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Tekscan压力分布测量系统

Tekscan压力分布测量系统
Tekscan压力分布测量系统

Tekscan 压力分布测量系统

摘要:介绍一种先进的压力分布测量系统,该系统使用

独特的柔性薄膜网格压力传感器,能够对任何接触面

之间的压力分布进行动态测量,并以直观、形象的二

维、三维彩色图形显示压力分布的轮廓和数值,进而做

出评估。对各种压力分布的测量和分析,在各行各业的研究和发展中都起着极其重要的作用。例如,汽车行业中,

研究座椅的舒适性,需要测量人体对座椅的压力分布;

为提高轮胎的性能,需要测量轮胎与地面的接触轮廓和

压力分布;为确保车门的密封性,需要测量车门密封垫

在关门时的受力分布;医疗领域中,牙科医生要诊断病

人的牙齿咬合状况,需要测量病人上下牙齿间的咬合力

大小和分布,等等。所以,压力分布的测量成为解决这

些问题的首要条件。而解决这些问题的传统办法就是

进行反复的实验,这样不但效率低,而且成本也比较高。

美国Tekscan 公司的压力分布测量系统就是基于

上述情况而开发的,它是一种经济、高效、精确、快速、

直观的压力分布测量工具。

1 系统结构与原理

Tekscan 压力分布测量系统的独特之处在于其专

利技术———柔性薄膜网格传感器。传感器结构如图1

所示。

图1 传感器结构示意图

标准的Tekscan 压力传感器由两片很薄的聚酯薄

膜组成,其中一片薄膜的内表面铺设若干行的带状导

体,另一片薄膜的内表面铺设若干列的带状导体。导

体本身的宽度以及行间距可以根据不同的测量需要而

设计。导体外表涂有特殊的压敏半导体材料涂层。当

两片薄膜合为一体时,大量的横向导体和纵向导体的

交叉点就形成了压力感应点阵列。当外力作用到感应

点上时,半导体的阻值会随外力的变化而成比例变化,

由此来反映感应点的压力值。即压力为零时,阻值最

大,压力越大,阻值越小,从而可以反映出两接触面间

的压力分布情况。

传感器内部导体的宽度、行距、列距决定了每单位

面积内传感点的个数,即间隙分辨率。每个传感点面

积可以小到1. 613 mm2 ,行列距可小到0. 5 mm。不同

的传感器面积和间隙分辨率可满足各种不同的测量要

求。例如,Tekscan 曾提供过面积为1 935 cm2 、传感点

为100 000 个的传感器; Tekscan 开发的牙齿咬合力分

析系统,传感器面积为25. 8 cm2 ,共有1 500 个传感

点;用于座椅压力分布研究的传感器具有4 000 个以

上的感应点,分辨率为1 个感应点/ cm2 。

传感器有不同的形状和规格,其压力测量范围为

0~175 MPa ,精确度为±5 %。

如果测量面积很大,一个传感器不能覆盖时,可以

使用多个传感器(最多12 个) 的组合,即虚拟系统结构(VSA) 。VSA 软件能同时获得多个传感器的连续测

量结果,形成一个虚拟传感器结构。

图2 医疗上测试牙咬合力的传感器

同时,Tekscan 提供一系列的数据采集接口,包括

串口,并口及ISA 接口板等。

图3 为简单的传感器和电子电路原理示意图。通

过扫描传感器的行列交叉点来测量每个传感点的电

阻,并转换成相应的压力值,同时确定每个传感点的位

置。最简单的测量系统的采样频率为每通道20 kHz。

图3 传感器电子电路示意图

2 系统在座椅舒适度测量中的应用

GM , Ford , Toyota , Honda , BMW , Peugeot , Cit2

roen ,Renault ,Volvo ,Delphi ,Johnson Cont rols ,Bert rand Faure 和Magna 等几家大公司都在广泛应用Tekscan

