压力传感器数据采集系统的设计
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图 １ 硬 件 结 构 图
２ ２ Ａ Ｄ 转 换 ． ／
如 图 ２所 示 ， Ｄ Ｃ ２ 自带 的 Ａ Ｄ 转 换 模 块 。 Ａ Ｕ ８４ ／ 由 图 １可 以看 出在测 试 过程 中 ， 个数 据 采集 系 整
统 的硬 件 由上位 机 （ 计算 机 ） 通过 Ｕ Ｂ接 口给各 个 模 Ｓ 有 ４个 模 拟输 入 端 ， Ａ Ｎ 即 Ｉ １～Ａ Ｎ 。通 过 单 片 机 内 Ｉ４
ＡＤｕＣ８ ４ ｉ ｌ—ｃ ｐ ｗｈ ｃ ｃ ｌｅ ｔ ｄ ｔ ｒ ｍ ｈｅ ｐｒ ｓｕｒ ｓ ｎ ｏ ｎｄ ＣＰ２１ Ｂｒｄｇ ｈｉ ｉｈ ａ ｒ ｎ ｆｒ ＵＡＲＴ ｏ ２ ｓｎｇｅ ｈｉ ｉｈ ｏ ｌｃ ｓ ａ ａ ｆｏ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅ ｓ ｒ ａ ０１ ｉ ｅ ｃ ｐ ｗｈ ｃ ｃ ｎ ｔａ ｓｏ ｍ ｔ ＵＳＢ ，ｔｅ ｃ ｍｍｕｎ ｃ ｔｏ ｔ ｅ ｔ ｃ ｉｉｉｎ ｃ ｒ ｎｄ ｈ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒｉ ｈｒｕｇ Ｂ ｅ ａ ．Ａｐｐ ｉａｉｎ ｏｔ ｒ ｓｄｅ ｌ ｈ ｏ ｉａ ｉｎ ｂｅｗｅ ｎ ｄａａ ａ ｑｕ ｓｔｏ ａ ｄ ａ ｏ ｔｃ ｍ ｕ ｅ ｓｔ ｏ ｈ ＵＳ ｓ ｒ １ ｉ ｌｃ ｔｏ ｓ ｆｗａ ｅ ｉ ｖｅ—
使 用 温 度 为 商 业 级 ， 围 为 ： ０ ～６ ｏ ； 于 范 一１ ０（Ｃ） 由
Ａ Ｕ ８ ４单 片机 的主 Ａ Ｃ的 Ａ Ｄ转换 器 的输 入 电 Ｄ Ｃ２ Ｄ ／
２ 系统 组 成 介 绍
数据 采集 系统 硬件 总体 结构 如 图 １ 示 。 所
压 被 限定 在一 ０ １０～十 ０ （ １０ ｍＶ） 间 ， 之 而传 感 器 的输 入
：
ＭＳ ｏ ！ Ｃ ｍｍ ｏ Ｃ ｍｍ ． ｏ Ｐ ｒ ｔ＝３设 置 Ｃ Ｍ 口的选择 ， Ｏ
Ｒ Ｔ 引脚 １ ） 异 步 串 行 接 口发 送 端 Ｔ Ｄ（ 脚 Ｘ （ ６ 和 Ｘ 引
１ ） 与 图 ３中 Ｃ ２ ０ ７端 Ｐ １ １的 Ｔ Ｄ（ Ｘ 引脚 ２ ） 和 Ｒ Ｄ ６端 Ｘ
当将连 接好传 感器 的数 据 采集 卡 用 Ｕ Ｂ连接 到 Ｓ
计 算机 时 ， 们使 用 串 口调试 助手 这 个小软 件来 进行 我
ｏ ｅ ｙ ＶＢ ． ｗｈ ｃ ａ ｅ ｌ ｅｒ ａ — ｉ ａ ａａ ｄ ｃ ｒ ｅ ｉｐ ａ ．Ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｈ ｓａ ｄ ａ ｔｇ ｆｃ ｍｐ ｃ ｔ ｃ ｕ ｅ ａ ｉ ｐ ｄ ｂ ６ ０， ｉ ｈ ｃ ｎ ｒ ａｉ ｅ ｌ ｔ ｚ ｍｅ ｄ ｔ ｎ ｕ ｖ ｓｄ ｓ ｌ ｙ ｈ ｙ ｔｍ ａ ｎ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｏ ｏ ａ ｔ ｒ ｔ ｒ ，ｅ ｓ－ ｓｕ
