一種基於單片機與pc機通訊的玻璃量器自動檢定裝置的製作方法
2023-04-30 18:52:46 1
專利名稱：一種基於單片機與pc機通訊的玻璃量器自動檢定裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種計量檢測裝置，尤其涉及一種玻璃量器檢定裝置。
背景技術：
常用玻璃量器普遍應用於環保、化工、製藥、食品和疾控等行業。常用玻璃量器有滴定管、分度吸管、單標線吸管、單標線容量瓶、量筒、量杯等許多種類，同時，由於常用玻璃量器種類繁多，數量較大，檢定人員數據處理工作量也較大，容易出現人為失誤。隨著PC機技術的發展，國內出現過類似玻璃量器自動檢測的報導，但是僅解決了質量讀取(一般電子天平均配有通訊接口，實現自動讀數較容易)，溫度手動輸入的現象，應該說僅實現了半自動化檢測。
實用新型內容針對現有技術中存在的上述不足之處，本實用新型提供了一種基於單片機與pc 機通訊的玻璃量器自動檢定裝置。該裝置在很大程度上提高了檢定檢測工作的自動化程度，極大的縮短了檢定檢測工作時間，減少了出錯率，提高了檢測效率；同時大量數據可以自動保存在資料庫中，便於查詢和輸出檢測結果。本實用新型的目的是這樣實現的一種基於單片機與pc機通訊的玻璃量器自動檢定裝置，包括電子天平、數字溫度傳感器、單片機和PC機；所述數字溫度傳感器與單片機雙向通信，電子天平與單片機雙向通信，單片機與PC機雙向通信。作為本實用新型的一種優選方案，在單片機的輸入端上連接有啟動單片機讀取數字溫度傳感器採集的溫度和電子天平採集的質量的開關K。作為本實用新型的另一種優選方案，所述單片機採用AT89C2051單片機。作為本實用新型的一種改進方案，所述數字溫度傳感器採用智能溫度傳感器 DS18B20，所述智能溫度傳感器DS18B20採用3線制與單片機連接。本實用新型的有益效果是該裝置是一種全自動常用玻璃量器自動檢定裝置，採用單片機與PC機通訊技術，利用單片機將溫度數據採集後，通過單片機串口將數據發送到 pc機，再根據pc機讀取的質量值自動計算20°C的容量值和誤差，並根據儲存的參數得出檢定結論。該裝置在很大程度上提高了檢定檢測工作的自動化程度，極大的縮短了檢定檢測工作時間，減少了出錯率，提高了檢測效率；同時大量數據可以自動保存在資料庫中，便於查詢和輸出檢測結果。
圖1為基於單片機與pc機通訊的玻璃量器自動檢定裝置的結構示意圖；圖2為數字溫度傳感器DS18B20的原理圖；圖3為單片機的原理圖；圖4為通電復位電路的原理圖；[0013]圖5為RS232通訊電路的原理圖；圖6為USB通訊和5V電源的原理圖；圖7為單片機處理程序的框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地描述。如圖1所示，一種基於單片機與pc機通訊的玻璃量器自動檢定裝置，包括電子天平、數字溫度傳感器、單片機和PC機。數字溫度傳感器與單片機雙向通信，電子天平與單片機雙向通信，單片機與PC機雙向通信。在檢定臺附近用單片機進行控制數據的發送和接收，通過單片機發送讀取信號來控制PC機，PC機發出指令讀取溫度和質量數據。在單片機的輸入端上連接有啟動單片機讀取數字溫度傳感器採集的溫度和電子天平採集的質量的開關K。按鍵開關K是整個檢定過程的確認開關，該開關K放在電子天平旁邊，是模擬人工讀數的關鍵部件。當電子天平的質量值穩定後，按一下開關K表示目前的質量和溫度數據是有效的，相當於在紙上記錄數值，只不過此時由PC機代勞計算並儲存。數字溫度傳感器就是能把溫度物理量，通過溫度敏感元件和相應電路轉換成方便PC機、pic、智能儀表等數據採集設備直接讀取得數字量的傳感器。本實施例中選擇的是DALLAS的12位數字溫度傳感器DS18B20，數字溫度傳感器DS18B20的原理如圖2所示。該傳感器標稱在(巧5 +125) ！線性度和重複性可達到0. 1%FS，而本實施例所需溫度範圍只有(15 25) °C，經過按0. 1 °C逐點標定，將其標定值植入pc機內，是完全滿足常用玻璃量器檢定要求的。