系统来解决座椅舒适度问题。

基于Tekscan 公司的创新传感器技术,系统同时

可以使用4 000 个以上的传感单元,分辨率达到每平

方厘米一个传感单元,高于任何其他的系统。系统密

集的间隙分辨率能使用户鉴别和测量缝合、接缝、垫

子、线的支撑和泡沫硬度等对座椅的压力分布和舒适

度的影响效果。在驾驶过程中,系统具有每秒( 208

Hz) 8 000 000传感单元的动态压力分布采样能力。当

然,系统也能处理简单静态的和准静态的情况。

通过对压力分布的测量结果的评估,系统可以帮

助设计者或制造商优化材料的选择,分析乘客进出的

过程,从而优化驾驶员的驾驶位置,另外,系统还可评

估悬挂系统对驾驶员的影响等。

系统的另外一个优点表现在其为非侵入式测量。

传感器只有0. 28 mm 厚,因此,将传感器放在座垫和

靠背上面,并不妨碍乘客对座位的感觉。

利用测得的压力分布图就可以对座椅进行评估,

并进行优化设计。

3 轮胎与地面的压力分布

为设计外形和性能都优良的轮胎,既要保证它容

易行驶,同时也保证它不伤害地面,而平衡这两个问题

将是对工程师一个严峻的挑战。首先,施加一个力在

一个单独的车轮上,再将相同的力加在一个带有双轮

胎的车轮上,然后将一片0. 1 mm 厚,具有2 000 个传

感单元的传感器放在地板上,通过计算机控制受力的

车轮从地板和传感器上压过,这样,在车轮和地板之间

的压力将被记录下来,之后用于分析和比较。

4 车门密封

漏水、风、噪音以及开关门是否轻便等是汽车制造

商和门密封设计者比较关心的问题。使用Tekscan 系

统评估,观察和测量施加于密封胶条上的压力,可以确

定理想的密封设计,并且找出密封的缺陷点。

在下面的讨论中,分别记录了使用Tekscan 传感

器测量两个不同门的密封情况。并将记录的数据输

出,显示为三维的图形,见图4 。从传感器A 的显示

中,根据图示的空白处和颜色的变化可以发现这个密

封的缺陷点。这就是漏风和漏水的隐患。如果和第二

个密封情况,即传感器B 进行比较,缺点就更加明显

了。注意,传感器B 的压力比较小,但比较平均,所以

密封过程中没有缺陷点,这种情况就是比较理想的接

触密封。

图4 两个不同门的密封情况

5 刹车片和闸瓦之间的压力分布

减少刹车的噪音、震动和刺耳的声音是对刹车设

计工程师的一种挑战。Tekscan系统能测量交界面的

(下转第17 页)

Tekscan 压力分布测量系统·9 ·

动态压力分布,并且提供诊断工具以改进设计。

在此,用两片单独的传感器进行研究。一片放在

内侧刹车片和转轴之间,另一片放在外侧刹车片和转

轴之间。用一个非旋转的动态测试机施加刹车压力。

然后以200 Hz 的速率对夹紧力进行数据记录。在施

加夹紧力的过程中,峰值压力的分布图清楚地显示出

刹车片在转轴上的压力分布的不均匀性。在内侧刹车

片和外侧刹车片之间压力分布的不均匀性以不同的颜

色表示出来。另外也显示出了在内刹车片的中心和外

边缘处产生了较高的压力以及卡钳在外刹车片上产生

的高压。

根据图形显示,每个刹车片的总受力都是平衡的,

然而,因为压力分布的不均匀,所以每个刹车片的磨损

和压力重点也是不同的。

类似的应用还有活塞、转子、卡钳等设计。

6 压力分布测量系统其他方面的典型应用

Tekscan 压力分布测量系统的应用范围很广,它

可以测量除剪切力之外的所有压力。下面列举一些典

型应用领域:座椅设计和舒适度研究;刹车片受力分

析;轮胎着地压力分布;挡风玻璃雨刷设计;造纸业、打

印机等行业中卷筒位置的调整;电路板印刷压力平衡

调整;紧固件和夹紧装置附和分析;垫圈和密封设计;

高速碰撞研究;医疗和商业床垫的设计;人类步态分

析;人类关节研究;牙齿咬合力分析;假肢的设计。

现在就与我们联络,告诉我们您的应用与需求,您就能确实地了解我们能够如何的帮助您。您将会发现在触觉压力的处理上,没人可以比Tekscan做的更好。

萨摩亚麦思科技有限公司苏州代表处/刘波江苏省苏州市滨河路1388号3A-510室TEL:-606 FAX:

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压力检测系统设计

单片机系统课程设计 成绩评定表 设计课题:压力检测系统设计 学院名称:电气工程学院 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 设计地点 : 31-505 设计时间 : 2015-12-28~2016-01-08

单片机系统 课程设计课程设计名称:压力检测系统设计 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 课程设计地点: 31-505 课程设计时间: 2015-12-28~2016-01-08 单片机系统课程设计任务书

目录 1绪论 (3) 1、1压力检测系统概述 (3) 2总体方案设计原理 (4) 2、1 基于单片机的智能压力检测的原理 (4) 2、2 压力传感器 (4) 2、2、1 压力传感器的选择 (4) 2、2、2金属电阻应变片的工作原理 (5) 2、3 A/D转换器 (5) 2、3、1 A/D转换模块器件选择 (5) 2、3、2 A/D转换器的简介 (5) 2、4单片机 (6) 2、4、1 AT89C51单片机简介 (6) 2、4、2主要特性 (7) 2、4、3 管脚说明 (7) 2、5单片机于键盘的接口技术 (8) 2、5、1 键盘功能及结构概述 (8) 2、5、2 单片机与键盘的连接 (9) 2、6 LED显示接口 (10)

