基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究学士学位04305452.doc

《基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究学士学位04305452.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究学士学位04305452.doc（30页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、 学学 士士 学学 位位 论论 文文 基于单片机的弹簧劲度系数 测量方法的研究 摘摘 要要 在教学实验室中常常需要测量弹簧的劲度系数，弹簧劲度系数的测量以胡 克定律为测量原理，传统的测量方法是一般通过人工手动测量弹簧的受力和受 力后的形变量而计算得到。手工测量数据读取粗糙，操作处理繁琐。为了提高 物理实验室对弹簧进度系数的测量方便及精确，本文采用基于单片机技术使其 测量实现数字化，可以快捷准确地测量弹簧劲度系数。单片机技术是利用传感 器实时采集测量过程中的实验数据，并通过接口传入模数转换器，将模拟量转 换为数字量，然后再将数字量送入单片机进行数据处理、分析与显示。 关键词：弹簧劲度系数；传感器

2、；AD转换器；单片机；LED显示器 AbstractAbstract In the teaching laboratory often need to measure the spring stiffness coefficient, measuring the coefficient of stiffness of the spring to the Hooke law as the measuring principle, the traditional measurement method is generally through the manual measurements of t

3、he spring force and the stress deformation calculated. The manual measurement data is read from the rough, operation cumbersome. In order to improve the physical laboratory measurement of spring schedule coefficients convenience and accuracy, this paper adopts single-chip microcomputer technology to

4、 make the measurement based on digital, can rapidly and accurately measure the length of spring. SCM technology is the use of sensor to collect experiment data of the process, and through the interface into the analog-to-digital converter, the analog to digital conversion, and then the data processi

5、ng, analysis and display chip into the digital quantity. Key words: spring stiffness coefficient; sensor; AD converter; SCM; LED display 目 录 第 1 章 绪论.1 1.1 概述.1 1.2 传统测量方法.1 1.3 改进后测量方法 .2 第 2 章 系统结构.3 2.1 系统组成3 2.2 系统工作原理3 第 3 章 传感器的数据处理.4 3.1 测力传感器4 3.2 测距传感器5 第 4 章 系统硬件设计.7 4.1 LED 显示器7 4.1.1 LED

6、 显示器简介.7 4.1.2 LED 显示器的特点.7 4.1.3 LED 显示方式.8 4.2 A/D 模数转换器 9 4.2.1 ADC0809 简介.9 4.2.2 主要特性9 4.2.3 内部结构10 4.2.4 工作过程11 4.3 单片机模块.11 第 5 章 总结.14 5.1 系统流程.14 5.2 系统仿真.14 5.3 结束语.15 参考文献.16 附录.18 致谢.23 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 1 页 共 23 页 第 1 章 绪论 1.1 概述 弹簧劲度系数K与什么量有关？在弹性限度内，弹簧的弹力大小可由F=KL 得到。L为弹簧的伸长的长度；K为劲度

7、系数，表示弹簧的一种属性，它的数值 与弹簧的材料，弹簧丝的粗细，弹簧圈的直径，单位长度的匝数及弹簧的原长 有关。在其他条件一定时弹簧越长，单位长度的匝数越多，K值越小。K值还与 温度有关，其他条件一定时，温度越低K值越大。 目前，大、中专院校及中小学物理教学实验室中测量轻质弹簧劲度系数的 方法主要有两种：一是在气垫导轨上测量，操作时在导轨一端通过滑轮悬挂砝 码，记录轻质弹簧在砝码作用下的伸长量和砝码重量，由胡克定律求得弹簧进 度系数，其测量方法的不足是测量误差大，主要是滑轮产生的摩擦、气垫导轨 与滑块的摩擦以及弹簧横向拉直产生的张力，且该方法需要对多个砝码组合才 能得到各种拉力，操作步骤繁琐；

