| 基于单片机的气体测漏仪器的系统集成 |
| 信息来源：【安坤科技】 加入时间：【2013/8/30】 点击次数：【1355】 【双击滚动窗口】 |
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摘要本文设计了一种基于干式测漏法(直接压力测试法)结合89C58单片机技术的气体测漏仪。利用高精度A／D对压力和温度信号进行检测，通过LCD即时显示采集的压差数据，并提供了通讯接口，便于数据储存和分析。克服了传统方法易受主观因紊的影响等缺点，实现了气密性检测的自动化。
1 引言
随着现代生产技术的不断进步，对检测手段也提出了越来越高的要求。如何快速检测泄漏(又称气密性测试)，是长期以来一直未能得到圆满解决的难题。目前国内外广为采用的检测方法为气泡法，又称湿式检测法，就是将充人一定压力气体的工件浸没在水中，然后由人工观察的方法，判断是否有气泡产生，并由气泡产的多少估计其泄漏程度。这种方法很容易产生误判，效率低，不能定量分析；浸水后需对工件做表面处理，防腐处理等，增加了测量费用。
由于泄漏造成被测件内气体质量减少会引起被测件内气体的一些参数发生变化。可以对这些参数进行定性和定量的分析，从而判断出泄漏量，这种方法被称作干式检漏法。干式检漏法主要包括流量测试法、直接压力测试法、差压测试法、氦气测量方法等。流量法是用微小流量测试仪对被测物加压来测出泄漏量；氦气法因测量消耗较大，一般用在高精度场合；差压测试法是由高精度的差压传感器测出泄漏被测件与标准件之间的压力差；直接压力测试法就是加正压或负压后关闭阀门，由压力表或压力传感器、压力开关等测出因被测物泄漏引起的压力下降值，该方法简单可靠，使用方便。本文尝试使用直接压力法结合51内核的89C58单片机作为控制核心对气体泄漏量进行测量。使用单片机进行数据采集和阀门控制，有效地解决了人为因素的影响。为了便于操作，观察和数据的分析处理，设计了键盘输入，液晶显示输出和通讯模块。实现测量的自动化。
2系统工作原理
由于MCS51系列单片机具有性能稳定、工作可靠、价格低廉等特点，得到广泛应用。MCS51系列的单片机(tmel89cxx)内部包含有RAM、FlashROM、两个或者三个16位的定时器／计数器、一个通用异步串行通信控制器(UART)等多种资源。本系统由于算法精炼，控制实时性要求不高，但需要显示大量的控制界面，要求大容量的程序存储器，故采用51系列单片机中程序存储量较大的89C58单片机作为控制芯片。
单片机控制模拟调压器和两个阀门，采集压力和温度传感器的输出信号，将数据进行滤波、比较等处理，由液晶屏显示。同时接收键盘的输入对控制参数进行设置，并经过串口与上位机通信。
3．1数据采集模块
本系统所要采集的数据主要有压力传感器和温度传感器所输出的信号。由于对系统充气的压力不是一个定值，传感的选取应满足大量程的测试范围。采用DMP335压力变送器，可以测量0～2DkPa的压力信号，其输出信号为4～20 mA流经电阻后转换成电压信号送入A／D转换器。温度是影响系统精度的主要因素，需要将其采集到单片机内进行补偿处理。考虑到系统的测试精度，本系统A／D转换器采用的是16位A／D芯片ADSlli0，它支持虚拟IIC总线协议，可将转换的数据以串行通讯的形式输出给单片机。单片机用P1．0和P1．1来虚拟IIC总线协议中的SDL和SDA对数据进行采集。解决了51单片机口线不足的缺陷。
3．2人机界面
人机界面主要是键盘输入模块和液晶显示模块，是嵌入式设计的常用外设模块。由于需要的按键数目较多，系统设计成行列式键盘，键值以扫描的形式输入单片机。扫描式键盘需占用单片机较多的输入输出口线，使用可编程RAM／10 芯片8155H来扩展。同时系统还要求显示大量的汉字界面，便于操作人员观察。所以采用EDM240128字符点阵型液晶来显示。该芯片有内部的液晶驱动器，提供了与单片机连接的标准接口。可同时显示8行汉字字符，是理想的显示片。
3．3通讯模块
MCS51系列的单片机带有串口，本系统所测出的工件的所有数据经保存后通过RS232串口输出到上位机，方便进行查询和分析处理。
4系统软件部分设计系统软件主要完成时序控制。子程序包括液晶显示、行列式键盘扫描、数据采集、滤波和通信程序。系统上电后，首先执行主程序，主要完成对芯片的初始化，开机界面的显示，开机自检模块和非中断模块的用然后便等待按键，根据键值来完成各个子程序的调用，实现自动检测，数据保存处理和测试参数的修改等功能。
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