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1、摘要便携式测量仪器在技术测量中具有广泛的应用。常用于桥梁，建筑物，隧道，水坝，铁路等。操作简单快速，逼真。这提高了固定仪器的灵活性，并且容易受到死区的影响。可以有效地进行监测和测量。绩效改善。目前市场上的便携式仪器通常尺寸大，具有一种功能，并且必须在许多测量头方面配备不同的仪器。而且，对于便携式仪表制造商，每个计数器都需要多个硬件和软件开发。资源不能重复使用，运营成本也会增加。描述了可以代替测量模块的多功能便携式测量装置。更换插入测量模块。它可以测量压力，倾斜度，位移和其他数据。本文以振动压力测量模块为例，介绍了多功能便携式测量仪器软件的硬件结构和体系结构。关键词：便携式、多用、测量仪Abst
2、ract:Portable measuring instruments have a wide range of applications in technical measurement. Commonly used in bridges, buildings, tunnels, dams, railways, etc. The operation is simple, fast and realistic. This increases the flexibility of the fixed instrument and is susceptible to dead zones. Mon
3、itoring and measurement can be performed efficiently. Performance improvement. Portable instruments currently on the market are typically large in size, have a function, and must be equipped with different instruments in many measuring heads. Moreover, for portable instrument manufacturers, each cou
4、nter requires multiple hardware and software developments. Resources cannot be reused and operating costs will increase. A multifunctional portable measuring device that can replace the measuring module is described. Replace the insertion measurement module. It measures pressure, tilt, displacement
5、and other data. This paper takes the vibration pressure measurement module as an example to introduce the hardware structure and architecture of the multi-function portable measuring instrument software.Keywords: portable, multi-purpose, measuring instrument目录摘要1第一章绪论11.1仪器仪表发展概况21.2便携式测量仪发展现状31.3本文
6、研究的主要内容4第二章 硬件设计42.1 便携式测量仪整体结构设计42.2 主控部分52.3 采集模块转换6第三章 系统软件设计83.1 设计部分83.2 采集结果与误差分析93.3 小结10第四章 降低系统功耗的硬件措施104.1 选用CMOS集成电路114.2 选用低功耗单片机134.3 技术指标的确定144.4 选用低功耗外围电路和器件144.5 选用低电压供电154.6选择低功耗的工作方式16第五章 降低功耗的软件措施165.1缩短CPU运行时间165.2 硬件软化175.3软件优化17第六章 总结与展望186.1 本文研究内容186.2 未来展望18第七章 致谢19参考文献20第一章
7、 绪论随着以知识经济为特征的信息时代的到来，人们越来越意识到工具的作用。它在生产，科学研究和日常生活的发展中起着重要作用。随着微型计算机和集成系统技术的发展，我们正朝着高集成度，低功耗和可编程数字化的方向发展。为了更新传统设备，近年来，各种研究和使用单位是衡量智能仪表温度的开发和应用的热和冷物体的度量，这是一个主要的物理性质这是其中一个。测量是工业，农业，国防和科研温度，工业和农业生产中最常用的测量项目，是现代科学研究和先进技术发展中非常普遍和重要的测量参数。农业科研院所，工业，环境保护，健康，鼠疫预防，储存，运输，博物馆，温室等测量技术研究是重要课题。1.1 仪器仪表发展概况它涵盖工业，农业
8、，科学，技术，环境保护，国防，文化，教育，卫生，交通和人类生活。他们负责国民经济各部门职能的父母和领导。使命：由于其特殊的地位和巨大的作用，它具有复制和吸引国民经济的巨大潜力。现代设备的发展水平是科学技术和跨国公司的重要展示。电子经验的发展经历了三个阶段的真空灯，晶体管和集成系统的零件使用这是。从运营角度来看，电子设备的发展经历了三代模拟，数字和智能化。第一代是模拟电子仪器。其基本结构是基于电磁测量原理的电磁，利用指标显示测量的最终结果。这一代乐器是一种易于调整和低精度的动作。第二代是数字电子设备。其基本结构与转换过程密不可分，模拟信号转换为数字信号，结果以数字形式显示。它快速，准确，直观，透