2、6、1 LED显示器 (10) 2、6、2七段数码显示器 (11) 2、6、3LED数码管静态显示接口 (12) 3软件设计 (14) 3、1 A/D转换器的软件设计 (14) 3、1、1 ADC0832芯片接口程序的编写 (14) 3、2 单片机与键盘的接口程序设计 (15) 3、3 LED数码管显示程序设计 (16) 总结 (18) 参考文献 (19) 附录A (19) 附录B (20) 1绪论 1、1压力检测系统概述 压力就是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制就是保证生产与设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计就是基于AT89C51单片机的测量与显示。就是通过压力传感器将压力转换成电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A/D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘,向计算机系统输入各种数据与命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。 本设计的最终结果就是,将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示不同的数值。

数字显示压力测量系统设计

数字显示压力测量系统设计 一、数字显示仪表的设计原理 工业生产过程中常用的数字式仪表有数字式温度计、数字式压力计、数字流量计、数字电子秤等。数字式仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确度测量的需要,它具有模拟仪表无法比拟的优点。数字仪表的主要特点有:准确度高、分辨率高、无主观读数误差、测量速度快、能以数码形式输出结果。同时数字量传输信息,可使得传输距离不受限制。 数字仪表按工作原理可分为:带微处理器的和不带微处理器的。不带微处理器的仪表,通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现;带微处理器的仪表,是借助软件的方式来实现有关功能。 1.传感器输出信号的特点: (1)传感器的输出会受温度的影响,有温度系数变化。 (2)传感器的输出顺着输入的变化而变化,但之间的关系不一定是线性比例关系。 (31传感器的动态范围很宽。 (4)传感器的种类多,输出的形式也多种多样。 (5)传感器的输出阻抗较高,到测量电路时会产生较大的信号衰减。 2.传感器信号的二次变换 根据上述的传感器输出信号的特点来看,传感器输出的信号一般是能直接用于仪器、仪表显示作控制信号用,往往需要通过专门的电子电路对传感器输出信号进行“加工处理”。如将微弱的信号给予放大,经过滤波器将有害的杂波信号滤掉,将非线性的特性曲线线性化,如有必要再加温度补偿电路。这种信号变换一般称为二次变换。完成二次变换的电路称为传感器电子电路,一般也称为测量电路,仪表电子电路或调理电路。

3.传感器二次变换的组成 传感器电子电路主要是模拟电路,它与数字电路一样,是由一些单元电路组成。这些单元电路有:各种信号放大电路、有源及无源滤波电路、绝对值检测电路、峰值保持电路、采样.保持电路、A/D及D/A 变换电路、V/F及F/V变换电路、调制解调电路温度补偿电路及非线性特性化补偿电路等。 4.传感器信号的调理电路 信号调理是指测量系统的组成部分,它的输入时传感器的输出信号,输出为适合传输、显示、记录或者能更好的满足后续标准设备或装置要求的信号。信号调理电路通常具有放大、电平移动、阻抗匹配、滤波、解调功能。 传感器输出信号通常可以分为模拟量和数字量两类。对模拟量信号进行调整匹配时,传感器的信号调理环节相对复杂些,通常需要放大电路、调制与解调电路、滤波电路、采样保持电路、A/D及AD/A 转换电路等。而对于数字量信号进行调理匹配时,通常只需使信号通过比较器电路及整形电路,控制計数器技术即可。 5.DVM的概述 模拟式电压表具有电路简单、成本低、测量方便等特点,但测量精度较差。数字电压表(DVM),以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。DVM应用单片机控制,组成智能仪表;与计算机接口,组成自动测试系统。目前,DVM多组成多功能式的,因此又称数字多用表。 DVM是将模拟电压变换为数字显示的测量仪器,这就要求将模拟量变换成数字量。这实质上是个量化过程,即将连续的无穷多个模拟量用有限个数字表示的过程,完成这种变换的核心部件是A/D转换器,最后用电子计数器计数显示,因此,DVM的基本组成是A/D 转换器和电子计数器。 二、压力测量数显系统设计 测量系统的整机电路包括:P3000S-102A压力传感器、恒流源、

人足底压力的压力传感器

人足底压力的压力传感器 项目需要一个测量人足底压力的压力传感器,奈何市面上找不到。今天看到WEBENCH 的里面有传感器设计,所以自己就动手弄了个。下面是具体过程: 当时一看到psi我就蒙了。后来查了下才知道是欧美国家习惯使用的单位1psi=6.895kPa=0.06895bar。把人的双脚时一个长方形,就是大约10*20吧,约200平方厘米,人的重按500N算,p=F/s=500N/0.02平方米=25000pa=25kPa。 选择MeasurementSpecialties Inc.生产的1210A-005G-3L。器件参数完全符合标准。

1psi=6.895kPa=0.06895bar 把人的双脚时一个长方形,就是大约10*20吧,约200平方厘米,人的重按500N 算,p=F/s=500N/0.02平方米=25000pa=25kPa。 选择MeasurementSpecialties Inc.生产的1210A-005G-3L

