专利名称：一种基于单片机与pc机通讯的玻璃量器自动检定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种计量检测装置，尤其涉及一种玻璃量器检定装置。
背景技术：
常用玻璃量器普遍应用于环保、化工、制药、食品和疾控等行业。常用玻璃量器有滴定管、分度吸管、单标线吸管、单标线容量瓶、量筒、量杯等许多种类，同时，由于常用玻璃量器种类繁多，数量较大，检定人员数据处理工作量也较大，容易出现人为失误。随着PC机技术的发展，国内出现过类似玻璃量器自动检测的报道，但是仅解决了质量读取(一般电子天平均配有通讯接口，实现自动读数较容易)，温度手动输入的现象，应该说仅实现了半自动化检测。
实用新型内容针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型提供了一种基于单片机与pc 机通讯的玻璃量器自动检定装置。该装置在很大程度上提高了检定检测工作的自动化程度，极大的缩短了检定检测工作时间，减少了出错率，提高了检测效率；同时大量数据可以自动保存在数据库中，便于查询和输出检测结果。本实用新型的目的是这样实现的一种基于单片机与pc机通讯的玻璃量器自动检定装置，包括电子天平、数字温度传感器、单片机和PC机；所述数字温度传感器与单片机双向通信，电子天平与单片机双向通信，单片机与PC机双向通信。作为本实用新型的一种优选方案，在单片机的输入端上连接有启动单片机读取数字温度传感器采集的温度和电子天平采集的质量的开关K。作为本实用新型的另一种优选方案，所述单片机采用AT89C2051单片机。作为本实用新型的一种改进方案，所述数字温度传感器采用智能温度传感器 DS18B20，所述智能温度传感器DS18B20采用3线制与单片机连接。本实用新型的有益效果是该装置是一种全自动常用玻璃量器自动检定装置，采用单片机与PC机通讯技术，利用单片机将温度数据采集后，通过单片机串口将数据发送到 pc机，再根据pc机读取的质量值自动计算20°C的容量值和误差，并根据储存的参数得出检定结论。该装置在很大程度上提高了检定检测工作的自动化程度，极大的缩短了检定检测工作时间，减少了出错率，提高了检测效率；同时大量数据可以自动保存在数据库中，便于查询和输出检测结果。
图1为基于单片机与pc机通讯的玻璃量器自动检定装置的结构示意图；图2为数字温度传感器DS18B20的原理图；图3为单片机的原理图；图4为通电复位电路的原理图；[0013]图5为RS232通讯电路的原理图；图6为USB通讯和5V电源的原理图；图7为单片机处理程序的框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细地描述。如图1所示，一种基于单片机与pc机通讯的玻璃量器自动检定装置，包括电子天平、数字温度传感器、单片机和PC机。数字温度传感器与单片机双向通信，电子天平与单片机双向通信，单片机与PC机双向通信。在检定台附近用单片机进行控制数据的发送和接收，通过单片机发送读取信号来控制PC机，PC机发出指令读取温度和质量数据。在单片机的输入端上连接有启动单片机读取数字温度传感器采集的温度和电子天平采集的质量的开关K。按键开关K是整个检定过程的确认开关，该开关K放在电子天平旁边，是模拟人工读数的关键部件。当电子天平的质量值稳定后，按一下开关K表示目前的质量和温度数据是有效的，相当于在纸上记录数值，只不过此时由PC机代劳计算并储存。数字温度传感器就是能把温度物理量，通过温度敏感元件和相应电路转换成方便PC机、pic、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。本实施例中选择的是DALLAS的12位数字温度传感器DS18B20，数字温度传感器DS18B20的原理如图2所示。该传感器标称在(巧5 +125) ！线性度和重复性可达到0. 1%FS，而本实施例所需温度范围只有(15 25) °C，经过按0. 1 °C逐点标定，将其标定值植入pc机内，是完全满足常用玻璃量器检定要求的。单片机上负责与pc机联系，将温度和质量数据传送至pc机，下负责数字温度计数据和电子天平数据的采集和暂存。单片机采用AT89C2051单片机，AT89C2051单片机的原理如图3所示。该单片机为51系列编程指令，由于装置实现DS18B20温度数据采集和将采集到的数据传输给pc机即可，因此对于单片机较容易实现其功能。AT89C2051单片机有一个全双工串行通讯接口，利用这个通讯接口，可以方便地与pc机进行串行通信，相互交换数据，串口对单片机意义重大，不但可以将单片机采集的实时数据传输到pc机上，而且也能接受pc机对单片机的控制指令，实现对单片机的智能化控制。当通电后，单片机程序负责数字温度传感器DS18B20芯片的初始化并在开关K按下后，读取其温度数据到pc机进行处理和控制。自动检定装置的研制，其核心部件是AT89C2051单片机系统，外围是典型电路结构，以反相器々IBB组成的通电复位电路(如图4所示)，串行接口的数字温度传感器，RS232(如图5所示)是通过单片机的串行通讯接口连接到pc机的USB接口。单片机AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含业bytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C2051单片机成本低，功能强大，而且体积小，可提供许多高性价比的应用场合。AT89C2051是一个功能强大的单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出(I/O)端口，其中Pl是一个完整的8位双向I/O 口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器，两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。