部 的 ＭＵ １模拟 多 路 转换 器 ， 三组 差 分 通 道 可 以 Ｘ 有
选 择 ： Ｉ ～Ａ Ｎ 、 Ｉ ２～Ａ Ｎ 、 Ｉ ３～Ａ Ｎ 。用来 Ａ Ｎ１ Ｉ ２ Ａ Ｎ Ｉ３ ＡＮ Ｉ４
块供电， 以及为 传感 器供 电 。之后 ， 感器 受力 ， 单 传 给 片 机 输 出 模 拟 电 压 信 号 ， 个 模 拟 信 号 通 过 这 Ａ ｕ ８４单 片机进 行 Ａ Ｄ转换 之后 ， 通 过 Ｃ ２０ Ｄ Ｃ２ ／ 再 Ｐ １１ 桥 接芯 片将 Ｕ Ｒ Ａ Ｔ转 化 为 Ｕ Ｂ能 够 传 输 的信 号 ， Ｓ 由
中 图分 类 号 ：Ｈ１２ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ７ ４ １ （０ ２ ０ — ０ ３ ０ １０ — ４４ ２ １ ） ５ ０ ８ — ３
Ｄｅ ｉ ｎ ｆｐｒ ｓ ｕ ｅ ｓ ｎ ｏｒ ｄａ ａ ａ ｑｕ ｓｔｏ ｓ ｔ ｍ ｓｇ ｏ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｔ ｃ ｉｉｉ ｎ ｙｓｅ
器 。系统 工作 时 ， 源部 分 ： 先 由上 位机 通 过 Ｕ Ｂ 电 首 Ｓ 接 口给 Ｃ ２ ０ Ｐ １ １和 传 感 器 提 供 ＋ Ｖ 的 电压 。之 后 ， ５ Ｃ２０ Ｐ １ １将 ＋５ 的 电 压 转 化 成 十３ 的 电 压 ， Ｖ Ｖ 让 Ａ ｕ ８ ４单 片机 进 行 工 作 。 如 图 ３所 示 ， Ｄ 引 脚 Ｄ Ｃ２ ＶＤ
２ ３ 芯 片桥接 器 与单 片机的通 信 ． 的数 据能 够清楚 明 了地被 测试 人员读 取 ， 且 能够实 并 时显 示数 据组成 的图形 ， 以后 的数 据处 理工 作奠定 为 基础 。其 程序结 构 图如 图 ５所 示 。
Ｃ ２０ Ｐ １１为一款 高 度 集 成 的 Ｕ Ｒ 转 Ｕ Ｂ桥 接 ＡＴ Ｓ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｅ ｉｎ ｏ ｅ ｌ ｉ ｒ ｓ ｕ ｅ ｄ ｔ ｃ ｕｓｔ ｎ ｓ ｓｅ ａ ｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ Ｄａａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ａｄ ｉ ｄ ｓ ｎ ｄ ｏ ｓｒ ｃ ：Ａ ｄ ｓ ｆ ｒ ａ —ｔ ｇ ｍｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ａ ａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｙ ｔｍ ｒ ｎ ｒ ｕ ｅ ， ｉ ｏ ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｃ ｒ ｓ ｅ ｉ ｅ ｆ ｉ ｇ
Ｌｉｎｇ Ｙａ ｇ ａ ｎ