原理图 工作数值性能

总电路误差对分辨率: 器件

Quantity1kPrice FootprintValue Part Manufacture Part Number Board Texas Instr SP1202S01RB1Inst Amp si C1MuRata GRM1885C1H7160375 pF C2MuRata GRM1885C1H7160375 pF CS1TDK C1005C0G1H31402330 pF RA1Susumu Co L RG1608P-103160310000 ohms RA2Susumu Co L RG1608P-103160310000 ohms RB1Susumu Co L RG1608P-203160320000 ohms RB2Susumu Co L RG1608P-203160320000 ohms RC1Susumu Co L RG1608P-499160349900 ohms RC2Susumu Co L RG1608P-8251603825 ohms RC3Susumu Co L RG1608P-499160349900 ohms RC4Susumu Co L RG1608P-8251603825 ohms RC5Susumu Co L RG1608P-470160347.0 ohms RF1Susumu Co L RG1608P-432160343200 ohms RF2Susumu Co L RG1608P-432160343200 ohms RG1Measurement1210A-005G-16869 ohms RS1Susumu Co L RG1608P-470160310.0 ohms RX1Vishay-Dale CMF50332K001cmf50332000 ohms RX2Vishay-Dale CMF50332K001cmf50332000 ohms S1Measurement1210A-005G-1model1210 U1A, U1B Texas Instr LMP7702MM1$1.30MUA08A Vos=0.22mV, U2A, U2B Texas Instr LMP2022MM1$1.65MUA08A Vos=0.005mV U3Texas Instr LMP2021MF1$1.25MF05A Vos=0.005mV U4Texas Instr LM4120IM5-41$0.85MF05A 4.096V U5Texas Instr ADC101S101C1$1.43MF06A10 bits, IN

基于单片机的压力检测系统设计

常熟理工学院 电气与自动化工程学院 《传感器原理与检测技术》课程设计 题目:基于AT89C51单片机的 压力检测系统的设计 姓名:李莹 学号: 160509240 班级:测控 092 指导教师:戴梅 起止日期: 2012年7月2日-9日

电气与自动化工程学院 课程设计评分表 课程名称:传感器原理与检测技术 设计题目:压力检测系统的设计 班级:测控092学号:160509240 姓名:李莹 指导老师:戴梅 年月日

课程设计答辩记录 自动化系测控专业 092 班级答辩人:李莹课程设计题目压力检测系统的设计

目录第一章概述 1.相关背景和应用简介 2.总体设计方案 2.1总体设计框图 2.2各模块的功能介绍 第二章硬件电路的设计 1.传感器的选型 2.单片机最小系统设计 3.模数转换电路设计 4.传感器接口电路设计 5.显示电路设计 6.电源电路设计 7.原理图 第三章软件部分的设计 1.总体流程图 2.子程序流程图及相关程序 第四章仿真及结果 第五章小结 参考文献

第一章概述 1.传感器的相关背景及应用简介 近年来,随着微型计算机的发展,传感器在人们的工作和日常生活中应用越来越普遍。压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器,并广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中,为了高效、安全生产,必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用,因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A/D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。 此次设计是基于单片机的压力检测系统,选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示,将压力经过压力传感器转变为电信号,经过放大器放大,然后进入A/D 转换器将模拟量转换为数字量显示,我们所采样的A/D转换器为ADC0808。 2.总体设计方案 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。电路采用ADC0809模数转换电路,ADC0809是CMOS工艺,采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片,片内有带锁存功能的8路模拟电子开关,先用ADC0809的转换器对各路电压值进行采样,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。本次设计是以单片机组成的压力测量,系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道,用来采集输入信息。压力的测量,需要传感器,利用传感器将压力转换成电信号后,再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。本设计的最终结果是,将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示不同的数值。

足底压力测试仪

足底压力测试仪|动态光学式足底压力测试仪 动态光学式足底压力测试仪系统介绍 动态光学式足底压力测试仪系统是新一代可以精准地量测足部的压力分布,提供给医生参照的良好辅助工具。它通过光学影像精确测量足压分布、3D显影、进行动静态影像撷取,分析出足弓类型,压力分布,脚掌、足跟、舟状骨的状态。可广泛运用于康复医疗人体运动科学领域,通过对足部压力分布进行定量分析,结合专家系统作手术前后评估、损伤检测、药物研究评估、运动医学科研评估,是目前全世界足部医疗专家公认的最简单、有效的方法。 足底压力测试仪技术资料 ·机台尺寸: 55cm*45cm*10cm(L*W*H) ·机台重量: 7KG ·电力需求: 5V 0.5A USB (计算机USB供电) ·最大承重: 200KG ·量测范围: 350mm* 150mm *2 (双脚量测) ·压力感测点数: 25点/cm2(全世界密度最高-立体设计) ·足型尺寸量测误差度: ±1% ·软硬件需求:CPU P 1.6G/ 屏幕: 1024*768/RAM:2G WinXP/Win 7/32bit/64bit/USB 2.0 DirectX 9.0 足底压力测试仪优势 ·台湾设计生产,支持中文化接口与软件更新服务 ·高解析/高灵敏度/压力感测范围大/尺寸精度高达1% ·多种量测功能/价格合理/不易损坏,可量测5万人以上 ·维修费用便宜, 软硬件皆为台湾研制,它们相对于国外同类设备价格昂贵,外语软件操作与维护困难的特征更具有优势。 正常足特征分析 ·足底须细致平滑,没有压力集中现象,也就是脚底不能长茧、长鸡眼。 ·五个脚趾要明显分开,不能有内外翻爪趾及挤迫现象且要灵活有力。

