本发明属于制冷剂控制技术领域，尤其涉及一种小型制冷剂回收机测控系统及方法。
背景技术：
近年来，随着社会的发展和生活水平的提高，冰箱空调等小型制冷设备的保有量、需求量和废弃量都很大，并且还在逐年增加。但由于制冷剂不是臭氧层消耗物质，就是温室气体，都是国家要求回收的节能减排之物，应该加以回收。虽然每台冰箱空调中的制冷剂含量不多，但随着冰箱空调废弃数量的迅速增大，排放的制冷剂总量也会迅速增多，如果不加以回收，就会成为一个重要的环境污染源。
近年来，随着社会的发展和生活水平的提高，冰箱空调等小型制冷设备的保有量、需求量和废弃量都很大，并且还在逐年增加。但由于制冷剂要么是臭氧层消耗物质，要么是温室气体，是国家要求回收的节能减排之物，应该加以回收。虽然每台冰箱空调中的制冷剂含量不多，但随着冰箱空调废弃数量的迅速增大，排放的制冷剂总量也会迅速增多，如果不加以回收，就会成为一个重要的环境污染源。因此，小型制冷剂回收机的研制具有较大的环保意义。
小型制冷剂回收机主要适用于小型制冷维修如家用制冷维修行业。由于制冷剂回收后可以再利用，回收制冷剂的人有利可图，他们对实用的回收机将会有需求，并且小型制冷设备数量很大，维修从业人员众多，因此，小型制冷剂回收机将会有较大的市场需求量和销量，它对回收机的生产者和使用者都可带来良好的经济效益。
在实际应用中传感器的成本往往大大高于单片机成本，和高于市场对相应设备的价格定位，这构成了单片机更广泛应用的一个瓶颈。解决这个问题的途径，一是可以开发更低价格的传感器；二是可利用单片机的计算能力，用数字处理的方法来改进传感器的能力，使之能在综合能力上满足自动控制系统的需要；三是面对实际可能和约束条件，协调工程发明开发方和控制系统设计方对单片机控制系统开发的要求，使工程发明开发方对控制系统的要求符合现有技术可行性条件，双方在达到工程发明根本目的基础上找到一个互相让步的平衡点。但是，这要求控制电路设计人员具有其它专业的知识，并能与其他专业人员很好地沟通。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有技术不能对冰箱空调制冷剂回收；造成环境污染源；现有冰箱空调测控系统的传感器的价格很高，特别是电子秤和压力传感器不能回收重利用；造成冰箱空调成本很高；而且现有小型制冷剂回收机环保意义和经济意义差。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种小型制冷剂回收机测控系统及方法。现有技术中，测控系统中虽然单片机和电子元器件的价格不高，但传感器的价格却普遍很高，特别是电子秤和压力传感器。本发明通过合理改制压力传感器、变换测量方法和充分利用单片机的数据处理能力等措施，降低了系统对电子秤和压力传感器的性能要求，从而降低了它们的成本，解决了这一难题。这也是本发明最大的创新之处。
本发明是这样实现的，一种小型制冷剂回收机测控方法，所述小型制冷剂回收机测控方法通过压力传感器1、传感器2和传感器3分别检测0.6mpa、1.0mpa、－0.06mpa的压力上升和下降的变化方向；利用电子秤模块的lm324运放电路对承托的物体进行测量；利用单片机对压力传感器1、传感器2和传感器3、lm324运放电路检测的数据进行处理。
进一步，利用电子秤模块的lm324运放电路对承托的物体进行测量方法采用算术平均值法；为：
由一元函数求极值原理得
式中：y----n次采样值的算术平均值；
xi----第i次采样值；
n----采样次数。
进一步，单片机对lm324运放电路检测的数据进行处理的方法包括：
利用单片机的一个不断自动工作的中断函数进行led数码管和发光二极管显示、电子秤称重、回收定时器控制；具体包括：
每次中断时，对秤衡传感器的测量电路采样一次，通过模数转换器得到一个8位二进制数，连续十次采样和模数转换后得到十个数，然后对这十个数进行累加后求平均值，从十个三位的十进制数得到一个四位以上的十进制数。
本发明的另一目的在于提供一种小型制冷剂回收机测控系统包括：
单片机，用于对小型制冷剂回收机进行测控；
复位电路模块，与单片机连接，用于单片机的复位；
晶振电路模块，与单片机连接，用于产生晶振频率；
ad转换模块，与单片机连接，首先用指令选择一个模拟输入通道，然后产生一个启动信号使start引脚得到启动脉冲，开始对选中通道转换；当转换结束后发出结束信号，并置e0c引脚为高电平，作为中断申请信号；当0e端有高电平时，读出转换好的数字量；
压力传感模块，与单片机连接，用于检测0.6mpa、1.0mpa、－0.06mpa的压力上升和下降的变化方向；
电子秤模块，与单片机连接，利用电子秤模块的lm324运放电路对承托的物体进行测量；
键盘结构，与单片机连接，用于输入控制参数和单片机复位；
压缩机运转控制模块，与单片机连接，由单片机输出一个控制电平信号，经驱动电路推动继电器动作接通或断开压缩机的220v交流电源，控制压缩机的开停；
显示模块，与单片机连接，包括八个七段led数码管、八个发光二极管；用于显示单片机运行状态；
蜂鸣器报警驱动模块，与单片机连接，采用电磁式蜂鸣器作为出错的声音报警元件；用于单片机出现故障时进行报警；
电源模块，与单片机连接，对所有器件的正常工作提供电源。
进一步，所述小型制冷剂回收机测控系统还包括：
超压安全开关模块，当压力过高时，自动关断压缩机的电源。
进一步，所述压力传感模块包括：
传感器1和传感器2，用于检测0.6mpa、1.0mpa的压力上升和下降的变化方向；
传感器3，用于检测－0.06mpa的压力上升和下降的变化方向。
本发明的优点及积极效果为：
本发明的小型制冷剂回收机的具有环保意义。而且，制冷剂回收后再使用，加上对废弃冰箱空调进行修理，产生了较好的经济效益。
本发明是应用现有的检测技术和设备、自动控制技术、单片机技术和结构化程序设计方法设计低成本的小型制冷剂回收机测控系统，提高了回收机的自动化程度和可操作性。
本发明还具有以下优点：
根据制冷剂回收机的机械结构、工作原理和控制要求，分析确定了回收机测控系统的功能，如信号的检测与显示、工作模式的设置、功能按键的设置、故障的显示与报警等。
根据回收机测控系统的功能要求，设计了其结构原理方框图。
根据回收机测控系统的结构原理方框图，以at89c51单片机为核心，设计了其硬件电路，如传感器信号检测电路、ad转换电路、压缩机控制电路、键盘信号输入电路、显示电路、报警驱动电路、复位电路和晶振电路等。