8、另一种方法是利用焦利式秤测量，其缺点也 是需要对多个砝码组合才能得到各种拉力，且拉力不能连续变化，操作繁琐， 弹簧易损坏。 每一种材料的弹簧，其劲度系数是不一样的，即使材料相同材料，长度与 匝数的不同，也会导致劲度系数的不同。还有，劲度系数是测量出来的数值。 为了克服现有的测量轻质弹簧劲度系数方法的不足，本设计提供一种弹簧 进度系数测量的数字化测量法，为了提高物理实验室对弹簧进度系数的测量方 便及精确，本文采用基于单片机技术使其测量实现数字化，可以快捷准确地测 量弹簧劲度系数。 1.2 传统测量方法 根据胡克定律，采用传统测量方法进行弹簧劲度系数测量(如图1-1)。该装 置由一个平台(附带精度

9、为0001m精度的米尺)、一根轻质弹簧、轻质滑轮及不 同质量标准砝码组成。在弹簧下端挂上不同质量的标准砝码，可得出不同的弹 簧受力F，以及对应的弹簧伸长量x，伸长量x可根据平台上的米尺读出。 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 2 页 共 23 页 图1-1 传统测量方法装置图 1.3 改进后测量方法 基于单片机技术，设计振子法进行弹簧劲度系数测量(如图1-2)。振子法装 置中由一个轻质弹簧和标准砝码组成弹簧振子，压力传感器置于弹簧振子正上 方，负责监测竖直方向上弹簧的拉力F的数据；运动传感器置于弹簧振子正下方， 负责监测竖直方向上弹簧形变量x的数据。在竖直方向上给弹簧添加砝码，当 振

10、动稳定后，弹簧振子在竖直方向上位移的变化数据由接口传入单片机，后相 关数据经单片机进行分析处理，得到弹簧振子位移的变化周期和砝码的重量。 图1-2 改进后测量方法装置图 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 3 页 共 23 页 第 2 章 系统结构 2.1 系统组成 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：FS20测力传感器（用来 测量砝码质量） 、PASCO运动传感器PS-2103（用来测量轻质弹簧拉伸量） 、 ADC0809模数转换器、AT89S51单片机、两个四位LED显示器、支架、轻质弹 簧、砝码、5V电源等。通过FS20测力传感器来测量作用于弹簧的拉力F，可经 过计算算出

11、拉力的变化量F，通过PASCO运动传感器PS-2103来测量轻质弹簧 的伸长量L，可通过计算得出弹簧的身长变化量L，由胡克定律即可求得弹簧 劲度系数K=F/L，解决了现有测量轻质弹簧劲度系数方法不能连续改变拉 力、操作繁琐、弹簧易损坏的问题。 测力传感器 测距传感器 AD转换器 单片 机处 理器 LED显示器 （测力） LED显示器 （测距） 图2-1 系统结构图 2.2 系统工作原理 该系统通过测力传感器（FS20力传感器）和测距传感器（PASCO运动传感 器PS-2103）实时采集弹簧的拉力和拉伸量两组数据将其数据转化成0-5V的电压 模拟量形式；然后将测得的0-5V的电压模拟量送入ADC

12、0908模数转化器将模拟电 信号转化为数字电信号；再将其送入AT89S51单片机处理器进行数据处理；最后 将处理过的数字电信号送入LED显示器显示出来。 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 4 页 共 23 页 第 3 章 传感器的数据处理 3.1 测力传感器 选择的测力传感器要求实现测量在0-10N的力信号实现实验室用的小量程的 测力计的传感器对0-10N的力信号的识别；选用FS20测力传感器是一种高性价 比的微力传感器，采用MICROFUSE技术，长期稳定性好，超高分辨率，带温 度补偿的压力传感器1。 特点：成本低，超小外形，低噪声，0-5V输出，500-1500g量程，高稳定性，

13、 低偏差，寿命长，工业标准封装2。 图3-1 FS20测力传感器 量程的确定及数据计算： 测力传感器在调零的情况下（F+G=500g） 测量拉力F的变化范围0-10N，即测量的重量范围是0-1000g 传感器输出电压U变化范围0-5V 转换器的通道1转换成数字的范围是0-255 所以当取最小量程为1g时各个数据的最小变化为： 数据量质量G压力F电压U数字量LED显示量 最小变化量1g0.01N0.005V0.2561 各个数据随拉力的变化表： 数据量质量G压力F电压U数字量LED显示量 零状态00000 工作中0-10N0-1000g0-5V0-2550-1000 超载装10N1000g无00