正常中国成年人足底压力分析

正常中国成年人足底压力分析 摘要】研究正常中国成年人足底压力分布。[方法]使用F-scan足底压力分析系统收集100例志愿者站立、行走、慢跑、上、下楼梯的足底压力分布数据,分析5种生理状态的足底压力分布,以及性别、身高、体重、体重指数、步速等因素对足底压力分布的影响。[结果]正常中国成年人5种生理状态的足底压力分布各有特点,静、动态差别显著;四种动态方式中,以水平行走的步态最为稳定,步速加快和上、下楼导致步态不稳;性别对足底压力分布的影响无显著性意义,步速的影响则有显著性意义,身高、体重、体重指数与足底压力分布呈弱相关。[结论]中国正常人的足底压力分布具有独特性,本实验得出的数据可对临床足底压力分析工作提供参考。 【关键词】正常中国人F-scan足底压力影响因素 Abstract [Objective]To research the plantar pressure distribution of the normal Chinese adult [Method]The F-scan plantar pressure analysis system was used to collect plantar pressure distribution data of 100 volunteers who stand, walk, jog, go upstairs and downstairs The plantar pressure distribution data of 5 kinds of physiological states, as well as influence of sex, height, body weight, body mass index and speed was analyzed [Result]There’s different characteristic between 5 kinds of states of the plantar pressure distribution in the Chinese normal adults There’s signifi cant difference between static and dynamic In four dynamic motions, the gait of walk was stalest, and it became unstable if speed up and go upstairs or downstairs As for the influential factors of the plantar pressure distribution, there was non-significance of sex But the speed had the significance The height, the body weight, the BMI had weak correlation with the plantar pressure distribution [Conclusion]The plantar pressure distribution of normal Chinese adults has the distinctive quality The data obtained by this experiment, may provide the reference for the clinical plantar pressure analysis Key words:normal;Chinese;F-scan;plantar pressure;influential factor 发达国家对正常人足底压力的分析起步早,国际著名的足底压力分析仪均在大样本调查的基础上建立了各自的数据库。近20年来国内对此研究虽然也取得了不少成果,但总体上看,国内在此领域仍处于模仿国外研究对国人进行分析的探索阶段。主要存在以下三个不足:某些学者使用的国产仪器难以得到广泛承认;数据缺乏较大的样本资料;研究的细致程度远

压力测控系统

本章通过一个压力测控系统的综合设计实例,说明单片机应用系统设计的方法和步骤。 12.1 系统要求 设计一压力测控系统,系统的具体要求如下: (1)压力检测 检测来自压力传感器输出的电压信号(0~5V),通过 A/D 转换器进行转换。 (2)工程变换 将转换结果进行工程变换,即将转换结果再转换为压力大小(仅保留整数部分)。 (3)键盘 用于设置压力的报警值和当前时间。 (4)数码 LED显示 用于显示压力报警值的上限和下限,并显示当前压力值。压力值在 0~100之间。 (5)当前压力值超过报警值时,通过蜂鸣器报警,并控制电机执行相应的动作。压力 值低于下限时,合上控制电机正转的继电器,控制电机正转,压力升高,压力值升高到正常 范围后,打开正转继电器,电机停转;压力值高于上限时,合上控制电机反转的继电器,控 制电机反转,压力值下降到正常范围后,打开反转继电器,电机停转。没有超过报警值时, 继电器都打开,电机不转。 (6)上位机监控软件设计 通过计算机显示当前的压力值以及报警值。 12.2 需求分析 需求分析是进行系统设计的基础,主要包括以下几个方面: 1.单片机选型 进行单片机选型时,应尽量了解较多种类单片机的性能指标和所集成的资源。根据系统 的要求,选用合适的单片机。目前许多单片机具有较高的集成度,因此,如果有模拟量检测 的要求时,应尽量选择带有 A/D 转换模块的单片机。并且,应该注意所设计系统的应用场合, 选择适当的芯片等级(军用级、工业级和商用级)。 STC12C5410AD 单片机片内集成了 8 通道 10 位高速模数转换器,并且,具有较多的通 用 I/O 和片上外设 (定时器、 UART等), 因此, 在本系统的设计中, 可以采用 STC12C5410AD 作为系统的检测与控制中心。 2.人机接口的设计选型 系统要求使用键盘设置压力的报警上限值和下限值,使用 LED 进行显示。在此,使用 4 、当前值 个按键作为系统键盘,选用 8 位 LED 显示,用以显示压力的报警值(上限、下限) 和当前时间。 传统的键盘和 LED 显示电路设计,一般采用扫描的方式。即,键盘采用扫描方式,LED 显示采用动态扫描方式。键盘和 LED 设计时,公用其中的某些口线。在本例中,键盘采用扫 描方式,而 LED采用串行-并行转换芯片 74HC595进行显示。 259