9、明，可以打印并轻松连接到计算机技术。同时，数字信号具有长距离传输的优点。这就是为什么用于遥测和遥控的数字电子设备更合适的原因。第三代是智能仪器。智能设备是一定程度的设备开发产品，是一种新型的电子设备。它配备了基于数字化的微处理器，是电子和计算机技术的结合。它具有存储数据和计算逻辑评估的能力，可根据测量参数的变化选择范围，可自动补偿，自动校正不仅可以找到错误，还可以执行需要人类思考的任务。它被称为智能仪器，因为它具有一定的智能。智能仪器自其出现以来已显示出其巨大的潜力，并已成为当今仪器仪表开发的主要方向。1.2便携式测量仪发展现状测量由传感器执行，该传感器通过温度传感器将测量的物体温度值转换成电
10、信号或其他形式，并将其发送到信号处理电路以将信号转换成温度值。常见的测量仪器通常由两部分组成：具有两个检测和显示功能的传感器和信号处理。在简单的测量仪器的情况下，测试的两个部分和显示器连接，例如通过水银温度计，但在更复杂的测量仪器中，它被分成两个独立的部分，例如热阻或热电通过电线连接。探测器甚至合适的指示器和记录设备都是显示器的一部分根据测量物体的不同方法，仪器分为两种类型：接触式和接触式。当测量装置的一部分在测量时与待测介质直接接触时，它是接触测量装置，并且当检测部分不与待测介质直接接触时，它被称为触觉测量装置。社会的快速发展导致了越来越高的测量要求，并且为了满足不同的测量需求，市场上出现了
11、各种便携式测量仪器。由于电子设备的不断发展，便携式数字仪器逐渐被使用，并且由于温度计和rtd探针的不同方法，它们可以舒适灵活地使用，便携式红外测温仪它正在迅速发展。配备微处理器的便携式红外测温仪具有记忆和计算功能，可以在一个点温度下重复测量，具有一个测试表面，如平均温度，最高温度，最低温度等。我的不同参数的Ny可以显示温度。此外，还有许多其他类型的测量装置，如晶体管测量元件和光纤测量元件，用于检查大型炉子和发动机等表面的温度分布，并测量物体的特性分布使用使用激光的测量仪器。1.3 本文研究的主要内容本文介绍了一种能够替换测量模块的多用便携式测量仪。通过更换插拔式测量模块。能够实现对压力、倾角、
12、位移等数据的测量。本文以振弦式压力测量模块为例，介绍多用便携式测量仪的硬件构成及软件构架第二章 硬件设计2.1 便携式测量仪整体结构设计设备可分为两种：主控制和购买转换模块。 便携式测量仪器的框图如图1所示。 主控制由msp 430 f 149系统，电源模块，显示模块，键盘输入模块，外部存储器模块，时钟系统和每个外部接口组成。 采集转换模块基于AD转换器芯片，存储器芯片，放大器电路等的不同采集。 不同的采购和转换模块具有相同的插件接口，可以测量不同的测量对象。便携式测量仪的结构2.2 主控部分使用MCU Ti-MSP 430 F 149超低功耗系统MSP 430系列是一款单系统微型计算机，具有
13、16位电压轨，带有外设和存储器的闪存。丰富的芯片轨和低功耗使其成为电池供电的便携式仪表的理想选择。电源设计：锂电池供电，锂电池是容量为200 mAh的电池。键盘：此便携式仪器上有10个功能按钮，因此只有基于扫描模式的Matrix 4-x-3可以用pin /实现。显示：LCD 1602字符显示LCD，可显示足够的字母，数字和符号，以满足本项目的需要。这款便携式仪器使用16引脚LCD模块，1206照明。可以关闭照明以节省能源。存储器：仪器采用AT 45 DB 041 B系统，其优点是容量大，读写速度快，外围电路少。它可以存储数万个探测数据。存储在主存储器中的数据不会丢失。 AT 45 DB 041
14、 B使用MSP 430 F 149 SSI通信。时钟系统：DS 3231是一款便宜，精确，实时的I 2 C（RTC）手表，集成了温度补偿晶体振荡器（TCXO）和晶体。集成晶体振荡器可提高器件的长期精度，并减少生产线中的元件数量。当系统关闭以进行操作时，DS 3231手表系统由彩色电池供电。外部接口设计：包括一个用于连接外部探头的源通道接口。 RS 232串行端口与计算机通信，用于传输存储在闪存中的收集数据。 1-Lithium电池充电接口在测量仪器中。2.3 采集模块转换测量模块设计：测量模块是插件模块，可分为振动探头压力模块，感应式位移测量模块和倾角测量模块。每个模块都有自己的设计，但接口是
15、一个通用的线路压力测量模块，下面作为例子处理。振荡线压力测量模块是由定时器MSP 430 F 149产生的脉冲PWM，如图2所示，并且MCU将方波PWM发送到振荡线压力测量模块并且被放大两个8050秒然后振荡。送到电线。探头刺激振动探针线以在唤醒后逐渐增加脉冲的频率，并且振动探针线产生由振动的固有频率引起的电。通过LM 324放大感应电流，滤波并整形，返回MCU，通过时间中断获得N个周期的实际T振荡，计算振荡线的振荡F的固有频率，振荡为确定线材和钢丝的振动F的固有频率。获得的压力的关系如下。：式中：f0为初始频率，为钢弦有效长度，为钢弦材料密度，为钢弦上的初始应力。采集转换模块振弦转换模块原理模块接口设计：采集转换模块与主控部分通过个接口设计，如图所示。为了适应多种测量模块的不同功能，在模块接口设计上，分为通用接口和专用接口在本测量仪中，通用模块接口包括：、。专用接口包括连接至的及和连接至探头的及。在本振弦式压力测量模块中实际中只用到个接口，接口为悬空。采集转换模块接口设计AD芯片：温度和模拟电压由一个或两个ADS 1110系统根据不同的采购设施进行测量。 ADS 1110是一个16位转换器A / D，在集成系统中具有参考电压，参考系统2.048V提供-2048V至+ 2048V的差分输入电
