[优秀毕业设计毕业论文]双通道动态应变测试仪软硬件设计.doc
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[优秀毕业设计毕业论文]双通道动态应变测试仪软硬件设计,摘 要本文介绍了基于微机的动态应变仪软硬件研究与设计，可以实现应变信号采集、运算、显示等功能，并采用rs232串行方式与上位机通讯，将数据传输到上位机作进一步处理。针对微弱信号在硬件选择上和软件方面采用相应方法来提高精度和抗干扰能力。本系统在硬件上采用与mcs-51系列单片机兼容的单片机at89c52为核心，由中央处理...
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摘 要
本文介绍了基于微机的动态应变仪软硬件研究与设计，可以实现应变信号采集、运算、显示等功能，并采用RS232串行方式与上位机通讯，将数据传输到上位机作进一步处理。针对微弱信号在硬件选择上和软件方面采用相应方法来提高精度和抗干扰能力。
本系统在硬件上采用与MCS-51系列单片机兼容的单片机AT89C52为核心，由中央处理模块、信号调理模块、数据采集模块、人机接口模块和电源模块五部分构成。软件由上位机软件和下位机软件两部分构成。
本测试仪器具有测试动态应变量、静态应变量和频率等功能，适合与多种工程应用。
关键词： 单片机 动态应变测量 惠斯登电桥 微机通讯 电桥选择 自动校零
Hardware and Software Design of
Dual-channel Dynamic Strain Testing Instrument
Abstract
Reseach on the dynamic strain testing instrument based on micro-computer commun-ication is introduced in this article,the instrument can realize the strain’s signal colletion, operating ,display and so on,and communicate with upper computer in asynchronism ser-ial communication, Transport the data to upper computer for further processing. introduced. In hardware and software we adopt different measure to improve precision and ability of anti-jamming.
In hardware, AT89C52 compatible with MCS-51 is the center of the dynamic strai-n testing instrument. The system include center process unit, signal conditioning modules, signal collecting modules, monitor interface modules and power supply modules. The sys-tem software is composed of down-computer software and upper-computer software.
The testing instrument has the function of testing static strain,dynamic strain, freque-ncy and so on, suited to a variety of engineering applications.
Key words: MCS,dynamic strain measurement,wheatstone bridge,micro-computer commun-ications,bridge select,automatic zero
目 录
摘要 I
Abstract II
目录 III
表列 V
图列 V
第一章 绪论 1
1.1 应变仪的研究背景与意义 1
1.2 应变电测技术的发展 1
1.3 应变电测的优缺点概述 1
1.4 国内外应变仪的研究现状 2
1.4.1 国外应变仪研究现状 2
1.4.2国内应变仪研究现状 4
第二章 应变仪的测量原理 6
2.1电阻式应变仪基本工作原理 6
2.2 电阻应变片的工作原理 6
2.3应变片结构 7
2.4金属电阻应变片的材料 8
2.5应变片的测量电路 9
2.5.1直流电桥的工作原理 9
2.5.2测量电桥的几种接线方法 11
第三章 系统硬件设计 12
3.1中央处理单元 12
3.2电源模块 13
3.3 电桥选择电路 14
3.4信号调理电路 16
3.4.1 程控放大电路设计 16
3.4.2 程控低通滤波电路设计 19
3.5 频率测量 22
3.6 A/D转换 23
3.7 按键 25
3.8 LCD显示 26
3.9 串行通讯 30
3.10 接地技术 31
第四章 系统软件设计 32
4.1概述 32
4.1.1系统的软件设计思想 32
4.1.2下位机软件的构成 32
4.2主程序设计 33
4.3仪器故障自检 34
4.3.1故障自检方式 34
4.3.2自检项目 34
4.4初始化 38
4.5中断 39
4.6信号采样与数据处理 39
4.7下位机通讯程序设计 44
4.7.1通信协议 44
4.7.2下位机通讯程序设计 45
4.8显示模块程序设计 45
第五章 结论 49
参考文献 50
致谢 52
附录A 双通道动态应变测试仪电路原理图 53
附录B 双通道动态应变测试仪PCB 54
表列
表1-1 SDY2101通用型动态应变仪性能参数 4
表3-1 CD4052引脚功能说明 15
表3-2 CD4052真值表 16
表3-3 控制输入端值与选通通道关系 20
表3-4 控制输入端、选通通道、阻值、截止频率四者关系 24
表3-5 AD574控制信号功能表 26
表3-6 按键位置与输出键值关系 27
表3-7 并行接口说明 29
表4-1 串行通信协议 44
图列
图1-1 DRC-3410数字高速动态应变仪背面板 3
图1-2 Visual LOG软件界面 3
图1-3 SDY2101型通用动态应变仪 4
图1-4西格玛(sigmar)手持式动、静态应力测量仪 5
图2-1 金属电阻丝应变效应 6
图2-2 金属电阻应变片的结构 8
图2-3 常用应变片的形式 9
图2-4 直流电桥 10
图3-1 系统总体框图 13
图3-2 稳压电源电路原理图 14
图3-3 CD4052引脚图 15
图3-4桥路选择电路原理图 16
图3-5 AD524基本结构图 ..
