无线受电弓检测仪设计
系统的硬件设计和软件实现：
1、系统的硬件设计：
包括信号预放大电路、AD采集模块、传感器电路、主机系统、电机控制、接口转换电路、串行通讯
以下是系统硬件结构框图：
①拉力信号放大电路：（电路如下图示）
.
.
拉力
.
.
该电路由差动放大电器INA128P和运算放大器LF412电路组成的放大电路，LF412放大器构成同相比例放大电路，INA128P放大器构成的放大倍数是由其1脚和8脚所加的电阻RG决定的。
倍数计算如下：INA128P，Vo =（1+50K/RG）*[（VN-）-（VN+）] =2*（1+50K/200）（VN-） =502（VN-）
即放大一个引脚输入电压的502倍。
.
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.
.
LF412，Vout /Vin=（ Rf + R）
R' = Rf // R
即两个运放一个是放大2.2415倍，一个是放大1.82倍。前者放大的倍数是由电位器和一个电容组成，电位器用于调节放大倍数，电容是用于相位补偿用的。该放大电路中两个比较大的电容C38、C40是用于滤波用的。
因此，最终的放大倍数是502*1.82*2.2415 ~ 2048倍。总体的放大倍数可以利用R45电位器进行调节，直到输出电压合适为止。（放大倍数也可以利用另一阻值小的电位器构成细调）
②AD采集模块电路：（电路如下图示）
-12该电路是利用AD574A构成的采集电路，AD574是12位的SAR型A/D转换器，转换时间为25μs，转换精度≤0.05%。（为了提高更快的转换时间可以利用AD1674芯片，转换时间为10μs）
AD采集使用的是单极性输入模式，电压输入的范围是0~10V 电位器R29是用于微调基准电流，从而微调增益。所有电位器（调节增益和零点用）均要采用低温度系数电位器，如金属膜陶瓷电位器。 电位器R31用于调零，即保证在Vin = 0时，输出数字量D全为零。 输出数字量D为无符号二进制码，计算公式：
D = 4096*VIN/VFS ，VIN为输入模拟量（V）、VFS 是满量程，该电路是重10VIN 引脚输入，VFS = 10V，1LSB = 10/4096 =2.4（mV）。 通过对AD574A芯片CE、CS、A0/SC、、STS等引脚来设置芯片启动采集、转换的方式及转换完毕时的信号提示等。该电路是利用单片机中断方式来读取转换结果。
③三个传感器与单片机的连接方式： .
零位
拉杆开关
.
J18
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高度脉冲编码器
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零位开关和拉杆开关在没有信号输出的时候都是低电平，通过反相器和单片机的I/O口相连，输出是高电平，则I/O口的电压也为高电平；在传感器有信号输出是，输出为高电平，经过反相器，变为低电平，这是就可以利用程序来查询个I/O口何时为高电平，何时为低电平，从而知道各个传感器的工作状态。
高度脉冲编码器其输出的信号电平：高，VCC*0.7V；低，0.5V。由于单片机兼容的是TTL电平，所以用过来个反相器来使编码器输出的信号和单片机I/O口兼容。经过两个反相器后，信号和单片机的T0口相连，利用设置T0为计数器的模式，就可以计算输入的脉冲数，即编码器的脉冲数，通过转换就可以计算钢丝走过的长度，就可以计算出受电弓升降弓的高度。
④电机控制电路： （电路如下图示意）
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该电路是利用两个PNP三极管和两个继电器配合I/O口P12、P13来控制电机的正反转以及停止、启动的电路。电源正极接继电器K4的一组常开触点，单P12口高电平的时候，电机始终都不能工作；或P12口为低电平时，电机进入工作状态，在工作的时候利用软件控制给P12口一个高电压时，电机就会马上停止工作。当P 12口低电平时，电机工作，在利用继电器J2配合P13口来控制电机的正反转（设
置：当P13口为高电平时，电机正转，则低电平时，电机反转；或当P13口为低电平时，电机正转，则高电平时，电机反转。PNP三极管基极电压为低时，三极管导通，继电器线圈得电，从而控制其开关
⑤电磁阀输出：
通过单片机的一个I/O口来控制电磁阀电路。 ⑥串行通讯电路： 电路如下图示，
C3.
.
0.1u.
.