根据回收机的工作原理、控制要求和测控系统的硬件电路，采用结构化程序设计方法和c语言编程，设计了测控系统的控制软件，包括主控程序，手动、定时、自动等工作模式的控制程序。
根据回收机测控系统软硬件设计，对其进行了制作和测试。测试结果表明，设计符合要求，能满足回收机的控制需要。
附图说明
图1是本发明实施例提供的小型制冷剂回收机测控系统示意图。
图中：1、单片机；2、复位电路模块；3、晶振电路模块；4、ad转换模块；5、压力传感模块；6、电子秤模块；7、键盘结构；8、压缩机运转控制模块；9、显示模块；10、蜂鸣器报警驱动模块；11、电源模块；12、超压安全开关模块。
图2是本发明实施例提供的小型制冷剂回收机测控系统硬件结构总体框图。
图3是本发明实施例提供的复位电路图。
图4是本发明实施例提供的晶振电路模块图。
图5是本发明实施例提供的adc0809引脚图。
图6是本发明实施例提供的a/d转换器与8051的连接电路图。
图7是本发明实施例提供的精密电压源与0809的联接图。
图8是本发明实施例提供的ad转换的程序流程图。
图9是本发明实施例提供的压力传感器1、2原理结构图。
图10是本发明实施例提供的传感器3结构图。
图11是本发明实施例提供的最终的小型制冷剂回收机机械结构图。
图12是本发明实施例提供的光电传感放大电路原理图。
图13是本发明实施例提供的电子秤模块硬件原理电路图。
图14是本发明实施例提供的lm324的引脚图。
图15是本发明实施例提供的典型同相放大器应用电路图。
图16是本发明实施例提供的电子秤模块放大电路图。
图17是本发明实施例提供的机械按键产生的抖动波形图。
图18是本发明实施例提供的压缩机运转控制模块图。
图19是本发明实施例提供的显示模块电路图。
图20是本发明实施例提供的蜂鸣器报警驱动模块图。
图21是本发明实施例提供的电源模块电路图。
图22是本发明实施例提供的主函数流程图。
图23是本发明实施例提供的设定子程序流程图。
图24是本发明实施例提供的中断函数(显示函数、电子秤称重函数、定时器函数)的流程图。
图25是本发明实施例提供的电子秤称重函数的流程图。
图26是本发明实施例提供的手动模式模块的程序流程图。
图27是本发明实施例提供的定时模式模块的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的小型制冷剂回收机的具有环保意义。而且，制冷剂回收后再使用，加上对废弃冰箱空调进行修理，产生了较好的经济效益。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1，本发明实施例提供的小型制冷剂回收机测控系统包括：
单片机1，用于对小型制冷剂回收机进行测控；
复位电路模块2，与单片机连接，用于单片机的复位；
晶振电路模块3，与单片机连接，用于产生晶振频率；
ad转换模块4，与单片机连接，首先用指令选择一个模拟输入通道，然后产生一个启动信号使start引脚得到启动脉冲，开始对选中通道转换；当转换结束后发出结束信号，并置e0c引脚为高电平，作为中断申请信号；当0e端有高电平时，读出转换好的数字量；
压力传感模块5，与单片机连接，用于检测0.6mpa、1.0mpa、－0.06mpa的压力上升和下降的变化方向；
电子秤模块6，与单片机连接，利用电子秤模块的lm324运放电路对承托的物体进行测量；
键盘结构7，与单片机连接，用于输入控制参数和单片机复位；
压缩机运转控制模块8，与单片机连接，由单片机输出一个控制电平信号，经驱动电路推动继电器动作接通或断开压缩机的220v交流电源，控制压缩机的开停；
显示模块9，与单片机连接，包括八个七段led数码管、八个发光二极管；用于显示单片机运行状态；
蜂鸣器报警驱动模块10，与单片机连接，采用电磁式蜂鸣器作为出错的声音报警元件；用于单片机出现故障时进行报警；
电源模块11，与单片机连接，对所有器件的正常工作提供电源。
所述小型制冷剂回收机测控系统还包括：
超压安全开关模块12，当压力过高时，自动关断压缩机的电源。
所述压力传感模块5包括：
传感器1和传感器2，用于检测0.6mpa、1.0mpa的压力上升和下降的变化方向；
传感器3，用于检测－0.06mpa的压力上升和下降的变化方向。
下面结合测控系统硬件设计对本发明的应用原理作进一步描述。
1、系统硬件结构总体框图
小型制冷剂回收机测控系统硬件结构总体框图如图2所示:
8051单片机内部有4kb的程序存储器及128kb的ram，够本发明的测控系统的软件系统使用，所以不用外接存储器。使用内部存储器，则31脚ea接高电平，与+5v电源相联。本系统使用at89s51，8051的程序完全可以在这种芯片上运行，但它可以使用5v电压进行编程写入，调试更为方便。
2、复位电路模块：如图3所示。
在51单片机的rst引脚上出现高电平就可以复位了。为了确保复位，这个时间一般延长在10ms以上。
常用的单片机的复位方法按原理分，有上电自动复位和按键手动复位两种。
at89s51的第9引脚是复位引脚rst，上电自动复位电路是利用电容充电来实现复位的。在单片机第9脚复位引脚上接上复位电路，在单片机接通电源的瞬间，电源相当于一个交流电、电容两端相当于短路，rst端的电位与vcc相同，都是+5v。随着rc电路的充电，reset的电位会逐渐下降，只要保证reste为高电平的时间大于10ms就能正常复位了。
手动复位只需要一个开关或按键加电阻就可以了。手动复位只要按图3中的按键开关，就可以使rst脚得到一个高电平，从而使单片机按人的指令进行复位操作。
3、晶振电路模块：
晶振电路如图4所示：
使用89s51，晶振频率可达24mhz，本发明测控系统使用12mhz。
4、ad转换模块：
1)ad模数转换器的选用及性能
从本发明对ad转换传感电路的速度、精度和成本要求等多种因素综合考虑，选用adc0809模数转换器。模数转换器为：
adc0809是逐次逼近式8路模拟输入，8位数字量输出的ad转换器。
当clk＝500khz时，转换时间为128微秒；
最大不可调误差小于±1lsb；
单一+5v供电，模拟输入范围为0～5v。
不必进行零点和满刻度调整；
adc0809引脚如图5所示，8路模拟通道共用一个a/d转换器，由adda、addb、addc编码选择通道号。根据0809各引脚功能，得到adc0809进行模数转换的工作过程为：首先用指令选择0809的一个模拟输入通道，然后产生一个启动信号使start引脚得到启动脉冲，开始对选中通道转换。当转换结束后0809发出结束信号，并置e0c引脚为高电平，该信号可作为中断申请信号；当0e端有高电平时，则可以读出转换好的数字量。
