高精度数显电子拉力计系统的设计与实现

论文摘要

高精度数显电子式推拉力计,是一种体型轻巧、多功能、高精度的拉压荷重测试仪。目前国内市场上的数显电子推拉力计中,日本的产品占主导地位,其次是美国,而国内品牌的电子拉力计与行业领导品牌具有一定的差距。因此,国内市场对拉力计的需求目前基本上靠进口,但是,这些产品的价格非常昂贵。因此,我们迫切需要有自己的产品。本研究的目的是研制出高精度、高性能、易使用的拉力计系统,其中包括高精度的数显电子拉力计和配套的数据处理软件。本文首先分析了电子拉力计的工作原理,并充分考虑高精度的要求,设计了以MSP430F427为核心的电路结构。在该电路结构中,传感器负责采集采样信号,由仪表放大器对该信号进行放大,然后由MSP430F427中的AD转换模块实现模数转换,并将转换后的数字信号送入MCU进行计算和分析,最后将计算结果由LCD进行显示。此外,本文还介绍了三点校正法的原理及应用,实现对电子拉力计进行出厂时的初始化校正。其次,研究了微型打印机MSP2的Digimatic接口的引脚排布及各引脚的功能,详细分析了Digimatic接口的数据帧格式、时钟信号及应答协议,并设计程序实现了从拉力计向微型打印机打印数据。为了实现计算机与电子拉力计通过RS232串口进行数据传输,本文中制订了一个简单有效的通信协议,在该通信协议中定义了各种信息帧的格式及应答协议。最后,本文详细介绍了数据处理软件的四大模块:登录模块、串口通信模块、数据处理模块及校正模块的设计与实现。其中,数据处理模块是该软件的核心部分,是一个典型的处理数据流的单元。数据处理模块的设计参照了管道和过滤器模式,它是该模式的一个典型实现。最后,对研制完成的拉力计系统进行测试,并将该成果作为产品推向市场。然后结合测试结果和用户的反馈意见对拉力计系统进行了评价。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 简介
• 1.2 课题研究的重要性
• 1.3 应用领域
• 1.4 国内外产品
• 1.5 论文的章节编排
• 第二章 需求分析
• 2.1 系统分析
• 2.2 电子拉力计
• 2.2.1 功能要求
• 2.2.2 技术指标及测量误差范围
• 2.3 拉力计数据处理软件
• 2.4 小结
• 第三章 电子拉力计的设计与实现
• 3.1 工作原理
• 3.2 开发工具
• 3.3 总体设计流程
• 3.3.1 传感器
• 3.3.2 放大模块设计
• 3.3.3 AD 转换设计
• 3.3.4 MCU 数据处理模块
• 3.3.5 液晶显示原理
• 3.3.6 微型打印机接口的设计与实现
• 3.3.7 便携式电源的设计
• 3.4 小结
• 第四章 拉力计数据处理软件的设计与实现
• 4.1 系统功能
• 4.2 开发工具和技术介绍
• 4.2.1 编程语言
• 4.2.2 开发平台
• 4.2.3 建模技术
• 4.3 登录管理模块
• 4.3.1 功能概述
• 4.3.2 数据保存
• 4.3.3 窗体结构
• 4.4 串口通信模块
• 4.4.1 通信协议
• 4.4.2 设计与实现
• 4.5 数据处理模块
• 4.5.1 界面设计
• 4.5.2 管道和过滤器模式
• 4.5.3 实现管道和过滤器模式
• 4.6 校正模块
• 4.6.1 原理
• 4.6.2 设计与实现
• 4.6.3 校正功能的使用
• 4.7 小结
• 第五章 拉力计系统测试
• 5.1 测试拉力计
• 5.2 测试数据处理软件
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 6.1 系统评价
• 6.2 改进建议
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的科研成果简介