將進行A/D轉換，單片機控制19264液晶輸出顯示準確的壓力值，期間人機交互模塊電路完成人機遠程互動。

2 系統硬件模塊設計

2.1一鍵開關電路設計

一鍵開關電路用來方便控制整個系統的開關狀態。設計S3為系統的總開關，按下后+5V供電電路啟動，系統運行，再次按下后切斷供電，系統關閉。VP是由220V電壓經過電源適配器后轉換的約為8.35V的直流電壓，SWTICH是接到單片機P3.3引腳的輸入檢測I/O口，ONOFF是連接到P0.1引腳的輸出控制I/O口，V7和VWRIELESS是輸出，將其連接到穩壓芯片PQ05RD21便可輸出+5V供電電壓。

電路設計設計原理為：第一次按鍵S3后拉低VP，使得按下Q4、Q5 PNP管導通，V7輸出約8.3V電壓經過穩壓芯片穩壓到5V供電給單片機、AD模塊等，同時控制單片機給ONOFF引腳輸出高電平以維持供電狀態，這時便實現了一鍵開機的功能；當第二次按下鍵S3后，當SWTICH引腳檢測到低電平，這時是單片機控制ONOFF引腳輸出低電平，此時Q2不導通，導致Q4、Q5截止，此時輸出V7和VWRIELESS大約有幾十毫伏電壓，不足以穩壓到+5V供電，單片機關機，AD等無法進行，實現一鍵關機的功能。

2.2 A/D 轉換及LCD實時顯示模塊

壓力傳感器輸出的電壓模擬量需要通過A/D轉換器進行信號的模數轉換，在此選擇ADS1232芯片，其內部嵌有信號放大電路，可以將信號量增強以易于轉換。在此之前信號需經濾波電路處理掉邊緣不規整的波動信號，才能將較為完整的波形輸出到ADS1232進行下一步的處理。信號濾波電路的輸出將連接到ADS1232中進行模數轉換。LCD顯示模塊電路中供電部分依舊由一鍵開關電路穩壓輸出后的+5V來供電，完成壓力輸出顯示。

2.3 人機交互模塊

人機交互模塊，即紅外遙控電路。當遙控器按鍵時會發出一串序列號，紅外接收模塊通過接收此序列號從而控制單片機實行某種操作，具體實現的功能有：顯示器清零操作、開關系統操作、開啟與關閉LCD背光、標度轉換等。

3 實驗與測試

3.1系統實現

系統實物板上設計有三個按鍵，S1為ON/OFF一鍵開關機鍵，S2為液晶顯示清零鍵，在任何情況下可以暫停顯示，使顯示回歸零狀態，S3為單位轉換按鍵，按下后可以使稱重顯示在公斤kg和磅LB之間轉換，其轉換公式在程序中已經設定好。經過所有的按鍵測試，證實所有按鍵均能實行相應功能。

3.2系統壓力檢測實驗

智能壓力檢測系統所購買的電阻應變式傳感器的檢測范圍是0～180kg，經完成測試后可以擴大量程，更好應用到實際生活中。為了進行系統壓力測試，分別選擇10.2kg、47.6kg、50kg、78kg、90.4kg、140.2kg、160kg、180kg不同重量的物體垂直給予載重盤壓力，記錄壓力顯示，匯總結果如表1。

從測試結果來看壓力檢測系統實現了壓力檢測的高精度，在10.2kg壓力檢測時相對誤差最大，為0.98%，90.4kg時相對誤差最小，為0.55%。實驗表明，在合適的量程范圍內，壓力測試是可以較高精度的實現。

4 結語

智能壓力檢測系統使得壓力的自動檢測、標度轉換、實時顯示以及良好的人機互動模塊等功能更加全面，從測試結果來看驗證了方案的可行性，分析測試數據，線性度良好，同時具備智能紅外遙控遠程控制的優點。整個系統結構簡單，使用方便，功能齊全，應用廣泛，具有一定的開發價值。

參考文獻

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