I
基于单片机的压力容器检测装置设计
摘 要
压力容器是化肥、炼油、化工、医药、有机合成等行业使用的主要生产设备，是一种可能引起爆炸或中毒等危害性较大事故的特种设备。压力容器的爆炸事故除受物理或化学诱因导致容器内的压力超过了它的实际承载极限而超压引爆外，容器材质、制造工艺、检测检验等对压力容器防爆也产生至重要的影响，有效地控制这些环节，加强检测检验把关，则可大大地减少或杜绝这类事故发生，保证容器的安全运行。本文的主要工作是研究与设计一种基于AT89S51的压力容器检测装置，使之应用于在役压力容器的检测工作，在实际中具有非常广阔的应用前景。本文详细阐述了基于单片机的压力容器检测装置的硬件组成、软件设计及相关的接口电路设计。此压力容器检测装置主要由金属电阻应变片、测量放大器、A/D 转换器、单片机、LCD显示组成。首先通过金属电阻应变片将被测容器的形变转换成电信号，然后用测量放大器将该电信号变换到 A/D 转换电路的最大输入范围内，此放大后的信号经低通滤波器滤波后输入A/D 转换电路，A/D 转换电路输出的数字信号进入单片机，经单片机对信号进行简单处理后用LCD显示出来。 关键词：压力容器，单片机，传感器
II
Microcontroller-based Design of Pressure Vessel Testing
Equipment
ABSTRACT
Pressure vessel of fertilizer, oil refining, chemical, pharmaceutical, organic synthesis and other industries use the main production equipment, is likely to cause an explosion or poisoning incidents harmful large special equipment. In addition to pressure vessel explosion accidents caused by physical or chemical inducement pressure within the container exceeds the limit of its actual bearing overpressure detonation, the container materials, manufacturing processes, testing and inspection of pressure vessels also produce proof to the important influence effective control of these areas, strengthen the testing and inspection checks, you can greatly reduce or prevent such incidents, to ensure the safe operation of the container. The main work is to study and design of pressure vessels based on AT89S51 detection devices, making application testing pressure vessels in service work in practice has a very broad application prospects. This paper describes a microcontroller-based temperature control system hardware, software and related interface circuits. The detection device consists of pressure vessel resistance strain gauges of metal, measuring amplifier, A/D converter, microcontroller, LCD display and alarm device composition. First through the metal strain gauges to the deformation of the container to convert the measured signal, and then measuring the electrical signals to the amplifier A/D converter maximum input range, the amplified signal filtered by the low-pass filter Input A/D converter, A/D converter output digital signal into the MCU, the MCU after the signal with a simple LCD display. KEY WORDS：pressure vessel , microcontroller,sensors
III
目 录
摘要 ...................................................................... I ABSTRACT ............................................................... II 1 绪论 ................................................................... 1
1.1 引言 .............................................................. 1 1.2 压力容器 .......................................................... 1
1.2.1 压力容器的定义 ............................................... 1 1.2.2 压力容器的分类 ............................................... 1 1.2.3 压力容器的危险性 ............................................. 2 1.2.4 我国压力容器安全现状 ......................................... 2 1.2.5 压力容器的检验 ............................................... 2 1.3 自动化检测技术 .................................................... 3 1.4 单片机 ............................................................ 4
1.4.1 单片机技术的发展 ............................................. 4 1.4.2 单片机技术的应用 ............................................. 5 1.5 本论文研究的主要内容 .............................................. 6 1.6 课题研究的意义 .................................................... 7 2 压力容器检测装置的总体设计及器件选择 ................................... 8
2.1 传感器的选择 ...................................................... 8
2.1.1 工作原理 ..................................................... 9 2.1.2 应变片测试原理 .............................................. 10 2.2 A/D转换器的选择 .................................................. 11 2.3 单片机的选择 ..................................................... 12 2.4 显示器的选择 ..................................................... 16
2.4.1 液晶显示简介 ................................................ 16 2.4.2 1602字符型LCD简介 .......................................... 17
3 压力容器检测装置硬件部分的设计 ........................................ 20
3.1 电阻应变式传感器 ................................................. 20 3.2 电源电路 ......................................................... 22 3.3 测量放大电路 ..................................................... 23 3.4 低通滤波电路 ..................................................... 25 3.5 A/D转换电路 ...................................................... 26 3.6 液晶显示电路 ..................................................... 27 3.7 单片机接线电路 ................................................... 27
IV
4 压力容器检测装置软件部分的设计 ........................................ 29
4.1 软件设计基础 ..................................................... 29