基于单片机的智能压力检测系统的设计—-毕业论文设计

题目:基于单片机的智能压力检 测系统的设计

基于单片机的智能压力检测系统的设计 摘要 压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。是通过压力传感器将压力转换成电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A/D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘,向计算机系统输入各种数据和命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。 本设计的最终结果是,将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示不同的数值。 关键词:压力;AT89C51单片机;压力传感器;A/D转换器;LED显示;

Design of pressure detecting system based on single-chip Abstract Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware. The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values. The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting. Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;

太极拳运动中的足底压力分布研究

万方数据

?646?北京体育大学学报第30卷 根据足底鞋垫压力测试系统的坐标体系,左脚的内后侧定义0.05)。 为原点(零点)(图2)。口向前田向后目左右盟中定_步行 刖.脚跟内侧 LH.脚跟外侧 删.足弓内慢I 埔:足弓外侧 1Ulrl-I:第1跖骨头 2—3Hilt:第2、3跖骨头 I一5llTll:第4、5跖骨头 GT,第1脚趾 LT:其它脚趾 图2足底9个特定部位的划分 每个部位的压力一时间积分数值采用该足底鞋垫压力测试系统提供的NovelDatabasePro软件获取。本研究分别对5个太极拳典型动作和正常步行的3次重复测试值计算平均值,并进行比较。 1.2.2统计学处理运用SPSS12.0统计分析软件,对所有变量进行统计学处理。 2结果 1)统计学结果显示,男女组的所有参数之间均无显著性差异(P>0.05),因此可将男女数据合并取平均值,以便在进一步的分析中使用。 2)在太极拳运动中,第1跖骨头和第1脚趾部位的压力一时间积分为两个最大值(图3a),并且显著大于其它部位(P<0.05);在正常步行中,第2、3和第4、5跖骨头的压力一时问积分为两个最大值(图3b),并且显著大于其它部位(P<0.05)。 ?表示显著大千其它邮位 的两十最大僵韩位 图3足底9个部位的压力一时间积分比较 3)在太极拳动作中,向前、向后、左右和中定动作足底触地与离地时压力中心的X轴数值(图4)显著地小于正常步行的相同动作(P<0.05),说明太极拳运动中脚触地与离地时的压力中心更靠近脚掌内侧(P<0.05);在向后和左右动作中,足底触地时压力中心的Y轴数值(图5)显著地大于正常步行的相同动作(P<0.05),说明太极拳的向后和左右两个动作触地部位处于脚前掌部分;在向前和中定动作中,足底触地时压力中心的Y轴数值(图5)显著小(P<0.05),说明太极拳的向前和中定两个动作触地时部位比较靠后;在向前、向后和左右动作中离地时Y轴数据(图5)显著大(P<0.05),表明了太极拳动作离地时部位比较靠前;另外,在太极拳动作中,向前、向后和左右动作在内外侧(如图4)有显著大的位移(P<0.05);向前动作在前后侧(图5)有显著大的位移(P< 图4足底触地和离地时的压力中心及踏地过程中 位移的比较(*轴) 口向前皿向后曰左右口中定■步f 图5足底触地和离地时的压力中心及踏地过程中 位移的比较(Y轴) 3分析与讨论 Et常生活中的向前直走步行与太极拳中的动作有所不同,太极拳动作包含和重复着不同的支撑方式与步幅。研究资料表明,太极拳运动和步行都是适合中老年练习的适宜活动方式,两种练习都对中老年人群的平衡控制、肌肉力量和心肺功能有着良好的锻炼效果,而该研究主要发现了太极拳运动与正常步行的足底压力分布不同。 3.1压力分布如图3所示,太极拳运动中压力一时间积分的两个最大值部位位于第1跖骨头和第1脚趾,而在正常步行中,其位于第2、3和第4、5跖骨头部位,这进一步验证了其它研究者的发现。他们报告说太极拳运动中脚底的大部分负荷集中在第1脚趾和第1跖骨头部位,步行时则集中在第3跖骨头部位。而该研究结果显示了正常步行时足底大部分负荷集中在第2、3和第4、5跖骨头部位,太极拳运动时则转移到了第1跖骨头和第1脚趾部位。一些研究表明,脚底第1脚趾和脚前掌部位压力负荷的大小,对于依赖脚底皮肤的反馈以维持人体平衡和脚趾的肌肉活性起了非常重要的作用。Nurse和Nigg【3J对足底压力和第1脚趾敏感度做了研究,他们发现足底压力与第1脚趾的敏感阈成反比关系,第1脚趾的触觉敏感度随着年龄的增长而降低,当人体重心发生变动时,中老年人不能有效的利用第l脚趾的肌肉来维持平衡。Tanaka¨1认为,在为提高平衡能力进行的康复手段中,运动能力的提高和触觉感受器的加强都应当予以充分考虑。太极拳运动时,足底负荷主要集中在了脚掌的内前侧,这就突显出了第1脚趾的作用,因而对第1脚趾的肌肉控制产生了训练效果。此外,脚掌内前侧的高压力可能会强化第1脚趾和第1跖骨头部位的触觉感受器,由于第1跖骨头部位是足底触觉最为敏感的部位之一,因此,经常进行太极拳练习将能增强肌肉力量和加强第1脚趾部位触觉感受器的输入和反馈,从而 提高人体的平衡控制能力。 万方数据

