嵌入式基于C8051F單片機的氣流儀

　　儀器傳感器有兩個(gè)，分別為氣壓傳感器和稱(chēng)重傳感器。據本儀器的設計精度要求，選擇微重傳感器和微壓傳感器。硬件框圖如圖1所示。

　　儀器工作過(guò)程：在電子稱(chēng)上稱(chēng)8 g棉樣后均勻地放入試樣筒內，形成固定密度的纖維塞。氣泵向儲氣筒充氣產(chǎn)生恒壓，恒壓氣流經(jīng)氣阻(試樣筒內的纖維塞)流入儀器，在試樣筒的兩端形成了氣壓差。由于不同馬克隆值的棉纖維對氣流的阻力不同，因此形成的壓差也不同，氣壓傳感器將此壓差信號轉換成電量，單片機將數據處理后，顯示出馬克隆值及馬克隆值等級，同時(shí)還能完成平均值的運算。

　　3軟件設計

　　儀器控制程序設計是按照結構化的程序設計方法設計的，將整個(gè)程序細分為若干子程序，以方便調試與檢查。

　　儀器開(kāi)機上電后，單片機首先查詢(xún)儀器是否需要砝碼校準，如果需要則進(jìn)行砝碼校準，否則判斷是否馬值校準，如果是進(jìn)行馬值校準，否則判斷是否稱(chēng)重。當稱(chēng)量了8 g的棉花后，程序判斷P1.7口是否為低電平，如果是則進(jìn)行馬值測定，否則仍進(jìn)入稱(chēng)重子程序。由于我們的儀器只能測量馬值范圍為2.5～7.0的馬值，因此得到馬值時(shí)首先判斷馬值是否滿(mǎn)度。當測量值低于1 V時(shí)，也就是馬值低于2.5時(shí)，認為馬值滿(mǎn)度，并顯示E000，若馬值沒(méi)有滿(mǎn)度則依據經(jīng)驗公式計算馬值真值。最后進(jìn)行馬值等級的判斷，依據國標的規定，馬值范圍在3.7～4.2的為A級，3.5～3.6，4.3～4.9的為B級，3.4以下或5.0以上為C級。判斷結束后，單片機調用顯示子程序，顯示出被側棉樣的馬值及相應的等級。

圖2是主程序流程圖。

　　整個(gè)軟件子程序包括砝碼校準子程序，馬值校準子程序，稱(chēng)重子程序，馬值測量子程序，顯示子程序以及一些算法子程序等。

　　通過(guò)對傳感器及其放大電路的設計，我們知道當氣壓為零點(diǎn)時(shí)，電壓為0.500 V，當氣壓滿(mǎn)度為400 Pa時(shí)，電壓為2.46 V，曲線(xiàn)如圖3所示。

　　從考慮精度的要求出發(fā)，我們選擇A／D轉換為10位，參考電壓為2.5 V，當輸入模擬量為2.5 V時(shí)，轉換成數字量為210=1 024(800H)，根據硬件電路，當試樣筒沒(méi)有放入棉花時(shí)，氣流通過(guò)后測得的氣壓差0，送入單片機的電壓為0.500 V，即由方程：

　　換算成對應的數字量為0CDH，根據式(4)和表1的數據可以算出馬克隆值和數字量的一個(gè)對應表，將此表輸入程序中作為馬值計算的基準。