4.1.1 C51编程语言的使用背景 ....................................... 29 4.1.2 C语言的特点 ................................................. 29 4.1.3 C51语言的特点 ............................................... 31 4.1.4 集成开发环境KEIL ............................................ 32 4.1.5 利用KEIL开发系统软件流程 ................................... 33 4.2 软件程序 ......................................................... 33
4.2.1 系统主程序 .................................................. 33 4.2.2 系统初始化部分 .............................................. 35 4.2.3 数据采集部分 ................................................ 36 4.2.4 数据转换部分 ................................................ 36 4.2.5 LCD显示部分 ................................................. 38
5 总结与展望 ............................................................ 41
5.1 总结 ............................................................. 41 5.2 展望 ............................................................. 41 致谢 .................................................................... 42 参考文献 ................................................................ 43
基于单片机的压力容器检测装置设计 1
1 绪论
1.1 引言
压力容器属于承压类特种设备，广泛地应用于石油、化工、机械、冶金、轻工、航空航天、国防等工业部门的生产以及人民生活。在化肥、炼油、化工、医药、有机合成等行业，压力容器是主要的生产设备，例如在百万吨炼油装置和年产30万吨乙烯的装置中，压力容器约占设备总量的35%。近年来，随着技术进步和工业化、规模化的发展，压力容器的使用越来越普及，朝着大型化、复杂化方向发展，为经济建设发挥着重要的作用。
1.2 压力容器
1.2.1 压力容器的定义
压力容器，英文：pressure vessel，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。
为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器：
（1）工作压力大于或者等于0.1Mpa(工作压力是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力)；（不含液体静压力）
（2）工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa-L(容积，是指压力容器的几何容积)；
（3）盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体。
1.2.2 压力容器的分类
压力容器的形式、品种繁多，其分类方法有很多种。按材料分类，分为钢制压力容器、铁制压力容器和非金属压力容器等。按制造方法分为板焊容器、锻焊容器、包扎容器、绕带式压力容器等。按压力容器在生产工艺过程中的作用原理分类，分为反应压力容器、换热压力容器、分离压力容器、储存压力容器。按压力容器的设计压力(P)分类，分为低压(代号L)0.1MPa≤ P＜l.6MPa；中压(代号M)1.6MPa≤ P＜10MPa；高压(代号 H)10MPa≤P＜100MPa；超高压(代号U)P≥100MPa。
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1.2.3 压力容器的危险性
压力容器是一种可能引起爆炸或中毒等危害性较大事故的特种设备，当设备发生破坏或爆炸时，设备内的介质迅速膨胀、释放出极大的内能，这些能量不仅使设备本身遭到破坏，瞬间释放的巨大能量还将产生冲击波，使周围的设施和建筑物遭到破坏，危及人员生命安全。如果设备内盛装的是易燃或有毒介质，一旦突然发生爆炸，将会造成恶性的连锁反应，后果不堪设想。所以压力容器比一般机械设备有更高的安全要求。压力容器承受各种静、动载荷或交变载荷，有些还有附加的机械或温度载荷。运行温度和压力变化范围相当广泛，从-100℃以下的低温到1000℃以上的高温；从真空到100MPa以上的超高压，有时运行条件甚至达到苛刻的地步，如合成氨的操作压力10~100MPa，高压聚乙烯装置的操作压力为100~350MPa。内部介质为气体、液化气体或最高工作温度高于标准沸点的液体，多达数千个品种，有些是易燃、易爆、有毒、腐蚀等有害物质。 1.2.4 我国压力容器安全现状
我国压力容器的使用量大面广，据2003年统计，全国有8828万台压力容器，遍布在80万个企事业单位，且每年以7~8%的速度增长。爆炸事故频繁，2000~2003年期间，发生爆炸事故661起，死亡579人，伤1267人，直接经济损失数百亿元。近年来，随着经济的快速发展，特别是石油、化工、钢铁等国家支柱行业的快速发展，压力容器安全形势更加严峻。 1.2.5 压力容器的检验
压力容器检验的目的就是防止压力容器失效事故，特别是危害最严重的破裂事故发生，因此在某种程度上可以说，压力容器检验的实质就是失效的预测和预防。检验是压力容器安全管理的重要环节。按工作性质，压力容器检验可分为产品安全质量监督检验和在用检验两大类。安全质量监督检验的任务是保证压力容器产品质量。产品质量是安全的基础，是保证压力容器安全投入运行、发挥经济效益的先决条件。压力容器产品质量的任何失控都可能产生安全隐患和发生事故，给使用管理带来麻烦，甚至导致容器过早失效和报废。在用检验是指压力容器使用期间的定期检验，它是保证设备长期运行和安全生产的有力措施。通过定期检验，及时发现使用中压力容器的新生缺陷，根据检验结果重新确定其安全状况等级以决定继续使用、监控使用、修复后使用或判废。为了确保压力容器安全运行，各国对压力容器均采用运行期间的定期检验制度。压力容器内外部检验的周期一般为5~10年。我国政府有关规程规定，在用压力容器内外部检验的周期最长为6年。在用压力容器检验的重点是压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素影响而产生的裂纹、腐蚀、冲蚀、应力腐蚀开裂、疲劳开裂及材料劣化等缺陷，因此除宏观检查外需采用多种无损检测方法。压力容器的检测基本在其安装使用现场进
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行，检测条件受到限制，因此采用的无损检测技术应适用于现场应用，仪器均为便携式。
1.3 自动化检测技术
微机自动化检测系统的硬件基本结构如图1—1所示。它能完成对多点、多种随时间变化参量的快速、实时测量，并能排除噪声干扰，进行数据处理、信号分析，由测得的信号求出与研究对象有关信息的量值或给出其状态的判别。图中不同种类的被测信号由各种传感器转换成相应的电信号，这是任何检测系统都必不可少的环节。传感器输出的电信号经调节放大(包括交直流放大、整流滤波和线性化处理)后，变成0~5V直流电压信号经A/D转换器转换后送单片机进行初步数据处理。单片机通过通信电路将数据传输到主机，实现检测系统的数据分析和测量结果的存储、显示、打印、绘图、以及与其他计算机系统的联网通信。
显示器 ? 传传传传传传传传 感感感感感感感感 ? 器 器 ? 器 器 ? 器器器器1 2 m 1 2 m 1 2 调节放大 调节放大 调节放大 A/D转换 A/D转换 A/D转换 单片机1 单片机2 单片机m 测控通信接口 主机 打印机、绘图机 ? 传感器m
图1-1 自动化检测系统的硬件基本结构
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科学技术的发展与检测技术的发展是密切相关的，检测技术达到的水平愈高，则科学技术上的成就就会愈为深广。而科学技术的发展，特别是新材料、新结构的传感器研制成功，以及微型计算机的广泛开发，给检测技术带来了变革性的影响，它们在检测系统的准确性、快速性、可靠性和抗干扰性等方面发挥了明显作用，大大丰富了检测技术所包含的内容，扩大了检测技术的应用范围，同时也提出了新的课题。
检测问题厂一泛存在于各行各业，随着科学技术的高速发展，随着人类生活水平和生产力水平的提高，检测问题越来越多，对检测提出的要求也越来越高:要求能更快、更准、更灵敏、更可靠的完成检测任务、要求能实现自动化检测。此外，先进的检测方法和检测设备是提高产品质量和性能的先决条件，没有先进的检测方法和检测设备，不但不能开发研制出高性能的检测仪器，而且生产出的产品质量无法得到保证。自动化检测技术作为自动化科学的一个重要分支，作为专门研究检测问题的一门实用型、综合型的新兴边沿学科已经形成。微机自动化检测作为自动化检测技术及系统发展的高级形式便应运而生。“微机自动化检测技术”就是使用微机及相关设备来实现自动化检测仪器、自动化检测系统的技术。微机自动化检测技术的核心技术是传感器技术、抗干扰技术与可靠技术、显示技术、自动控制技术、电子线路设计技术等等。
1.4 单片机
1.4.1 单片机技术的发展
所谓单片机(microcontroller)是指在一个集成芯片中，集成微处理器(CPU)、存储 器、基本的I/O接口以及定时/计数、通信部件，即在一个芯片上实现一台微型计算机的基本功能。1970年微型计算机研制成功之后，随着就出现了单片机(即单片微型计算机)。美国Intel公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008，特别是1976年MCS—48单片机问世以来，在短短的二十儿年间，经历了四次更新换代，其发展速度大约每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功率翻一番。其发展速度之快、应用范围之广，己达到了惊人的地步。它己渗透到生产和生活的各个领域，可谓“无孔不入”。
