無線傳輸應(yīng)變型扭矩儀.doc
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無線傳輸應(yīng)變型扭矩儀,頁數(shù)75 字?jǐn)?shù) 26207摘要根據(jù)電阻應(yīng)變性原理，把彈性體受扭矩產(chǎn)生的變形轉(zhuǎn)換成與其成線性關(guān)系的電信號，從而來完成扭矩測量的特點。研制了一種由nrf2401無線傳輸芯片和at89lv51單片機構(gòu)成的。系統(tǒng)包括采集模塊和接收模塊。采集模塊是整個扭矩儀的核心，由應(yīng)變電橋、信號調(diào)理單元...
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無線傳輸應(yīng)變型扭矩儀
頁數(shù)75 字?jǐn)?shù) 26207
摘要
根據(jù)電阻應(yīng)變性原理，把彈性體受扭矩產(chǎn)生的變形轉(zhuǎn)換成與其成線性關(guān)系的電信號，從而來完成扭矩測量的特點。研制了一種由NRF2401無線傳輸芯片和AT89LV51單片機構(gòu)成的無線傳輸應(yīng)變型扭矩儀。系統(tǒng)包括采集模塊和接收模塊。采集模塊是整個扭矩儀的核心，由應(yīng)變電橋、信號調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集單元、無線傳輸單元四部分組成。通過采用SOC技術(shù)將數(shù)據(jù)采集與敏感彈性元件置于一體，在旋轉(zhuǎn)軸上完成了扭矩信號的智能采集，采用無線數(shù)字傳輸技術(shù)實現(xiàn)了對測量數(shù)據(jù)的非接觸傳輸，從而提高了測量精度。在接收模塊端實現(xiàn)LED顯示；使用一4×4小鍵盤，完成對采樣間隔、輸出信號模式以及報警閥值的設(shè)定；同時提供頻率信號、4～20mA電流環(huán)、脈寬調(diào)制和RS485直接數(shù)字碼4種形式輸出信號，提供了用戶系統(tǒng)多樣化的接口。
試驗表明:該扭矩儀工作可靠，測試精度高，具有廣泛的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:扭矩測量，SOC，無線傳輸，nRF2401，AT89LV51
目錄
第1章 設(shè)計任務(wù)和目標(biāo) 4
1、１ 引言 4
1、2 設(shè)計背景 4
1、3 設(shè)計的原始資料 4
1、4 設(shè)計的任務(wù) 6
1、5 設(shè)計主要技術(shù)指標(biāo) 7
第2章 工作原理和總體方案 8
2、1引言 8
2、2應(yīng)變式扭矩傳感器的設(shè)計背景 8
2、3變式扭矩傳感器的基本原理 9
2、3、1 概述 9
2、3、2 應(yīng)變效應(yīng)和壓阻效應(yīng) 9
2、3、3 扭矩測量原理 11
2、4 方案確定 14
2、4、1 單片機的選擇 14
2、4、2 信號調(diào)理電路的設(shè)計 15
2、4、3 數(shù)據(jù)傳送、接收模塊的設(shè)計 15
2、4、4 外圍接口模塊的設(shè)計 15
2、5 設(shè)計的關(guān)鍵問題 15
2、6方案論證 15
第3章 硬件的設(shè)計 16
3、1 引言 16
3、2電橋電路的設(shè)計 16
3、2、1電橋電路的選用 16
3、2、2 應(yīng)變片的選用 18
3、2、3 誤差計算 20
3、3硬件的設(shè)計 21
3、3 、1放大器INA122芯片介紹 21
3、3、2 MAX 1237 芯片介紹 23
3.、3、3 AT89LV51芯片介紹 25
3、3、4 無線傳輸NRF2401芯片介紹 30
3、3、5 5822 芯片介紹 33
3、3、6電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 34
3、3、7 電壓/電流變換器XTR110及應(yīng)用 36
3、3、8 ICM7218B 40
3、4電源電路設(shè)計 42
第4章 計算 44
4、1 有關(guān)電源電路的計算 44
4、2 AD652的計算 45
4、3有關(guān)技術(shù)指標(biāo)的計算 47
第5章 軟件設(shè)計 49
5、1 引言 49
5、2 采集模塊程序設(shè)計 49
5、2、1 地址單元的分配 49
5、2、2 A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計 49
5、3 接收模塊程序設(shè)計 50
5、3、1 地址單元的分配 50
5、3、2 鍵盤程序的設(shè)計 50
5、3、3 顯示及報警程序設(shè)計 51
5、3、3 外圍模塊程序設(shè)計 52
5、4 程序流程圖 52
5、4、1 采集模塊程序流程 52
5、4、2接收模塊程序流程圖 55
第6章 總結(jié) 59
第7章 致謝 60
第8章 參考文獻(xiàn) 61
附錄 62
附錄一 程序清單 62
1、 采集模塊程序 62
2、接收模塊程序 64
附錄二 元器件清單 73
參考文獻(xiàn)
[1] 文西芹、張永忠 扭矩傳感器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J] 儀表技術(shù)與傳感器，2001，（12）。
[2] Nordic.NRF2410Product Spectification[Z].Nordiccorporation,2003 03。
