針對(duì)數(shù)字壓力表的可視化編程
近年來，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的壓力計(jì)量校準(zhǔn)過 程，多采用傳感器、16bit以內(nèi)A/D芯片和 單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字壓力計(jì)，隨著工業(yè)自 動(dòng)化程度的提高，現(xiàn)場(chǎng)儀表選型不斷更 新，儀表準(zhǔn)確度也在不斷提高，這促使 壓力計(jì)量校準(zhǔn)過程有了新的變化和進(jìn) 展，也自然提出了用高準(zhǔn)確度手段實(shí)現(xiàn) 壓力計(jì)量校準(zhǔn)儀表的要求，而目前的壓 力計(jì)量校準(zhǔn)儀表難于滿足這一要求。為 此，我們采用EG&G IC Sensor公司傳感 器和AD7710 A/D轉(zhuǎn)換芯片，基于個(gè)人計(jì) 算機(jī)構(gòu)建了具有24bit數(shù)據(jù)采集能力的 高準(zhǔn)確度壓力測(cè)量系統(tǒng)。它能夠在可視 化編程軟件環(huán)境下，生成高準(zhǔn)確度數(shù)據(jù) 采集的驅(qū)動(dòng)程序代碼和測(cè)試模塊。用戶 還可在較短時(shí)間內(nèi)生成壓力測(cè)量原型， 通過工具模塊和程序結(jié)構(gòu)完成編程測(cè) 試。測(cè)量數(shù)據(jù)可直接打印或交付給MS- excel、Matlab、MS-word表格、計(jì)算、文件 處理軟件中，了可經(jīng)由網(wǎng)卡傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò) 中。
一、壓力傳感器技術(shù)指標(biāo)
壓力傳感器選用了EGPG IC Sensor 公司的產(chǎn)品，其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。
傳感器經(jīng)過溫度補(bǔ)償和輸出規(guī)范 化處理。由技術(shù)指標(biāo)可見，傳感器能提供高準(zhǔn)確度的壓力轉(zhuǎn)換。
二、壓力傳感器信號(hào)的處理過程
可視化編程壓力計(jì)的信號(hào)處理過 程見圖1。
AD7710 為 ANALOG DEVICES 公司 的高分辨率(24bit)信號(hào)調(diào)節(jié)型模數(shù)轉(zhuǎn)換 器。在微控制器或傳感器信號(hào)處理中應(yīng)用十分理想。它具有±0.0015%的準(zhǔn)確 度，溫度漂移的影響通過芯片內(nèi)部自校 準(zhǔn)消除，排除了零位和滿量程誤差。在 此采用它來實(shí)現(xiàn)壓力傳感器信號(hào)的A/D 轉(zhuǎn)換，在8xC51單片機(jī)Pi口的分別控制 下，可對(duì)AD7710芯片內(nèi)部24bit寄存器 進(jìn)行串行讀寫操作。通過寫操作設(shè)置芯 片常規(guī)/標(biāo)定模式、放大器增益、采集通 道、電源工作方式、A/D字長(zhǎng)、信號(hào)極性、 濾波器參數(shù)等。通過讀操作讀取A/D轉(zhuǎn) 換數(shù)據(jù)。除起到數(shù)據(jù)采集作用外，8xC51 單片機(jī)的Pi。、,；^腳還起到與MAX3232 芯片的連接，實(shí)現(xiàn)與個(gè)人計(jì)算機(jī)串行通 訊的作用。MAX3232芯片是MAXIM公 司的RS-232接口芯片，能完成TTL與 RS-232兩種電平之間的轉(zhuǎn)換。在此利用 它，可方便地實(shí)現(xiàn)串行接口電路。串行 通訊是實(shí)現(xiàn)個(gè)人計(jì)算機(jī)與單片機(jī)兩端 交換數(shù)據(jù)的主要手段，在Wmdows環(huán)境 下，雖具有事件驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、高級(jí)圖形 用戶界面(GUI)等特點(diǎn)，但它不支持對(duì)系 統(tǒng)I/O端口的直接訪問。所以在可視化 編程環(huán)境下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊的簡(jiǎn)便方法 就是利用Windows API函數(shù)支持的串行 口實(shí)現(xiàn)串行通訊，或直接采用不同 可視化編程中的通訊模塊，如 MXCOMM.VBX、COMMSTOCK.TST
