使用单片机改造老式测量仪表

文章摘要： Sout = Amp * Sin + Zero式中：Sout - 经标定校正后的显示信号值；Sin - A/D转换后的测量输入信号值；Amp - 放大倍数调整电位器中心抽头电压的A/D转换值；Zero - 零点调整电位器中心抽头电压的A/D转换值；这样，在标定时只需调整这两个电位器即可达到数字标定的目的。 C 作为提高仪表系统稳定性的一项重要措施，就是对系统进行温度补偿。作为一个复杂的系统，由于受温度影响的因素较多，所以难以总结出一个统一的数学模型来描述仪器的读数 - 温度的特性。因此，在这里使用试验的方法找出系统的温度特性曲线。对于这样一个复杂的数学模型，可以使用

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Sout = Amp * Sin + Zero式中：Sout - 经标定校正后的显示信号值；Sin - A/D转换后的测量输入信号值；Amp - 放大倍数调整电位器中心抽头电压的A/D转换值；Zero - 零点调整电位器中心抽头电压的A/D转换值；这样，在标定时只需调整这两个电位器即可达到数字标定的目的。

C 作为提高仪表系统稳定性的一项重要措施，就是对系统进行温度补偿。作为一个复杂的系统，由于受温度影响的因素较多，所以难以总结出一个统一的数学模型来描述仪器的读数 - 温度的特性。因此，在这里使用试验的方法找出系统的温度特性曲线。对于这样一个复杂的数学模型，可以使用输入校正表格 - 分段插值的方法进行校正。用过输入合理设计的表格和运用正确插值方法，在MPS430F133单片机的强大运算功能的支持下，使系统的温度补偿做的更加准确合理。
D 在仪器的显示部分由于使用了指针式表头，在测量值出现突变或者测量值超过测量范围时，将会出现表针剧烈摆动甚至出现打针的现象。虽然我们在设计输出时，对每一档输出的最大值都给予了限定，但如不采取措施仍会在测量值突变时出现打针现象和表针剧烈摆动现象。因此在输出软件设计上，当输出值变化时，表针的运动中加入了适当的软阻尼。实现阻尼的算法框图见（图三）。这种算法具有较好的平滑性能，使用这样的算法，即使在指针的指示值变化较大时也能够既快又平稳地到达新的测量值。显示出了良好的阻尼性能。

结束语

本文所述的通过采用16位单片机，采用模拟 - 数字系统相结合的方法设计并实现的测量仪表，可以较大幅度的改善和提高仪表的性能和稳定性。简化生产工艺，降低生产成本。目前所完成的设计，仅是在实现原有功能的基础上做了一点工作，对仪器的智能化还有待于进一步挖掘。我们相信，经过进一步的工作，在仪表的自控、自标定、自动测量等方面都会有更大的改进。那时，不但仪表性能又进一步的提高，而且在使用上也会更加简单、方便。

参考文献：
1、滨松光子株式会社，光电倍增管 - 基础及其应用，1995.8
2、戴光曦，实验原子核物理学 北京原子能出版社，1995.6
3、缪家鼎等，光电技术 杭州浙江大学出版社， 1995.3
4、TI Company MSP430X13X, MSP430X140X, MIXED SINGNAL MICROCONTROLLER JULY-2000

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