[3] 付 鵬、張為公、陳曉冰、沈 飛，基于SOC的無線傳輸?shù)呐ぞ貎x的研制[J]，測控技術(shù)，2005，（9）。
[4] MSP430X1XX user guide[Z].Texas Instruments(TI).2002。
[5] 涂時亮，單片機控制技術(shù)，復(fù)旦大學(xué)出版社，1996。
頁數(shù)75 字?jǐn)?shù) 26207
摘要
根據(jù)電阻應(yīng)變性原理，把彈性體受扭矩產(chǎn)生的變形轉(zhuǎn)換成與其成線性關(guān)系的電信號，從而來完成扭矩測量的特點。研制了一種由NRF2401無線傳輸芯片和AT89LV51單片機構(gòu)成的無線傳輸應(yīng)變型扭矩儀。系統(tǒng)包括采集模塊和接收模塊。采集模塊是整個扭矩儀的核心，由應(yīng)變電橋、信號調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集單元、無線傳輸單元四部分組成。通過采用SOC技術(shù)將數(shù)據(jù)采集與敏感彈性元件置于一體，在旋轉(zhuǎn)軸上完成了扭矩信號的智能采集，采用無線數(shù)字傳輸技術(shù)實現(xiàn)了對測量數(shù)據(jù)的非接觸傳輸，從而提高了測量精度。在接收模塊端實現(xiàn)LED顯示；使用一4×4小鍵盤，完成對采樣間隔、輸出信號模式以及報警閥值的設(shè)定；同時提供頻率信號、4～20mA電流環(huán)、脈寬調(diào)制和RS485直接數(shù)字碼4種形式輸出信號，提供了用戶系統(tǒng)多樣化的接口。
試驗表明:該扭矩儀工作可靠，測試精度高，具有廣泛的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:扭矩測量，SOC，無線傳輸，nRF2401，AT89LV51
目錄
第1章 設(shè)計任務(wù)和目標(biāo) 4
1、１ 引言 4
1、2 設(shè)計背景 4
1、3 設(shè)計的原始資料 4
1、4 設(shè)計的任務(wù) 6
1、5 設(shè)計主要技術(shù)指標(biāo) 7
第2章 工作原理和總體方案 8
2、1引言 8
2、2應(yīng)變式扭矩傳感器的設(shè)計背景 8
2、3變式扭矩傳感器的基本原理 9
2、3、1 概述 9
2、3、2 應(yīng)變效應(yīng)和壓阻效應(yīng) 9
2、3、3 扭矩測量原理 11
2、4 方案確定 14
2、4、1 單片機的選擇 14
2、4、2 信號調(diào)理電路的設(shè)計 15
2、4、3 數(shù)據(jù)傳送、接收模塊的設(shè)計 15
2、4、4 外圍接口模塊的設(shè)計 15
2、5 設(shè)計的關(guān)鍵問題 15
2、6方案論證 15
第3章 硬件的設(shè)計 16
3、1 引言 16
3、2電橋電路的設(shè)計 16
3、2、1電橋電路的選用 16
3、2、2 應(yīng)變片的選用 18
3、2、3 誤差計算 20
3、3硬件的設(shè)計 21
3、3 、1放大器INA122芯片介紹 21
3、3、2 MAX 1237 芯片介紹 23
3.、3、3 AT89LV51芯片介紹 25
3、3、4 無線傳輸NRF2401芯片介紹 30
3、3、5 5822 芯片介紹 33
3、3、6電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 34
3、3、7 電壓/電流變換器XTR110及應(yīng)用 36
3、3、8 ICM7218B 40
3、4電源電路設(shè)計 42
第4章 計算 44
4、1 有關(guān)電源電路的計算 44
4、2 AD652的計算 45
4、3有關(guān)技術(shù)指標(biāo)的計算 47
第5章 軟件設(shè)計 49
5、1 引言 49
5、2 采集模塊程序設(shè)計 49
5、2、1 地址單元的分配 49
5、2、2 A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計 49
5、3 接收模塊程序設(shè)計 50
5、3、1 地址單元的分配 50
5、3、2 鍵盤程序的設(shè)計 50
5、3、3 顯示及報警程序設(shè)計 51
5、3、3 外圍模塊程序設(shè)計 52
5、4 程序流程圖 52
5、4、1 采集模塊程序流程 52
5、4、2接收模塊程序流程圖 55
第6章 總結(jié) 59
第7章 致謝 60
第8章 參考文獻(xiàn) 61
附錄 62
附錄一 程序清單 62
1、 采集模塊程序 62
2、接收模塊程序 64
附錄二 元器件清單 73
參考文獻(xiàn)
[1] 文西芹、張永忠 扭矩傳感器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J] 儀表技術(shù)與傳感器，2001，（12）。
[2] Nordic.NRF2410Product Spectification[Z].Nordiccorporation,2003 03。
[3] 付 鵬、張為公、陳曉冰、沈 飛，基于SOC的無線傳輸?shù)呐ぞ貎x的研制[J]，測控技術(shù)，2005，（9）。
[4] MSP430X1XX user guide[Z].Texas Instruments(TI).2002。
[5] 涂時亮，單片機控制技術(shù)，復(fù)旦大學(xué)出版社，1996。
