接触式静电电压检测仪设计软件部分
现如今静电在人们的日常生产和生活中产生越来越大的影响,其应用和危害也日益引起世界的关注。现代的科学技术已经能够做到检测静电并且预防静电对日常生活生产造成的危害。而静电的几个参数中静电电压是了解静电的一项重要参数。静电电位是静电研究及应用领域最重要的测量参数，是得到其它静电参数的依据。无论是静电在生产和生活中的应用,还是静电危害的预防，都需要对静电参数进行精确测量。现有的静电测量仪主要存在读数漂移和因测试目标距离造成的测量误差，己经难以满足目前对静电电位测量高精度要求。而研究者在研究静电检测方法的过程中根据其检测方式的不同又可以将检测方法分为接触与式与非接触检测两种。本文主要介绍了接触式静电检测仪的软件部分设计，利用接触式静电检测原理，通过静电传感器接触静电，并且利用单片机对检测到的静电电压进行处理显示。
关键词 静电检测，接触式，传感器
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 静电电位检测的发展 1
1.3 静电电位检测的意义 2
2 系统整体设计 2
2.1 设计需求 2
2.2 设计方案 3
2.3 系统整体设计框图 3
3 系统的各模块选择 4
3.1 静电传感器模块的设计 4
3.2 滤波模块设计 5
3.3 运算放大器模块的设计 6
3.4 模数转换模块 7
3.5 单片机模块设计 8
3.6 数据显示模块 11
4 软件设计 11
4.1 系统模块设计 12
4.2 系统主程序设计 12
5仿真 19
总结 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
/> 致谢 21
参考文献 22
附录A 设计代码 23
1 引言
本论文主要研究的是接触式静电电位的检测原理以及软件电路的设计。静电在生活的每个小角落都潜移默化的影响着人们，并且其技术开始被广泛的应用于各行各业当中，同时静电也是一把双刃剑，静电带来的危害也日益引发世界的关注。但是，静电也对人类的生活造成了不可估量的危害。如静电的放电引起爆炸、干扰通信等。但现有的静电计测量准确度差、功能单一, 已远远不能满足要求。为此迫切需要研制方便而有效的静电测量装置。所以我们研制了一种基于单片机的接触式静电测量仪, 并着重就接触是静电检测的原理和测试仪的程序设计进行了探讨。本次论文的内容包括：接触式静电检测原理、滤波器以及放大器设计、单片机模块的处理及数据、程序代码。同时本论文也介绍了静电检测的背景以及未来的发展趋势，使人们更加了解静电以及其检测方法。
1.1 课题研究的背景
人类逐渐探索静电是从发现生活中一些静电现象开始的。而且在我国在战国时期的一些书中也有对这一现象的记载。从十六世纪起，科学家就开始着手研究静电现象，经过长期坚持不懈的努力，终于在十八世纪中期，静电学基本定律，即库仑定律被成功证明。这标志着人类开始正式进入对电磁感应规律的研究以及应用当中。九十年代末期，人们在高新科技与分子材料等很多领域中将这种静电技术广泛的运用，这与当时人们对生活中的静电应用的探究有着密不可分的联系。随着人类对静电研究探索的加深，为了预防静电带来的潜在危害，人们也发展出了对静电防护工程的研究。因为科学家们发现利用经典的静电检测原理已经解决不了一些问题，所以需要进一步改善静电检测方法，为人类静电学的发展做出贡献。
1.2 静电电位检测的发展
人类测量静电有两种方式：接触式与非接触式。其中，接触式测量静电的方法有很大的局限性，它只能适用于测量金属体的静电电压，而且这种方法的测量精度偏低，易受到电容、阻抗等内部因素的影响，长时间后读数还会衰减。与接触式的方法相比而言，非接触式的测量方法无疑更加的方便实用，测量出的结果也更加准确。首先这种测量方式不需要接触带电体，这就让它的测量范围十分大，金属体、绝缘体、导体以及半导体的静电电位都可以通过这种方法来测量，并且对被测带电体的影响和实验误差非常小。由此可以看出未来静电电位检测方法的趋势必然是非接触式的测量方法。由于接触式方法的明显巨大的局限性，因而国内外更加倾向于运用非接触式测量方法测量物体的静电电压。按照非接触式仪表的工作原理可分为直接感应式、交流调制式、空气电离式三类。现在，在国外非接触式测量系统的传感器大部分采用振动电容式，通过将测量的直流信号转换为交流信号，然后再经过一系列的信号处理，将测量的信号再转为直流信号，最终显示出来。该方法克服了接触式测量的缺点，并能使数据更准确。