（ ｃｏｌｆｍ ｃａ ｉ ｌ ｎ ｉ ｅｉ ， ｈ ｎｉ ｎｖｒｔ ｏ ｃｎｌ ｙ Ｈ ｎｈｎ ｈｎ ｉ ７ ３０ ，ｈｎ ） Ｓｈｏ ｏ ｅｈ ｎ ａ ｅｇｎ ｒ ｇ Ｓ ａ ｘ ｕｉ ｓｙ ｆｔ ｈ ｏ ｇ ， ａｚｏｇＳ ａｘ ２ ０ ３ Ｃ ｉａ ｃ ｅ ｎ ｅ ｉ ｅ ｏ
压 （ Ｒ Ｆ 与 Ｒ Ｆ 之 间的 电压 ） 比例 关 系 ， 过 即 Ｅ＋ Ｅ一 为 经
校 准之 后 ， 即可测 量力 值 。
图 ４ 数 据 采 集 流 程 图
图 ２ Ａ Ｕ ８４工 作 电路 图 Ｄ Ｃ２
３ ２ 上位 机数据 采 集处理 程序 的设计 ．
上位 机 的程 序 编写 是 为 了使数 据 采 集 卡 采集 到
获得 ３ Ｖ的 电源 ， 对其他 电器 件进 行供 电 ， Ｖ Ｃ。 可 即 Ｃ
图 ５ 上位 机程 序结 构 图
有 了数据 采集 卡 ， 到信 号数据 后 的 问题 就是 如 得 何 将这些 数据 传递 到上位 机 上 ， 能够 直观地 示 出 并 来 。这就 需要 相适 应 的 软件 来 提 供 一 个桥 梁 式 的平
即 Ａ ｕ ８ ４的 Ａ Ｎ Ｄ Ｃ２ Ｉ １和 Ａ Ｎ Ｉ ２之 间 的 电压 ， 与基 准 电
２１年 期（ 第１ 期）・ 械 研 究 与 应 用 ・ ０ 第５ 总 ２ ２ １ 机
３ １ 系统软 件 ．
本 系统 软件采 用模 块化 的结 构 ， 用 汇编语 言进 采 ‘
行编程 ， 由于篇 幅所 限 ， 前一 两部 分 只列 出流程 图 。
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ７ ２ １ — ８ １ 作者简介 ： 梁
接人输入电压信号 ， 本课题采用 Ａ Ｎ ～ Ｉ２ 。此 Ｉ １ ＡＮ 端 方 法 与单 端通道 比主要有 三个 优 点 ： 提 高抗 干扰 能 ① 力 ； 可很 好地 抵 消 电磁 干扰 ； ② ③定 位 时序更 准 确 。
调 试 ， 图 ６所示 。 如
（ 引脚 ２ ） 相 连 ， ５端 当单 片 机将 采 集 到 的模 拟信 号 转 化 成数 字 信 号 之 后 ， 过 Ｔ Ｄ端 发 送 给 Ｃ ２０ 通 Ｘ Ｐ １１的 Ｒ Ｄ端 ， Ｘ 之后 ， 由 Ｕ Ｂ接 口将 信号传 输 给上位 机 。 再 Ｓ
由图 ６可 以看 到 上 传 的数 据 字 符 串为 ￥、 和数 ＃ 字 代码 组成 的 。Ｖ Ｂ 的部 分代 码如 下
电压 为 ５ 这 就 需 要 传 感 器 的灵 敏 度 为 一 Ｏ～＋ ０ Ｖ， ２ ２
（ Ｖ Ｖ） 间 。所 以基 于上 述 考 虑 和广 泛 的 对 比 ， ｍ ／ 之 较
小 量程 的传感器 不 能够 完成 试验 目标 ， 以及 考 虑到 安
装 尺 寸 的 问题 ， 课 题选 择 了 １ Ｔ的 Ｙ Ｃ ２ ９压力 本 ０ Ｚ 一１ 传 感器 。
Ｕ Ｂ 的 Ｃ ２ ０ 桥 接 芯 片 组 成 ， 通过 Ｕ Ｂ接 口与 上位 机 实现 数 据 通 信 。基 于 Ｖ ６０软 件 编 写 了上 位 机 的应 Ｓ Ｐ １１ 再 Ｓ Ｂ．