尽管目前单片机的品种很多，但其中最具典型性的当数Intel公司的MCS一51系列单片机。MCS—51是在MCS—48的基础上于80年代初发展起来的，虽然它仍然是8位的单片机，但其功能有很大的增强。由于PHILIPS、ATMEL、WELBORD、LG等近百家IC制造商都主产51系列兼容产品，具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点。因此，MCS—51应用非常广泛，成为继MCS—48之后最重要的单片机品种。直到现在MCS—51仍不失为单片机中的主流机型。国内尤以Intel的MCS—51系列单片机应用最广。由于8位单片机的高性能价格比，估计近十年内，8位单片机仍将是单片机中的主流机
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型。
从8位单片机算起，它的发展历史大致如表1-1
表1-1 单片机发展历史
年代 70年代中后期 代表产品 MCS—8048 特点 采用2~3μm半导体工艺，8位CPU，寻址能力小于4K字节 80年代 8051系列 6805系列 Intel的96/98系列 90年代 Intel的8Xc196/296、251/930； PhilipsP51XA； 采用2~3μm半导体工艺，8位或16位CPU，寻址能力小于4K字节 采用0.8~0.25μm半导体工艺，8位或16位或32位的CPU，或32位的内部总线，芯片采用 仿真器、汇编器、编程器 由RTOS+Complier+ICE组成的开发平台，其中： RTOS：即实时多任务操作系统； Compiler：基于嵌入式系统的工程语言编辑器； ICE：即实时在线仿真器 应用系统开发工具 仿真器 Motorola68399系列； 流水线结构及宽总线Siemens166/167系列；日立的SH3系列 结构，寻址能力16~32M字节 1.4.2 单片机技术的应用
随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势，显示出很强的生命力。它和一般的集成电路相比有较好的抗干扰能力，对环境的温度和湿度都有较好的适应性，可以在工业条件下稳定工作。且单片机广泛地应用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化提高它们的测量速度和测量精度，加强控制功能。如MCS—51系列单片机控制的“船舶航行状态自动记录仪”、“烟叶水分测试仪”、“智能超声波测厚仪”等。单片机也广泛地应用于实时控制系统中，例如对工业上各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。将测量技术、自动控制技术和单片机技术相结合，充分发挥其数据处理功能和实时控制功能，使系统工作处于最佳状态，提高系统的生产效率和产品质量。从航空航天、地质石油、冶金采矿、机械电子、轻工纺织等行业的分布系统与智能控制以及机电一体化设备和产品，到邮电通信、日用设备和器械，单片机都发挥了巨大作用。其应用大致可分为以下几方面:
(l)机电一体化设备的控制核心
机电一体化是机械设备发展的方向。单片机的出现促进了机电一体化技术的发展，
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它作为机电产品的控制器，充分发挥其自身优点，大大强化了机器的功能，提高了机器的自动化、智能化程度。最典型的机电产品机器人，每个关节或动作部位都是一个单片机控制系统。
(2)数据采集系统的现场采集单元
大型数据采集系统，要求数据采集的同步性和实时性要好。使用单片机作为系统的前端采集单元，由主控计算机发出采集命令，再将采集到的数据逐一送到主计算机中进行处理。如有些气象部门、油田采油部门以及电厂等均可采用这样的系统。
(3)分布控制系统的前端控制器
在直接控制级的计算机分布控制系统(DCS)中，单片机作为过程控制中每一分部操作或控制的控制器，进行数据采集、反馈计算、控制输出，并在上位机命令的指挥下进行相应协调工作。
(4)智能化仪表的机芯
自动化仪表的智能化程度越来越高。采用单片机的智能化仪表可具有自整定、自校正、自动补偿和自适应功能，还可进行数字PID调节，软件消除电流热噪声等等，解决传统仪表所不能解决的难题。单片机的应用使这种性能如虎添翼，如自动计费电度表、燃气表中已有这方面的应用。许多工业仪表中的智能流量计，气体分析仪、成分分析仪等也采用了这项技术。甚至有的保健治疗仪中也采用了单片机控制。
(5)消费类电子产品控制
该应用主要反映在家电领域，如洗衣机、空调器、保安系统、VCD视盘机、电子秤、IC卡、手机等。这些设备中使用了单片机机芯后，大大提高了其控制功能和性能，并实现了智能化、最优化控制。
(6)终端及外围设备控制
计算机网络终端设备，如银行终端、商业POS(自动收款机)以及计算机外围设备如打印机、通信终端和智能化UPS等。在这些设备中使用单片机，使其具有计算、存储、显示、输入等功能，具有和计算机连接的接口，使计算机的能力及应用范围大大提高。
本课题以单片机作为控制器之一，进一步研究单片机在自动化检测领域中的应用。
1.5 本论文研究的主要内容
本文的主要工作是研究与设计一种基于AT89S51 的压力容器检测装置，使之应用于压力容器的检测工作上，在实用中具有非常广阔的应用前景。
论文主要工作包括：
（1）简述设计基于单片机的压力容器检测装置的目的与意义，介绍了单片机技术的发展与应用，对压力容器以及自动化检测技术的发展现状和趋势进行了论述。
（2）根据设计要求选取适当的器件来组成此基于单片机的压力容器检测装置。包括
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传感器的选择，放大电路的选择，多路A/D 转换器的选择，单片机的选择以及显示器的选择，选择的器件是否合适是能否实现此压力容器检测装置设计要求的前提条件。
（3）利用所选器件设计并实现基于单片机的压力容器检测装置的硬件部分。首先规划此基于单片机的压力容器检测装置的硬件系统结构，然后根据设计要求确定应变式传感器，测量放大器，低通滤波器等每一部分电路的具体结构，最后根据规划将各部分电路连接起来形成一个完整的硬件系统。
（4）规划基于单片机的压力容器检测装置的软件流程，并且最终编出相应的驱动程序及显示程序，实现此压力容器检测装置的设计要求。
论文的主要工作对于应用单片机实现的压力容器检测装置具有很好的实际应用价值。
1.6 课题研究的意义
基于单片机的压力容器检测装置的在实际中的应用，可以及时排除了带缺陷运行的压力容器的爆炸隐患，降低恶性事故的发生，取得重大的社会效益。
2004年初步统计全国有9000多万台压力容器在生产中运行，其中容积在20立方米以上的压力容器约占15%，主要是大型的储罐、球罐、合成塔、反应器等化工反应和储存装置中的核心设备，是生产中的重要设备，也是危险性极高的设备，造价也十分昂贵。就南京市而言，2004年全市普查统计发现，工业生产中约有两万多台压力容器在使用，其中容积在20立方米以上的压力容器约有3000多台，这些压力容器都是重要的设备，也是重大的危险源。按照国家规定要求，在使用3~6年时，必须要实施定期检验。而常规检验就必须停产、清洗、介质置换、拆除保温和附属设施等，从而导致整套装置或整个企业长时间停产，损失巨大。同时大型压力容器的常规检验耗时耗物，花费巨大的人力、物力，有的大型压力容器要花费上千万元。大型压力容器采用此技术检验，可以大大地节省时间和资金，有的还可以避免开罐等过程，经济效益十分明显。
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2 压力容器检测装置的总体设计及器件选择
压力容器检测装置的结构框图如图所示：
图2-1 结构框图
此压力容器检测装置主要由金属电阻应变片、测量放大器、低通滤波电路、A/D 转换器、单片机及LCD显示组成。首先通过金属电阻应变片将被测容器的形变转换成电信号，为了提高A/D 转换精度，用测量放大器将该电信号变换到 A/D 转换电路的最大输入范围内，此放大后的信号经低通滤波器滤波后输入A/D 转换电路，A/D 转换电路的输出数字信号进入单片机，经单片机对信号进行简单处理后用LCD显示出来。
信号采集电路测量放大电路低通滤波电路51A/D转换单片机液晶显示 2.1传感器的选择
传感器的种类繁多、原理各异，检测对象几乎涉及各种参数，通常一种传感器可以检测多种参数，一种参数又可以用多种传感器测量。所以传感器的分类方法至今尚无统一规定，主要按工作原理、输入信息和应用范围来分类。
（1）按工作原理分类。按传感器的工作原理不同，传感器大体上可分为物理型、化学型及生物型三大类。
物理型传感器是利用某些变换元件的物理性质以及某些功能材料的特殊物理性能制成的传感器，它又可以分为物性型传感器和结构型传感器。物性型传感器是利用某些功能材料本身所具有的内在特性及效应将被测量直接转换为电量的传感器。结构型传感器是以结构（如形状、尺寸等）为基础，在待测量作用下，其结构发生变化，利用某些物理规律，获得比例于待测非电量的电信号输出的传感器。
化学传感器是利用敏感材料与物质间的电化学反应原理，把无机和有机化学成分、浓度等转换成电信号的传感器，如气体传感器、湿度传感器和离子传感器等。
生物传感器是利用材料的生物效应构成的传感器，如酶传感器、微生物传感器、生理量（血液成分、血压、心音、血蛋白、激素、筋肉强力等）传感器、组织传感器、免
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疫传感器等。
（2）按输入信息分类。传感器按输入量分类有位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器、力传感器、色传感器、磁传感器等，以输入量（被测量）命名。这种分类对传感器的应用很方便。
（3）按应用范围分类。根据传感器的应用范围不同，通常可分为工业用、农用、民用、科研用、医用、军用、环保用和家电用传感器等。若按具体使用场合，还可分为汽车用、舰船用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。如果根据使用目的的不同，又可分为计测用、监视用、检查用、诊断用、控制用和分析用传感器等。 物性型传感器 物理型传感器
结构型传感器 传感器 化学型传感器
生物型传感器
这里我们选择电阻应变式传感器。它的基本原理是将被测非电量转换成与之有确定对应关系的电阻值，再通过测量此电阻值达到测量非电量的目的。这类传感器的种类很多，在几何量和机械量测量领域中应用广泛，常用来测量力、压力、位移、应变、扭矩、加速度等非电量。
电阻应变式传感器应用历史悠久，但目前仍是一种主要的测量手段，因为它具有以下独特的优点：