2)ad转换传感电路设计
图6是本发明的a/d转换器与8051的连接方法，设计如下：
a、0809与电子秤传感器放大器的信号连接
0809的in0、用于与电子秤传感器放大器来的电压信号连接，因adc0809只有8位分辨率，1lsb为传感器满量程的1/256，本发明要求电子秤测量0－2000克，在0－255克量程时，1lsb≈1克，最小示值可以显示到1克；在256--2000克量程时，8位的分辨率会使得1lsb＝2000/255≈8,增大到接近8克，这样的分辨率太粗糙，为了节省成本又提高分辨率，可以采用多次采样再利用微电脑计算处理的方法来提高分辨率，同时满足回收机的要求。这在下面软件设计一章中将谈到。
b、in1用于与压力传感器1来的信号相连，压力传感器测量范围为-0.1到1.1mpa,8位模数转换时1lsb为0.0047mpa，可以满足测控系统要求。
c、in2用于与压力传感器2来的信号相连，压力传感器测量范围为-0.1到1.1mpa，8位模数转换也可以满足要求。
d、8051的p1口的p1.0-p1.2三个引脚与0809的adda、addb、addc相接，用8051的p1口的p0.0-p0.2三个引脚输出000-111来选择0809的8路模拟通道的切换。
e、0809的ale与start连在一起，受8051的写信号输出wr的控制。
f、0809的oe与8051的读信号输出rd相连，受8051的读信号输出rd的控制。
g、0809的时钟clk由8051的ale引脚输出提供，8051的ale可以输出时钟晶振的六分频脉冲，如果晶振是12mhz的话，这个输出脉冲频率就是2mhz。
h.0809的out1-8输出与8051的p1口引脚对应相接。
g.0809的vref(+)接4.09v。这可以用一个tl431精密电压源来产生这个参考电压，电路如图7所示。调节431的1脚上的电压可调节精密电压源的电压。因使用5v电源给传感器或放大器供电时，传感或放大器输出电压设计在0-4.0v之间，所以参考电压用4.09v。
3)模数转换模块的工作过程：
据硬件电路与0809工作的有关控制信号要求，得出模数转换的程序流程图如图8所示。工作过程是：首先设置wr为低电平，将第1个模拟通道选择信号写入8051的p1口的低三位p1.0-p1.2。当wr变为高电平时，使ale＝1，地址解锁，就可以选择通道，同时使start＝1，0809内部寄存器清零。当wr再次变为低电平时，启动ad转换，并将rd置为低电平，使0809的oe(输出允许)为低电平，封住三态门。延时1ms后，将rd置为高电平，使0809的oe为高电平，就可以从p1口读出转换结果了。然后依次选择第2和第3个模拟通道进行ad转换。
5、压力传感模块：
压力传感模块也使用adc0809a/d转换器，与51单片机的联接及工作原理与上相同，只是传感器不同。下面主要说明传感部分的原理。
因本发明对压力测量的精度要求不高，成本又要低，符合要求的价格低的压力传感器没有现成产品可供选购。为解决这个问题，经多个方案的对比考虑和试验，最后设计了用常用的弹簧管压力表进行改制的方法来解决，针对不同的测量需要设计了两个方案，具体方案如下：
a)传感器1和传感器2
将一个环形的电位器电阻片装在弹簧管压力表的表盘上，用弹簧管压力表指针驱动电位器的可动触点。这样就可以从电位器的可动触点的电位得到压力表相应的读数了。如图9所示。
由于a/d转换器的输入电阻很高，可以认为不吸收电流，电位器可以采用高阻的，要求线性要好，转动阻力要量小。接一个小电容用以减小指针滑动时输出电压可能出现的跳动。调节r2可以使电压输出在合适幅度。
这种结构虽然成本不高，但因一般压力表驱动指针的力矩很小，这个力矩不足以有效地驱动电位器的可动触点，所以会带来比较大的误差。经多方调研和实验研究，发现对这个问题要以低成本解决几乎不可能，但可以从两个方面来改善，一个方法是调整电位器可动触点对电位器电阻片的压力使得产生的阻力尽量小；另一个方法是通过数字滤波和误差纠正的方法，即利用单片机对测得的数据进行适当的数据处理，减小误差，这个方法细节在后面软件设计中再讨论。实验证实经过这种处理可以完成本发明传感所需要的功能。
b)传感器3
使用以上方案时，曾遇到一个很棘手的问题，就是在气压在0附近时压力表测量误差太大。经反复观察分析，发现这是因为在气压接近0时指针不能有效地推动滑动电阻所致。为解决这个问题，经过反复实验观察，分析了回收工艺的测量需要，简化了测量要求后，采用了以下的方法来解决：专门增加一个真空压力表作为传感器3，用光电传感的方法专对压力是否达到－0.06mpa进行测量，硬件结构如下图10所示，其中；挡光片附着在指针上，光敏电阻置于－0.06mpa处，工作时由一个发光二极管照射着。当压力表所测气压变化使指针移到光敏电阻处时，挡光片挡住了发光二极管的照射光，使光敏电阻阻值增大(一般增大数十倍以上)，从这个阻值变化就可以测得指针指到了－0.06mpa。这就是图11中真空压力表有两个的设计理由；并考虑到成本，最终制成的回收机的机械结构如图11所示，
在以上原理框图的基础上增加以下改变：传感器1、传感器3由真空压力表组成；传感器2由压力表组成；传感器4由压力控制器组成，可调节到当气压大于1兆帕时使电源断开，使储罐中制冷剂的气压不大于1mpa，以防止储罐爆炸。增加一个电子秤传感器用来测量回收到的制冷剂重量。
这样的设计是考虑到回收机正常运行过程的特点：当回收机的压缩机开始启动时传感器1处的气压应该在0.6mpa左右，以后气压会从约0.6mpa逐步下降，降到-0.06mpa时回收过程可以结束，在未降到-0.06mpa时光敏电阻一直是有光照的低阻态，一旦出现高阻态，就是压力达到-0.06mpa了。至于压力的升降变化快慢则可由传感器1的滑动电阻测出。
光敏电阻的阻值变化可以用一个运放构成比较器将其变成电平高低的信号送入89s51。其电路原理如图12所示。
其中，r1是光敏电阻，d1是发光二极管，u4a与r1-r4组成比较器，当有光照射r1时u1输出低电平，光d1的光被挡光片挡住时u1输出高电平。这个电平被送到89s51的p3.0引脚，单片机就可以探测到这个变化了。