用程序 ， 实现 了对采 集数据 的 实时显示和 曲线显 示。 系统具有结构 紧凑 、 于携带和稳定的特点 。 便 关键词 ： Ｄ Ｃ ２ Ａ ｕ ８４单片机 ； 力传 感器 ； Ｂ ． 压 Ｖ ６０
ｌ ｒａ ｌ ｎ ｔｂｉｉａ ｉｎ． ｙ ｐｏ ｔｂ ｅ ａ ｄ ｓａ ｌｚ ｔｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ＡＤ ８ ４； ｒ ｓｕ ｅ ｓ ｎ ｏ ； Ｂ ６ ０ ＵＣ ２ ｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｒ Ｖ ．
１ 引 言
压力 传感 器是 工 业 生 产 中 最 为 常用 的一 种 传 感 器 ， 以它 的数 据读 取 工作 尤 为重要 。 所 目前 常用 的 的数据 采集 方法 是 通过压 力 表读数 ， 之后再 逐 一记 录 。这种 方法 不仅 效率 和 准确 性低 、 数 据有滞 后 性 ， 而且会 产 生观 测误 差 。笔者设 计 了一 种
Ｕ Ｂ接 口再上 传 到计算 机 ， 由相应 的软 件进 行数 据 Ｓ 再
处 理后 便 可在计 算 机上读 取 、 保存 相关 的压力 数据 和 曲线 。
２ １ 传感 器 ．
由于 本文 的实 验 是基 于公 路 沥 青 混 凝 合 料 剪 切
实验进 行 的 ， 了满 足最 大 剪 切压 力 １０ Ｎ 的要 求 ， 为 ０ｋ
传 感 器 的 安 全 超 载 要 达 到 １０ ～３ ０ ， 以有 效 ５％ ０％ 可 应 对 冲击 载荷 ； 由于本 文 进 行 的实 验 就 在 室 内进 行 ，
压力传 感 器 的数 据 实 时 采 集 系 统 ， 够 克 服 上 述 缺 能
陷 ， 且 在使用 过 程 中显 示 出 了结 构 紧 凑 ， 位 机 软 并 上 件便 于安 装 的优点 。
・
机械 研 究 与 应 用 ・ ０ 年 期（ 第１ 期） ２１ 第５ 总 ２ ２ １
设计与制造
压 力传 感 器 数 据 采 集 系统 的设 计
梁 杨
（ 西 理 工 学 院 机 械 工程 学 院 ， 西 汉 中 ７ ３ ０ ） 陕 陕 ２ ０ ３
摘
要 ： 计 了一种 实时压力数据采 集系统， 设 数据采集 卡主要 由采 集传 感器数据 的 Ａ ｕ ８４单 片机和 实现 Ｕ Ｒ Ｄ Ｃ２ Ａ Ｔ转
杨 （９ ３ ） 男 ， 西 汉 中 人 ， 教 ， 究 方 向 ： 械 电子 工 程 。 １８ 一 ， 陕 助 研 机
・
８ ・ ３
设计与制造
传感 器 将模 拟信 号 电压 传输 给单 片机 ， 当被 测压
力 发生 变化 的 时候 ， 个模 拟信 号 电压 也 随之 变 化 ， 这
图 ３ Ｃ ２０ Ｐ １ １电源 电路
台， 连接 沟通 数据 的传递 与 示 。不需要 编写 代码 去
确 定各个 元 素 的位 置 和外观 ， 只需 将预 先建立 的对象
如 图 ２所 示 ， Ｄ Ｃ ２ Ａ ｕ ８ ４的异 步 串 行 数 据 接 收 端
拖 放 到屏 幕 上 的一 点 即可 。正 因如此 ， Ｂ ． Ｖ ６ ０的开发 环 境很 符合 对上位 机应 用程 序开 发软件 的要 求 。