1.3 静电电位检测的意义
人类现实生活中由静电引发的灾害层出不穷。特别是新世代以来这种危害现象日益增多使得人类对此进行了大量的研究。静电现象发生时会产生强电流和高电压。而放电时发出的电磁脉冲会对精密设备造成不良影响 ,对人类的研究、日常生活造成很大的困扰。而且由于这些潜在的危害检测时不易发现从而易引发重大工程事故。而对于不同的作用对象,静电作用或多或少都会产生不同程度的危害。但无论对象如何变化,为了防止静电危害,我们必须严格控制相关的静电参数，让其在安全范围之内,同时精确测量出相关静电参数值,特别是静电电位值。由于静电电位能够非常直接的显示出静电的相关参数，因而对静电电位的研究是必不可少的。人们常说，防患于未然，因此从人们的生活及工作出发，静电防护是研究静电学一项重要的工作。从上可以看出，静电电位的检测尤其重要。因为静电电位是研究静电的基础和基本参数。当然防护静电的工程应是系统而全面的，否则会事半功倍。为了让静电造福于人类社会，需要更加完善静电检测技术。
2 系统整体设计
2.1 设计需求
在仔细阅读了此次设计的课题之后，为了能够顺利地完成任务，我通过多种渠道查阅了相关的文献资料后总结出接触式静电电压检测仪的设计需求如下：
1、此次接触式静电电压检测仪设计出的硬件产品应实现接触待测物体并通过静电电压传感器和单片机处理在数码管上显示待测物体的带电电压的功能。
2、接触式静电电压检测仪的原理是主要是通过静电传感器和单片机以及晶体管来实现完成的，而接触式静电电压检测仪的软件部分主要包括对静电传感器输入的信号进行A/D转换，对输入的电压值进行乘上衰减倍数、数据拟合、数据输出以及输出后的显示处理，所以我们要重点研究此模块。
3、软件设计要求我们正确编写代码程序，能够理解每一模块的程序流程图，真正实现软件程序控制硬件模块电路的运行。
本设计在完成难度上不是很高，且实现的功能较简单，所以在设计过程中也可以采用不同设计方案完成。
图3.3 LM324引脚排列图
3.4模数转换模块
3.4.1 ADC0808介绍
在检测中，必须要把获得的模拟信号转换为数字信号直观的显示出来。在此次的设计中使用ADC0808作为转换芯片。ADC0808是具有8通道属于8位逐次逼近式的A/D转换器，它便宜的价格和简便快捷的操作方法致使其被广泛的应用。
3.4.2 ADC0808功能
（1）分辨率为8位，误差1LSB。
如图4.2所示为单片机控制
图4.3 单片机控制分档流程图
图4.4所示为单片机处理信号。
1 引言 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 静电电位检测的发展 1
1.3 静电电位检测的意义 2
2 系统整体设计 2
2.1 设计需求 2
2.2 设计方案 3
2.3 系统整体设计框图 3
3 系统的各模块选择 4
3.1 静电传感器模块的设计 4
3.2 滤波模块设计 5
3.3 运算放大器模块的设计 6
3.4 模数转换模块 7
3.5 单片机模块设计 8
3.6 数据显示模块 11
4 软件设计 11
4.1 系统模块设计 12
4.2 系统主程序设计 12
5仿真 19
总结 20
/> 致谢 21
参考文献 22
附录A 设计代码 23
1 引言
本论文主要研究的是接触式静电电位的检测原理以及软件电路的设计。静电在生活的每个小角落都潜移默化的影响着人们，并且其技术开始被广泛的应用于各行各业当中，同时静电也是一把双刃剑，静电带来的危害也日益引发世界的关注。但是，静电也对人类的生活造成了不可估量的危害。如静电的放电引起爆炸、干扰通信等。但现有的静电计测量准确度差、功能单一, 已远远不能满足要求。为此迫切需要研制方便而有效的静电测量装置。所以我们研制了一种基于单片机的接触式静电测量仪, 并着重就接触是静电检测的原理和测试仪的程序设计进行了探讨。本次论文的内容包括：接触式静电检测原理、滤波器以及放大器设计、单片机模块的处理及数据、程序代码。同时本论文也介绍了静电检测的背景以及未来的发展趋势，使人们更加了解静电以及其检测方法。
1.1 课题研究的背景
