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基于单片机的气压检测系统的设计

更新时间:2016-07-05

图1 系统硬件框图

以前我国都采用国外进口的全静压系统原位检测仪对飞行器进行气压检测.这些检测仪是70年代研制的通用设备,用途单一,不能满足机上多种仪表及传感器的检测,不能定量进行性能检测[1-3].随着传感器智能化技术的发展,函数链神经网络(FLANN)和数据融合技术引入后实现了传感器的非线性校正和温度补偿[4-6].以单片机为核心,构建了检测系统.基于此方法研制的气压检测装置功能和精度大大提高.

1 检测系统硬件

系统硬件部分框图如图1.它是由电源部分、压力传感器部分、嵌入式微处理机系统、真空压力泵单元以及气路及控制组合开关等5部分组成,其中嵌入式微处理系统组成,如图2.当压力传感器感受外界压力,经过频/数(F/D)转换和模/数(A/D)转换,其结果由主微处理器进行采集,经过解算、补偿修正滤波,其结果经显示接口交付显示,同时,通过通讯处理器的同步接口进行数据和下传命令的数据同步,对于触摸键盘接口的采集和数据的采集也由主处理器进行,使用户可通过键盘来改变显示内容、数据解算方式、仪器运行状态等.通讯处理器用于实现RS-232通讯接口功能,可选的IEFE-488仪用(GP1B)总线接口功能,可选的配置打印机接口功能,它一方面可将数据通过接口向上进行传输,一方面可接受下传的信息.

图2 微处理器系统框图

1.1 处理器单元[7-8]

主处理器选用MCS-51单片机系列8031构成了最小应用系统.片外扩展存储器选用一片27512(64K*8)EPROM和一片6264(8K*8)RAM作为程序存储器及数据存储器.采用一片ATMEL公司的ATF16V8 PLD器件设计地址译码器,实现了传统设计方法需多片或多级译码才能完成的功能.

在第一、二课时,学生自读文本自查资料自行提问,之后小组有效学习探讨解决问题,徐老师跟进梳理有效问题作为课堂上探讨的论点,学生得到了适当的、充分的思维开发。最终在徐老师不断地激励引导下,生生之间答疑解惑,解决问题中再生新的有价值的问题进行进一步的探讨,尽可能地释放了潜能,彰显了他们独到的本体个性。

通讯处理器采用了MCS-51单片机系列8751[9-11],用于实现RS-232通讯接口功能、IEEE-488仪用(GPIB)总线接口功能、打印机打印接口功能.其中RS232接口选用了MAXIM公司的MAX202接收/发送器.打印机接口选用了8255,通过并行I/O扩展方式实现数据的打印工作.在与主处理器进行通讯时,采用DS1609芯片实现主处理器和通讯处理器的批量数据交换,实现了数据传输与数据处理功能的分离,使它们各司其职,保证了系统的实时性,也有效解决了上位机对下位机的寻址问题.

对求解域进行划分,形成若干三角形单元e,然后设单元节点为1,2,3,则单元中某点温度可用节点温度进行表示,即:

1.2 传感器

图3 传感器结构图

该仪器所采用的压力传感器是高精度(0.02%~0.007%FS)高稳定性(年变化量0.01%FS)的谐振筒式压力传感器.其工作原理如图3所示:(1)组成:谐振筒是用特殊恒弹性材料制成,壁厚0.08mm.外保护筒材料与谐振筒材料类似.压电陶瓷片是用来激励和拾取筒的谐振率,在两筒之间为高真空.(2)原理:在谐振筒内部通以被测压力,使谐振筒受到一个张紧力,压力不同,张紧力不同,其自身具有的固有频率也不同.用放大器和激(拾)振元件以及筒体,构成一个机电闭合振荡器(正反馈),它们谐振在谐振最低能级的固有频率点上并输出.也就是说,不同的压力对应不同的频率,测其频率,便知压力.由于振筒外部为真空,故所测压力为绝对压力.(3)特点:该传感器的分辨率很高,对应10~1070hPa的压力范围,输出变化35万个字,即每个字对应0.1Pa,对应10~3400hPa输出变化70~75万字,分辨率均在1~3/百万.采用恒弹性,并经过多道老化工处理,故长期稳定性好,短期稳定性则更为优异.