Ｉ ｆＭＳＣｏ ｍｍ１ Ｐ ｒＯｐ ｎ ＝ Ｆａｓ ｅ ． ｏｔ ｅ ｌｅ Ｔｈ ｎ
３ 软 件 实 现
数 据采 集 系统 的软 件 设 计 也是 重 要 的设 计 部 分 之一。 所 以， 件 设 计 应 该 包 括 两 个 部 分 ： 软 ① Ａ Ｕ ８４单 片机 的程 序 设 计 ； 上 位 机 数 据 采 集 处 Ｄ Ｃ２ ② 理程 序 的设 计 。这两 个部 分 的程序要 相互 配合 、 善 完
２ ２ Ａ Ｄ 转 换 ． ／
如 图 ２所 示 ， Ｄ Ｃ ２ 自带 的 Ａ Ｄ 转 换 模 块 。 Ａ Ｕ ８４ ／ 由 图 １可 以看 出在测 试 过程 中 ， 个数 据 采集 系 整
统 的硬 件 由上位 机 （ 计算 机 ） 通过 Ｕ Ｂ接 口给各 个 模 Ｓ 有 ４个 模 拟输 入 端 ， Ａ Ｎ 即 Ｉ １～Ａ Ｎ 。通 过 单 片 机 内 Ｉ４
ＡＤｕＣ８ ４ ｉ ｌ—ｃ ｐ ｗｈ ｃ ｃ ｌｅ ｔ ｄ ｔ ｒ ｍ ｈｅ ｐｒ ｓｕｒ ｓ ｎ ｏ ｎｄ ＣＰ２１ Ｂｒｄｇ ｈｉ ｉｈ ａ ｒ ｎ ｆｒ ＵＡＲＴ ｏ ２ ｓｎｇｅ ｈｉ ｉｈ ｏ ｌｃ ｓ ａ ａ ｆｏ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅ ｓ ｒ ａ ０１ ｉ ｅ ｃ ｐ ｗｈ ｃ ｃ ｎ ｔａ ｓｏ ｍ ｔ ＵＳＢ ，ｔｅ ｃ ｍｍｕｎ ｃ ｔｏ ｔ ｅ ｔ ｃ ｉｉｉｎ ｃ ｒ ｎｄ ｈ ｓ ｏ ｐ ｔ ｒｉ ｈｒｕｇ Ｂ ｅ ａ ．Ａｐｐ ｉａｉｎ ｏｔ ｒ ｓｄｅ ｌ ｈ ｏ ｉａ ｉｎ ｂｅｗｅ ｎ ｄａａ ａ ｑｕ ｓｔｏ ａ ｄ ａ ｏ ｔｃ ｍ ｕ ｅ ｓｔ ｏ ｈ ＵＳ ｓ ｒ １ ｉ ｌｃ ｔｏ ｓ ｆｗａ ｅ ｉ ｖｅ—
使 用 温 度 为 商 业 级 ， 围 为 ： ０ ～６ ｏ ； 于 范 一１ ０（Ｃ） 由
Ａ Ｕ ８ ４单 片机 的主 Ａ Ｃ的 Ａ Ｄ转换 器 的输 入 电 Ｄ Ｃ２ Ｄ ／
２ 系统 组 成 介 绍
数据 采集 系统 硬件 总体 结构 如 图 １ 示 。 所
压 被 限定 在一 ０ １０～十 ０ （ １０ ｍＶ） 间 ， 之 而传 感 器 的输 入
：
ＭＳ ｏ ！ Ｃ ｍｍ ｏ Ｃ ｍｍ ． ｏ Ｐ ｒ ｔ＝３设 置 Ｃ Ｍ 口的选择 ， Ｏ
Ｒ Ｔ 引脚 １ ） 异 步 串 行 接 口发 送 端 Ｔ Ｄ（ 脚 Ｘ （ ６ 和 Ｘ 引
１ ） 与 图 ３中 Ｃ ２ ０ ７端 Ｐ １ １的 Ｔ Ｄ（ Ｘ 引脚 ２ ） 和 Ｒ Ｄ ６端 Ｘ
当将连 接好传 感器 的数 据 采集 卡 用 Ｕ Ｂ连接 到 Ｓ
计 算机 时 ， 们使 用 串 口调试 助手 这 个小软 件来 进行 我
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部 的 ＭＵ １模拟 多 路 转换 器 ， 三组 差 分 通 道 可 以 Ｘ 有
选 择 ： Ｉ ～Ａ Ｎ 、 Ｉ ２～Ａ Ｎ 、 Ｉ ３～Ａ Ｎ 。用来 Ａ Ｎ１ Ｉ ２ Ａ Ｎ Ｉ３ ＡＮ Ｉ４
