CN104567772A - 一种力位移检测装置的曲线标定方法 - Google Patents

一种力位移检测装置的曲线标定方法 Download PDF

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Abstract

一种力位移检测装置的曲线标定方法，利用一片ARM芯片作为控制器，采用嵌入式图形用户界面工具emWin进行曲线标定界面的设计并在液晶触摸屏上进行显示，根据显示/控制界面的设置信息，设定待标定的曲线通道数和待标定曲线的显示模式，并根据触摸按下的相应按键进行启动采样、停止采样、数据处理等功能，处理完成的曲线在液晶触摸屏的对应窗口进行显示，同时，标准曲线的数据自动保存至外部FLASH芯片。

Description

一种力位移检测装置的曲线标定方法
技术领域
    本发明涉及一种力位移检测装置的曲线标定方法，是采用嵌入式控制系统生成检测过程中的标准曲线，该标准曲线用来作为待检测曲线是否合格的判断依据。
背景技术
目前，力/位移传感器检测系统在进行曲线标定方法设定时，标定次数固定、人机基面差、且标定后的内容在实时存储、实时显示等方面存在缺陷，使得标定过程较为复杂、标定方法不够灵活。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有力/位移传感器检测系统曲线标定次数固定、人机界面差、实时性差等方面的缺陷，设计了一种低成本、结构简单、可灵活设置标定次数、人机界面友好、实时存储和实时显示的曲线标定方法。
本发明的技术解决方案为：
一种力位移检测装置的曲线标定方法，利用一片ARM处理器芯片生成液晶触摸屏的显示/控制界面，根据显示/控制界面的设置操作信息，设定待标定的曲线通道数（本发明中的曲线通道数可以为1-5通道）和待标定曲线的显示模式（本发明中的显示模式包含力/位移模式或力/时间模式）；若按下显示/控制界面的启动按键，启动一次相应通道对应模拟量的采样，将采样结果保存在片内存储空间中，并在液晶触摸屏上显示本次的采样曲线；若按下显示/控制界面的取消按键，则取消本次采样数据的存储和显示；若再次按下启动按键，则再次启动数据采样、数据存储和数据显示； 若按下显示/控制界面的结束按键，则将前述的采样数据进行处理，生成标准曲线，并在液晶触摸屏的对应窗口显示标准曲线，同时，标准曲线的数据自动保存至外部FLASH芯片。
 有益效果
本发明具有结构简单，成本低的特点，可灵活设置标定次数，且具有人机界面友好、能够实时存储和实时显示所标定曲线的功能。
附图说明
图1为本发明的结构组成框图。
图2为本发明的液晶触摸屏显示界面示意图。
图3为本发明的ARM芯片与液晶触摸屏接口电路图。
图4为本发明中一个通道传感器的调理电路图。
图5为本发明的主程序流程图。
图6为本发明的emWin回调函数程序流程图。
下面结合附图对本发明专利作进一步的描述。
如图1所示：本发明中的ARM芯片1是曲线评估的控制核心，通过该芯片内部集成的液晶驱动模块3与液晶触摸屏2相连接，ARM芯片1根据液晶触摸屏2传来的设置指令，可以启动相应通道的采样（本发明中采样通道数为1-5），每次采样结束后的数据通过DMA通道传送至片内存储空间，并通过定时器1定时读取片内存储空间的采样数据，达到设定的采样点数（采样点数可以设置，本发明中设定的采样点数为4000）后，对采样结果进行数字低通滤波、加权平均滤波等处理，处理完成后的数据送至液晶触摸屏2的曲线显示界面进行实时显示；设置完成后，生成的标准曲线数据通过SPI接口发送至片外FLASH芯片7。
如图2所示，本发明中液晶触摸屏2的设置及显示界面包含以下内容：通道选择设置按键、启动按键、取消按键、结束按键、曲线显示界面和曲线信息界面。若按下通道选择设置按键，则弹出通道选择对话框进行采样通道的选择，本发明中采样通道选择数为1-5；若按下启动按键，则启动对应通道的AD采样，当达到预设的采样点数后，本次采样结束，标定次数标志位Flag加1，本次采样数据保存，并送至液晶触摸屏2的曲线显示界面进行实时显示；若多次按下启动按键，则多次重复上述过程；若按下取消按键，则清除本次采样的数据，且标定次数标志位Flag减1；若按下结束按键，则标定过程结束，根据标定次数标志位Flag的数值，将前述标定的数据进行平均处理，生成标准曲线，曲线数据保存至外部FLASH芯片7并送至曲线显示界面进行显示；同时，在曲线信息界面显示标准曲线的通道数、标定次数、横坐标最大值和纵坐标最大值等信息。
如图3所示，本发明的ARM芯片通过内部集成的液晶驱动端口与液晶触摸屏进行连接，本发明中采用的的ARM芯片为STM32F429，采用的液晶触屏10寸电阻屏。其中PA8设置为定时器TIM1的PWM输出，根据配置定时器的初始化配置值不同，可以输出不同占空比的方波，用来控制液晶屏的背光；PG7连接DCLK，为时钟控制线； PF10连接LCD_DE，用于数据输出使能；PI9和PI10分别接VSYNV和HSYNC，用于选择控制水平数据同步和垂直数据同步；PI7，PI6，PI5，PI4，PG11分别接B7，B6，B5，B4，B3用作蓝色控制接口；PI2，PI1，PI0，PH15，PH14，PH13分别接G7，G6，G5，G4，G3，G2用作绿色控制接口；PG6，PH12，PH11，PH10，PH9分别接R7，R6，R5，R4，R3用作红色控制接口。
如图4所示，为本发明中第一通道传感器的调理电路（其余四通道的调理电路相同）。在本发明中，每通道传感器信号包含一路力传感器信号和一路位移传感器信号。由于本发明中使用的力传感器输出的差分信号Y1+、Y1-强度较弱，需要进行高增益的信号放大，故本发明中采用高精度、高增益的差分输入仪表放大器AD620对力传感器输出的差分信号进行放大，放大增益为：G1=(49.4K /R) +1，其中，R为电位器W2的阻值；本发明中力传感器输出的差分电压信号为正值或负值，所以Y1+、Y1-经过AD620后输出的电压值为正值或负值，故本电路采用了一个正向偏置电压BIAS_Y1，经过TL084反向跟随后与AD620输出的电压相叠加，形成一个小于零的电压值，然后再经过TL084的反向放大，输出一个0-3.3V的电压，并通过TL084组成的二阶有源低通滤波环节，输出调理后的力传感器信号ADC_Y1，接入至ARM芯片的AD模块等待采样。由于本发明中使用的位移传感器输出的信号X1幅值较高，故采用通用运算放大器TL084对位移传感器信号进行放大，放大增益为：G2=-RW1/R, 其中，RW1为反馈电位器W1的阻值，R为输入端电阻R1的阻值； 放大后的信号经过TL084反向跟随后输出一个0-3.3V的电压，并通过TL084组成的二阶有源低通滤波环节，输出调理后的位移传感器信号ADC_X1，接入至ARM芯片的AD模块等待采样。
如图5所示，给出了本发明中ARM控制器的曲线评估方法设计主程序流程图，在该主程序中，分别初始化IO端口、初始化液晶显示、初始化触摸设置、分别初始化AD、初始化定时器、初始化emWin、界面设计、开定时器中断、界面显示。在本发明中，定时器中断服务程序调用emWin内部的触摸扫描接口函数GUI_TOUCH_Exec()，不断的对触摸过程进行扫描，而主函数则一直刷新显示界面，直到有触摸信息时，马上进入emWin的回调函数中处理对应的触摸信息，由于emWin的每一个控件都分配不同的ID，所以就可以在回调函数中根据不同的ID分辨出哪个控件被按下，然后做相应的处理，完成后函数又开始刷新显示界面。
如图6所示，给出了本发明的emWin回调函数程序流程图，若有按键按下，则进入emWin的回调函数，在回调函数中处理触摸信息。若按下通道选择按键，则选择相应的采样通道后返回；若按下启动按键，则启动上述通道进行采样，并读取采样结果，如果达到设定的采样点数（本发明中最大采样点数为4000个点，实际应用中该最大采样点数可以根据采样速度和屏幕像素数灵活调整），生成一组曲线数据，该组数据实时在液晶触摸屏的曲线显示界面进行显示，并保存在片内存储空间中，启动按键按下标志位Flag加1；若再次按下启动按键，则重复上次过程，并将该组采样数据与前述的采样数据累加；若按下取消按键，则清除本组采样数据，启动按键按下标志位Flag减1；若按下结束按键，则停止采样，将前述过程生成的累加后的有效数据组除以启动次数Flag后得到最终的标定曲线，清除Flag标志位，曲线数据保存至外部FLASH芯片并送至曲线显示界面进行显示，同时，在曲线信息界面显示标准曲线的通道数、标定次数、横坐标最大值和纵坐标最大值等信息。

