基于AVR單片機的服裝壓力檢測系統設計
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壓力傳感器的輸出信號為毫伏級，需要對檢測的信號進行放大后方能輸入到CPU端口。Flexiforce傳感器的放大器電路如圖2所示，RF=R1 +RF1，Vout=-V0(RF+RS1)。其中，RF1為可變電阻，其阻值變化對應了加在傳感器上的外力變化。該電路采用MC34071型放大器，傳感器通過該放大器，輸出電壓值為Vout，經過標定后的壓力與電壓的對應關系，即可得到所測量的服裝壓力值。
本系統應用8個Flexiforce A201型壓力傳感器，采用并行連接方式與ATmega16L的PA端口直接連接。
2．3 數據儲存模塊
系統設計一個數據存儲模塊。由于該系統儲存數據所占的空間容量并不是很大，因此存儲器選用Atmel公司生產的AT24C256芯片，其為256 KB的數據存儲器，采用I2C總線通信方式與主CPU進行數據交換。
為便于測試后更好的閱讀數據，采用一定的儲存模式將數據保存在AT24C256中，因此，在進行軟件設計時，采用該數據傳輸協議：首先傳送檢測通道號，然后傳送測試時間，最后傳送壓力值。具體傳輸格式如圖3所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/173202.htm
ATmegal6L單片機內部集成有I2C通信模塊，其外接端口與PC0和PC1端口復用，在使用該端口時，只需給兩根傳輸總線外連上拉電阻，每根一個。I2C通信芯片直接與該端口連接即可。
2．4 顯示模塊
本系統采用SMGl2864液晶，其體積小、重量輕、功耗小、顯示質量高，可同時顯示4路采集數據，對于8路數據可采用循環顯示方法。顯示的數據為通道號和壓力數據。如果不需要顯示數據時，可采用功能鍵關掉顯示。
SMGl2864液晶與ATmegal6L的連接非常簡單。數據端口直接與PD口連接，功能控制端接在PB端口上。
2．5 串口模塊、實時時鐘模塊和功能模塊
串口模塊主要實現PC機與該檢測系統通信工作。PC機可通過該串口讀取AT24C256中的數據。該系統采用美信公司的MAX232串口通信轉換芯片。
本系統采用美國DALLAS公司推出的。DSl302實時時鐘芯片，其采用三線串行接口，芯片內部集成了可編程日歷時鐘和31個字節的靜態RAM。DSl302時鐘可自動進行閏年補償。DSl302芯片自身還具備對備份電池進行涓流充電功能，可有效延長備份電池的使用壽命。
對DSl302供電在系統正常工作情況下應用系統電源直接供電，而在系統不工作的情況下由專用的紐扣電池供電。
系統設置3個功能鍵完成系統的時間配置和輔助功能選擇。這些輔助功能主要有：其中一功能鍵實現在系統不需要檢測服裝舒適度壓力時，只顯示時間，這時可作為一個實時時鐘使用，在需要進行壓力測試實驗時，按下該功能鍵系統則進入系統壓力檢測模式。
系統啟動后，首先對整個系統進行初始化，初始化后對功能鍵進行檢測，如果該功能鍵按下，系統則啟動A／D轉換，并同時把檢測的數據按一定的數據格式存儲在AT24C256中，同時把檢測的數據循環顯示在SMG12864液晶屏上。在完成數據測試后，如果沒有進行壓力數據檢測，則關閉A／D轉換模塊，并且關閉數據存儲端口，系統因此進入休眠狀態。
3 壓力舒適度檢測算法實現
必須對采集到的壓力傳感器的數據進行處理后才能得到具體的可讀性的服裝舒適度壓力值。首先，服裝壓力傳感器把采集的壓力值轉換為模擬電壓值，然后經過A／D轉換為標準電壓值，在經過MCU對該數據做運算后，把其轉換為服裝舒適度壓力值。
其具體算法如下：
ATmegal6L A／D轉換的實際電壓值計算公式：
式中：ADC為壓力傳感器輸出模擬電壓值A／D轉換后對應的結果值；Vin為壓力傳感器輸出模擬電壓值；VREF為A／D轉換參考電壓值。為了提高精度，這里選用ATmegal6L內部A／D轉換參考電壓為2．56V。
取G為給壓力傳感器加載100g砝碼后，所得標準A／D轉換實際電壓值，則：
式中：F為服裝壓力，單位：g。
4 測試實驗
本系統設計完成后，通過測試人體在著裝后肩部的一個點隨時間壓力的變化來檢測其穩定性和可靠性。測試曲線如圖4所示：初著裝后壓力變化比較穩定(O～12min)；在臂膀運動后服裝壓力也隨時間發生變化(12～18 min)；臂膀停止活動壓力值又回到初值(18～23 min)。
5 結語
實驗結果表明該服裝壓力檢測系統能正確測試服裝舒適度壓力值，其使用方便、功能強大、性能優良，是進行服裝測試的理想平臺，它解決了以往傳統服裝壓力測試中不能測量動態服裝壓力的困難，且具有數據儲存功能。該設備體積小，可隨身攜帶；功耗低，采用電池供電。其可為今后提高服裝壓力舒適性提供可靠的數據基礎和依據，通過對壓力的客觀測量及研究，將有助于數字化服裝壓力舒適性研究的發展。
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