块供电， 以及为 传感 器供 电 。之后 ， 感器 受力 ， 单 传 给 片 机 输 出 模 拟 电 压 信 号 ， 个 模 拟 信 号 通 过 这 Ａ ｕ ８４单 片机进 行 Ａ Ｄ转换 之后 ， 通 过 Ｃ ２０ Ｄ Ｃ２ ／ 再 Ｐ １１ 桥 接芯 片将 Ｕ Ｒ Ａ Ｔ转 化 为 Ｕ Ｂ能 够 传 输 的信 号 ， Ｓ 由
中 图分 类 号 ：Ｈ１２ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ７ ４ １ （０ ２ ０ — ０ ３ ０ １０ — ４４ ２ １ ） ５ ０ ８ — ３
Ｄｅ ｉ ｎ ｆｐｒ ｓ ｕ ｅ ｓ ｎ ｏｒ ｄａ ａ ａ ｑｕ ｓｔｏ ｓ ｔ ｍ ｓｇ ｏ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｔ ｃ ｉｉｉ ｎ ｙｓｅ
器 。系统 工作 时 ， 源部 分 ： 先 由上 位机 通 过 Ｕ Ｂ 电 首 Ｓ 接 口给 Ｃ ２ ０ Ｐ １ １和 传 感 器 提 供 ＋ Ｖ 的 电压 。之 后 ， ５ Ｃ２０ Ｐ １ １将 ＋５ 的 电 压 转 化 成 十３ 的 电 压 ， Ｖ Ｖ 让 Ａ ｕ ８ ４单 片机 进 行 工 作 。 如 图 ３所 示 ， Ｄ 引 脚 Ｄ Ｃ２ ＶＤ
２ ３ 芯 片桥接 器 与单 片机的通 信 ． 的数 据能 够清楚 明 了地被 测试 人员读 取 ， 且 能够实 并 时显 示数 据组成 的图形 ， 以后 的数 据处 理工 作奠定 为 基础 。其 程序结 构 图如 图 ５所 示 。
Ｃ ２０ Ｐ １１为一款 高 度 集 成 的 Ｕ Ｒ 转 Ｕ Ｂ桥 接 ＡＴ Ｓ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｅ ｉｎ ｏ ｅ ｌ ｉ ｒ ｓ ｕ ｅ ｄ ｔ ｃ ｕｓｔ ｎ ｓ ｓｅ ａ ｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ Ｄａａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ａｄ ｉ ｄ ｓ ｎ ｄ ｏ ｓｒ ｃ ：Ａ ｄ ｓ ｆ ｒ ａ —ｔ ｇ ｍｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ａ ａ ａ ｑ ｉｉ ｏ ｙ ｔｍ ｒ ｎ ｒ ｕ ｅ ， ｉ ｏ ｔ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｃ ｒ ｓ ｅ ｉ ｅ ｆ ｉ ｇ
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压 （ Ｒ Ｆ 与 Ｒ Ｆ 之 间的 电压 ） 比例 关 系 ， 过 即 Ｅ＋ Ｅ一 为 经
校 准之 后 ， 即可测 量力 值 。
图 ４ 数 据 采 集 流 程 图
图 ２ Ａ Ｕ ８４工 作 电路 图 Ｄ Ｃ２
３ ２ 上位 机数据 采 集处理 程序 的设计 ．
上位 机 的程 序 编写 是 为 了使数 据 采 集 卡 采集 到