这个问题还可以有其它解决方案。从技术上看当然可以使用成本更高的压力传感器，但据该发明可行性分析的市场价格，这会大大影响产品将来的市场竞争力，另一方面制冷剂回收设备回收的工作介质(制冷剂)比较复杂，不但有多种化学成分，而且都是高压高渗透性，对许多物质溶解性高，要以不太高的成本得到同时能耐受多个品种的制冷剂高压高渗透和溶解破坏的压力传感器也不是容易的事。
6、电子秤模块：
电子秤模块硬件原理如下图13所示，其中四个电阻构成的电桥是是称衡传感器的四个应变电阻，在传感器受到重力作用时，它们的电阻值会变化，因这四个电阻构成了一个桥式电阻电路，当传感器上未有被称重的物体时，四个电阻保持平衡，即在电源v的电压作用下，运放两输入端的电压为零，放大器的输出为零。传感器采用了低价产品，型号是model:sh-a4,量程0-2000克。
当有被称重的物体放在传感器上时，在应力作用下电阻的阻值变化，电桥就不再保持平衡，这时放大器输入端就会出现差分电压，这个电压差与被测量的物体的重量成正比，经过放大器的放大后的电压传到模数转换器0809的输入端，经0809转换后就可以从0809的d0～d7端得到数字量了。
lm324是使用广泛、价格低廉的运放，它可以在5v单电源下很好地工作，本发明不要求电子秤输出负的重量值，单电源运放和无负向输出的直流放大器就可以满足要求，而且该运放使用5v电源，恰好与单片机电源相同，可以共用一组电源，这样就可以使电源简化，降低成本。所以本设计可以选用lm324运放。
图14和表1是lm324的引脚图、引脚功能。
表1lm324引脚功能
lm324的一种典型同相放大器应用电路图15。
本发明测控系统的性能成本等要求，本设计采用lm324来制作比较简单和低成本的电路，具体电路如见图16：
这个电路用u13a、u13d作了两级放大，r10--13为称衡传感器的四个应变电阻，u13c和q2构成恒流源给称衡传感器供电，使其工作更稳定。u13b用于钳制电子秤传感器的参考零点于地电位，这可以大大减少零点飘移。r31、r28和c8用于滤除干扰，增加稳定性，rv2和rv3用于调节放大器输出的零位。这个电路可以降低零点漂移，并有较好线性和稳定性，可以使用低成本的运放，取得了较好的效果。
7、键盘结构：
本发明测控系统的按键较少，为节省成本，所以只使用五个按键与p2口的p2.2-6引脚直接连接，结束/复位键是利用了手动复位的按键。
按键使用机械触点式，由于机械触点在接通和断开的时候会产生抖动，这样会使键盘输入的信号出现抖动，抖动时间因机械开关特性不同而不同，一般为5－10ms，人按下键时键的闭合时间一般为零点几到几秒。如图17所示，这种情况会使单片机读键盘状态时出现错误`判断。因此应该消除键抖动的影响。
常用的消抖方法有硬件消抖和软件消抖两种。
8、压缩机运转控制模块：
压缩机运转控制模块如图18所示。由单片机输出一个控制电平信号，经驱动电路推动继电器动作接通或断开压缩机的220v交流电源，就可以控制压缩机的开停了。
9、显示模块：
按功能要求，需要发光显示的元件有八个七段led数码管，八个发光二极管。一个七段led数码管需要八条线控制段的显示(七段加一位小数点)，一条线控制位显。八个发光二极管接成共阳极时与一个有小数点的led数码管同样，可以用八条段的控制线加一条控制阳极的位线来控制。当然可以用一个8051的引脚控制一个段或者一个位线，但这样八个led数码管共有8×8＝64条引脚，加上8条位线引脚，再加上八个二极管需要9条引脚，这样共需要81条线才能控制这些显示器。为节省起见，这里用动态扫描的方法来处理这些显示器件的工作。电路原理图见图19。
本发明的扫描电路中，led数码管是共阳极的，蓝色粗线的表示数据总线，总线与51单片机的p0口的八条引脚相接，用字母a-h标示，七个二极管的阴极分别接到总线的这些线上，led数码管的阴极也分别接到总线的相应线上，并在一起的八个驱动门则分别按顺序与八个led数码管的位线相接，左边单独的一个驱动门则与并在一起的发光二极管的阳极相接。其工作原理是：51单片机通过p0口按一定次序将段码送上总线，另一方面单片机又控制驱动门按一定顺序输出高电平到对应的led的位线上使相应的led被接通电源，点亮相应段，最后点亮并在一起的发光二极管，这样从左到右依次点亮，周而复始，当扫描频率够高时(不少于25次/秒)，人眼就会看到所有发光的元件是稳定地发光的。九个驱动门的扫描控制是用移位寄存器164将高电平“1”循环移位来进行的。
10、蜂鸣器报警驱动模块：
本发明采用电磁式蜂鸣器作为出错的声音报警元件。电磁式蜂鸣器与单片机的连接如图20所示，用p2口的p2.7引脚控制一个npn型三极管驱动蜂鸣器。
当p2.7输出高电平时，三极管导通，蜂鸣器发出报警声。
11、电源模块；
电源对单片机控制系统中所有器件的正常工作有很大关系，因此系统电源的质量对单片机系统的稳定性有很大影响。电源设计主要考虑电源功耗、电源电压的稳定性、输出功率以及电源干扰等问题。
由于8051的典型工作电压是5v，所以选用5v的电源，采用了这种电源方案，设计系统就应选工作电压为5v或3v～5.5v之间的器件。如果有调零要求，则应该用有±12v的双电源较好。可用交流220v市电变压整流后获得12v的直流电，这个电源整流经7805稳压后就可获得+5v电源，可用图21中的右图作为电源电路，中间的方块是7805稳压集成电路，发光二极管用于指示电源状态。
为了得到更平稳的直流电源和有效滤除从电源进入的干扰，还要对稳压后的电源进行滤波，为此设计了图21中左图所示的滤波电路，对±12v和+5v电源进行滤波。
12、超压安全开关模块：
因制冷剂常温下是有压力的气体，有的还是燃烧爆炸物，进行回收有比较大的爆炸危险，所以防爆是这种设备操作中的第一要求。发生爆炸的一个主要原因是装制冷剂的储罐压力太高。为了防止压力太高，本发明的测控系统设计有超压报警的功能。但为了万无一失，再设计了一个超压安全开关，由图11的压力控制器控制。当压力过高时，这个开关能自动关断压缩机的电源，这样制冷剂储罐的压力就不会太高，从而防止了爆炸事故的发生。这是一个独立于单片机控制系统的电路，它不受单片机的控制，即使单片机测控系统出了问题它也能正常发挥作用。这样就等于加了“双保险”。可以使安全性更有保证。
下面结合测控系统软件设计对本发明作进一步描述。
系统软件设计的设计思想和方法：