本文介绍了基于微机的动态应变仪软硬件研究与设计，可以实现应变信号采集、运算、显示等功能，并采用RS232串行方式与上位机通讯，将数据传输到上位机作进一步处理。针对微弱信号在硬件选择上和软件方面采用相应方法来提高精度和抗干扰能力。
本系统在硬件上采用与MCS-51系列单片机兼容的单片机AT89C52为核心，由中央处理模块、信号调理模块、数据采集模块、人机接口模块和电源模块五部分构成。软件由上位机软件和下位机软件两部分构成。
本测试仪器具有测试动态应变量、静态应变量和频率等功能，适合与多种工程应用。
关键词： 单片机 动态应变测量 惠斯登电桥 微机通讯 电桥选择 自动校零
Hardware and Software Design of
Dual-channel Dynamic Strain Testing Instrument
Abstract
Reseach on the dynamic strain testing instrument based on micro-computer commun-ication is introduced in this article,the instrument can realize the strain’s signal colletion, operating ,display and so on,and communicate with upper computer in asynchronism ser-ial communication, Transport the data to upper computer for further processing. introduced. In hardware and software we adopt different measure to improve precision and ability of anti-jamming.
In hardware, AT89C52 compatible with MCS-51 is the center of the dynamic strai-n testing instrument. The system include center process unit, signal conditioning modules, signal collecting modules, monitor interface modules and power supply modules. The sys-tem software is composed of down-computer software and upper-computer software.
The testing instrument has the function of testing static strain,dynamic strain, freque-ncy and so on, suited to a variety of engineering applications.
Key words: MCS,dynamic strain measurement,wheatstone bridge,micro-computer commun-ications,bridge select,automatic zero
目 录
摘要 I
Abstract II
目录 III
表列 V
图列 V
第一章 绪论 1
1.1 应变仪的研究背景与意义 1
1.2 应变电测技术的发展 1
1.3 应变电测的优缺点概述 1
1.4 国内外应变仪的研究现状 2
1.4.1 国外应变仪研究现状 2
1.4.2国内应变仪研究现状 4
第二章 应变仪的测量原理 6
2.1电阻式应变仪基本工作原理 6
2.2 电阻应变片的工作原理 6
2.3应变片结构 7
2.4金属电阻应变片的材料 8
2.5应变片的测量电路 9
2.5.1直流电桥的工作原理 9
2.5.2测量电桥的几种接线方法 11
第三章 系统硬件设计 12
3.1中央处理单元 12
3.2电源模块 13
3.3 电桥选择电路 14
3.4信号调理电路 16
3.4.1 程控放大电路设计 16
3.4.2 程控低通滤波电路设计 19
3.5 频率测量 22
3.6 A/D转换 23
3.7 按键 25
3.8 LCD显示 26
3.9 串行通讯 30
3.10 接地技术 31
第四章 系统软件设计 32
4.1概述 32
4.1.1系统的软件设计思想 32
4.1.2下位机软件的构成 32
4.2主程序设计 33
4.3仪器故障自检 34
4.3.1故障自检方式 34
4.3.2自检项目 34
4.4初始化 38
4.5中断 39
4.6信号采样与数据处理 39
4.7下位机通讯程序设计 44
4.7.1通信协议 44
4.7.2下位机通讯程序设计 45
4.8显示模块程序设计 45
第五章 结论 49
参考文献 50
致谢 52
附录A 双通道动态应变测试仪电路原理图 53
附录B 双通道动态应变测试仪PCB 54
表列
表1-1 SDY2101通用型动态应变仪性能参数 4
表3-1 CD4052引脚功能说明 15
表3-2 CD4052真值表 16
表3-3 控制输入端值与选通通道关系 20
表3-4 控制输入端、选通通道、阻值、截止频率四者关系 24
表3-5 AD574控制信号功能表 26
表3-6 按键位置与输出键值关系 27
表3-7 并行接口说明 29
表4-1 串行通信协议 44
图列
图1-1 DRC-3410数字高速动态应变仪背面板 3
图1-2 Visual LOG软件界面 3
图1-3 SDY2101型通用动态应变仪 4
图1-4西格玛(sigmar)手持式动、静态应力测量仪 5
图2-1 金属电阻丝应变效应 6
图2-2 金属电阻应变片的结构 8
图2-3 常用应变片的形式 9
图2-4 直流电桥 10
图3-1 系统总体框图 13
图3-2 稳压电源电路原理图 14
图3-3 CD4052引脚图 15
图3-4桥路选择电路原理图 16
图3-5 AD524基本结构图 ..
