基于ATMEGA128的气密性检测仪设计与实现

量的数值和动态曲线的显示，并可对系统的各项参数进行设置;电源模块则主要为电路测量元件和控制元件提供各自所需的电源。

(1)微控制器模块。系统的硬件核心采用的是ATMEL公司的8位系列单片机最高配置的一款ATMEGA128微控制器，其成本低、性能强、能耗低、稳定性极高，采用先进的RISC结构，处理速度快，内部功能模块丰富，其数据吞吐率可高达1 MIPS/MHz，并兼有非易失性的程序和数据存储器。这些特性使得ATMEGA128适用于在工厂嘈杂环境下工作的医疗检测设备。

(2)测量模块。运用巧妙的电路设计，使得ADC的分辨率能达到测量要求，无需在电路中加入A/D转换器，且是直接应用于微控制器内部的A/D转换器。

(3)气路、结果指示灯和语音控制模块。气路控制部分采用深圳众为兴技术股份有限公司的Q2BYG806EM步进电机驱动器对42BYCH425步进电机进行驱动，并由限位器控制步进电机防止跑出工作区域。气路通道的通断则由继电器控制，其结果指示灯和语音控制用于显示盒播报检测部件是否合格。

(4)各开关器件检测模块。使用的开关器件主要包括行程开关、磁性开关、光电保护器开关等。微处理器通过采集光电保护器开关信号来确定随后的检测运动是否安全，若无操作员位于工作台工作范围内，才可继续检测。保证安全后，通过检测行程开关和磁性开关的信号状态，来判断动作是否发生或到位。

(5)人机交互模块。液晶屏选用北京迪文科技有限公司的电容式128段语音触摸屏DMT80600T080_09W。屏幕大小为8.0英寸，2 GB最多可存储近1 800幅全屏图片和128段语音的片存储空间，使人机界面设计变得方便。

(6)电源模块。为保障检测系统正常运行，防止工厂环境干扰对检测仪所带来的影响，设计了合理的电源处理模块。检测系统中的继电器、光电保护器、电磁阀、液晶屏、行程开关、位置开关等供电电源主要是12 V和24 V，所以选择了有12 V、24 V输出电压的开关电源，用其对检测系统中的以上硬件进行供电。而微控制器所需的3.3 V电源则选用LM1117—3.3电源转换芯片来提供。

3 测控系统软件设计

测控系统软件以实现检测仪的功能为目的，总体采用模块化设计，以便后期的调试和维护。测控系统的模块包括：(1)主程序模块。(2)测控过程模块。(3)流量测试模块。(4)压力调整模块。(5)触控界面设计模块等。系统程序开发使用Iccavr编写代码，AVR Studio调试烧写程序。系统主程序流程如图4所示。

结合图2所示，主要对测控程序进行简要说明，程序流程如图5所示。首先将被测件置在充气腔上，启动行程开关，打开电磁阀1，气缸下降。若在气缸下降过程中，操作者的手或其他身体部分挡住了光电保护器，将会关闭电磁阀1，使气缸上升，防止其伤害到操作者。若光电保护器未被遮挡，气缸下降到行程终端，压紧头将被测件压紧。当气缸下降不完全时，气缸位置开关置1，微控制器将会关闭电磁阀1，使气缸上升，操作者重新放置检测工件。气缸下降到行程终端时，气缸位置开关置0，此时说明被测件放置正确，测控系统将进入充气、测量和排气3个阶段。

(1)充气阶段。打开电磁阀2，向被测件充气，充气腔内的压力增大，压力调整模块调整压力，使充气腔内的压力在设定的范围内，为消除由充气腔内气流的紊乱而造成的误差，检测系统在充人空气后需经过一段时间才能稳定。当压力值调节在设定范围内时，其压力值仍可在一定时间内稳定，充气完毕，进入测量阶段。

(2)测量阶段。测试的压力保持不变，若有空气从被测件中泄漏，则流量传感器会检测到泄漏量，ATMEGA128将读到的泄漏量发送给触摸屏，并在屏上显示泄漏量及其曲线。

(3)排气阶段。当检测到的流量值大于设定值时，关闭电磁阀2，停止充气。电磁阀1不关闭，气缸不上升。红灯亮起，并发出报警，液晶屏上显示不合格，不合格数目加1，总数加1。当按下复位开关时，气缸上升，红灯熄灭，停止报警。当检测到的流量值小于设定值时，关闭电磁阀1和2，气缸上升，绿灯亮起，液晶屏显示合格，合格数加1，总数加1。

4 测控系统的试验结果

以12 mmHg的测量压力为例，分别对10个已知被测件的泄漏量进行检测，其中被测件3和10为不合格品，其余为合格品。每个被测件测量5次，其检测结果如表1所示。

根据评定的标准阈值0.2 L/min，检测是否合格结果与设定的条件相符，表明该测控系统能正确测试出被测件的好坏，达到了预想功能。由表1的数值计算出各被测件的试验结果重复性误差，如表2所示。

重复性误差最大为0.009 8 L/min，0.01 L/min，表明该测控系统的测试重复性较好。实验结果表明，该测控系统具有较高的准确性及