單片機上負責與pc機聯繫，將溫度和質量數據傳送至pc機，下負責數字溫度計數據和電子天平數據的採集和暫存。單片機採用AT89C2051單片機，AT89C2051單片機的原理如圖3所示。該單片機為51系列編程指令，由於裝置實現DS18B20溫度數據採集和將採集到的數據傳輸給pc機即可，因此對於單片機較容易實現其功能。AT89C2051單片機有一個全雙工串行通訊接口，利用這個通訊接口，可以方便地與pc機進行串行通信，相互交換數據，串口對單片機意義重大，不但可以將單片機採集的實時數據傳輸到pc機上，而且也能接受pc機對單片機的控制指令，實現對單片機的智能化控制。當通電後，單片機程序負責數字溫度傳感器DS18B20晶片的初始化並在開關K按下後，讀取其溫度數據到pc機進行處理和控制。自動檢定裝置的研製，其核心部件是AT89C2051單片機系統，外圍是典型電路結構，以反相器々IBB組成的通電復位電路(如圖4所示)，串行接口的數字溫度傳感器，RS232(如圖5所示)是通過單片機的串行通訊接口連接到pc機的USB接口。單片機AT89C2051是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含業bytes的可反覆擦寫的只讀Flash程序存儲器和128 bytes的隨機存取數據存儲器(RAM)，器件採用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C2051單片機成本低，功能強大，而且體積小，可提供許多高性價比的應用場合。AT89C2051是一個功能強大的單片機，但它只有20個引腳，15個雙向輸入/輸出(I/O)埠，其中Pl是一個完整的8位雙向I/O 口，兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計數器，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。同時，AT89C2051的時鐘頻率可以為零，即具備可用軟體設置的睡眠省電功能，系統的喚醒方式有RAM、定時/計數器、串行口和外中斷口， 系統喚醒後即進入繼續工作狀態。省電模式中，片內RAM將被凍結，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統被硬體復位方可繼續運行。智能溫度傳感器DS18B20採用3線制與單片機連接，減少了外部硬體電路，具有低成本和易使用的特點。DS18B20可以直接讀出被測溫度值，DS18B20可根據實際要求通過簡單的編程實現12位的數字值讀數方式。可以分別在750 ms內完成12位的數字量，解析度最大可達0. 0625 °C，並且從DS18B20讀出的信息或寫入DS18B20的信息僅需要一根口線 P3.4(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源於數據總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20 供電。因而使用DS18B20可使系統結構更趨簡單，可靠性更高。DS18B20在測溫精度、轉時間、傳輸距離、解析度等方面更加有其突出的優勢。由於DS18B20採用是在一根I/O線上讀寫數據，即在一根數據線實現數據的雙向傳輸，而對51單片機來說，硬體上並不支持單總線協議，因此，必須採用軟體的方法來模擬單總線的協議時序來完成對DS18B20晶片的訪問。DS18B20有嚴格的通信協議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協議定義了幾種信號的時序初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數據的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數據，在進行寫命令後，主機需啟動讀時序完成數據接收。