该电路是利用MAX232芯片来使TTL电平与RS232电平相互转换，从而可以利用RS232接口与上位机系统进行通讯。
⑦扩展口及其他辅助电路：
J12是VCC（+5V）电源的扩展口，以便提供无线传输模块的电源。
2、软件系统设计
①上位机主要控件如下图示：
下位机程序的运行是建立在上位机提供的控制命令上的。以下是下位
机程序流程图：
下 位 机 总 体 流 程 图
以下是主要模块流程说明： AD574模块：
高度脉冲信号采集模块：是利用定时/计数器T0来计算脉冲数的，通过设定TMOD=05H来确定TO为16位计数模式。根据脉冲的数目即可以计算出高度值。
零位开关模块：是用来配合电机的工作。在电机工作时，确定电机的起始高度为0，当没有检测到零位开关信号的时候，其起始高度要设定为另一个高度，确保做曲线时电机能在规定范围工作。 控制电机工作模块：利用80C51的P12、P13引脚来控制电机的工作。
时间测试：利用P14口控制电磁阀工作，P14=0启动T0定时/计数器，进行记录时间；当P11=0时，停止计数，同时把记录时间进行存储，串行通讯传输给上位机。随后P14=1时，T0重新开始计时；直到P10=0时，T0停止。
串行通讯模式：设定TMOD=20H，TH1=FDH，TL1=FDH，PCON=00H，SCON等寄存器来确定串行通讯的传输波特率为9600bit/s。
②上位机软件：
上位机的软件窗口利用CVI来编写。
无线受电弓检测仪设计
系统的硬件设计和软件实现：
1、系统的硬件设计：
包括信号预放大电路、AD采集模块、传感器电路、主机系统、电机控制、接口转换电路、串行通讯
以下是系统硬件结构框图：
①拉力信号放大电路：（电路如下图示）
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拉力
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该电路由差动放大电器INA128P和运算放大器LF412电路组成的放大电路，LF412放大器构成同相比例放大电路，INA128P放大器构成的放大倍数是由其1脚和8脚所加的电阻RG决定的。
倍数计算如下：INA128P，Vo =（1+50K/RG）*[（VN-）-（VN+）] =2*（1+50K/200）（VN-） =502（VN-）
即放大一个引脚输入电压的502倍。
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LF412，Vout /Vin=（ Rf + R）
R' = Rf // R
即两个运放一个是放大2.2415倍，一个是放大1.82倍。前者放大的倍数是由电位器和一个电容组成，电位器用于调节放大倍数，电容是用于相位补偿用的。该放大电路中两个比较大的电容C38、C40是用于滤波用的。
因此，最终的放大倍数是502*1.82*2.2415 ~ 2048倍。总体的放大倍数可以利用R45电位器进行调节，直到输出电压合适为止。（放大倍数也可以利用另一阻值小的电位器构成细调）
②AD采集模块电路：（电路如下图示）
-12该电路是利用AD574A构成的采集电路，AD574是12位的SAR型A/D转换器，转换时间为25μs，转换精度≤0.05%。（为了提高更快的转换时间可以利用AD1674芯片，转换时间为10μs）
AD采集使用的是单极性输入模式，电压输入的范围是0~10V 电位器R29是用于微调基准电流，从而微调增益。所有电位器（调节增益和零点用）均要采用低温度系数电位器，如金属膜陶瓷电位器。 电位器R31用于调零，即保证在Vin = 0时，输出数字量D全为零。 输出数字量D为无符号二进制码，计算公式：
D = 4096*VIN/VFS ，VIN为输入模拟量（V）、VFS 是满量程，该电路是重10VIN 引脚输入，VFS = 10V，1LSB = 10/4096 =2.4（mV）。 通过对AD574A芯片CE、CS、A0/SC、、STS等引脚来设置芯片启动采集、转换的方式及转换完毕时的信号提示等。该电路是利用单片机中断方式来读取转换结果。
③三个传感器与单片机的连接方式： .
零位
拉杆开关
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J18
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高度脉冲编码器
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零位开关和拉杆开关在没有信号输出的时候都是低电平，通过反相器和单片机的I/O口相连，输出是高电平，则I/O口的电压也为高电平；在传感器有信号输出是，输出为高电平，经过反相器，变为低电平，这是就可以利用程序来查询个I/O口何时为高电平，何时为低电平，从而知道各个传感器的工作状态。
高度脉冲编码器其输出的信号电平：高，VCC*0.7V；低，0.5V。由于单片机兼容的是TTL电平，所以用过来个反相器来使编码器输出的信号和单片机I/O口兼容。经过两个反相器后，信号和单片机的T0口相连，利用设置T0为计数器的模式，就可以计算输入的脉冲数，即编码器的脉冲数，通过转换就可以计算钢丝走过的长度，就可以计算出受电弓升降弓的高度。
④电机控制电路： （电路如下图示意）
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该电路是利用两个PNP三极管和两个继电器配合I/O口P12、P13来控制电机的正反转以及停止、启动的电路。电源正极接继电器K4的一组常开触点，单P12口高电平的时候，电机始终都不能工作；或P12口为低电平时，电机进入工作状态，在工作的时候利用软件控制给P12口一个高电压时，电机就会马上停止工作。当P 12口低电平时，电机工作，在利用继电器J2配合P13口来控制电机的正反转（设
置：当P13口为高电平时，电机正转，则低电平时，电机反转；或当P13口为低电平时，电机正转，则高电平时，电机反转。PNP三极管基极电压为低时，三极管导通，继电器线圈得电，从而控制其开关
⑤电磁阀输出：
通过单片机的一个I/O口来控制电磁阀电路。 ⑥串行通讯电路： 电路如下图示，
C3.
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0.1u.
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该电路是利用MAX232芯片来使TTL电平与RS232电平相互转换，从而可以利用RS232接口与上位机系统进行通讯。
⑦扩展口及其他辅助电路：
J12是VCC（+5V）电源的扩展口，以便提供无线传输模块的电源。
2、软件系统设计
①上位机主要控件如下图示：
下位机程序的运行是建立在上位机提供的控制命令上的。以下是下位
机程序流程图：
下 位 机 总 体 流 程 图
以下是主要模块流程说明： AD574模块：
高度脉冲信号采集模块：是利用定时/计数器T0来计算脉冲数的，通过设定TMOD=05H来确定TO为16位计数模式。根据脉冲的数目即可以计算出高度值。
零位开关模块：是用来配合电机的工作。在电机工作时，确定电机的起始高度为0，当没有检测到零位开关信号的时候，其起始高度要设定为另一个高度，确保做曲线时电机能在规定范围工作。 控制电机工作模块：利用80C51的P12、P13引脚来控制电机的工作。
时间测试：利用P14口控制电磁阀工作，P14=0启动T0定时/计数器，进行记录时间；当P11=0时，停止计数，同时把记录时间进行存储，串行通讯传输给上位机。随后P14=1时，T0重新开始计时；直到P10=0时，T0停止。
串行通讯模式：设定TMOD=20H，TH1=FDH，TL1=FDH，PCON=00H，SCON等寄存器来确定串行通讯的传输波特率为9600bit/s。
②上位机软件：
上位机的软件窗口利用CVI来编写。