压力测量系统的设计

课程设计报告 题目:压力测量系统的设计 院系:信息与电气工程学院 姓名: 学号:12894040 专业:电气工程及其自动化 指导老师:

目录 1设计内容及要求…………………………………………………………………………2智能电子天平的总体设计分析……………………………………………………………… 2.1 智能电子天平的基本结构 2.2智能电子天平系统的工作原理 2.3 智能电子天平设计的基本思路 3硬件设计………………………………………………………………….. 3.1 总体规划 3.2 主控制器电路 3.3 电源变换电路 3.4 信号放大电路 3.5信号变换电路 3.6 显示电路 4软件设计………………………………………………………………… 4.1 系统应用程序组成 4.2 主程序流程图 4.3 AD采样程序块 4.4 液晶显示程序块 5心得体会………………………………………………………………………………

1设计内容及要求 设计一个智能电子天平,可以同时测量两个物体的重量并进行比较。该系统应具有数码管显示、键盘设定、数据存储等功能。 设计要求:①测量范围:0~5kg ②测量精度:正负0.1kg ③测量通道:2通道(被测物体重量1通道,参照物体重量1通道) ④供电电源:220V AC 2 、智能电子天平设计总体分析 2.1智能电子天平的基本结构 所谓智能电子天平,即可以同时测量两个物体的重量并进行比较的装置。它和电子称的原理类似,都是是利用物体的重力作用来确定物体质量(重量)。智能电子天平可以说是电子称的改进装置,把原有的电子称压力传感器测量端换成两个,相继的数据处理等后续装置做一定的改进即可。 2.2 系统的工作原理 电子天平称重系统的工作原理。首先是通过两个压力传感器分别采集到两个被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小,需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号分别经A/D转换电路转换成数字量通过两个通道被送入到主控电路的单片机中,单片机通过程序结合按键控制译码显示器,从而显示出某个被测物体的重量或是比较结果。在实际应用中,为提高数据采集的精度并尽量减少外界电气干扰,还需要在传感器与A/D芯片之间加上信号调整电路。 2.3 系统设计基本思路 按照设计的基本要求,系统可分为四大模块,电源转换模块、数据采集模块、控制器模块、显示器模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理,由控制器完成对该数字量的处理,驱动显示模块完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高,系统的大部分功能都需要软件来控制。 3、硬件电路设计 3.1 总体规划 按照本设计功能的要求,系统由5个部分组成:控制器部分、两个相同的测量部分、

footscan足底压力和AMTI测力台同步培训

中国刑警学院测力台和足底压力平板同步培训流程一、测力台与足底压力平板同步的硬件连接 在地上挖一个坑, 先放入两米测力 台,在放入足底压 力2米板。测力台 不是越大越好,而 是需要拼接使用, 这样能分辨出步态 周期。 测力台信号导出线

压力板信号导入线。 两个线连接方式,channel 1连接fx,channel 2连接fy,channel 3连接fz。 连接转换器如图所示,在中关村购得。

数据采集盒和GEN 5的连接方式。联 通电源,打开 footscan软件进行 校准。 二、测力台的校准 1.连接设备,进入footscan软件。点击preferences screen。

2.进入preferences界面,选择Force plate and calibration对话框,点击calibration factors 3.进入校准界面显示如下。X-Force对应channel 1,所以只需修改channel 1的内容。同理Y-Force对应channel 2,Z-Force对应channel 3。 注意:A.请不要使用汉化软件,否则校准界面会出现问题。 B.校准界面的单位为V/N,而uV/N所以单位要注意,例如参考值表上写的是0.35630,我们要在校准界面中输入0.0035630.