Claims (3)

1.一种力位移检测装置的曲线标定方法，其特征在于包括：ARM芯片（1）作为曲线标定过程实现的核心处理单元，ARM芯片（1）通过内部集成的液晶驱动模块（3）与液晶触摸屏（2）相连接，根据液晶屏的触发指令进行相应的设置和操作，采样的曲线在液晶触摸屏（2）上实时显示；ARM芯片（1）通过内部集成的AD模块（4）与调理电路（5）相连接，接收传感器（6）的信号；ARM芯片（1）通过SPI通信方式与外部FLASH芯片（7）相连接，用于保存设置完成后的数据。
2.一种力位移检测装置的曲线标定方法，其特征在于包括：ARM芯片（1）采用嵌入式图形用户界面工具emWin进行曲线评估界面的设计并在液晶触摸屏（2）上进行显示，其中，液晶触摸屏（2）的显示/控制界面包含：通道选择设置按键、启动按键、取消按键、结束按键、曲线显示界面和曲线信息界面，其中，通道选择、启动、取消、结束等命令参数可以通过液晶屏（2）进行人机交互界面的设置。
3.根据权利要求1所述的一种力位移检测装置的曲线标定方法，其特征在于：所述的ARM芯片（6）采用TMS32F429系列 ARM作为算法的处理器。
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