电阻式粮食水分测定仪的设计

时间：11-25 来源：EDN 点击：

为消除电容由于长期工作所产生的变化误差，测量采用电阻比值法，即在测量时首先对标准的精密参考电阻和电容构成的电路进行测量，测出它的脉冲宽度：

Tp1=Rref*C*ln3 (1)

再通过导通电阻为1 Ω的电子开关MAX4624切换到测量输入电阻的状态，测出它的脉冲宽度：

Tp2=Rin*C*ln 3 (2)

式(1)和(2)相除就得到输入电阻和脉宽的关系：

Rin=Tp2*R ref／Tp1 (3)

一般情况下测量电阻和参考电阻都是兆欧级的，因此，由电子开关引入的测量误差可以忽略。

电子开关和触发信号都由单片机控制。脉宽的测量由单片机的外中断和定时中断来完成，由于单片机的外部中断INT0和INT1均为负跳沿触发中断，因此在555的输出端加一级反相器，INT0中断采样输出信号的上跳沿，然后再经过一级反相器，INT1采样输出信号的下跳沿。两者采样的时间差就是脉冲宽度。时间差的计算可由单片机的定时中断来实现，在INT0的中断程序里开启定时中断，在INT1的中断程序里关闭定时中断。信号的采样波形如图3所示。

3 系统软件设计

软件部分包括主程序、人机界面和数据的测量与处理部分。主程序负责整个系统的协调与控制工作，通过调用不同的模块完成相应的工作。本测定仪以每个品种10次随机采样的算术平均值作为测量结果，有效地提高了测量的准确性和重复性。主程序的流程图如图4所示。

　
人机界面包括LCD显示程序、键盘扫描程序等，LCD显示分为三个页面，第一个页面是测量品种选择页，可以通过加键、减键选择相应的品种，然后按确认键，进入到第二个页面进行测量，该页面中有当前测量值、测量次数、平均测量值、该品种标定值设定页的入口密码等参数。按相关的功能键，就可以完成测量、保存和退出等功能。当确实需要现场重新标定时，就可以输入标定密码，当输入的密码与系统内部的密码相同时，就可以进入到第三个页面，重新进行标定，在该页面中也可以重新设定系统密码。为了系统的安全性，也可以设定密码的输人次数，当输入的错误密码超过一定的次数时，对系统进行锁定，以防止恶意修改数据。数据的测量与处理完成水分采样中断处理、温度采样、测量数据线性化和温度漂移的补偿的数据处理等工作。水分测量程序采用两个外部中断0和1、一个定时器2来实现对脉宽的测量，具体的程序代码如下：

4 结语

实际样机经过非线性补偿和误差修正，测量误差小于等于±0．5％，测量的水分范围为5％～30％(取决于谷物的标准)，重复误差小于等于0．1％，使用的温度范围为0～40℃。达到国内外同类先进产品的技术指标。可适用于不同种类的粮食水分测量，具有比较广阔的市场前景。

编辑：博子

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