一种新型智能压力检测系统的设计研究

姜燕妮 柴红

摘要：针对当前社会对集自动检测抽样与转换、高精度、多标度变换及人机互动型操作功能于一体的压力检测需求，提出了一种新型智能压力检测系统方案。该系统包含STC12C5A60S2为主处理器的最小系统，A/D转换模块，液晶显示模块以及智能红外人机交互模块4大模块。通过0～180kg重量范围内多件物体的垂直压力测试实验，该系统实现压力检测的相对误差范围为0.55%～0.98%。

关键词：压力检测 最小系统 A/D转换 液晶显示 智能人机交互

中图分类号：TM 930.9 文献标识码：A？？？？文章编号：1007-9416（2016）05-0000-0

1 智能压力检测系统设计方案

智能压力检测系统的主要设计结构为4大模块，即STC12C5A60S2最小系统模块、A/D转换模块、LCD输出显示模块以及智能人机互动模块，共同完成压力检测的整个环节。压力经过电阻应变式传感器转换为电压信号，再经RC滤波输入到8位A/D转换芯片ADS1232中将进行A/D转换，单片机控制19264液晶输出显示准确的压力值，期间人机交互模块电路完成人机远程互动。

2 系统硬件模块设计

2.1一键开关电路设计

一键开关电路用来方便控制整个系统的开关状态。设计S3为系统的总开关，按下后+5V供电电路启动，系统运行，再次按下后切断供电，系统关闭。VP是由220V电压经过电源适配器后转换的约为8.35V的直流电压，SWTICH是接到单片机P3.3引脚的输入检测I/O口，ONOFF是连接到P0.1引脚的输出控制I/O口，V7和VWRIELESS是输出，将其连接到稳压芯片PQ05RD21便可输出+5V供电电压。

电路设计设计原理为：第一次按键S3后拉低VP，使得按下Q4、Q5 PNP管导通，V7输出约8.3V电压经过稳压芯片稳压到5V供电给单片机、AD模块等，同时控制单片机给ONOFF引脚输出高电平以维持供电状态，这时便实现了一键开机的功能；当第二次按下键S3后，当SWTICH引脚检测到低电平，这时是单片机控制ONOFF引脚输出低电平，此时Q2不导通，导致Q4、Q5截止，此时输出V7和VWRIELESS大约有几十毫伏电压，不足以稳压到+5V供电，单片机关机，AD等无法进行，实现一键关机的功能。

2.2 A/D 转换及LCD实时显示模块

压力传感器输出的电压模拟量需要通过A/D转换器进行信号的模数转换，在此选择ADS1232芯片，其内部嵌有信号放大电路，可以将信号量增强以易于转换。在此之前信号需经滤波电路处理掉边缘不规整的波动信号，才能将较为完整的波形输出到ADS1232进行下一步的处理。信号滤波电路的输出将连接到ADS1232中进行模数转换。LCD显示模块电路中供电部分依旧由一键开关电路稳压输出后的+5V来供电，完成压力输出显示。

2.3 人机交互模块

人机交互模块，即红外遥控电路。当遥控器按键时会发出一串序列号，红外接收模块通过接收此序列号从而控制单片机实行某种操作，具体实现的功能有：显示器清零操作、开关系统操作、开启与关闭LCD背光、标度转换等。

3 实验与测试

3.1系统实现

系统实物板上设计有三个按键，S1为ON/OFF一键开关机键，S2为液晶显示清零键，在任何情况下可以暂停显示，使显示回归零状态，S3为单位转换按键，按下后可以使称重显示在公斤kg和磅LB之间转换，其转换公式在程序中已经设定好。经过所有的按键测试，证实所有按键均能实行相应功能。

3.2系统压力检测实验

智能压力检测系统所购买的电阻应变式传感器的检测范围是0～180kg，经完成测试后可以扩大量程，更好应用到实际生活中。为了进行系统压力测试，分别选择10.2kg、47.6kg、50kg、78kg、90.4kg、140.2kg、160kg、180kg不同重量的物体垂直给予载重盘压力，记录压力显示，汇总结果如表1。

从测试结果来看压力检测系统实现了压力检测的高精度，在10.2kg压力检测时相对误差最大，为0.98%，90.4kg时相对误差最小，为0.55%。实验表明，在合适的量程范围内，压力测试是可以较高精度的实现。

4 结语

智能压力检测系统使得压力的自动检测、标度转换、实时显示以及良好的人机互动模块等功能更加全面，从测试结果来看验证了方案的可行性，分析测试数据，线性度良好，同时具备智能红外遥控远程控制的优点。整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，应用广泛，具有一定的开发价值。

参考文献

[1]刘松.智能压力检测系统研究与设计[D].天津：天津大学，2007.

[2]Rafael Couto Rodrigues de Oliveira.Claudio Garcia.Simulator for a packing and weighing system of granulated powders [J].ISA Transaction，2013，05：006.

[3]姜伶斌，刘思颂，党正强.基于ADS1232 的高精度测试技术[J].中国测试技术，2008，34（3）：138-140.