1.3 接口技术[12]

(1)F/D(频率/数字)转换接口:由于传感器输出量为频率量(周期值),故使用频率量转换成数字量的专用集成电路芯片(FDC9201).FDC9201输入输出口与TTL/CMOS兼容;采样周期根据输入高频时钟分4档控制;转换精度视情况在0.1%~0.001%之间变化;具有F/D自检功能;单一+5V电源.FDC9201有四组独立的低频12位二进制计数器,一组高频20位高速同步计数器,它们均为循环计数器.低频计数器通过缓冲器与数据总线相连,高频计数器以锁存器与数据总线相连.同步控制器是芯片的核心部件,它用于同步计数控制,并保证锁存的高频计数值为对应于被测周期的整数倍,同时产生一个RDY信号,用于通知CPU,高低频数据已准备好,可以读取.另外,还有标准采样周期控制器,用于产生4个档次的标准定时周期,并以IN-TR作为定时信号通知CPU.周期的长短取决于外接时钟CLK.

程序主要包括以下几个部分:

①加强对运输车辆的管控,严格执行相关要求,不管是运输土方,建筑材料,建筑设备或者是建筑垃圾,都必须对车厢进行全密闭的遮盖,减小运输过程中对道路和空气造成的污染。②施工中的运输车辆,都要符合国家的尾气排放标准。③在施工现场,要设置车辆清洗场地,对运输车辆进行清洗,减少车辆携带的污染物转移到大气中,造成大气污染。④在开挖土方的施工阶段,设置坡道钢筋网格,使运输车辆震动从而减少车辆携带更多的泥土污染大气,在已经硬化处理的地段铺设淋湿地毡,增加车辆夹带的粉尘湿润度,从而改善施工现场及周边的空气质量。⑤对于施工量较大的工程,可以安装智能洗车系统,减轻工作人员的劳动强度,提高车辆清洗效率和质量。

2 系统主要特点

(1)能独立测量和显示下列参数:等10种参数的组合显示,如:等.

一个词的原型语义在整个语义范畴内起着中心辐射作用,其他的语义项与它存在有不同程度的相似,习得了原型语义就很容易地掌握其他语义。然而我们目前所使用的词典并非围绕原型词义编撰的,这就给我们确定原型语义带来了一定的困难。但是根据原型范畴理论,很容易确定原型语义。首先原型语义是人类最容易体验、感知和理解的基本语义,也是最先习得的语义。其次原型语义具有属性聚合功能,能够概括其他语义的属性,比边缘语义享有更多的属性。

(2)在检测飞行器静压系统和全压系统的气密性时,本仪器给出精确的定时时间和标准测量参数,其定时时间和测试点,均可由用户设定(指定专人密码保护),并可长期(十年)保存,并可进行声响提示和参数显示,同时显示出设定值和定时值.当设置定时时间到时,时间、压力变化值或高度变化值停止变化,并发出声响提醒.

(2)数据采集.将采集到的周期值进行存储,调用压力计算程序求解压力,并对计算结果进行字符串转化后存储到数据存储器.

(4)本仪器可用于外场,也可用于内场(修理厂),以外场为主.但其技术参数指标均达到ZHY型飞行大气参数综合测试仪和GCY-1A高精度综合测试仪的技术指标.本仪器的气路控制组合开关,可对任何飞行气压仪表和传感器的检测进行控制.

(5)传感器修正功能:任何传感器均有长期稳定问题,为用户使用方便,特设此修正功能.只需用户有压力标准就可进行.本仪器有两种修正功能,即线性修正和非线性修正,并有密码保护.

多年来,八师天业集团热电产业工会始终坚持紧紧围绕企业生产经营工作,积极开展技能大赛和劳动竞赛,组织动员职工参与创新实践,不断提升职工技术技能,释放和激发职工创新活力,以组织开展岗位练兵、技能比武等活动为抓手,在全产业掀起学技术、比技术、钻技术的热潮。在广大干部职工中培育勤学善思、精益求精的“工匠”精神。

(6)气压原位检测参数的修改功能:可修正压力气密性定时时间、压力气密性考查测试压力、压力漏气量最大允许值、真空压力变化速度最大允许值等参数.由于不同飞行器上述参数不同,故允许用户或有资格者修正,并有密码保护.