软件硬件结合才能形成一个有用的控制系统，这是单片机与其它传统的电子设备的一个很大的不同点，硬件好像是一个生物的躯体，软件则给这个躯体赋予了思想，可以使单片机系统成为一个能圆满完成预定任务的完善的系统。因此系统的软件设计的好坏，对单片机系统的好坏有决定性的作用。并且，在重要的产品上，一个软件上的错误就可能毁掉整个产品。所以软件设计占有重要地位。实际上在许多情况下，软件的设计、编程、调试所需要的工作量和开支比硬件的制作要多得多。为提高软件质量和效率，现在已经有了许多成熟的软件开发的方法和技术，应该充分利用它们以提高软件设计的效率和质量。下面是一些对本发明有用的软件方法和设计思想。
一)、采用结构化设计方法、c语言编程、集成开发环境等技术。
在上一世纪60年代曾出现过“软件危机”。在解决软件危机中1968年正式提出并使用了“软件工程”这一术语[23]。今天软件工程已经有了一整套成熟的方法和工具，如结构化方法、面向对象方法、软件工具、过程、管理方法等。早期的单板机，使用汇编语言编制程序后，还要人工将汇编语言程序变成由0和1组成的机器码程序，输入到存储器中，现代的程序代码自动转换和生成的技术和工具使我们可以用高级语言如c语言编写程序，由电脑软件如keil51转换成机器码再下载到单片机中，这不但百倍千倍地提高了工作效率，还使得可以编写大型和复杂的程序，解决生产中的更多更大的软件任务。
对于本发明的软件设计，首先使用了软件工程的结构化编程方法，c语言编程、一些可以弥补、矫正硬件的不足和提高系统性能的数据处理技术，以及集成开发环境等技术。
二)、数字滤波技术
所谓“数字滤波”，就是用某些计算程序对信号进行处理，以减少干扰信号在有用信号中的比例，实质上是一种程序滤波。数字滤波与模拟滤波器相比具有以下优点:
一是不需要增加硬件设各，可以多通道“共用”一个滤波程序。
二是可靠性高，稳定性好，各回路之间不存在阻抗匹配问题。
三是可以对频率很低的信号实现滤波，
四是通过改写数字滤波程序，可方便地实现不同的滤波方法或改变滤波参数，比改硬件要灵活方便。
对于一般工业现场的数字滤波方法常用的有以下六种：中值滤波法、算术平均值法、加权平均滤波法、一阶滞后滤波法(惯性滤波法)、防脉冲干扰复合滤波法、限幅滤波法。
以上的几种滤波方法适用于不同的工业现场的干扰。平均值滤波法适用于周期性干扰，中位值滤波法和限幅滤波法适用于偶然的脉冲干扰，惯性滤波法适用于高频及低频干扰信号，加权平均法适用于延迟较大的被控对象。综合考虑了成本、速度和精度要求，本发明在电子秤数据处理的软件中采用了算术平均值法。下面简介这种方法：
算术平均值法是寻找一个采样的平均值作为本次采样的平均值，使该值与本次各采样值间的误差的平方和最小，即
由一元函数求极值原理得
式中：y----n次采样值的算术平均值；
xi----第i次采样值；
n----采样次数。
算术平均值法适用于对信号的平滑处理。当n值较大时，平滑度高，但灵敏度低；当n值较小时，平滑度低，但灵敏度高。应视具体情况选取n，以便既少用计算时间，又达到最好的效果。
三)、对采样数据进行纠正
本发明因未能找到性能良好而又低价的传感器，所以从传感器得到的读数误差较大，较大地超出了本发明的测量所能接受的程度。为了能够在现有条件下能够进行测量和取得尽可能好的测量数据，除了在硬件上采用了一些措施，还设计了对数据进行矫正的技术方案。如果能得到传感器测量的误差，就可以对测量得到的数据进行相应的纠正。这种测量误差可以通过对传感器模块的实验得出。得到了测量的误差，就可以在以后测量时通过数据处理从测量结果中将误差消去，使最终测量结果更准确。
下面结合主控模块对本发明作进一步描述。
一)、系统软件总体设计
首先分析系统的功能需求，即分析小型制冷剂回收机单片机测控系统的功能要求，结合上面设计好的硬件结构，将它转变为程序流程图。总体设计时，采用自项向下的方法，先从总体开始，用模块化方法，一步步细化，注意保持各模块的独立性，严格按软件工程的方法进行，得出各模块的流程图。然后再编写各模块的c语言程序。
根据测控系统的功能要求和制冷剂回收工艺过程的要求，led数码管及发光二极管应该一直工作和显示，电子秤和压力传感器也是一直工作的，另外在定时模式和自动模式时要设定时间和计时。为此，利用51单片机的内部计数中断功能，设计用一个不断自动工作的中断函数来进行led数码管和发光二极管显示、电子秤称重、作回收定时器等工作，每中断一次就进行一次显示、称重，只要每秒有25次以上的中断就可以完好地显示了。需要设置一个显示暂存区，每次中断都从这个区中取数据进行显示，这样回收系统各模块就只要把应该显示的数据放到暂存区就可以了。可以把这些各模块共用的部分做成全局函数，并设置一些相应的全局变量。下面阐明主要的流程图和设计思想。
二)、主控模块流程图及初始化：
根据测控系统的功能要求和有了以上的全局函数和全局变量，可以设计出最项层的主控模块，即主函数的流程图：
1、主函数流程图：
图22是主函数流程图。其中：初始化的工作是：关压缩机、开中断即开显示扫描及电子秤、设全局参数、设定模式变量置初值为备用模式(使开机为手动模式)、声明函数等。
2、设定子程序流程图如图23。
3、全局函数的设计和流程图
全局函数是中断1函数(包括led显示函数、电子秤称重函数、定时器函数)、延时函数、报错子程序、扫描键盘函数等。下面对它们的流程图及主要设计思想说明如下：
1).定时/计数器的初始化和中断功能的使用。
8051系列单片机内有两个16位可编程的定时/计数器t0和t1，它们有定时和计数两种工作方式，可以编程控制它们的4种工作模式。工作模式通过对工作方式控制寄存器tmod写入相应控制字来控制。定时器/计数器控制寄存器tcon的高半字节控制定时/计数器的启动。控制中断是通过对中断允许控制寄存器ie写入相应控制字来进行控制。
使用中断函数一般先要初始化定时/计数器，初始化一般有如下几个步骤[27]：
a对tmod写入控制字节，以确定工作方式。
b对th0、tl0或thl、tll置定时值或计数值
c对ie赋值，以确定是否开中断
d使tcon寄存器的trl或tr0置位，以启动定时/计数器。
置定时值或计数值要作一点计算。计算公式是[28]：
定时方式时x＝m一定时值/t
计数方式时x＝m一计数值：
式中x是置入的初值，m是计数器的最大值，t是机器周期，在工作模式0，1，2中分别为2的13、16、8次方。
本系统设计时钟频率为12mhz，据以上公式可以算出：
如果使用定时器模式1，16位定时器，定时时间设为10ms，则定时常数为：
