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1、基于C8051F单片机的气流仪zhangting导语：本课题研究的棉花气流仪是根据GB64681992棉纤维马克隆值测试方法的有关规定0引言本课题研究的棉花气流仪是根据GB64681992棉纤维马克隆值测试方法的有关规定，结合目前的微电脑监控系统技术，采用单片机C8051F，具有测试速度快、轻易维修、费用低、效率高等特点。马克隆值为在特定条件下一团棉花的透气性的度量。理论经历说明，马克隆值与纺纱有着亲密的关系，马克隆值过高或者过低，其棉纤维可纺性能都较差，只有马克隆值适中的棉纤维才能获得较全面的纺纱经济效益。1、气流仪的根本原理本仪器是气流式的马克隆值测定仪。马克隆气流仪的根本原理是以一定压力
2、的气流通过固定容积内的定质量的纤维塞，由于纤维的外表积不同，对气流的阻力大小不同，在纤维塞两端产生的压力差或者流量大小也不同。外表积小的纤维，对气流的阻力小流量大或者压差小；反之，流量大或者压差大。因此可根据流量或者压力差的变化，指示出纤维的透气性。试样的质量和体积对仪器是常数，透气性的变化可用马克隆值单位来标定。式中：A为试样筒内截面积；L为试样筒高度；P为试样筒两端压力差；S为纤维比外表积；为空气粘滞系数；为试样筒内纤维的空隙率纤维集合体内空间体积与集合体总体积之；K为常数。从公式可以看出：纤维的外表积越小即纤维越粗，通过的流量越大，表示纤维的透气性越好，所测的马克隆值越高，说明纤维的成熟
3、度越好。因此，一般情况下，纤维成熟度越好，其马克隆值也越高，即两者是正相关。2硬件设计根据气流仪的原理，我们采用C8051F023单片机为核心控制。该单片机内核为高速8051微控制器。仪器传感器有两个，分别为气压传感器和称重传感器。据本仪器的设计精度要求，选择微重传感器和微压传感器。硬件框图如图1所示。仪器工作经过：在电子称上称8g棉样后均匀地放入试样筒内，形成固定密度的纤维塞。气泵向储气筒充气产生恒压，恒压气流经气阻试样筒内的纤维塞流入仪器，在试样筒的两端形成了气压差。由于不同马克隆值的棉纤维对气流的阻力不同，因此形成的压差也不同，气压传感器将此压差信号转换成电量，单片机将数据处理后，显示出
4、马克隆值及马克隆值等级，同时还能完成平均值的运算。3、软件设计仪器控制程序设计是按照构造化的程序设计方法设计的，将整个程序细分为假设干子程序，以方便调试与检查。仪器开机上电后，单片机首先查询仪器是否需要砝码校准，假如需要那么进展砝码校准，否那么判定是否马值校准，假如是进展马值校准，否那么判定是否称重。当称量了8g的棉花后，程序判定P1.7口是否为低电平，假如是那么进展马值测定，否那么仍进入称重子程序。由于我们的仪器只能测量马值范围为2.57.0的马值，因此得到马值时首先判定马值是否满度。当测量值低于1V时，也就是马值低于2.5时，以为马值满度，并显示E000，假设马值没有满度那么根据经历公式计
5、算马值真值。最后进展马值等级的判定，根据国标的规定，马值范围在3.74.2的为A级，3.53.6，4.34.9的为B级，3.4以下或者5.0以上为C级。判定完毕后，单片机调用显示子程序，显示出被侧棉样的马值及相应的等级。图2是主程序流程图。整个软件子程序包括砝码校准子程序，马值校准子程序，称重子程序，马值测量子程序，显示子程序以及一些算法子程序等。通过对传感器及其放大电路的设计，我们知道当气压为零点时，电压为0.500V，当气压满度为400Pa时，电压为2.46V，曲线如图3所示。从考虑精度的要求出发，我们选择AD转换为10位，参考电压为2.5V，当输入模拟量为2.5V时，转换成数字量为210
6、=1024800H，根据硬件电路，当试样筒没有放入棉花时，气流通过后测得的气压差0，送入单片机的电压为0.500V，即由方程：换算成对应的数字量为0CDH，根据式4和表1的数据可以算出马克隆值和数字量的一个对应表，将此表输入程序中作为马值计算的基准。由国标规定的标准棉样的马值，通过实验我们找出了其对应的电压值，发现它们不是线性关系，也不能用-个简单的数学表达式表示，因此采用分段处理的方法表示出他们的逻辑关系。并根据这个规律进展数学建模。详细流程图如图4所示。上述马值真值没有考虑校准偏向的情况，因此应进展马值补偿。首先判定该马值是低、中、高中的哪一个等级，然后从EEPROM存储器中调出在马值校准中得到的偏向，经过计算后得到同实际值相吻合的马值。4、实验测试根据国标GB6468-1992棉纤维马克隆值测试方法的有关规定对所设计的仪器进展校验。用马克隆值分别为A、B、C级的不同棉样，在室温21左右的环境下，所测得的数据误差不超过0.1。仪器精度完全符合要求。5、完毕语本仪器在设计中严密结合我国国情，具有人机界面好、方便、快捷、体积小、性价比好的特点。所设计的仪器采用单片控制，使用电子称重，气压传感器测定马值，且具有标准棉样或者标准塞自动校正及马值自动分级功能，可以做到智能剔除异常数据，是测定马克隆值的一代新产品。0