同时，AT89C2051的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口， 系统唤醒后即进入继续工作状态。省电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件复位方可继续运行。智能温度传感器DS18B20采用3线制与单片机连接，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。DS18B20可以直接读出被测温度值，DS18B20可根据实际要求通过简单的编程实现12位的数字值读数方式。可以分别在750 ms内完成12位的数字量，分辨率最大可达0. 0625 °C，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线 P3.4(单线接口)读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20 供电。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。DS18B20在测温精度、转时间、传输距离、分辨率等方面更加有其突出的优势。由于DS18B20采用是在一根I/O线上读写数据，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。集成电路RS232采用5V CMOS工艺设计制造了具有RS232串行通信发送接口的传感器接口芯片。该芯片包含电荷泵和发送电路两个功能模块。其中电荷泵对5V电源进行正/负倍压得到+6 V以上和-6V以下的正负电平，并作为发送电路的电源，实现CMOS/ TTL电平到EIA/TIA RS-232C电平的转换，通过单片机程序与pc机程序即可实现232通讯联系。为了保证接口通用，本装置增加了一个RS232转USB接口的集成电路(如图6所示)， 即在原RS232通讯程序不变的情况下，保证单片机与pc机USB接口连接，可实现在笔记本电脑进行操作，增强了装置的通用性。自动检定装置的软件设计分为3个相互关联的单元，pc机主程序单元、单片机处理程序单元和pc机与电子天平通讯程序单元。Pc机主程序有4大功能处理被检计量器具的各种信息和打印输出，处理与单片机的数据通讯，处理与电子天平的数据通讯，存储查询历史数据。pc机主程序是装置的控制中心，可分为与单片机通讯模块、数据处理模块、数据显示查询模块，pc机软件采用VB6. 0开发，VB以其简单易学，容易入门且功能强大，其中MSCOMM. OCX是用于串行通信的控件，将该控件添加到工具箱(Toolbox)内，这样就可以利用该控件进行串行通信程序的设计。数据处理模块就是利用VB6的强大的计算函数，将由通讯模块传输的温度数据和质量数据转换计算就可得出被检常用玻璃量器在20°C的容量值，并且实现误差计算和储存等功能。VB程序启动主程序后，进行初始化单片机并将基本参数植入单片机RAM中，同时做好被检常用玻璃量器的信息输入，输入信息完毕后，点击鼠标按钮进入检定界面，同时将控制权交给单片机来完成数据采集，当电子天平质量数据稳定后，按下单片机的开关K，将温度数据K (t)送到pc机后，并通知pc机采集电子天平的质量数据m，即可得出第一组20°C的容量值，同时准备接收第二组数据，待所有数据接收完毕后，按初始化的参数自动计算并判断，并保存在数据库中方便查询，单片机处理程序的框图如图7所示。另外，主程序将实现证书报告和记录的自动打印、信息查询等功能。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种基于单片机与PC机通讯的玻璃量器自动检定装置，其特征在于包括电子天平、数字温度传感器、单片机和PC机；所述数字温度传感器与单片机双向通信，电子天平与单片机双向通信，单片机与PC机双向通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机与pc机通讯的玻璃量器自动检定装置，其特征在于在单片机的输入端上连接有启动单片机读取数字温度传感器采集的温度和电子天平采集的质量的开关K。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于单片机与pc机通讯的玻璃量器自动检定装置，其特征在于所述单片机采用AT89C2051单片机。
4.根据权利要求3所述的一种基于单片机与pc机通讯的玻璃量器自动检定装置，其特征在于所述数字温度传感器采用智能温度传感器DS18B20，所述智能温度传感器DS18B20采用3线制与单片机连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于单片机与pc机通讯的玻璃量器自动检定装置，包括电子天平、数字温度传感器、单片机和pc机；数字温度传感器与单片机双向通信，电子天平与单片机双向通信，单片机与pc机双向通信。该玻璃量器自动检定装置在很大程度上提高了检定检测工作的自动化程度，极大的缩短了检定检测工作时间，减少了出错率，提高了检测效率；同时大量数据可以自动保存在数据库中，便于查询和输出检测结果。
文档编号G01F25/00GK202339226SQ201120528340
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者刘亚辉, 张泽宏, 李霞, 王硕, 詹娇, 龚磊 申请人:重庆市计量质量检测研究院