4.数据校准见AMTI产品说明书黄页。 5.我们回到主界面,点击calibration screen图标,进入设置界面。

6.calibration对话框如下图,CONNECTOR 1中#V/N显示对应值,signal中设置channel 1channel 2 为正负,而channel 3只设为正(前后摩擦力和左右剪切力有正负,而垂直的重力没有负值),通道1和通道2的range设为1000,通道3的range设为2000.后面显示栏上的单位设为Newton。最后点击calibration按键,进行校准。此为校准后的图面。脉冲信号指示画面抖动,误差为1-2N。 7.此图为放置一只板凳于测试平板上的显示情况。

基于Labview的压力测试系统

基于L a b v i e w的压力测 试系统 集团标准化小组:[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

现代检测技术综合设计报告 课程设计题目:基于虚拟仪器的压力测量系统 学院名称:电子与信息工程学院 专业:电气工程及其自动化 班级:电气12-1 姓名:杨育新学号 同组者姓名: 指导教师:黄晶 日期:~ 目录 一、任务 书................................ ..................1 二、总体设计方案 2.1 现代测控技术发展概述.....................................1 2.2 自动检测系统的原理框图...................................2 三、压力传感器 3.1 传感器的选择.............................................2 3.2 工作原理.................................................2 3.3 工作特性.................................................3

四、硬件设计 4.1 应变片的测量转换电路.....................................3 4.2 电桥的放大电路...........................................4 4.3 压力测量的总电路图...........................................5 五、Labview软件设计 5.1 程序流程图的设计..........................................6 5.2 前面板的设计.............................................6 5.3 实验框图的设计................................... ........8六、调试情况及结论 6.1 程序的调试..............................................12 6.2 实验结论................................... .............14七、课程设计心得体会.......................................14 参考资料.....................................................14

微机原理课程设计压力测量系统的设有硬件电路图计样本

序号: 课程设计 ( 微机原理及应用A) 二○一一年七月八日

课程设计任务书及成绩评定 课题名称压力测控系统的设计 I、题目的目的和要求: 设计一个对压力传感器的信号进行检测并在LED数码显示器上显示压力值的系统, 当压力低于30pa时, 黄灯闪烁, 闪烁周期为1秒。当压力高于150pa 时, 红灯闪烁。LED的显示内容为P=XXX。X为测试值。 II、设计进度及完成情况

III、主要参考文献及资料 《微型计算机原理及应用》清华大学出版社郑学坚周斌 《微型计算机技术及应用》清华大学出版社史嘉权 《微机原理与接口技术基础与应用》海洋出版社邓振杰 《微机原理与接口技术实验及课程设计》西南交通大学出版社杨斌《单片机原理及接口技术》清华大学出版社梅丽凤王艳秋 学科部主任( 签字) Ⅵ、成绩评定:

设计成绩: ( 教师填写) 指导老师: ( 签字) 二○一一年七月八 日 一、设计要求 设计一个对压力传感器的信号进行检测并在LED数码显示器上显示压力值的系统, 当压力低于30pa时, 黄灯闪烁, 闪烁周期为1秒。当压力高于150pa时, 红灯闪烁。LED的显示内容为P=XXX。X为测试值。 二.设计思想 压力测试系统的设计, 必然要牵涉到压力的感应与转化, 因此必须要有压力传感与A/D转换器。将自然中的模拟量转化为电压信号, 再转化位数字信号进行处理。一个小型的微机系统, 必须要有8086cpu来进行整体的控制, 将其经过8255与A/D传感器进行连接。这就是这个系统的主要框架。 而具体的应用框架则是在主要的框架上添加。要当压力低于30pa时, 黄灯闪烁。当压力高于150pa时, 红灯闪烁。则应添加8255。模块。经过编程来控制黄灯与红灯的亮灭情况, 考虑到要进行比较, 因此我用了两个比较器进行数据的比较。同时, 由于灯要闪烁, 闪烁周期要一秒, 因此我们考虑到还要加一个8253芯片去控制。但根据个人情况, 这个模块我省略了。而至于LED显示, 且显示内容为三位。我只在程序之中体现, 而在硬件图中没有去

正常行走足底压力测定与临床作用

正常行走足底压力测定与临床作用【摘要】[目的]应用自行制作的微型压力传感器进行正常行走足底压力 测定与临床实测。[方法]作者将微型压力传感器组装成测力鞋,采用视频计算机处理的方式,动态采集、分析一个步态周期全过程的足底压力分布,同时结合临床病人分析足底压力的病理变化规律。[结果]在正常组行走过程中,前足承担体重的49%,中足与后足共同负担体重的51%,而在病理状态下,人体行走出现动态失衡,引起足部负重的病理改变。[结论]通过动态分析足底压力的正常分布与病理改变,明确病因并为临床治疗提供借鉴。 【关键词】足底压力微型压力传感器 步态分析 Measurement and clinical application of normal plantar pressure∥ Abstract:[Objective]To develop a

measurement of plantar pressure(PP) and to evaluate its clinical application.[Method]The MPS was installed in the shoes,and computer was used to accumulate and analyze the change of PP in whole walking changes of PP in clinical patients were also analyzed by MPS.[Result]In normal walking,the PP of forefoot was 49% of body weight(BW) and of midfoot and heel was totally 51% of BW,but at pathologic state,the equilibrium of walking was dynamically disrapted inducing a pathologic changes of foot bearing.[Conclusion] help for dynamic analysis of normal PP and is valuable to recognize the pathologic distribution of PP in pathological state and to provide a guide for treatment. Key words:plantar pressure; mini pressure sensor; gait analysis

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