（1）结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；
（2）易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距离测量和遥测； （3）灵敏度高，测量速度快，适合于静态、动态测量； （4）可以测量多种物理量，应用广泛。 2.1.1 工作原理
电阻应变片的工作原理是基于金属导体的电阻—应变效应，即当金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将相应地发生变化。金属导体的电阻—应变用应变灵敏系数K描述，它决定于导体电阻的相对变化△R/R与其长度相对变化△l/l之比值：
K?△R/R△l/l?△R/Rε
(2-1)
式中，ε=△l/l—轴向应变。
一根长为l、截面积为s、电阻率为ρ的金属电阻丝，在其未受力时，原始电阻为
R?ρls (2-2)
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当电阻丝受到拉力F作用时，将伸长△l，横截面积相应减小△S，电阻率则因晶格发生变形等因素的影响而改变△ρ，故引起电阻值变化△R。将式（2—2）全微分，并用相对变化量来表示，则有
△RR?△ll?△ss?△ρρ (2-3)
式中，（△l/l）=ε为电阻丝的轴向应变，常用单位με（1με=1×10-6mm/mm）。由于S=πR2=πd2/4，则△S/S=2△d/d，其中，△d/d为径向应变，由材料力学可知△d/d=-με，式中，μ为电阻丝材料的泊松比。将前面关系代入式（2—3），可得
△R/R=（1+2μ）ε+△ρ/ρ (2-4) 其应变灵敏系数为
K?△R/Rε?（1+2μ）+△ρ/ρε (2-5)
从式（2—5）看出，应变灵敏系数K受两个因素的影响：一是受力后由于材料的几何尺寸变化引起的，即（1+2μ）项；另一因素是受力作用后由于材料的电阻率ρ发生变化而引起的，即（△ρ/ρ）/ε。对于金属材料来说，（△ρ/ρ）/ε项比（1+2μ）项小得多，而对于半导体材料的（△ρ/ρ）/ε项比（1+2μ）项大得多，甚至可认为K=（△ρ/ρ）/ε。
金属材料在弹性变形范围内，泊松比μ=0.2~0.4，在塑性变形范围内μ≈0.5。所以（1+2μ）=1.4~1.8（弹性区）或（1+2μ）≈2（塑性区）。但是根据对各种金属材料的灵敏系数进行的实测表明，一般都超过2.0，这说明（△ρ/ρ）/ε项对金属材料的灵敏系数还是有影响的。但大量实验证明，在应变极限内，金属材料电阻的相对变化与应变成正比，即
△R
R?Kε (2-6)
2.1.2 应变片测试原理
使用应变片测量应变或应力时，是将应变片牢固地粘贴在被测弹性试件上，当试件受力变形时，应变片的金属敏感栅随之相应变形，从引起应变片电阻的变化。如果应用测量电路和仪器测出应变片的电阻值变化△R，则根据式（2—6），可得到被测试件的应变值ε，而根据应力—应变关系
σ=Eε
式中，E—试件材料弹性模量；σ—试件的应力；ε—试件的应变。计算可得应力值σ。 通过弹性敏感元件的作用，将位移、力、力矩、压力、加速度等参数转换为应变，因此可以将应变片由测量应变扩展到测量上述能引起应变的各种参量，从而形成各种电阻应变式传感器。
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2.2 A/D转换器的选择
A/D 转换器的类型较多，常用的有逐次逼近型和积分型。单片机应用系统中最常用的 A/D 转换器是可编程的 ADC0809。ADC0809 是典型的8位8通道逐次型 A/D 转换器，CMOS 工艺，ADC0809 的内部逻辑结构如图2-2所示。
IN0 EOC · · D0
三态输出· 八位 A/D ·
量开关 八路模拟 IN7 转换器 锁存器 · · A D7 B C ALE
VR(+) VR(-) OE
图2-2 ADC0809 的内部逻辑结构 地址锁存与译码 图中 8 路模拟量开关可选通8个模拟通道，8路模拟量分时输入，共用一个 A/D 转换器进行转换。地址锁存与译码电路完成对 A、B、C 三个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道的选择。8位A/D 转换器是逐次逼近式，由控制与时序电路、逐次逼近寄存器、树状开关及256电阻阶梯网络等组成。输出锁存器用于存放和输出转换得到的数字量。
ADC0809 芯片为28引脚双列直插式封装，其主要引脚的功能说明如下： 1、IN7～IN0：模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量的要求主要有信号是单极性，电压范围0～5V，若信号过小还需进行放大。另外，模拟量输入在A/D转换过程中其值不应变化，因此对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。
2、ADDA、ADDB、ADDC：地址线。ADDA为低位地址，ADDC为高位地址，用于对模拟通道进行选择。
3、ALE：地址锁存允许信号。在ALE上升沿时，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。
4、START：转换启动信号。在 START 上升沿时，所有内部寄存器清零，START 下
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降沿时，开始进行A/D 转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。
5、D7～D0：数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。 6、OE：输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据，当 OE=0，输出数据线呈高阻；当OE=1输出转换后的数据。
7、CLK：时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外部提供，因此有时钟信号引脚，通常使用频率为500kHz的时钟信号。
8、EOC：转换结束状态信号。当EOC=0时，正在进行转换；当EOC=1，转换结束。在实际应用中该状态信号既可作为查询状态的标志，又可作为中断请求信号使用。
9、Vref：参考电压。参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准，其典型值为＋5V（Vref(+)=+5V，Vref(-)=0V）。
2.3 单片机的选择
随着计算机技术与微电子技术的发展，智能仪表的功能逐步完善，工作的可靠性也进一步提高，而单片机却是随着功能的不断增强，价格逐渐降低。在本系统设计中，我们使用美国ATMEL公司生产的8位单片机—AT89S51作为控制器件。AT89S51是一种带4K字节可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS结构的8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS—51指令集和输出管脚相兼容，并且将多功能8位CPU和FLASH存储器组合在单个芯片中，因而，AT89S51是一种高效的微控制器，为很多智能仪器和嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。下面简单介绍一下该单片机的一些特性。
8位单片机AT89S51的主要特性是： ●与MCS—51指令兼容；
●4K字节在系统可编程(ISP)Flash闪烁存储器； ●寿命:1000写/擦循环； ●4.0—5.5V的工作电压范围； ●全静态工作模式:0Hz—33Hz； ●三级持续加密锁； ●128×8字节内部RAM； ●三级程序存储器锁定； ●32位可编程I/O线； ●两个16位定时器/计数器； ●5个中断源；
●全双工串行UART通道； ●低功耗的闲置和掉电模式；
基于单片机的压力容器检测装置设计 13
●中断可从空闲模式唤醒系统； ●看门狗(WDT)及双数据指针； ●片内振荡器和时钟电路； ●掉电标志和快速编程特性； ●灵活的在系统编程；
单片机AT89S51各引脚定义如图2-4所示：
图2-4 AT89S51引脚图 引脚定义见下表2-1：
表2-1 AT89S51引脚定义
引脚序列 1—8 9 10 11 12 13
引脚号 P1.0—P17 RST RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3 功能 8位准双向I/O口 复位输入口 串行接收口、P3.0I/O口 串行输出口、P3.1I/O口 外部中断0输入口、P3.2I/O口 外部中断1输入口、P3.3I/O口 陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 14
14 15 16 17 18—19 20 21—28 29 30 31 32—39 40 T0/P3.4 T1/P3.5 定时计数器0、P3.4I/O口 定时计数器1、P3.5I/O口 外部数据存储器写选通、P3.6I/O口 外部数据存储器写选通、P3.7I/O口 时钟振荡器的输入/输出端 信号地 8位双向I/O口，可作存储器的高8位地址 程序存储允许输出信号端 片外存储器地址锁存信号 外部取指使能信号 数据/低8位地址复用端口 正电源输入 WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2—XTAL1 GND P2.0—P2.7 PSEN ALE/PROG EA/Vpp P0.0—P0.7 VCC 单片机部分设计主要包括I/O端口的分配以及软件设计的流程。按照上边的总体设计方案，具体单片机引脚分配如下:
(1)由单片机P2.5引脚发射一个上升沿脉冲信号给ADC0809使其清零，之后再给一个下降沿脉冲信号使其开始转换数据。
(2)由八个P1口接收数据，P0口控制LCD的显示。
(3)P2.6口控制单片机从0809读取数据。给出高电平读取，给低电平禁止读取。 (4)P3.2口接收0809工作完毕信号。 (5)P3.4—P3.6口选择输入通道。
单片机AT89S51的定时器/计数器组成的核心是一个16位加1计数器，其计数脉冲有两个来源：一是由外部事件提供的计数脉冲通过引脚TX端口送加1计数器；另一个是由单片机内部的时钟脉冲经12分频后送加1计数器。所以，单片机AT89S51的定时器/计数器既可以工作于定时方式，也可以工作于对外部事件计数方式，只要置位或者清零其控制寄存器TMOD的设置位即可实现工作方式的选择。TCON寄存器用于控制定时器/计数器的启停和中断请求。我们通过指令对TMOD和TCON这两个特殊功能寄存器的各位进行编程就可以实现整个定时/计数器功能。