14、 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 5 页 共 23 页 从传感器到转换器连接的简单描述： 从传感器的三根引线中，有一根（A）接地，一根(C)接5V电源，一根(B) 是信号线经过处理后接到0-5V的转换器的通道0口处，然后转换器进行模数转换 成0-255的数字信号之后送到单片机进行处理。把0-255的数字经过处理得到0- 1000的数字后，通过数码管显示出来。设计的测力计的最小量程为0.01N,所以 得到的数字信号得按0.256的倍数进行处理得到0-1000的数字信号3。 图3-2 FS20测力传感器电路图 3.2 测距传感器 选用PASCO运动传感器PS-2103作为测距传感器是根

15、据PASCO运动传感器 可以在实验中测量位移、速度和加速度。其独特的超声脉冲测距技术具有标准 波束和窄波束两种选择。窄波束可以避免接受错误信号已得到更清晰的数据。 该运动传感器可以放在桌上，也可固定在杆架或动力学导轨上4。 特点：量程0.15m-8m，最小分辨率1mm，高稳定性，低偏差，寿命长5。 图 3-3 PASCO 运动传感器 PS-2103 量程的确定及数据计算： 测距传感器在调零的情况下 测量物体的运动范围0.15m-8m（即测量弹簧的拉伸长度范围是0-7850mm） 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 6 页 共 23 页 传感器输出电压U变化范围0-5V 转换器的通道1转

16、换成数字的范围是0-7850 实际应用中我们只需要0-300mm的量程就可以6 所以当取最小量程为1mm时各个数据的最小变化为： 各个数据随弹簧拉伸长度的变化表： 数据量弹簧拉伸长度L电压U数字量LED显示量 最小变化量1mm0.00064V11 数据量弹簧拉伸长度L电压U数字量LED显示量 零状态0000 工作中0-300mm0-0.19V0-3000-300 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 7 页 共 23 页 第 4 章 系统硬件设计 4.1 LED 显示器 4.1.1 LED 显示器简介 发光二极管（英语：Light-Emitting Diode,简称LED）是一种能发光的

17、半导 体电子元件。发光显示器是单片机应用产品中常用的廉价输出设备。它是由若 干个发光二极管组成的，当发光二极管导通时，相应的 一个点或一个笔画发光， 控制不同组合的二极管导通就能显示出各种字符。 LED晶片的一端附着在一个支架上，一端是正极，一端是连接电源的负极， 使晶片被封装起来。发光二极管的核心部分是由P型半导体和n型半导体组成的 晶片，在P型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体 材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的 形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难 以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理

18、制作的二极管叫发光二极管， 通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流 向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流 有关。而我们知道的光的波长决定光的颜色，这是由形成P-N结的材料决定的10。 4.1.2 LED 显示器的特点 （1）耗电量低 LED耗电相当的低，很低的功耗，它的效率很高，LED效率可达90%以上， 几乎不发热，所以耗电小。 （2）体积小 LED基本上就是一块很小的晶片被封装在一个环氧树脂里面，因此它非常 小，并且还非常轻。 （3）低热量、高亮度 LED使用的是冷发光技术，它的发热量比普通的照片明灯具低很多很多。 （4

19、）环保 用过LED的材料是无毒的，并且它也可以回收利用。在它的光谱中没有紫 外线和红外线，它没有辐射，没有热量，眩光小，冷光源，是可以进行触摸的， 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 8 页 共 23 页 是属于典型的绿色照明光源。 （5）使用寿命长 它的灯丝不存在发光易燃、热沉积等缺点，在很合适的电流跟电压下，使 用寿命可达6W-10W小时，这比起传统的光源长十倍以上。 （6）很坚固 它被封装在一个环氧树脂里面，比起荧光灯和灯泡都坚固。灯泡内也没有 松动的部分，从而使LED不容易破坏11。 4.1.3 LED 显示方式 点亮显示器有静态和动态两种方法。所谓静态显示，就是当显示器显示某