获得 ３ Ｖ的 电源 ， 对其他 电器 件进 行供 电 ， Ｖ Ｃ。 可 即 Ｃ
图 ５ 上位 机程 序结 构 图
有 了数据 采集 卡 ， 到信 号数据 后 的 问题 就是 如 得 何 将这些 数据 传递 到上位 机 上 ， 能够 直观地 示 出 并 来 。这就 需要 相适 应 的 软件 来 提 供 一 个桥 梁 式 的平
即 Ａ ｕ ８ ４的 Ａ Ｎ Ｄ Ｃ２ Ｉ １和 Ａ Ｎ Ｉ ２之 间 的 电压 ， 与基 准 电
２１年 期（ 第１ 期）・ 械 研 究 与 应 用 ・ ０ 第５ 总 ２ ２ １ 机
３ １ 系统软 件 ．
本 系统 软件采 用模 块化 的结 构 ， 用 汇编语 言进 采 ‘
行编程 ， 由于篇 幅所 限 ， 前一 两部 分 只列 出流程 图 。
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ７ ２ １ — ８ １ 作者简介 ： 梁
接人输入电压信号 ， 本课题采用 Ａ Ｎ ～ Ｉ２ 。此 Ｉ １ ＡＮ 端 方 法 与单 端通道 比主要有 三个 优 点 ： 提 高抗 干扰 能 ① 力 ； 可很 好地 抵 消 电磁 干扰 ； ② ③定 位 时序更 准 确 。
调 试 ， 图 ６所示 。 如
（ 引脚 ２ ） 相 连 ， ５端 当单 片 机将 采 集 到 的模 拟信 号 转 化 成数 字 信 号 之 后 ， 过 Ｔ Ｄ端 发 送 给 Ｃ ２０ 通 Ｘ Ｐ １１的 Ｒ Ｄ端 ， Ｘ 之后 ， 由 Ｕ Ｂ接 口将 信号传 输 给上位 机 。 再 Ｓ
由图 ６可 以看 到 上 传 的数 据 字 符 串为 ￥、 和数 ＃ 字 代码 组成 的 。Ｖ Ｂ 的部 分代 码如 下
电压 为 ５ 这 就 需 要 传 感 器 的灵 敏 度 为 一 Ｏ～＋ ０ Ｖ， ２ ２
（ Ｖ Ｖ） 间 。所 以基 于上 述 考 虑 和广 泛 的 对 比 ， ｍ ／ 之 较
小 量程 的传感器 不 能够 完成 试验 目标 ， 以及 考 虑到 安
装 尺 寸 的 问题 ， 课 题选 择 了 １ Ｔ的 Ｙ Ｃ ２ ９压力 本 ０ Ｚ 一１ 传 感器 。
Ｕ Ｂ 的 Ｃ ２ ０ 桥 接 芯 片 组 成 ， 通过 Ｕ Ｂ接 口与 上位 机 实现 数 据 通 信 。基 于 Ｖ ６０软 件 编 写 了上 位 机 的应 Ｓ Ｐ １１ 再 Ｓ Ｂ．
用程序 ， 实现 了对采 集数据 的 实时显示和 曲线显 示。 系统具有结构 紧凑 、 于携带和稳定的特点 。 便 关键词 ： Ｄ Ｃ ２ Ａ ｕ ８４单片机 ； 力传 感器 ； Ｂ ． 压 Ｖ ６０
ｌ ｒａ ｌ ｎ ｔｂｉｉａ ｉｎ． ｙ ｐｏ ｔｂ ｅ ａ ｄ ｓａ ｌｚ ｔｏ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ＡＤ ８ ４； ｒ ｓｕ ｅ ｓ ｎ ｏ ； Ｂ ６ ０ ＵＣ ２ ｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｒ Ｖ ．
１ 引 言