等。使用通訊模塊方法簡(jiǎn)便且可訪 問Windows API函數(shù)的大多數(shù)特 性。我們采用的就是這種方法生成 的壓力傳感器數(shù)據(jù)采集RS-232串 行通訊驅(qū)動(dòng)程序PRESS -DATA - COMM.TST。在可視化編程中，可 直接由圖形調(diào)用程序模塊，完成個(gè) 人計(jì)算機(jī)的壓力數(shù)據(jù)采集功能。
三、可視化程序測(cè)量
在利用個(gè)人計(jì) 算機(jī)和數(shù)據(jù)采集硬 件構(gòu)成的自動(dòng)測(cè)試 系統(tǒng)中，基于GUI (圖形用戶界面）新 概念的可視化編程 語言環(huán)境極大地發(fā) 揮了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 的作用，構(gòu)成了可 視化程序測(cè)量的豐富內(nèi)容。它完全沒 有進(jìn)行文本程序編輯時(shí)的那些麻煩。 僅依據(jù)測(cè)量過程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)的 交付關(guān)系，從工具箱或菜單中選取所 需的對(duì)象（圖標(biāo))然后用線段將選擇對(duì) 象連接起來。或基本上利用名為對(duì)象 的對(duì)話框編制程序流程，并且按照流 程將各個(gè)對(duì)象連接起來，程序編制即 告完成。可視化編程程序測(cè)量控制大 體可分為三部分：
（1）測(cè)量控制
（2）數(shù)據(jù)顯示
（3）數(shù)據(jù)分析處理
除此之外，還具有向其他應(yīng)用程序 交付數(shù)據(jù)的功能。利用Windows的DDE (動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)功能，也可以向Microsoft 公司的應(yīng)用軟件MS -word、MS-excel或 Matlab等軟件直接交付數(shù)據(jù)。用戶若能 熟練掌握編程方法，則無需用計(jì)算機(jī)語 言編程和手工方式裝入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，任何 人通過可視化編程非常方便地進(jìn)行軟 件開發(fā)完成測(cè)量。可視化編程測(cè)量的壓 力計(jì)面板圖見圖2。
由圖可見它具備了測(cè)量控制、壓力值數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)分析處理功能。它的 數(shù)據(jù)擬合模型為：
!=?0+?1#+?2$2+"3$3 ⑴
模型⑴的采用消除了傳感器非線 性誤差的影響，使壓力計(jì)達(dá)到了較高的 測(cè)量準(zhǔn)確度。
四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
在實(shí)驗(yàn)室下對(duì)250kPa壓力計(jì)進(jìn)行 了標(biāo)定，任取一組實(shí)驗(yàn)數(shù)列于表2。
五、結(jié)論
1.可視化程序測(cè)量壓力計(jì)充分利用 了個(gè)人計(jì)算機(jī)的功能，可構(gòu)成以壓力為 參量的高準(zhǔn)確度自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
2.高準(zhǔn)確度A/D芯片是實(shí)現(xiàn)壓力信 號(hào)采集的重要保證，是適合高準(zhǔn)確度壓 力計(jì)數(shù)據(jù)采集的理想器件。
3.可視化軟件編程的直觀性和開放 性易于用戶以較簡(jiǎn)單的手段完成更高 層次的壓力測(cè)量。
深信隨著可視化程序測(cè)量壓力計(jì) 的不斷完善和進(jìn)展，它將在壓力計(jì)量領(lǐng) 域獲得更廣泛的應(yīng)用。