20、 一个字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。所谓动态显示就是一位一 位地轮流点亮各位显示器，对每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次12。 本设计通过 AT89S51 单片机的 P0 口来控制断码的亮灭，P2 口来控制位码 的轮流点亮。 在本文中引用了两个四位的七段显示数码管LED,用来显示实验测得的数据 如图4-1所示。 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 图4-1 LED显示器 4位LED显示器有4根位选线和84段选线，段选线控制字符选择，位元选 线控制显示位元的亮、暗。在此选用动态显示，LED

21、动态显示电路单片机接口 电路如图4-2所示： 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 9 页 共 23 页 图4-2 LED动态显示方式 4.2 A/D 模数转换器 4.2.1 ADC0809 简介 在本设计中我们所用的是ADC0809芯片作为转换核心，ADC0809是8位逐 次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁 存译码后的信号，下面主要介绍下ADC0809芯片的一些内容。 4.2.2 主要特性 （1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 （2）具有转换起停控制。 （3）转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz

22、时） 。 （4）单个+5V电源供电。 （5）模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。 （6）工作温度范围为-40+85摄氏度。 （7）低功耗，约15mW。 4.2.3 内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器， ，它由8路模拟开关、地 址锁存与译码器、比较器、8位开关数型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控 制和定时电路组成15。 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 10 页 共 23 页 外部特性（引脚功能） ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图4-3所示。下面说明 各引脚功能。 IN0IN7：8路模拟量输入端。 D0D7：8位数字量

23、输出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使 其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换） 。 EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电 平（转换期间一直为低电平） 。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输 入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF（+） 、REF（-）：基准电压。 VC

24、C：电源，单一+5V。 GND：接地。 OUT1 21 ADD B 24 ADD A 25 ADD C 23 VREF(+) 12 VREF(-) 16 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 START 6 OUT5 8 EOC 7 OE 9 CLOCK 10 OUT2 20 OUT7 14 OUT6 15 OUT8 17 OUT4 18 OUT3 19 IN2 28 IN1 27 IN0 26 ALE 22 U1 ADC0809 图4-3 ADC0809内部结构图 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 11 页 共 23 页 4.2.4 工作过程 首先输入3位地址

25、，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码 选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降 沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换 完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信 号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字 量输出到数据总线上。 转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数 据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进 行传送。为此可采用下述三种方式16。 （1）定时传送方式 对于一种A/D转换器来说

26、，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。 例如ADC0809转换时间为128s，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。 可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到， 转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 （2）查询方式 A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此 可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据 传送。 （3）中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行 数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据 传送。首先

27、送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据 总线，供单片机接受。 4.3 单片机模块 本设计采用的AT89S51单片机为核心处理器, AT89S51是一个低功耗，高性 能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 12 页 共 23 页 储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用 8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入

28、式控制应用系统中得 到广泛应用17。 主要性能特点： （1）4k Bytes Flash 片内程序存储器； （2）128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ； （3）32 个外部双向输入/输出（I/O）口； （4）2 个中断优先级、2 层中断嵌套中断； （5）6 个中断源； （6）2 个 16 位可编程定时器/计数器； （7）2 个全双工串行通信口； （8）看门狗（WDT）电路； （9）片内振荡器和时钟电路； （10）与 MCS-51 兼容； （11）全静态工作：0Hz-33MHz； （12）三级程序存储器保密锁定； （13）可编程串行通道； （14）低功耗的闲置和掉电模式。 引脚的

29、说明： （1）主电源引脚 VCC 和 GND VCC：电源电压输入端。 GND：电源地。 （2）时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。 XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。 （3）控制信号引脚RST、ALE/和/PROGEA pp V RST：复位输入端，高电平有效。 ALE/：地址锁存允许/编程脉冲信号端。PROG PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 13 页 共 23 页 /：外部程序存储器访问允许。EA pp V （4）输入/输出端口引脚 P0口：P0口为一个8位漏级开路双

30、向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。 P1口：每一位都能作为可编程的输入或输出口，能驱动4个TTL门电路 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输 出4个TTL门电路，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输 入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门 电流。 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.