基于单片机的压力容器检测装置设计 15
1.定时器/计数器方式控制寄存器TMOD用来选择定时器/计数器0、1的工作方式，低4位用于定时器/计数器0，高4位用于定时器计数器1。其值可用程序决定。格式如下表2-2所示：
表2-2 TMOD格式表
D7 GATE D6 C/ T D5 M1 D4 M0 D3 GATE D2 C/ T D1 M1 D0 M0 定时器/计数器1 定时器/计数器0 （1）定时器/计数器功能选择位C/T，C/T=1为计数器方式，C/T=0为定时器方式。 （2）定时器/计数器方式选择位M1，M0决定定时器/计数器4种工作方式： ①工作方式0
设置M1=0，M0=0时定时器/计数器为方式0，构成13位定时器/计数器。 ②工作方式1
设置Ml=0，M0=1时定时器/计数器为方式1，构成16位定时器/计数器。 ③工作方式2
设置Ml=1，M0=0时定时器/计数器为方式2，构成自动重新装入初值的8位定时器/计数器。
④工作方式3
设置M1=1，M0=1时定时器/计数器0处于方式3，同时被分为两个8位定时器/计数器，定时器/计数器1在此方式无实用意义。
（3）门控制位GATE，如果GATE=l，定时器/计数器0的工作受芯片引脚INT0/P3.2 控制，定时器/计数器1的工作受芯片引脚INT1/P3.3控制；如果GATE=0，定时器/计数器的工作与引脚INT0、INT1无关。一般情况下GATE=0。
2.定时器/计数器方式控制寄存器TCON高4位用于控制定时器/计数器0、1的运行；低4位用于控制外部中断，与定时器/计数器无关。格式如下表2-3所示：
表2-3 TCON格式表
D7 TF1 D6 TR1 D5 TF0 D4 TR0 D3 IE1 D2 IT1 D1 IE0 D0 IT0 （1）定时器/计数器1运行控制位TR1=1时定时器/计数器1工作，TR=0则停止工作。TR1由软件置1或清零。
（2）定时器/计数器1溢出中断标志TF1，当定时器/计数器1计数溢出时由硬件自动置TF1=1，在中断允许的情况下，便向CPU发出定时器/计数器1的中断请求信号，CPU响应后TF1由硬件自动清零。在中断屏蔽条件下，TF1可作查询测试用。
（3）定时器/计数器1运行控制位TR0和溢出中断标志TF0功能与TR1，TF1相仿。 （4）IT1为外部中断触发方式选择，IT1=0时INT1为电平触发方式，当外部引脚INT1
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上出现低电平时就向CPU申请中断，CPU响应中断后要采取措施撤销中断请求信号，使INT1恢复高电平；IT1=1时INT1为跳变触发方式，当外部引脚INT1上出现负跳变时，该负跳变经边沿检测器使IE1置1，向CPU申请中断。CPU响应中断后由硬件自动清除IE1。
2.4显示器的选择
在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：
（1）显示质量高
由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。
（2）数字式接口
液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。 （3）体积小、重量轻
液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。
（4）功耗低
相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 2.4.1 液晶显示简介
（1）液晶显示原理
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
（2）液晶显示器的分类
液晶显示的分类方法 有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，
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可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。
（3）液晶显示器各种图形的显示原理: ①线段的显示
点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，??（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。
②字符的显示
用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。
③汉字的显示
汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5??右边为2、4、6??根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节??直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。 2.4.2 1602字符型LCD简介
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。
1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图所示：
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图2-5 1602LCD尺寸图
1602LCD主要技术参数： ●显示容量:16×2个字符 ●芯片工作电压:4.5—5.5V ●工作电流:2.0mA(5.0V) ●模块最佳工作电压:5.0V ●字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表2-4所示:
表2-4 1602LCD引脚接口说明表
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 符号 VSS VDD VL RS R/W E DO D1 引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压 数据/命令选择 读/写选择 使能信号 数据 数据 编号 9 10 11 12 13 14 15 16 符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLA 引脚说明 数据 数据 数据 数据 数据 数据 背光源正极 背光源正极 第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
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第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读入信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。
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3 压力容器检测装置硬件部分的设计
3.1 电阻应变式传感器
电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片是电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。
导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的△R/R变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。
直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。
下图为一直流供电的平衡电阻电桥，Ein接直流电源E：
B+ R2 R1Δ R2R1- AR3- R3+R4图3-1 传感器结构原理图
当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出。
当忽略电源的内阻时，由分压原理有： uo?uBD?uAB?uAD
ΔCUoΔΔ R4 D
?E(R1R1?R2?R4R3?R4)基于单片机的压力容器检测装置设计 21
= E ? 1 3 2 4 （3-1）
R1RR?RR(R1?R2)(R3?R4)当满足条件R1R3=R2R4时，即
R2?R4（3-2）
R3uo=0，即电桥平衡。式（3-2）称平衡条件。
应变片测量电桥在测量前使电桥平衡，从而使测量时电桥输出电压只与应变片感受的应变所引起的电阻变化有关。
若差动工作，即R1=R-△R,R2=R+△R,R3=R-△R，R4=R+△R,按式（3-1），则电桥输出为
uo??(R??R)?RR?E2?(R??R)E2??(R??R)?(R??R)??(R??R)?(R??R)???k?E (3-3)
常规的电阻应变片K值很小，约为2，机械应变度约为0.000001—0.001，所以，电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1欧姆。所以测量电路应当能精确测量出很小的电 阻变化，在电阻应变传感器中常用的是桥式测量电路。
R1R3RL图3-2 桥式测量电路
桥式测量电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，电桥的一个对角线接入工作电压E，另一个对角线为输出电压U0。其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，否则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。
常用的电阻应变片有两种：电阻丝应变片和半导体应变片，本设计中采用的是电阻丝应变片，为获得高电阻值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出
R2UoR4
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导线，线栅上面粘有覆盖层，起保护作用。
电阻应变片也会有误差，产生的因素很多，因此测量时必须要注意。其中温度的影响最重要，环境温度影响电阻值变化的原因主要是：
电阻丝温度系数引起的。
电阻丝与被测元件材料的线膨胀系数的不同引起的。