x＝m一定时值/t＝216－10ms/1微秒＝55536；
将其转换为十六进制得：x＝d8f0h，因此设t0定时/计数器的初值为：
th0＝d8h，tl0＝foh；
2)中断函数的设计
中断函数流程图见图24，它会自动按设定的时间间隔，每隔一定时间进行工作，进行电子秤称重、定时器走时、使数码管和发光二极管发光显示的工作。
其中的电子秤称重函数的流程图25。
对上面的流程图中的电子秤称重函数的设计作一点说明：
本设计使用8位输出的ad模数转换器0809，它输出的数字量最大为255。但本发明的称重范围是0～2000克，需要四位整数，这样1lsb＝2000÷255＝7.84克，接近8克，这是硬件决定的量化误差。但本发明的制冷剂回收工艺上要求电子秤分辨率达到4克或更小。为了满足这个要求又节省成本，在软件设计中利用单片机的计算功能采用计算机数据处理的方法或者说数字滤波的方法来解决这个问题。这里使用了算术平均值法，具体方法如下：
每次中断时，对秤衡传感器的测量电路采样一次，通过0809模数转换器得到一个8位二进制数，连续十次采样和模数转换后就可得到十个数，然后对这十个数进行累加后求平均值，就可以从十个三位的十进制数得到一个四位以上的十进制数了。例于，对于十个190-200间的三位十进数：198、199、197、198、197、198、199、199、196、198，算术平均值为197.9,上面已经算出1lsb＝7.84克，这样从这十次测量平均值可以得到电子秤称得的重量为197.9×7.84＝1551.536(克)，小数据点后四舍五入取有效数字为1552克，这样就得到一个四位十进数。这样测量速度不足原来速度的十分之一了，牺牲了不少速度，但可以将电子秤从测量三位十进制数的能力提高到测量四位十进制数。从显示最小分度值约为8克提高到最小分度值为一克。这种方法在一些电子仪表上也有应用，现在将这种方法应用在本设计中，是可以满足本发明对测量精度的要求的。
这种方法还可以减少或滤除掉回收设备在现场恶劣环境下使用时不可避免的干扰，提高系统性能。但是这是以牺牲速度为代价的，不过从本发明对称重速度的要求看，牺牲这点速度不影响使用功能。
计算机使用的是二进制，作除以十的计算速度并不快，作二进制的除法则只要移位就可以了，为使用单片机二进计数运算的这个特点，可以用采样十六次相加再除以16的方法。这样处理可以提高精度，但速度却不会慢。
3)关于中断函数中的led显示函数：
在硬件的设计中讲过，显示的原理是用扫描显示的方法，其中，在硬件电路中是将几个发光二极管当作一位led来进行显示处理的。这样，八位led加发光二极管组成的一位就是第九位，扫描一次就要九次向led段码总线上送显示数据。
下面结合手动模式模块对本发明作进一步描述。
图26是手动模式模块的程序流程图。
在这个模式中要使用到六个按键，其中结束/复位键的功能中手动模式中是利用了51单片机的复位功能，按下此键后系统进行初始化，实际是开机复位状态，所以这个模块不用编程。其它模式的结束/复位键作用是同此模式的，
下面结合定时模式模块对本发明组作进一步描述。
定时模式模块的流程图27。
下面结合自动模式模块对本发明作进一步描述。
当使用自动工作模式时，按启动键后，回收机的压缩机运转，控制程序根据有关传感器的信号使压缩机运转或停下，不受暂停键控制，需要按复位键才能停下。
其中，处理压力传感器测量数据的方法是：
在硬件设计中说明过，压力传感器是用压力表改制的，误差比较大，主要是压力表指针的推动力矩很小，不能有效地克服滑动电阻的磨擦阻力所致。为了解决这个问题，经研究，可以只对压力表的三个值进行测量和处理，这三个值是：0.6mpa、1.0mpa、－0.06mpa，本发明中只要在这三个压力下测得压力传感模块的测量值，并测出压力变化的趋势，就可满足控制程序使用了。值得注意的是1.0mpa、是有关安全的测量值，当压力超过它时制冷剂储罐可能会爆炸，所以当传感器2＞1mpa时要关压缩机和亮超压故障灯，所以这个值应该测量准确和可靠。所幸的是实验中发现在这个压力下压力表指针的推动力矩能够有效地推动滑动电阻而不致有太大问题。但为了保证可靠性，在硬件上设计了独立于单片机测控系统的超压断电开关，即使单片机控制系统的超压停机功能失效，也能可靠地关停压缩机防止发生爆炸事故。
对压力是否降到－0.06mpa这一点的测量是用光电传感的方法，降到－0.06mpa的信号是对89s51的i/o口送入一个高电平，单片机程序只要对这个信号进行监视就可以了。
下面结合备用模式模块对本发明作进一步描述。
因制冷剂回收机是新研发产品，在进一步的研发中可能需要增加一些新的功能，分析到软件系统的功能将来易于扩展，特设计了一个备用模式，以后需要加入其它功能进就可以放这个模块中。这样做不但方便，还可以防止其破坏其它原有模块的功能和完整性。其实，备用模式只是作一个空动作而已。
软件的各模块设计完后，编写各模块的程序就是最后一道工序了。
下面结合系统的制作、调试和分析对本发明作进一步描述。
系统设计开发工具的选用
使用适当的计算机辅助设计技术和工具来帮助测控系统的设计开发，能够大大地节省人的劳动，产生电脑解放人脑的巨大的效益。对于51系列单片机，也已经有了不少开发工具和设备，如：支持用c语言开发51单片机程序的常用开发软件就有拿大软件公司davedunfield推出的micro-c51编译器、iar公司及2500a.d公司开发的编译器、windows集成开发环境keil软件[30]、intel公司的asm51、美国的cyberneticmicrosysteminc公司的cys8051等，国内的有medwin集成开发环境、伟福集成开发软件等。功能比较齐全的集成开发环境可以将开发应用软件过程中所需的各种工具有机地结合起来，形成一个对人友好方便的开发环境。这些工具包括编辑器，高级语言编译器，汇编器，定位/连接器等。软件和硬件仿真的工具有nahau公司的emul5lxa-pc实时在线仿真器、英国labcenter公司的proteus软件，南京产的万利insightse-52hp型51系列单片机的仿真机，等等。这些给我们提供了许多良好的选择。
8051单片机应用程序的设计，早期使用的是汇编语言，汇编语言的优势是与硬件密切相关，可以方便地实现硬件功能，占用资源小、执行速度快。但汇编语言的代码可读性差，会使阅读、编程及系统维护升级的难度加大，难以编写大的程序。以后开发的c51语言具有c语言的各种优点，如程序设计模块化，代码可读性好、易维护、移植和升级，虽然它的代码执行效率比汇编语言低，但目前在绝大多数情况下执行效率已很接近汇编语言。因此用c51语言进行51单片机程序设计已经成为一个主流。鉴于c51的突出优点，本设计采用c51语言进行软件编程。
