嵌入式基于C8051F单片机的气流仪

　　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。

　　仪器工作过程：在电子称上称8 g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结构化的程序设计方法设计的，将整个程序细分为若干子程序，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，如果需要则进行砝码校准，否则判断是否马值校准，如果是进行马值校准，否则判断是否称重。当称量了8 g的棉花后，程序判断P1.7口是否为低电平，如果是则进行马值测定，否则仍进入称重子程序。由于我们的仪器只能测量马值范围为2.5～7.0的马值，因此得到马值时首先判断马值是否满度。当测量值低于1 V时，也就是马值低于2.5时，认为马值满度，并显示E000，若马值没有满度则依据经验公式计算马值真值。最后进行马值等级的判断，依据国标的规定，马值范围在3.7～4.2的为A级，3.5～3.6，4.3～4.9的为B级，3.4以下或5.0以上为C级。判断结束后，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0.500 V，当气压满度为400 Pa时，电压为2.46 V，曲线如图3所示。

　　从考虑精度的要求出发，我们选择A／D转换为10位，参考电压为2.5 V，当输入模拟量为2.5 V时，转换成数字量为210=1 024(800H)，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0.500 V，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。