31、4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51

32、图4-4 89S51管脚 89S51单片机的性能强大， 89S51具有完整的输入输出、控制端口、以及 内部程序存储空间。89S51系列单片机编写程序的基本流程。其语法结构与我们 常用的计算机C语言基本相同，不同之处在于增加了控制具体引脚工作的语句 和命令，相对于计算机C语言，单片机C语言更简练和明确。可以控制每个引脚 的输入输出状态20。AT89S51单片机的管脚图如图4-4所示。 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 14 页 共 23 页 第 5 章 总结 5.1 系统流程 程序主要包括 ADC0809 模数转换器采集测力传感器（FS20）和测距传感 器（PS-2103）从外界检测到

33、的两组数据，进行模数转换后送入 AT89S51 单片 机进行数据处理，从而实现实时测量所需实验数据。程序开始运行后，先对系 统时钟、定时器、I/O、ADC 模数转换器进行初始化，待系统稳定后对系统各 个硬件进行状态初始化，接着进入主循环，实时处理 I/O 口采集过来的数据并 显示在 LED 显示器上。系统流程图如图 5-1 所示： 开始 AD转换器初始化 单片机初始化 ADC0809采集传感 器发送数据并进 行模数转换 AT89S51经P3口接 收AD转换的数字 信息进行处理、 控制并发送给LED LED显示测量数 据 图5-1 系统流程图 5.2 系统仿真 系统的仿真图如图5-2所示，此仿真

34、图是将两个滑动变阻器代替两路传感器 分别与ADC0908模数转换器的In0口和In7口相接，通过AT89S51单片机的P1口与 ADC0908模数转换器的三位地址输入线相连来控制模数转换器的输入端口。将转 化后的数字信号经单片机的P3口输入，输入后单片机对其进行数字处理然后经 PO口输出给两个四位LED显示器。P2口负责控制八位的循环点亮。 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 15 页 共 23 页 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 p00 p01 p02 p03 p04 p05 p06 p07 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 C2 OE ST STC3

35、EOCC1 C3 C2 C1 ST EOC CLK OE CLK sound P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 in0 in1 in0 IN1 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5

36、6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 OUT1 21 ADD B 24 ADD A 25 ADD C 23 VREF(+) 12 VREF(-) 16 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7

37、5 START 6 OUT5 8 EOC 7 OE 9 CLOCK 10 OUT2 20 OUT7 14 OUT6 15 OUT8 17 OUT4 18 OUT3 19 IN2 28 IN1 27 IN0 26 ALE 22 U3 ADC0809 40% RV1 1k C1 22pF C2 22pF C3 10uF X1 12M R1 10k 2 3 4 5 6 7 8 9 1 RP1 60% RV2 1k C4 100uF 测测力力传传感感器器 测测距距传传感感器器 图 5-2 系统仿真图 5.3 结束语 本课题将传统物理实验中的非电学物理量装换为电学物理量进行测量，为 测量弹簧劲度系数提供

38、了一种直观的测量方法，把一个纯粹的力学实验变成了 及力学、电子测量技术为一体的综合实验，充分利用了大学所学的专业知识将 其实现测量数字化。 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 16 页 共 23 页 参考文献 1彭军.传感器与检测技术M.西安电子科技大学出版社, 2003. 2王旭,陈绍英.测力传感器的使用原理及发展J.呼伦贝尔学院学报,2005,3(1): 39-41. 3Mukai Koji,Yonezawa Yoshiharu,Ogawa Hidekuni,Maki Hiromichi,Caldwell W Morton. A remote monitor of bed pati

39、ent cardiac vibration, respiration and movementJ. Conference proceedings : Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Conference,2009. 4乐秀峰.应变测力传感器的数据处理J.计量技术,1981,09(6):1-5. 5杨兆建,王勤贤.测力传感器研究发展综述J.山西机械,20

40、03,01(3):1-3. 6Ogawa Hidekuni,Yonezawa Yoshiharu,Maki Hiromichi,Caldwell W.A new bed- exiting alarm system for welfare facility residentsJ.Conference proceedings:Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.IEEE Engineering in Medicine and Biology Society.