对于因温度变化对桥接零点和输出，灵敏度的影响，即使采用同一批应变片，也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差，所以对要求精度较高的传感器，必须进行温度补偿，解决的方法是在被粘贴的基片上采用适当温度系数的自动补偿片，并从外部对它加以适当的补偿。非线性误差是传感器特性中最重要的一点。产生非线性误差的原因很多，一般来说主要是由结构设计决定，通过线性补偿，也可得到改善。 滞后和蠕变是关于应变片及粘合剂的误差。由于粘合剂为高分子材料，其特性随温度变化较大，所以称重传感器必须在规定的温度范围内使用。
测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压Uout＝KEε。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
3.2 电源电路
设计电路时，选用LM317型号的芯片为核心来设计电源电路。 LM317特性简介以及典型应用电路如下：
特性：可调整输出电压低到 1.25V；保证 1.5A 输出电流；典型线性调整率 0.01%；典型负载调整率 0.1%；80dB 纹波抑制比；输出短路保护；过流、过热保护；调整管安全工作区保护。
典型应用电路参考如下：
图3-3 LM317典型应用电路
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其输出电压计算公式如下：
Vout?Vref?(1?R2R1)?Iadj?R2（3-4）
即：
一般情况下电流Iadj很小，忽略后可得：
R 1 （3-5）
R2Vout?Vref?(1?R2)R1 （3-6）
Vout?1.25?(1?)最大输出电流为2.2A，输出电压范围为1.25～37V；1、2脚之间为1.25V基准电压；为保证稳压器的输出性能，R1应小于240欧姆；改变R2阻值即可调整稳压电压值；二极管D1、D2用于保护LM317。
3.3 测量放大电路
经由传感器或敏感元件转换后输出的信号一般电平较低；经由电桥等电路变换后的信号亦难以直接用来显示、记录、控制或进行A/D转换。为此，测量电路中常设有模拟放大环节。这一环节目前主要依靠由集成运算放大器的基本元件构成具有各种特性的放大器来完成。
放大器的输入信号一般是由传感器输出的。传感器的输出信号不仅电平低，内阻高，还常伴有较高的共模电压。因此，一般对放大器有如下一些要求：
1、输入阻抗应远大于信号源内阻。否则，放大器的负载效应会使所测电压造成偏差。
2、抗共模电压干扰能力强。
3、在预定的频带宽度内有稳定准确的增益、良好的线性，输入漂移和噪声应足够小以保证要求的信噪比。从而保证放大器输出性能稳定。
4、能附加一些适应特定要求的电路。如放大器增益的外接电阻调整、方便准确的量程切换、极性自动变换等。
因此放大电路采用仪器放大器，如：AD620，INA114等。
此类芯片一般由3个运算放大器组成，其中A1，A2接成射级跟随器形式，组成输入阻抗高的差动输入级，在两个跟随器之间的附加电阻RG具有提高共模抑制比的作用，A3为双端输入，单端输出的输出级，以适应接地负载的需要，放大器的增益由电阻RG设定，典型仪器放大器的增益设置范围从1到1000。
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在此我们选择AD620放大器，其内部结构如下图所示：
图3-4 AD620的内部等效图 接口如下图所示：
R3 ＋12V 1 8 2 7 3 6 V０ 4 5 V- Ref -12V 图3-5 AD620的接口图 Vin+ V0 Vin- V+ Rg Rg
电路的工作原理：A1、A2工作在负反馈状态，其反向输入端的电压与同相输入端的电压相等。即Rg两端的电压分别为Vin+、Vin-。因此
i?Vin??Vin?GRg（3-7）
设图（3-4）中电阻R1=R2=R，则A1、A2两输出端的电压差U12为 U12?iG(R1?R2?Rg)
)Rg （3-8）
?(Vin??Vin?)(1?2R基于单片机的压力容器检测装置设计 25
将式（3-8）代入式（3-7）得
VO??U12??(1?2RRg)(Vin??Vin?)放大器的增益Av为
AV?UO(Vin??Vin?)2R)
Rg （3-9） 可见，仅需调整一个电阻Rg，就能方便的调整放大器的增益。由于整个电路对称，调整时不会造成共模抑制比的降低。
在接口图（3-5）中，通过改变可变电阻R3的阻值大小来改变放大器的增益，放大器增益计算公式如下：
G?49.4K?R3?1 （3-10）
??(1?AD620 具有体积小、功耗低、精度高、噪声低和输入偏置电流低的特点。其最大输入偏置电流为20nA，这一参数反映了它的高输入阻抗。AD620在外接电阻Rg时，可实现1~1000范围内的任意增益；工作电源范围为±2.3~±18V；最大电源电流为1.3mA；最大输入失调电压为125?V；频带宽度为120kHz（在G=100时）。AD620 是一种低耗高精度仪表放大器。仅需一个外接电阻即可得到1～1000范围内的任意增益；?2.3V～
?18V的电源电压；低功耗，最大电源电流1.3mA ，最大输入失调电压125uV，最大
温度漂移1uV/℃，最大输入偏移电流20nA；最小共模抑制比93dB（增益=10）；输入电压噪声9nV（1KHz）；0.28uV噪声 （0.1Hz～10Hz）；带宽120KHz（增益=100）；建立时间15us（0.01%）。AD620的增益是用电阻Rg来决定的，即用引脚1和8之间的阻抗来决定的。使用0.1%～1%的电阻，AD620就能提供精确的增益。对G（增益）=1，Rg引脚不连接（即Rg为无穷大）。其他的任何增益可按：
G?49.4K?R3?1 计算。
3.4 低通滤波电路
本系统选用的 ADC0809 的转换速率为 680kHz，为了避免高频噪声对测量精度及稳定度的影响，本系统在放大器和 A/D 间加了一个低通滤波电路，以滤去高频噪声。由于要求输出电压范围为 0V～5V 因此选择TLC2252 作为该滤波器的运放。 此部分的电路如图 3-6 所示：
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图3-6 低通滤波电路
该滤波器是二阶压控电压源低通滤波器，其电压增益AVF=1，其特征频率ωm=1/（RC）,其传递函数为：
A(s)?AVF1?(3?AVF)sCR?(sCR)2
对于本系统R=10kΩ，C=0.01μF，因此特征角频率为10KHz，又因为通带电压增益A0= AVF=1<3，则此低通滤波器系统是稳定的。
3.5 A/D转换电路
ADC0809与MCS-51系列单片机的硬件接口有三种方式：中断方式、查询方式和等待延时方式。在本系统中采用查询方式，因此ADC0809与AT89S51的接口电路如图3-7
所示：
图3-7 A/D0809与AT89S51接口电路
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由于ADC0809片内无时钟，可利用AT89S51 提供的地址锁存允许信号 ALE 获得，因为本系统采用频率为 11.059MHz 的晶震，所以 ALE 输出约为 2MHz，大于 ADC0809 的最大输入时钟频率，所以ALE信号经D触发器二分频后输入到 ADC0809 中作为时钟信号。由于ADC0809具有输出三态锁存器，故其8位数据输出引脚可直接与数据总线相连。地址译码引脚 ADDA、ADDB、ADDC 分别与地址总线的低三位 A0、A1、A2相连，以选通 IN0—IN7中的一个通道。将P2.7（地址总线最高位）作为片选信号，在启动 A/D 转换时，由单片机的写信号WR和 P2.7 控制 ADC 的地址锁存和转换启动。由于 ALE 和 START 连在一起，因此 ADC0809 在锁存通道地址的同时也启动转换。在读取转换结束时，用单片机的信号RD和P2.7引脚经一级或非门后，产生的正脉冲作为 OE 信号，用以打开三态输出锁存器。由图 3-7 可知，P2.7 与 ADC0809 的 ALE、START 和OE 之间有如下关系：
ALE?START?WR?P2.7
OE?RD?P2.7
可见P2.7置为低电平时该ADC处于工作状态。
3.6 液晶显示电路
LCD1602与AT89C51的接口电路如图3-8所示：
图3-8 液晶显示电路
3.7 单片机接线电路
前边介绍了A/D转换电路和液晶显示电路，下边做出单片机的接线电路，ADC0809的输入信号用一个可变电阻代替。电路图如图3-9所示：
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图3-9 单片机接线电路
基于单片机的压力容器检测装置设计 29
4 压力容器检测装置软件部分的设计
4.1软件设计基础
4.1.1 C51编程语言的使用背景
随着计算机应用技术的不断发展，在工业测量控制领域内单片机的应用越来越广泛。同时随着超大规模集成电路工艺和集成制造技术的不断完善，单片机的硬件集成度也在不断提高，已经出现了能满足各种不同需求、具有各种特殊功能的单片机。就8051系列单片机而言，由于Intel公司将8O5lCPU内核向全世界各大半导体公司的扩散，目前已经有philips、siemens、oallas、oKI、AdvaneeMicroDeviee、Atmel等公司生产的 100多种型号的80C51系列单片机。这类单片机具有集成度高，性价比优越的特点，在工业测量控制领域内获得了极为广泛的应用，我国在今后相当长的一段时间内80C51系列单片机仍将是主流机种。在开发一个单片机应用系统时，系统程序的编写效率在很大程度上决定了目标系统的研制成效。早期在研制单片机应用系统时，大多以汇编语言作为开发软件工具。汇编语言程序能够直接操作机器硬件，指令执行速度快。但由于汇编语言不是一种结构化的程序设计语言，汇编语言程序较难编写和调试，程序本身的编写效率较低。随着单片机性能的提高，其工作速度越来越快。因此在编写单片机应用系统程序时，更着重于程序本身的编写效率。为了适应这种要求，现在单片机开发系统，除了配备有汇编语言软件之外，很多还配备了高级语言软件，如C51、PLM51等。 4.1.2 C语言的特点
C语言是一种通用的计算机程序设计语言，在国际上十分流行，它即可用来编写计算机的系统程序，也可用来编写一般的应用程序。以前计算机的系统软件主要是用汇编语言编写的，对于单片机应用系统来说更是如此。由于汇编语言程序的可读性和可移植性都较差，采用汇编语言编写单片机应用系统程序的周期长，而且调试和纠错也比较困难。为了提高编制计算机系统和应用程序的效率，改善程序的可读性和可移植性，尽量采用高级语言编程。一般的高级语言难以实现汇编语言对于计算机硬件直接进行操作，比如说对内存地址的操作、移位操作等等。而C语言既具有一般高级语言的特点，又能直接对计算机的硬件进行操作，并且采用C语言编写的程序能够很容易地在不同类型的计算机之间进行移植，因此C语言的应用范围越来越广泛。
