摘 要


本文介紹了基于微機的動態(tài)應(yīng)變儀軟硬件研究與設(shè)計，可以實現(xiàn)應(yīng)變信號采集、運算、顯示等功能，并采用RS232串行方式與上位機通訊，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C作進(jìn)一步處理。針對微弱信號在硬件選擇上和軟件方面采用相應(yīng)方法來提高精度和抗干擾能力。
本系統(tǒng)在硬件上采用與MCS-51系列單片機兼容的單片機AT89C52為核心，由中央處理模塊、信號調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機接口模塊和電源模塊五部分構(gòu)成。軟件由上位機軟件和下位機軟件兩部分構(gòu)成。
本測試儀器具有測試動態(tài)應(yīng)變量、靜態(tài)應(yīng)變量和頻率等功能，適合與多種工程應(yīng)用。


關(guān)鍵詞： 單片機 動態(tài)應(yīng)變測量 惠斯登電橋 微機通訊 電橋選擇 自動校零


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 錄

摘要 I
Abstract II
目錄 III
表列 V
圖列 V
第一章 緒論 1
1.1 應(yīng)變儀的研究背景與意義 1
1.2 應(yīng)變電測技術(shù)的發(fā)展 1
1.3 應(yīng)變電測的優(yōu)缺點概述 1
1.4 國內(nèi)外應(yīng)變儀的研究現(xiàn)狀 2
1.4.1 國外應(yīng)變儀研究現(xiàn)狀 2
1.4.2國內(nèi)應(yīng)變儀研究現(xiàn)狀 4
第二章 應(yīng)變儀的測量原理 6
2.1電阻式應(yīng)變儀基本工作原理 6
2.2 電阻應(yīng)變片的工作原理 6
2.3應(yīng)變片結(jié)構(gòu) 7
2.4金屬電阻應(yīng)變片的材料 8
2.5應(yīng)變片的測量電路 9
2.5.1直流電橋的工作原理 9
2.5.2測量電橋的幾種接線方法 11
第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 12
3.1中央處理單元 12
3.2電源模塊 13
3.3 電橋選擇電路 14
3.4信號調(diào)理電路 16
3.4.1 程控放大電路設(shè)計 16
3.4.2 程控低通濾波電路設(shè)計 19
3.5 頻率測量 22
3.6 A/D轉(zhuǎn)換 23
3.7 按鍵 25
3.8 LCD顯示 26
3.9 串行通訊 30
3.10 接地技術(shù) 31
第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 32
4.1概述 32
4.1.1系統(tǒng)的軟件設(shè)計思想 32
4.1.2下位機軟件的構(gòu)成 32
4.2主程序設(shè)計 33
4.3儀器故障自檢 34
4.3.1故障自檢方式 34
4.3.2自檢項目 34
4.4初始化 38
4.5中斷 39
4.6信號采樣與數(shù)據(jù)處理 39
4.7下位機通訊程序設(shè)計 44
4.7.1通信協(xié)議 44
4.7.2下位機通訊程序設(shè)計 45
4.8顯示模塊程序設(shè)計 45
第五章 結(jié)論 49
參考文獻(xiàn) 50
致謝 52
附錄A 雙通道動態(tài)應(yīng)變測試儀電路原理圖 53
附錄B 雙通道動態(tài)應(yīng)變測試儀PCB 54



表列
表1-1 SDY2101通用型動態(tài)應(yīng)變儀性能參數(shù) 4
表3-1 CD4052引腳功能說明 15
表3-2 CD4052真值表 16
表3-3 控制輸入端值與選通通道關(guān)系 20
表3-4 控制輸入端、選通通道、阻值、截止頻率四者關(guān)系 24
表3-5 AD574控制信號功能表 26
表3-6 按鍵位置與輸出鍵值關(guān)系 27
表3-7 并行接口說明 29
表4-1 串行通信協(xié)議 44

圖列
圖1-1 DRC-3410數(shù)字高速動態(tài)應(yīng)變儀背面板 3
圖1-2 Visual LOG軟件界面 3
圖1-3 SDY2101型通用動態(tài)應(yīng)變儀 4
圖1-4西格瑪(sigmar)手持式動、靜態(tài)應(yīng)力測量儀 5
圖2-1 金屬電阻絲應(yīng)變效應(yīng) 6
圖2-2 金屬電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu) 8
圖2-3 常用應(yīng)變片的形式 9
圖2-4 直流電橋 10
圖3-1 系統(tǒng)總體框圖 13
圖3-2 穩(wěn)壓電源電路原理圖 14
圖3-3 CD4052引腳圖 15
圖3-4橋路選擇電路原理圖 16
圖3-5 AD524基本結(jié)構(gòu)圖 ..