(7)具有多种保护功能:电源27V,极性接反有保护;升降速度有保护,防止过冲,过冲有告警;空速有保护,防止过压,过压有告警;气密性检测,漏气量超差有告警提示;连通开关Kst,升降速度设定值开关Pv和最大压力值设定开关Pc,有白色警圈提醒,操作要特别注意,不要随便操作,报警方式有声、灯显示、闪等.

(8)自检功能:上电时自动检测EPROM,SRAM,EEPROM,F/D,A/D,传感器等,具有故障定位功能.

总之,本研究发现RANK基因的甲基化率增高可能与新疆维吾尔族、哈萨克族老年男性低高密度脂蛋白胆固醇血症相关,为探讨低高密度脂蛋白胆固醇血症发生发展的可能遗传机制提供了依据。当然,由于基因的表达受到翻译、转录、蛋白合成过程中多种因素的影响和调控,所以RANK基因甲基化在脂质代谢中的作用还有待于进一步研究。

例:“...he insisted upon having a bowl of rack punch;everybody had rack punch at Vauxhall.”(Thackeray,2001,p.49)

3 系统软件的设计

3.1 软件功能及其框图

图4 软件系统框图

在软件编程上,采用PLM汇编语言编写,它可对硬件进行操作,便于改进和扩充,具有很强的可读性、可靠性、结构性,能给用户提供高质量的转换代码.程序从功能上分六个部分:主控程序、初始化程序、数据采样及计算程序、键盘中断服务程序、显示程序、自检程序.

(3)键盘显示控制接口:系统选用8279芯片作为触摸键盘接口[13-15],通过对其编程完成对触摸键盘的扫描工作,用户可以通过触摸键盘来改变显示内容、数据解算方式、仪器运行状态等.此外,用户还可以通过数据小键盘对当前数据进行非线性校正.系统采用了VFD荧光数码管显示,可视尺寸150×35mm,显示内容分为上、下两排,每排20个字符,一般均由“参数符号+参数值+单位”三部分组成,同时显示三个参数时,上排为Pt或Ps,下排显示相对的传感器周期值(μs)和温度电压值(V).

主控程序是整个程序的主干,系统平时都在主程序循环运行.当接受到键盘中断信号后转去执行相应的中断服务程序,进行数据采集和压力转换.此外,主控程序还完成8279、定时器等的初始化和自检任务.采样中断服务程序具有最高优先级,采样周期为52.4288ms,在响应中断后,首先完成采样周期的计算工作,再对周期进行算,由此得出压力值供各飞行参数使用.

自检程序对CPU、外部RAM、F/D、传感器进行检测,如有故障显示窗报告故障定位信息,供维修人员排除故障参考,“CPU ERR”表示CPU故障,“RAM ERR”表示外部RAM故障,“F/D ERR”表示F/D故障,“SEN ERR”表示传感器故障.当单片机响应8279键盘中断后,程序首先进行键分析,获取键值,转到相应的参数解算程序,同时不断接受F/D采样中断的压力值,进行飞行参数解算.所需解算的飞行参数有:高度(H)、升降速度(H′)、马赫数(M)、指示空速(Vi)、真空速(Vt).在存储器地址分配上,程序存储器27512为0~3FFFH,数据存储器6264为8000~9FFFH.在中断分配上,F/D采样中断优先级高,定时器定时中断优先级低,8279键盘中断优先级低.主要程序流程如图4所示.

3.2 数据采集及计算程序的编制

在数据采集及计算程序中,主要实现了数据的采集存储,并用基于函数链神经网络的数据融合技术对数据进行线性化处理和温度补偿,其软件流程如图5.

图5 线性化软件框图

(2)A/D(模拟/数字)转换接口:虽然该传感器的温度系数非常小,每度百万分之一,但对于高精度而言,仍是不可忽视的,故在传感器内部加了温度传感器(AD590JH),该温度传感器具有0.1%的线性度,经放大器转换为0~5V的电压信号,再经12位A/D转换,由CPU对振筒进行温度补偿,在工作温度范围内(军品:-55℃~85℃,民品0℃~50℃),仪器不再进行任何修正就可保证前面所提到的精度.