數據和命令的傳輸都是低位在先。集成電路RS232採用5V CMOS工藝設計製造了具有RS232串行通信發送接口的傳感器接口晶片。該晶片包含電荷泵和發送電路兩個功能模塊。其中電荷泵對5V電源進行正/負倍壓得到+6 V以上和-6V以下的正負電平，並作為發送電路的電源，實現CMOS/ TTL電平到EIA/TIA RS-232C電平的轉換，通過單片機程序與pc機程序即可實現232通訊聯繫。為了保證接口通用，本裝置增加了一個RS232轉USB接口的集成電路(如圖6所示)， 即在原RS232通訊程序不變的情況下，保證單片機與pc機USB接口連接，可實現在筆記本電腦進行操作，增強了裝置的通用性。自動檢定裝置的軟體設計分為3個相互關聯的單元，pc機主程序單元、單片機處理程序單元和pc機與電子天平通訊程序單元。Pc機主程序有4大功能處理被檢計量器具的各種信息和列印輸出，處理與單片機的數據通訊，處理與電子天平的數據通訊，存儲查詢歷史數據。pc機主程序是裝置的控制中心，可分為與單片機通訊模塊、數據處理模塊、數據顯示查詢模塊，pc機軟體採用VB6. 0開發，VB以其簡單易學，容易入門且功能強大，其中MSCOMM. OCX是用於串行通信的控制項，將該控制項添加到工具箱(Toolbox)內，這樣就可以利用該控制項進行串行通信程序的設計。數據處理模塊就是利用VB6的強大的計算函數，將由通訊模塊傳輸的溫度數據和質量數據轉換計算就可得出被檢常用玻璃量器在20°C的容量值，並且實現誤差計算和儲存等功能。VB程序啟動主程序後，進行初始化單片機並將基本參數植入單片機RAM中，同時做好被檢常用玻璃量器的信息輸入，輸入信息完畢後，點擊滑鼠按鈕進入檢定界面，同時將控制權交給單片機來完成數據採集，當電子天平質量數據穩定後，按下單片機的開關K，將溫度數據K (t)送到pc機後，並通知pc機採集電子天平的質量數據m，即可得出第一組20°C的容量值，同時準備接收第二組數據，待所有數據接收完畢後，按初始化的參數自動計算並判斷，並保存在資料庫中方便查詢，單片機處理程序的框圖如圖7所示。另外，主程序將實現證書報告和記錄的自動列印、信息查詢等功能。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1.一種基於單片機與PC機通訊的玻璃量器自動檢定裝置，其特徵在於包括電子天平、數字溫度傳感器、單片機和PC機；所述數字溫度傳感器與單片機雙向通信，電子天平與單片機雙向通信，單片機與PC機雙向通信。
2.根據權利要求1所述的一種基於單片機與pc機通訊的玻璃量器自動檢定裝置，其特徵在於在單片機的輸入端上連接有啟動單片機讀取數字溫度傳感器採集的溫度和電子天平採集的質量的開關K。
3.根據權利要求1或2所述的一種基於單片機與pc機通訊的玻璃量器自動檢定裝置，其特徵在於所述單片機採用AT89C2051單片機。
4.根據權利要求3所述的一種基於單片機與pc機通訊的玻璃量器自動檢定裝置，其特徵在於所述數字溫度傳感器採用智能溫度傳感器DS18B20，所述智能溫度傳感器DS18B20採用3線制與單片機連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基於單片機與pc機通訊的玻璃量器自動檢定裝置，包括電子天平、數字溫度傳感器、單片機和pc機；數字溫度傳感器與單片機雙向通信，電子天平與單片機雙向通信，單片機與pc機雙向通信。該玻璃量器自動檢定裝置在很大程度上提高了檢定檢測工作的自動化程度，極大的縮短了檢定檢測工作時間，減少了出錯率，提高了檢測效率；同時大量數據可以自動保存在資料庫中，便於查詢和輸出檢測結果。
文檔編號G01F25/00GK202339226SQ201120528340
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者劉亞輝, 張澤宏, 李霞, 王碩, 詹嬌, 龔磊 申請人:重慶市計量質量檢測研究院