人类逐渐探索静电是从发现生活中一些静电现象开始的。而且在我国在战国时期的一些书中也有对这一现象的记载。从十六世纪起，科学家就开始着手研究静电现象，经过长期坚持不懈的努力，终于在十八世纪中期，静电学基本定律，即库仑定律被成功证明。这标志着人类开始正式进入对电磁感应规律的研究以及应用当中。九十年代末期，人们在高新科技与分子材料等很多领域中将这种静电技术广泛的运用，这与当时人们对生活中的静电应用的探究有着密不可分的联系。随着人类对静电研究探索的加深，为了预防静电带来的潜在危害，人们也发展出了对静电防护工程的研究。因为科学家们发现利用经典的静电检测原理已经解决不了一些问题，所以需要进一步改善静电检测方法，为人类静电学的发展做出贡献。
1.2 静电电位检测的发展
人类测量静电有两种方式：接触式与非接触式。其中，接触式测量静电的方法有很大的局限性，它只能适用于测量金属体的静电电压，而且这种方法的测量精度偏低，易受到电容、阻抗等内部因素的影响，长时间后读数还会衰减。与接触式的方法相比而言，非接触式的测量方法无疑更加的方便实用，测量出的结果也更加准确。首先这种测量方式不需要接触带电体，这就让它的测量范围十分大，金属体、绝缘体、导体以及半导体的静电电位都可以通过这种方法来测量，并且对被测带电体的影响和实验误差非常小。由此可以看出未来静电电位检测方法的趋势必然是非接触式的测量方法。由于接触式方法的明显巨大的局限性，因而国内外更加倾向于运用非接触式测量方法测量物体的静电电压。按照非接触式仪表的工作原理可分为直接感应式、交流调制式、空气电离式三类。现在，在国外非接触式测量系统的传感器大部分采用振动电容式，通过将测量的直流信号转换为交流信号，然后再经过一系列的信号处理，将测量的信号再转为直流信号，最终显示出来。该方法克服了接触式测量的缺点，并能使数据更准确。
1.3 静电电位检测的意义
人类现实生活中由静电引发的灾害层出不穷。特别是新世代以来这种危害现象日益增多使得人类对此进行了大量的研究。静电现象发生时会产生强电流和高电压。而放电时发出的电磁脉冲会对精密设备造成不良影响 ,对人类的研究、日常生活造成很大的困扰。而且由于这些潜在的危害检测时不易发现从而易引发重大工程事故。而对于不同的作用对象,静电作用或多或少都会产生不同程度的危害。但无论对象如何变化,为了防止静电危害,我们必须严格控制相关的静电参数，让其在安全范围之内,同时精确测量出相关静电参数值,特别是静电电位值。由于静电电位能够非常直接的显示出静电的相关参数，因而对静电电位的研究是必不可少的。人们常说，防患于未然，因此从人们的生活及工作出发，静电防护是研究静电学一项重要的工作。从上可以看出，静电电位的检测尤其重要。因为静电电位是研究静电的基础和基本参数。当然防护静电的工程应是系统而全面的，否则会事半功倍。为了让静电造福于人类社会，需要更加完善静电检测技术。
2 系统整体设计
2.1 设计需求
在仔细阅读了此次设计的课题之后，为了能够顺利地完成任务，我通过多种渠道查阅了相关的文献资料后总结出接触式静电电压检测仪的设计需求如下：
1、此次接触式静电电压检测仪设计出的硬件产品应实现接触待测物体并通过静电电压传感器和单片机处理在数码管上显示待测物体的带电电压的功能。
2、接触式静电电压检测仪的原理是主要是通过静电传感器和单片机以及晶体管来实现完成的，而接触式静电电压检测仪的软件部分主要包括对静电传感器输入的信号进行A/D转换，对输入的电压值进行乘上衰减倍数、数据拟合、数据输出以及输出后的显示处理，所以我们要重点研究此模块。
3、软件设计要求我们正确编写代码程序，能够理解每一模块的程序流程图，真正实现软件程序控制硬件模块电路的运行。
本设计在完成难度上不是很高，且实现的功能较简单，所以在设计过程中也可以采用不同设计方案完成。
图3.3 LM324引脚排列图
3.4模数转换模块
3.4.1 ADC0808介绍
在检测中，必须要把获得的模拟信号转换为数字信号直观的显示出来。在此次的设计中使用ADC0808作为转换芯片。ADC0808是具有8通道属于8位逐次逼近式的A/D转换器，它便宜的价格和简便快捷的操作方法致使其被广泛的应用。
3.4.2 ADC0808功能
（1）分辨率为8位，误差1LSB。
如图4.2所示为单片机控制
图4.3 单片机控制分档流程图
图4.4所示为单片机处理信号。
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