摘 要:随着人们母语意识的增强,学校语文教育中越来越重视语文素养和语言文化的培育。阅读教育着重强调了学生自主阅读能力的训练和教育,将其作为提升学生语文学科核心素养的要义,进而引导学生关注、参与当代文化,提升中国特色社会主义文化自信。如何开展大学语文阅读教育,切实帮助学生提升对母语的审美鉴赏和运用能力,对教学过程和教学方法的探索与反思是关键所在。

(1)字符串转换.这部分程序包括了数据比较、二进制转字符串和字符串转十六进制等功能.在后面的程序中通过调用此程序实现查表、数据比较和测量数据存储.

(3)本仪器不仅在原位检测中用其飞行大气参数与飞行器上仪表比对做协调一致有效性检查,而且还可作为内场检测飞行参数的标准使用.

(3)根据拟合公式计算压力.将所得到的周期和温度值代入公式计算,同时实现对压力的非线性校正和温度补偿.

从结构上分,有流线型叶片的高速风轮,也有弓型叶片的低速风轮;有功能完善的多用途机组,也有性能单一的简易机组。从使用地域上分,南方为风力提水机配套的是低扬程、大泵径、大行程、大流量拉杆活塞泵和螺旋泵;简易型有以水车为提水工具,用于农田灌溉或者提取海水治盐。在北方,从水资源看,一般井深都在10m以上,所以风力提水机都设计成小泵径、小行程、小流量、高扬程,配活塞泵或膜片泵,主要用于解决人畜饮水和浇灌小型草牧场、饲草料地。

(9)宽幅电源变化适应功能:外场27V直流电源变化幅度较大,为此本仪器提供较宽的输入电压范围:在20~36V均能正常工作.

(4)查表计算温度.根据查表法计算测量时的传感器温度值.

(5)根据压力求解高度、马赫数、真空数等.得到压力值Pt,然后根据Pt值,解出其它大气参数:气压高度H、真空速Vt、指示空速Vi、马赫数M、指示马赫数Mi和升降速度等.

(6)传感器校正.用户只需有精度高于0.02%的压力基准即可对设备进行定期校验,设备提供传感器线性及非线性修正功能,用户只要输入不同温度下10,50,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750,800,850,900,950,1025,1045,1070共22个点的压力值,就可对传感器进行非线性校正.

参考文献:

[1] 刘君华.智能传感器系统[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000.

这种思路是以初中平面几何知识为基础,用到学生比较熟悉的锐角正切函数定义和相似三角形性质,tan (180° -α2)=-tan α2也是学生熟知的.

[2] 袁慰平,孙志忠,吴宏伟,等.计算方法与实习[M].南京:东南大学出版社,2000.

苍峄铁矿含铁岩系赋存于新太古代泰山岩群山草峪组中上部,山草峪组发育在稳定陆源滨海—浅海环境,含铁岩系内火山岩不发育,为远离火山源的以陆源碎屑为主的沉积建造,其原岩为砂岩、泥岩夹少量中基性火山岩。火山活动间歇期成矿,其成矿物质来源与海底火山活动密切相关[13-14],遭受后期变质作用后成矿物质富集,为沉积变质铁矿床产于以黑云变粒岩为主并夹有角闪质岩石等岩层的铁矿。铁矿沉积后,受后期强烈构造-热液改造叠加,矿体形态以似层状、透镜状为主,向斜构造是矿体富集保存的最佳构造模式,接近向斜核部,矿体厚度增大,品位也有增高趋势(图3)。

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[6] 焦李成.神经网络计算[M].西安:西安电子科技大学出版社,1995.

为了不断提高他的学习成绩,我除了在思想上教育他,感化他,特意安排一个责任心强、学习成绩好、乐于助人、耐心细心的男同学跟他坐,目的是利用课余时间或课堂时间提醒他,帮助他。在老师和同学的帮助下,通过他的努力,他各方面都取得了可喜的进步。看到他的进步,我欣慰地笑了。

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马玉琼
《沧州师范学院学报》2018年第1期文献

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