C语言的特点:
1.语言简洁，使用方便灵活
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C语言是现有程序设计语言中规模最小的语言之一，而小的语言体系往往能设计出较好的程序。C语言的关键字很少，ANSIC标准一共只有犯个关键字，9种控制语句，压缩了一切不必要的成分。C语言的书写形式比较自由，表示方法简洁，使用一些简单的方法就可以构造出相当复杂的数据类型和程序结构。
2.可移植性好
用过汇编应用的人都知道，即使是功能完全相同的一种程序，对于不同的机器，必须采用不同的汇编语言来编写。这是因为汇编语言完全依赖于机器硬件，因而具有不可移植性。C语言是通过编译来得到可执行代码的，不同机器上的C语言编译程序80%的代码是公共的，C语言的编译程序便于移植，从而使在一种机器上使用的C语言程序，可以在不加修改或稍加修改即可方便地移植的另一种机器上去。
3.表达能力强
C语言具有丰富的数据结构类型和多种运算符，可以根据需要采用整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构类型、联合类型等多种数据类型来实现各种复杂数据结构的运算。C语言还具有多种运算符，灵活使用各种运算符可以实现其它高级语言难以实现的运算。
4.表达方式灵活
利用C语言提供的多种运算符，可以组成各种表达式，还可以采用多种方法来获得表达式的值，从而使用户在程序设计中具有更大的灵活性。C语言的语法规则不太严格，程序设计的自由度较大，程序的书写格式自由灵活。程序主要用小写字母来编写，而小写字母是比较容易阅读的，这些充分体现了C语言灵活、方便和实用的特点。
5.可进行结构化程序设计
C语言是以函数作为程序设计的基本单位的，C语言程序中的函数相当于一般语言中的子程序。C语言对于输入和输出的处理也是通过函数调用来实现的。各种C语言编译器都会提供一个函数库，其中包含有许多标准函数，如各种数学函数、标准输入输出函数等。此外C语言还具有自定义函数的功能，用户可以根据自己的需要编制满足某种特殊需要的自定义函数。实际上C语言程序就是由许多函数组成的，一个函数即相当于一个程序模块，因此C语言可以很容易地进行结构化程序设计。
6.可以直接操作计算机硬件
C语言具有直接访问机器物理地址的能力，美国Frankhn公司的C51编译器可以直接对8051单片机的内部特殊功能寄存器和I/O口进行操作，可以直接访问片内或片外存储器，还可以进行各种位操作。
7.生成的目标代码质量高
众所周知，汇编语言程序目标代码的效率是最高的，这就是为什么汇编语言仍是编写计算机系统软件的主要原因。但是统计表明，对于同一个问题，用C语言编写的程序生成的代码的效率仅比用汇编语言编写的程序低10—20%，美国Franklin软件公司的
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C51编译器，能够产生形式简洁、效率极高的程序代码，在代码质量上可以与汇编语言程序相媲美。
4.1.3 C51语言的特点
单片机的C5l语言继承了一般C语言的上述特点，其程序结构与一般的C语言没有什么差别。但是为了配合80C51系列单片机的特点，C5l语言增加了一些新的功能。
1.C51新增存贮类型
为了与8OC51系列单片机的存贮器结构相匹配，增加了data、bdata、idata、pdata、xdata、eode六种C51存贮类型，它们与80C51存贮空间的对应关系如表4-1所示。
表4-1 C5l存贮类型与80C51单片机存贮空间对于关系表
C51存贮类型 data bdata idata pdata xdata code 80C51单片机存贮空间 直接寻址片内数据存贮区，访问速度快（128字节） 可位寻址片内数据存贮区，允许位与字节混合访问（16字节） 间接寻址片内数据存贮区，可访问片内部RAM地址空间 分页寻址片内数据存贮区（256字节） 片外数据存贮区（64K字节） 代码存贮区（64K字节） 2.可以自主定义特殊功能寄存器
为了能直接访问80C51系列单片机的特殊功能寄存器SFR(如ACC、SCON、PCON、TZ等)，FrankhnC5l提供了一种自主形式的定义方法，这种方法与一般的C语言不兼容，只适用与对80C51系列单片机进行C编程，其方法如下: sfr SCON=0x98;//串口控制寄存器地址为98H sfr ACC=0xEO;//累加器A的地址为EOH
sfrl6 T2=0xcc;//定时器2:T2低8位地址二OCCH
T2高8位地址二OCDH
3.可以自主定义输入输出口
当使用C5l进行编程时，80C51系列单片机输入输出口定义如下: sfr PO=0x80;//定义PO口，地址80H sfr P1=Ox90;//定义P1口，地址9OH
4.可以自主定义位寻址区
对于SOC51中可位寻址的寄存器及可寻址位的定义方法如下: sfr PSW=OxDO://定义PSW寄存器地址为0xDO
sbit OV=PSW^2;//定义OV位为PSW.2位，地址位0xD2 sbit CY=PSW^7;//定义CY位为PSW.7位，地址位0xD7
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4.1.4 集成开发环境KEIL
KEIL IDE μVision集成开发环境是德国KEIL Software Inc/EKIL Elektronik GmbH开发的基于80C5l内核的微处理器软件开发平台。它内嵌多种符合当前工业标准的开发工具，可以完成从工程建立和管理、编译连接目标代码的生成、软件仿真、硬件仿真等完整的开发流程。尤其它的C编译工具在产生代码的准确性和效率方面达到了很高的水平，而且可以附加灵活的控制选项，在开发大型项目时非常理想。
KEIL IDE μVision集成开发环境主要由以下部分组成: (l) μVision2 IDE
μVision2 IDE包括:一个工程管理器，一个功能丰富并有交互式错误提示的编辑器选项设置生成工具，以及在线帮助。使用μVision2创建源文件并组成应用工程加以管理。μVision2可以自动完成编译汇编链接程序的操作；
(2)C51编译器和A5l汇编器
由μVision2 IDE创建的源文件可以被C51编译器或A51汇编器处理生成可重定位的object文件。KEILC5l编译器遵照ANSI C语言标准支持C语言的所有标准特性，另外还增加了几个可以直接支持80C51结构的特性。 KEILA5l宏汇编器支持80C51及其派生系列的所有指令集；
(3)LIB51库管理器
LIB51库管理器可以从由汇编器和编译器创建的目标文件建立目标库，这些库是按规定格式排列的目标模块，可在以后被链接器所使用当链接器处理一个库时仅仅使用了库中程序使用了的目标模块而不是全部加以引用；
(4)BL51链接器定位器
BL51链接器使用从库中提取出来的目标模块和由编译器汇编器生成的目标模块创建一个绝对地址目标模块，绝对地址目标文件或模块包括不可重定位的代码和数据所有的代码和数据都被固定在具体的存储器单元中。绝对地址目标文件可以用于:
(a)编程EPROM或其它存储器设备；
(b)由μVision2调试器对目标进行调试和模拟； (c)使用在线仿真器进行程序测试。 (5) μVision2软件调试器
μVision2软件调试器能十分理想地进行快速可靠的程序调试。调试器包括一个高速模拟器，可以使用它模拟整个80C51系统包括片上外围器件和外部硬件；
(6) μVision2硬件调试器
μVision2调试器向您提供了几种在实际目标硬件上测试程序的方法。安装MON51目标监控器到目标系统并通过Monitor—51接口下载程序，使用高级GDI接口将μVision2调试器同TKS系列仿真器的硬件系统相连接，通过μVision2的人机交互环境
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指挥连接的硬件完成仿真操作。 4.1.5 利用KEIL开发系统软件流程
利用KEIL开发和调试系统软件流程大致如下: (l)启动μVision2，进入KEIL软件的集成开发环境；
(2)利用KEIL内置的文本编辑器进行程序源文件的编辑，因为KEIL集成的文本编辑器对中文支持不是很好，可以选择其他的编辑器(本文使用的文本编辑器是ultraedit一32)，μVision2能够自动识别外部改变了的源文件；
(3)建立工程，指定针对哪种单片机进行开发，指定对源程序的编译、链接参数，指定调试方式(本文采用外部硬件仿真器仿真调试的方式，即使用TKS仿真器仿真)，然后对工程进行相关设置；
(4)设置好工程后即可进行编译、链接。连接仿真器对软件进行调试。也可以生成下载到单片机存储器上的HEX文件。
4.2 软件程序
4.2.1 系统主程序
主程序主要将各子模块组织起来成为一个有机的整体，主程序流程图如图4-2所示：
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开始 初始化 单片机发出A/D转换开始信号 A/D0809接到信号开始转换 转换完成，向单片机发送完毕信号 单片机读取数据 数据处理 LCD显示 图4-2 主程序流程图
上电复位后，单片机首先进行系统初始化。初始化后，单片机向ADC0809发出开始信号，ADC0809开始进行数据转换。ADC0809转换完毕之后，从EOC发出高电平，告知单片机转换完毕。单片机接到信号之后，单片机通过P0从ADC0809的OUT1~OUT8读取8位数字信号。数字信号读取完毕后，进行初步转换，发往LCD进行下位机显示。
主程序模块包含的主要函数定义及功能： 1、初始化部分：
功能：对AT89S51的特殊功能寄存器和全局变量赋初值，串口初始化。 2、数据采集部分：
功能：启动A/D转换，将模拟信号转换成数字量。 3、数据转换部分：
功能：将读取到的数据转换为数值，并输出LCD进行显示。 4、LCD显示部分：
LCD显示函数定义：void LCD_1602 功能：显示转换后的数据。 5、延时程序：
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延迟函数定义：void delayl（unit n），void delays（uchar i） 4.2.2 系统初始化部分
串口中断部分的主要作用是对AT89S51的特殊功能寄存器和全局变量赋初值，串口初始化。
程序如下：
sbit ST=P2^5;//ST为START缩写 sbit OE=P2^6; sbit EOC=P3^2;
//规定ADC0809和AT89S51的连接端口。ST负责接收ADC0809开始转换信号。EOC负责向单片机传输模数转换完毕信号。OE为ADC0809读取开关，AT89S51读取数据时，OE=1.