41、Conference,2009. 7刘鹏飞.正确使用滑动变阻器J.延安教育学院学报,2000,03(3):75-90. 8任恒凤.在实验设计中巧用滑动变阻器J.安庆师范学院学报(自然科学版), 2008,01(2):118-120. 9兰长江.认识滑动变阻器及在电路中所起的作用J.西昌学院学报(人文社会科 学版),2004,03(6):141-142. 10李骐,靳桅,邬芝权.基于单片机的 LED 显示屏控制系统设计J.微计算机信息, 2009,14(2):110-112. 11包建华,刘海宽.单片机系统中 LED 显示译码驱动技术J.重庆工学院学报(自 然科学版),2007,08(6):50

42、-53. 12李生明.单片机 LED 显示接口技术J.长江职工大学学报,2003,04(3):47-49. 13熊印国.基于 AT89C51 单片机 LED 控制器设计J.科技信息,2008,6(3):97-99. 14魏丽娜,管力锐.单片机 LED 动态显示屏教学演示系统的设计J.大众科技, 2010,07(6):56-57. 15Shebanova Olga,Hammer Daniel A. Biochemical and mechanical extracellular 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 17 页 共 23 页 matrix properties dictate

43、 mammary epithelial cell motility and assemblyJ. Biotechnology journal,73. 16胡汉才.单片机原理及其接口技M.北京:清华大学出版社,1996. 17赵亮.单片机应用系统设计与产品开发M .北京:人民邮电出版社,2004. 18周航慈.单片机应用程序设计技术M.北京:北京航空航天大学出版社,1992. 19蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用M.北京:高等教育出版社, 2004. 20叶建波,朱双东.基于 Proteus 的单片机电路的虚拟仿真J.电子工程师, 2008,11(3):23-27. 基于单片机的弹簧劲

44、度系数测量方法的研究 第 18 页 共 23 页 附录 主程序 /* writer:shopping.w */ #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #include sbit OE = P10; sbit EOC = P11; sbit ST = P12; sbit CLK = P13; sbit c1 = P16; sbit c2 = P15; sbit c3 = P14; ucharflag_adc; ucharflag_w; ucharadc_buf0; ucharadc_buf1; uint ad

45、c0; void DelayMS(uint ms) uchar i; while(ms-) for(i=0;i120;i+); void main() TMOD = 0x12; TH0 = 0x14; TL0 = 0x00; TH1 = (65536-1000)/256; TL1 = (65536-1000)%256; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1; ET1 = 1; TR1 = 1; P1 = 0x3f;/0011 1111 while(1) 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 19 页 共 23 页 if(flag_adc = 0) flag_w +; if(f

46、lag_w = 2) flag_w = 0; if(flag_w = 0) P1 = 0x0f;/0000 1111 if(flag_w = 1) P1 = 0x7f; /0111 1111 DelayMS(1); ST = 0; ST = 1; ST = 0; flag_adc = 1; if(EOC = 1 OE = 1; if(flag_w = 0) adc_buf0 = P3; if(flag_w = 1) adc_buf1 = P3; OE = 0; DelayMS(100); adc0 = adc_buf0 * 125 / 32 ; dat_0 = adc0 / 1000 ; da

47、t_1 = adc0 /100 % 10; dat_2 = adc0 /10 % 10; dat_3 = adc0 % 10; dat_4 = 10; dat_5 = adc_buf1 /100; dat_6 = adc_buf1 /10 % 10; dat_7 = adc_buf1 % 10; 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 20 页 共 23 页 void Timer0_INT() interrupt 1 CLK = !CLK; void time1() interrupt 3 TH1 = (65536-1000)/256; TL1 = (65536-1000)%256; co

48、unt_led +; display8(); 基于单片机的弹簧劲度系数测量方法的研究 第 21 页 共 23 页 LED 显示器程序 #include “reg52.h“ #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #definedis_port P0 uchar count_led; uchar dat_0; uchar dat_1; uchar dat_2; uchar dat_3; uchar dat_4; uchar dat_5; uchar dat_6; uchar dat_7; /此表为 LED 的字模, 共阴数码管 0-9 - unsigned char code Disp_Tab = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00; /