压力 传感 器是 工 业 生 产 中 最 为 常用 的一 种 传 感 器 ， 以它 的数 据读 取 工作 尤 为重要 。 所 目前 常用 的 的数据 采集 方法 是 通过压 力 表读数 ， 之后再 逐 一记 录 。这种 方法 不仅 效率 和 准确 性低 、 数 据有滞 后 性 ， 而且会 产 生观 测误 差 。笔者设 计 了一 种
Ｕ Ｂ接 口再上 传 到计算 机 ， 由相应 的软 件进 行数 据 Ｓ 再
处 理后 便 可在计 算 机上读 取 、 保存 相关 的压力 数据 和 曲线 。
２ １ 传感 器 ．
由于 本文 的实 验 是基 于公 路 沥 青 混 凝 合 料 剪 切
实验进 行 的 ， 了满 足最 大 剪 切压 力 １０ Ｎ 的要 求 ， 为 ０ｋ
传 感 器 的 安 全 超 载 要 达 到 １０ ～３ ０ ， 以有 效 ５％ ０％ 可 应 对 冲击 载荷 ； 由于本 文 进 行 的实 验 就 在 室 内进 行 ，
压力传 感 器 的数 据 实 时 采 集 系 统 ， 够 克 服 上 述 缺 能
陷 ， 且 在使用 过 程 中显 示 出 了结 构 紧 凑 ， 位 机 软 并 上 件便 于安 装 的优点 。
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机械 研 究 与 应 用 ・ ０ 年 期（ 第１ 期） ２１ 第５ 总 ２ ２ １
设计与制造
压 力传 感 器 数 据 采 集 系统 的设 计
梁 杨
（ 西 理 工 学 院 机 械 工程 学 院 ， 西 汉 中 ７ ３ ０ ） 陕 陕 ２ ０ ３
摘
要 ： 计 了一种 实时压力数据采 集系统， 设 数据采集 卡主要 由采 集传 感器数据 的 Ａ ｕ ８４单 片机和 实现 Ｕ Ｒ Ｄ Ｃ２ Ａ Ｔ转
杨 （９ ３ ） 男 ， 西 汉 中 人 ， 教 ， 究 方 向 ： 械 电子 工 程 。 １８ 一 ， 陕 助 研 机
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８ ・ ３
设计与制造
传感 器 将模 拟信 号 电压 传输 给单 片机 ， 当被 测压
力 发生 变化 的 时候 ， 个模 拟信 号 电压 也 随之 变 化 ， 这
图 ３ Ｃ ２０ Ｐ １ １电源 电路
台， 连接 沟通 数据 的传递 与 示 。不需要 编写 代码 去
确 定各个 元 素 的位 置 和外观 ， 只需 将预 先建立 的对象
如 图 ２所 示 ， Ｄ Ｃ ２ Ａ ｕ ８ ４的异 步 串 行 数 据 接 收 端
拖 放 到屏 幕 上 的一 点 即可 。正 因如此 ， Ｂ ． Ｖ ６ ０的开发 环 境很 符合 对上位 机应 用程 序开 发软件 的要 求 。
Ｉ ｆＭＳＣｏ ｍｍ１ Ｐ ｒＯｐ ｎ ＝ Ｆａｓ ｅ ． ｏｔ ｅ ｌｅ Ｔｈ ｎ
３ 软 件 实 现
数 据采 集 系统 的软 件 设 计 也是 重 要 的设 计 部 分 之一。 所 以， 件 设 计 应 该 包 括 两 个 部 分 ： 软 ① Ａ Ｕ ８４单 片机 的程 序 设 计 ； 上 位 机 数 据 采 集 处 Ｄ Ｃ２ ② 理程 序 的设 计 。这两 个部 分 的程序要 相互 配合 、 善 完