TMOD=0x20;
//设定定时器1工作在模式2，即定时器1为一8位自动重装载的定时器。TH和TL成为两个8位计数器，TH寄存8位初值不变，TL进行8位计数。计数溢出时，产生中断请求外，还自动将TH值装载到TL中，以重新进行定时。在这里定时器1用来产生串口通信所需的脉冲时钟信号。
TL1=0xFd; TH1=0xFd;
//因为本系统应用的晶震频率为11.059MHz的，以上两个值可将串口通信波特率设定为9600bps。
SCON=0x40;
//设定串口工作在模式1，即10位异步通信方式，传输的是10位：1位起始位（0），8位数据位（低位在前）和1位停止位（1）。由TXD发送，由RXD接收。起始位和停止位在发送时是自动插入的。发送过程是由执行一条以SBUF为目的寄存器的指令引起的。发送条件是TI=0，发送完成后TI位置1。模式1的波特率是可变的，取决于定时器1的溢出速率，在上面已经设定完毕。
PCON=0x00;
//设定当串行口工作在模式1和3下时，波特率＝定时器1溢出率、32。 TR1=1;//设定定时器1工作。 ES=1;//开串口中断。
EA=1;//允许单片机响应中断。
P3=0xbc;//选择IN3读取电压信号，并给ALE高电平。
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4.2.3 数据采集部分
数据采集部分的作用是将表示温度的模拟电压信号转换成数字信号输入单片机，在对ADC0809编程时，首先将P2.5由低电平改为高电平，给START一个上升沿，令ADC0809清零。然后再将P2.5改为低电平，给START一个下降沿信号，令ADC0809开始转换数据。ADDA、ADDB、ADDC分别连接P3.4、P3.5、P3.6三个端口，将选择通道的地址送入ADDA、ADDB、ADDC。最后启动A/D转换，当EOC=0时表示转换结束，此时可将数字信号从ADC0809中读出。
程序如下：
P3=0xbc;// 选择IN3读取电压信号，并给ALE高电平。 LCD_init();
write_com(0x80+0x00); prints(\
delayl(2000); //显示初始化成功。
ST=0;
ST=1;//给ADC0809的START端口一个上升沿信号，以清零ADC0809各端口 ST=0;// 给ADC0809的START端口一个下降沿信号，启动转换。
EOC==0;
while(EOC==0);//循环等待，以待ADC0809转换完毕，从EOC发出高电平。 OE=1; get=P1;
OE=0;//OE置1，允许单片机从ADC0809中读取数字信号。然后将转换完毕的信号从从P1的8个端口读入单片机。最好将OE置0，读取完毕。 4.2.4 数据转换部分
为了将读取的数据在LCD上进行初步显示，必须对读取到的数据进行先行处理。 依照R-T曲线，转换公式为：
T={1/（A+B*ln（1000R）+C*(ln（1000R）)^3）}-273.15 (4-1)
由于单片机无法进行太高难度的数学计算，因此数据处理方式比较简单，也会产生比较大的误差。
程序如下： U=(get*60)/256;
U1=U-20;//将读取到的数据依照数模转换的方式进行处理。将读取到的数据从0到256转换为测量的值域。
setPosition(1,0);
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prints(\printc(' '); if(U1<0) {printc('-'); U1=U1*(-1);} else
printc(' ');//对显示值进行预判。如果数字为负数，将数字转换为正数，并在LCD上先显示负号再显示数据。如果不为负数，则在在LCD上先显示空格号再显示数据。
IntToStr(U1,buffer,3); printc(buffer[0]); printc(buffer[1]);
printc(buffer[2]);//显示数据 printc(0xDF); printc('C'); 附流程图：
图4-3 数据转换部分流程图
结束 将OE置1 等待EOC置1 在ST端给出一个至少100ns宽的正脉冲信号 选择通道 ST=0, OE=0 开始
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4.2.5 LCD显示部分
单片机将读取到的数据进行处理之后，显示到LCD上，以便现场人员实时查阅数据。LCD程序控制LCD的显示，并将要显示的数据转换为ASCⅡ码，以便LCD进行识别显示。
程序如下：
void LCD_init() //对LCD的显示模式进行初始化设置 {
lcden=0;
delayl(15); //延时15ms，首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间
write_com(0x38); //显示模式设置：16×2显示，5×7点阵，8位数据接口 delayl(5); //延时5ms ，给硬件一点反应时间
write_com(0x0c); //显示模式设置：显示开，无光标，光标不闪烁 delayl(5); //延时5ms ，给硬件一点反应时间 write_com(0x06); //显示模式设置：光标右移，字符不移 delayl(5); //延时5ms ，给硬件一点反应时间 write_com(0x01); //清屏幕指令，将以前的显示内容清除 delayl(5); //延时5ms ，给硬件一点反应时间 }
void write_com(uchar com) //向1602写入操作命令 {
lcdrw=0; //这部分要严格按照1602的写操作时序图对lcdrw,lcdrs,lcden的电平进//行控制 }
void write_data(uchar date) //将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块 入口参数：date(为字符变量) {
lcdrw=0; ////lcdrs为高电平，lcdrw为低电平时，可以写入数据
lcdrs=0;
P0=com; //命令送往P0口 delayl(5); lcden=1; delayl(5); lcden=0;
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}
lcdrs=1;
P0=date; //将要显示的数据送到P0口 delayl(5); //延时5ms lcden=1; //lcden置高电平 delayl(5);
lcden=0; //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令
void setPosition(uchar x,uchar y) //指定字符显示的实际地址 x为行参数y为列参数 {
uchar pos; //定义变量 switch(x%2) //x求余运算 { }
write_com(pos);
case 1:pos=0x80+y;break; //第一行 case 0:pos=0xc0+y;break; //第二行
}
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附流程图：
图4—4 显示部分流程图
结束 将数据写入LCD 设置显示的位置 延时5MS 写指令0X01 延时5MS 写指令0X06 延时5MS 写指令0X0C 延时5MS 写指令38H 延时5MS 开始
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5 总结与展望
5.1 总结
压力容器在现代工业生产和人民生活中正发挥巨大的作用。在保证压力容器安全运行的情况下，如何尽量缩短检验时间，减少检验的费用，准确无误地检验出危险缺陷，是广大压力容器用户最关心的问题。本系统在压力容器检测方面有以下优点:
1. 本系统采用以AT89S51为主控芯片的单片机系统，主要由金属电阻应变片、测量放大器、低通滤波器、多路A/D转换器、液晶显示组成。系统简单实用，操作方便，基本实现了设计的目的。
2. 首先通过电阻应变式传感器将形变转换成电阻信号，输入多路A/D转换电路，多路A/D转换电路输出数字信号进入单片机，经单片机对信号进行简单处理后由液晶显示器显示出来。
3. 为了提高A/D转换精度，我们设计了测量放大电路，将信号放大变换到A/D转换电路的最大输入范围内，同时我们还设计了低通滤波电路，此放大后的信号经低通滤波器滤波后再输入多路A/D转换电路。
4. 我们采用了字符型液晶显示屏，液晶显示的内容更加丰富，操作更加简单，界面更友好，系统更具有人性化。
5.2 展望
由于研究时间有限，在设计中还有一些地方需要完善和改进。
1.由于压力容器在高温、低温等恶劣环境下，形变可能不一样，而且金属电阻应变片的电阻丝形变也不一样，所以在这样的条件下测量误差可能会变大，为提高测量的精度，可以在系统中加入温度传感器，实时准确测量出检测压力容器时的温度。
2.采用精度更高的A/D转换器，尽可能地提高此压力容器检测系统的测量精度。 3.可以尝试基于其它核心的芯片，如用DSP、ARM 等代替单片机处理采集的数据，进一步提高该检测系统的各项性能。
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致 谢
经过一个学期的努力，终于完成了对压力容器检测系统研究的课题设计。整个过程的设计对我的能力有了很大的提高，这学期使我充实而又难忘。这里对我作论文期间给与我支持和帮助的师长和朋友表示我的谢意：
首先，感谢我的导师，在学习上从严要求，耐心指导。我的老师秉承严谨的治学态度、渊博的知识体系、丰富的教学经验和科学的研究方法，使我受益匪浅、终身难忘。在我论文的选题、收集资料、方法指导和最终审查都给我很大帮助，在此，向导师表示我最诚挚的谢意和衷心的祝福，愿老师身体健康，工作顺利!这里也同样对所有帮助过我的老师表示感谢！
感谢我们专业的同学们，在学习和生活中给我莫大的支持和帮助。祝福他们学业有成，平安快乐！
感谢在我身后一直默默支持我的朋友们，他们对我的鼓励让我一直充满信心的学习和生活。祝福他们一生平安幸福！
感谢我的父母做我坚固的后盾，无论什么时候都对我全力的支持。祝愿我的家人平安，健康，快乐!
四年的大学生活即将结束，心中满怀感激，充满期望，还有对母校的恋恋不舍，这里祝愿身边所有的人都能幸福，愿母校蒸蒸日上！
感谢审阅、评议本论文及参加论文答辩的老师们！由于时间和本人水平有限，文中难免有错误，恳请各位老师批评指正！
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