c51在支持标准c指令的基础上增加了许多用于8051单片机的扩展指令而成，它的程序结构类似于标准c程序的编写。对学好了c语言的人，只要掌握了51单片机硬件知识、c语言和用于8051的c51扩展指令就能编写出成功的程序。
对于c51的编译执行，目前最普遍使用的是keil公司的μvision2，多称为keil51软件或keil，它是德国keil公司开发的单片机c语言编译器，其前身是franklinc51，它集成了文件编辑、编译链接、发明管理、窗口、工具引用和软件仿真管理等多种功能，它的仿真功能中，有两种仿真模式：软件模拟方式和目标板调试方式。在软件模拟方式下，不需要8051单片机硬件就能完成程序仿真调试，在目标板调试方式下，可以将用户程序装到8051单片机硬件系统板上，利用单片机的串口与pc机通信来实现用户程序的实时在线仿真，这种方式使用户不需购买高成本的硬件仿真器就以达到与之相同的仿真效果[34]。这些可以极大地提高用户程序的开发效率。本设计也选用keil51作为程序的开发调试工具。
广州双龙电子有限公司开发的mcu下载软件也很不错，它用于将编译后的程序代码下载到8051单片机中。
在硬件的仿真方面也有一些软件，其中proteus是一款不错的软件，它是英国labcenterelectronics公司研发的eda工具软件。proteus不仅可以仿真模拟电路、数字电路、模/数混合电路，对多种型号单片机都可以仿真。其中的isis智能原理图输入系统是画原理图和硬件仿真的设计环境。它特别给人带来方便的是，proteus可以与keil结合使用和联合进行单片机软、硬件的仿真调试，这使得不需要单片机硬件系统就能完成程序仿真调试，以及完成硬件仿真包括电子线路部分的仿真。这给单片机和嵌入式系统的设计带来很大的便利。
根据本发明和以上的eda工具软件的情况，本测控系统的设计选用c51语言作为主要的编程语言，keil和proteus、双龙软件作为主要的软件编译、调试、仿真和下载的工具软件。选用这个组合还有一个好处就是它们都可以获得能满足一般要求的免费版本。在测控系统电路板硬件调试中还使用了南京产的万利insightse-52hp型51系列单片机的仿真机。
下面结合程序输入和调试、仿真对本发明作进一步描述。
按系统软件设计得到的结果，再分别对各程序模块按流程图用c51语言进行编程得到程序，就可以输入单片机中运行和调试了。这种编程可以使用一般的文本编辑器，使用keil里面的编辑器也很方便。编好的c51语言程序可以方便地用keil软件进行编译、链接，keil能够发现用c51语言编写的程序的许多错误，报告人们以便修改。用keil编译通过后就可以接着在keil上进行调试，这时如果用proteus画出相应的单片机电路，用keil与proteus联合工作进行软、硬件的调试。会更方便快捷。
然后，启动keil进行软件编译和调试，先完成发明创建。就可以在keil的界面内对程序文件进行编译、调试、查看系统状态、修改和仿真等工作。在keil中可以方便地设置断点，使用单步运行等功能来进行调试。
可以用proteus画出相应的电路图，然后与keil联合运行对测控系统的软硬件进行调试。先启动运行isis，用isis画出led显示电路。
保存后，启动keil，打开编译好的运行displed的发明，将keil的optionfortarget选项下的debug设置成useproteusvsmmonitre51drive,然后可以使用keil与proteus联调的功能。使用keil与proteus联调的功能时，keil的各种调试、修改、查看系统状态、仿真等功能都可以使用，这时在proteus的界面显示的电路图上可以直观地看到运行的结果，通过仿真电路图可以直观地看到元件引脚上的高、低电平，分别用红、蓝色表示，不能确定的电平则会用灰色表示，led可以发光显示数码。这些给电路和程序的调试带来很大的方便。不但比只用keil对8051仿真方便快捷，比用实际的电路硬件利用单片机的串口与pc机通信来实现keil对用户程序的实时在线仿真也更直观和方便快捷。
通过仿真调试，对发现的问题进行修改再调试，反复多次直到没有问题后，就可以进行实际电路制作安装。因目前仿真软件还不可能完全地仿真实际电路，所以经过仿真后再制作的实际电路还必须再进行软硬件的调试和确认，实际电路可能还需要较多的修改。
经过调试得到满足要求的硬件电路后，还可以用proteus的ares得到pcb图。做法是：在isis中完成原理图，然后修改封装，把元件的封装修改成符合元件的实际形状的，调整好各元件的封装后，就可以生成网表文件，紧接着就是将网表文件导入到ares。打开ares后，放置元件前要先按电路板大小画一个版框，所有的元件及连线在版框内布置。可使用自动放置元件工具，但最好先把标志性的元件先手工放置，然后再设置布线规则，例如设定按通过电流的大小设置布线的宽度、做单面还是双面板等，然后使用自动布线。自动布线后一般还需要作点添加安装孔、焊盘之类的人工调整等。完好后就可以打印出来制作电路板，然后就可以安装元件、电路测试、修改电路、软件下载、进行系统和程序调试了。
下面结合系统功能测试与分析对本发明作进一步描述。
一、系统功能测试的总体思路
对系统进行功能测试的方法有多种，可以将系统全部组装好后进行测试，可以分模块测试，也可以两种方法结合使用。一般来说，先分模块测试，再组装成系统进行总体的测试的做法，比较容易进行测试，也比较容易发现系统的问题和处理解决问题。本发明使用这种先分模块测试，再组装成系统进行总体的测试的方法。另外，也根据软硬件的特点，对有的系统组成部分使用了分别对硬件和软件进行测试的方法来。有的模块则需要软硬件结合来进行测试。对系统进行功能测试的有用的方法还有仿真法，一般可以使用仿真软件，也有专用的仿真设备，先作系统仿真，再制作电路和对实际电路进行功能测试。
下面简述主要的测试方法和结果分析。
二、硬件功能的测试
(一)模数转换模块部分。
