基于PIC单片机控制的便携式气体检漏仪的研究

摘要

随着现在生产技术的不断进步,对检漏方法及检漏精度提出了越来越高的要求。气体密封性检测的方法有许多,根据不同的工作原理,可以分为:气泡泄漏检测法,气压式泄漏检测法,真空泄漏检测法,氦质谱泄漏检测法和声波泄漏检测法等。差压检测法做为检漏方式的一种,在保证产品质量方面起着越来越重要的作用。无沦是传统的汽车零部件制造业,还是新兴的电子产品、航空航天领域,差压检测法都因其性价比高、性能稳定、无污染、操作方便等优点得到了越来越多的重视和推广应用。
　　 本文出于实验室基础方便、经济、实用等方面考虑,对基于差压式泄漏检测法的检漏仪进行研究与设计。检漏仪主要以PIC单片机为控制核心,对阀门进行控制来改变管路内气体的方向,同时对系统压力,泄漏量等数据进行采集与处理,并克服人为因素的影响,设计人性化的人机接口模块,键盘输入与数码显示输出,并且设计了对数据存储与上位机通信等功能。系统的结构设计包括硬件设计与软件设计。硬件设计主要有检测气路的设计与单片机外围的接口电路设计。气路的设计基于差压检测法设计了气路原理;单片机外围电路主要包括:A/D转换器的电路设计、电源电路设计以及按键输入、数码管显示电路设计、数据存储电路与上位机通信电路等;软件设计主要包括主程序设计、按键处理程序设计、显示程序设计、A/D转换器数据采集与处理程序设计和I2C数据存储的读写操作程序设计等。最后还对系统电路进行了制板,为了使硬件电路正常工作,本文还分析了PCB板的抗干扰技术。
　　 差压检测法是本文研究的检测仪的检测原理,本文对影响检测精度的因素进行了详细的分析与论述,并且提出了解决的办法,比如温度对检测精度的影响,这里选用了带温度补偿的差压传感器。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外气密性检测技术与设备的发展现状

1.2.1 检测技术的发展现状

1.2.2 气密性检测设备的发展

1.3 论文的主要工作及内容

1.3.1 主要工作

1.3.2 主要内容

第2章 差压检测法

2.1 差压检测法

2.1.1 差压检测法的原理

2.1.2 泄漏量的计算

2.2 检测原理

2.3 测试时间的推算

2.3.1 整个测试时间需要延长的条件

2.3.2 加压时间

2.3.3 稳定时间

2.3.4 测出时间

2.4 对检测结果的影响因素

2.4.1 温度对检测结果的影响

2.4.2 系统体积对检测结果的影响

2.5 本章小结

第3章 检漏仪设计方案与主要硬件的选择

3.1 设计方案

3.2 单片机的选择

3.2.1 选择PIC系列单片机的优势

3.2.2 PIC16F877A芯片

3.3 传感器的选择

3.3.1 MPXV7007G系列主要参数

3.3.2 引脚功能与外型图

3.3.3 传感器的特性曲线

3.4 电磁阀与气动元件的选择

3.4.1 电磁阀的选择

3.4.2 其它气动元件的选择

3.5 本章小结

第4章 硬件电路与PCB板的设计

4.1 硬件电路的设计

4.1.1 电源电路

4.1.2 人机交互界面

4.1.3 I2C协议存储电路

4.1.4 开关量输出电路

4.1.5 A/D转换电路

4.1.6 上位机通信电路

4.1.7 其它电路模块

4.2 PCB板的设计

4.2.1 接地技术

4.2.2 PCB布线

4.2.3 PCB板的设计

4.2.4 抗电磁干扰技术

4.3 本章小结

第5章 软件的设计

5.1 软件设计过程

5.1.1 PICC编译器

5.1.2 程序开发过程

5.2 主程序流程

5.3 初始化程序

5.3.1 PIC16F877A配置字

5.3.2 其它寄存器的初始化

5.3.3 宏定义

5.4 中断程序

5.4.1 中断程序流程图

5.4.2 定时器1中断程序

5.5 I2C存储程序

5.5.1 定义宏

5.5.2 对24LC512初始化

5.5.4 与24LC512相关的函数

5.6 键盘输入程序

5.6.1 按键扫描过程

5.6.2 按键去抖

5.6.3 参数设置程序

5.6.4 检测程序

5.7 显示程序

5.7.1 MAX7219寄存器的设置

5.7.2 显示程序流程图

5.7.3 段选译码显示对应数据

5.8 A/D转换程序

5.8.1 ADC模块相关寄器的介绍

5.8.2 A/D转换程序的初始化为

5.8.3 均值滤波算法

5.9 延时程序

5.10 通信程序

5.10.1 寄存器的说明

5.10.2 通信程序的设计

5.11 软件复位程序

5.12 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