嵌入式基于C8051F單片機(jī)的氣流儀

　　儀器傳感器有兩個，分別為氣壓傳感器和稱重傳感器。據(jù)本儀器的設(shè)計(jì)精度要求，選擇微重傳感器和微壓傳感器。硬件框圖如圖1所示。

　　儀器工作過程：在電子稱上稱8 g棉樣后均勻地放入試樣筒內(nèi)，形成固定密度的纖維塞。氣泵向儲氣筒充氣產(chǎn)生恒壓，恒壓氣流經(jīng)氣阻(試樣筒內(nèi)的纖維塞)流入儀器，在試樣筒的兩端形成了氣壓差。由于不同馬克隆值的棉纖維對氣流的阻力不同，因此形成的壓差也不同，氣壓傳感器將此壓差信號轉(zhuǎn)換成電量，單片機(jī)將數(shù)據(jù)處理后，顯示出馬克隆值及馬克隆值等級，同時還能完成平均值的運(yùn)算。

　　3軟件設(shè)計(jì)

　　儀器控制程序設(shè)計(jì)是按照結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的，將整個程序細(xì)分為若干子程序，以方便調(diào)試與檢查。

　　儀器開機(jī)上電后，單片機(jī)首先查詢儀器是否需要砝碼校準(zhǔn)，如果需要則進(jìn)行砝碼校準(zhǔn)，否則判斷是否馬值校準(zhǔn)，如果是進(jìn)行馬值校準(zhǔn)，否則判斷是否稱重。當(dāng)稱量了8 g的棉花后，程序判斷P1.7口是否為低電平，如果是則進(jìn)行馬值測定，否則仍進(jìn)入稱重子程序。由于我們的儀器只能測量馬值范圍為2.5～7.0的馬值，因此得到馬值時首先判斷馬值是否滿度。當(dāng)測量值低于1 V時，也就是馬值低于2.5時，認(rèn)為馬值滿度，并顯示E000，若馬值沒有滿度則依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算馬值真值。最后進(jìn)行馬值等級的判斷，依據(jù)國標(biāo)的規(guī)定，馬值范圍在3.7～4.2的為A級，3.5～3.6，4.3～4.9的為B級，3.4以下或5.0以上為C級。判斷結(jié)束后，單片機(jī)調(diào)用顯示子程序，顯示出被側(cè)棉樣的馬值及相應(yīng)的等級。

圖2是主程序流程圖。

　　整個軟件子程序包括砝碼校準(zhǔn)子程序，馬值校準(zhǔn)子程序，稱重子程序，馬值測量子程序，顯示子程序以及一些算法子程序等。

　　通過對傳感器及其放大電路的設(shè)計(jì)，我們知道當(dāng)氣壓為零點(diǎn)時，電壓為0.500 V，當(dāng)氣壓滿度為400 Pa時，電壓為2.46 V，曲線如圖3所示。

　　從考慮精度的要求出發(fā)，我們選擇A／D轉(zhuǎn)換為10位，參考電壓為2.5 V，當(dāng)輸入模擬量為2.5 V時，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量為210=1 024(800H)，根據(jù)硬件電路，當(dāng)試樣筒沒有放入棉花時，氣流通過后測得的氣壓差0，送入單片機(jī)的電壓為0.500 V，即由方程：

　　換算成對應(yīng)的數(shù)字量為0CDH，根據(jù)式(4)和表1的數(shù)據(jù)可以算出馬克隆值和數(shù)字量的一個對應(yīng)表，將此表輸入程序中作為馬值計(jì)算的基準(zhǔn)。