可以单独对ad模数转换模块进行测试，方法是在ad的模拟输入端输入一个电压信号，然后观察ad的数字量输出，在系统的显示功能正常时可以直接从测控系统的显示上看到ad转换后的结果。使用仿真技术时，因proteus仿真软件可以对硬件进行仿真，所以用它可以直观地显示出0809的数字量输出引脚的高低电平，直观地看到模数转换的结果。模数转换模块测试并不能单纯地只作硬件的测试，这种测试的前提是ad转换的软件已经调试无误才行，所以这种测试可以同时对软硬件功能进行检查。
(二)压力传感器部分。
本发明的压力传感器是用压力表改制的，对压力传感器的测试可用一定的气压作用在压力表上，同时给传感器接上额定的电压，然后观察它的电压输出的高低。
传感器3使用了光电传感，只对－0.06mpa进行测量。对它的测试方法是在这个气压下观察是否会输出有关信号电平。
(三)电子秤模块的测试。
对于电子秤模块，可以先对电子秤传感模块的放大器进行测试。做法是将r8与r10和r12的连接断开，从第一级放大(u13d)的输入端输入直流电压信号，观察放大器放大倍数和输出变化情况，如果不符合要求则进行相应的调整。放大器部分调试好后再与ad转换模块接好进行测试，观察在输入电压作用下0809ad变换器输出的数字量相应的输出变化最后将ad转换模块和单片机及显示模块接好进行测试，这样就可以直接看到在一定的输入电压下相应的数字量的变化，这时的前提条件是单片机的软件要已经调试完好。在电子秤传感器和放大器、ad转换器及单片机和显示器连接成一个整体进行测试时，可以在电子秤上放上一定重量的物体，这时显示器的最后一位(最小分度为克)可以有变动，其它更高的位的读数应该不变。
在上面的测试正常后，再对电子秤测量的准确性进行测试调整，方法是用不同重量的砝码加在电子秤上进行测试。观察显示的值与砝码的差异而定。按本发明的要求这个差值应该不大于16克(即称量2000克时的相对误差在0.8％)。当然对于小秤量时如几十克时，16克的误差显得大了点，但因制冷剂回收时装制冷剂的部件皮重一般都在400克以上，不会使用到小秤量的测量范围，所以小秤量时相对误差较大的问题不会影响回收机的使用。
(四)单片机及led显示等数字电路的硬件部分的测试。
一般来说对于小型的电路系统只要电路的安装无误、元件完好、电源电压正确，就不会有问题。但要注意晶振的频率、是否起振、对控制电路和显示的驱动能力等问题，另外对电源的电压高低和稳定性、来自电源的干扰的滤除等也应该加以重视。
三、软件功能的测试
控制系统的软件可说是整个系统的灵魂，对一个控制系统功能的好坏起着决定性的作用，软件也是一个最复杂、需要投入时间最多的最为关键的部分。随着硬件成本的大幅度下降，软件的成本往往成为研发成本最高的部分。不但如此，经过测试过关的软件也还不能保证它的完全正确，特别是对于大型的软件系统，往往是“测试只能发现软件有错误，不能证明它无错误”。所以应该高度重视软件的测试。
对软件系统应该先分别对各个模块进行测试，再组装成系统进行总体的测试，这样比较容易进行测试和发现问题，也比较容易处理解决这些问题。本发明使用这种先分模块测试，再组装成系统进行总体的测试的方法。对软件系统的测试除了进行功能的测试，还应该针对系统实际使用时可能发生的误操作情况来设计测试方案，以发现系统对实际使用中可能发生的错误操作的识别和处理方面的缺陷，进行相应的改进，以防止在实际使用中出现问题，特别是防止出现重大的事故。
下一步则是对软硬件进行组装后的总体测试，最后还应该进行实际使用的试验和检验。这些都是十分重要的工作，在这些测试中往往都会发现前面的测试中未能发现的问题。
在测试中，使用仿真工具是一个可以提高效率的途径。可以使用keil和proteus、双龙软件等进行软、硬件的编译、调试和仿真。
四、系统功能测试结果及分析
小型制冷剂回收机测控系统经过测试表明，对于控制的单片机电路系统本身(不包括传感器)它能够很好地完成预定的有关功能。例如，压力传感器的输入信号可以用一个电压信号来模拟，这种情况下系统工作得相当可以。不过在接上实际的压力传感器输入信号进行的试验中，情况没有那么令人满意，这主要是由于传感器性能的限制造成的，但是测控系统能够完成原定的功能要求。
按上面的设计完成的测控系统也还存在一些不足，有的现在还是一个不易解决的难点。主要的问题在于：一是用压力表改制而成压力传感器对压力信号的测量和传感的误差较大，虽然采用了一些技术措施使系统完成了回收机的控制功能，但是这还是影响和制约了回收机测控系统性能的提高。第二个问题就是电子秤ad变换模块输出位数为8位，只能显示到255，而本发明的重量测量要求能测2000克，并要求测量的误差不能太大。
本发明采用了一定的数字滤波的软件处理方法，经过测试，得到以下结果：
(1)电子秤的显示用四位显示，可以显示到2000克以上，在放上适当重量使之显示四位数时即显示1000到2000克时，前面三位保持显示的数字不变，基本上只有最后一位的数字会变动，显示的分辨率可以达到1克，这样符合了分辨率达到4克的要求；
(2)显示的数字变化的最小值可以达到1克，但达8克的较多，这是硬件的限制造成的，原因是：adc0809转换出来的最大数字量是255，要测量和显示为2000，这是250的8倍，也就是0809输出变化1，显示就变化8，所以显示的数字变化的最小值应该是8克，这是硬件决定的量化误差。虽经过数字滤波处理这个值可以小于8，但变化最小值还是以8为多，与理想情况还是有较大差别。不过经软件处理后量化误差得到了明显降低。
(3)经过软件中的数字计算处理，测量误差可达到小于±16克；这已经是最大秤量2000克的0.8％了；(一般仪器测量误差常按最大示值的百分比来确定，在示值小时按示值计算的百分比误差较大是允许的，也是技术的限制造成的)。
(4)电子秤能够灵敏地反映重量的变化。
从这四点结果看可以满足回收设备的要求。
上面的第一个问题经多次试制仍不能低成本地解决，只好另想办法。经过与课题组其它专业人员合作研究，决定从观察分析回收过程中找寻解决途径。经研究，发现可以只要测准－0.06mpa、0.6mpa、1.0mpa这三个点，也可以对回收过程进行控制。这样就用压力表改制了能对这三点进行测量的传感器1、传感器2和传感器3，使它们并能测出压力上升和下降的变化方向，这在前面第2章第.5节已经叙述过。这样就基本解决了用低成本压力传感器来组成测控系统的难题。经测试，测量0.6和1.0mpa的误差在±0.05mpa内，测量－0.06mpa的误差在0.02mpa之内，可以达到测控系统的传感要求。
经过以上方法的处理，通过对软硬件的实验测试，总的看来，小型制冷剂回收机测控系统能够完成设计要求的有关功能，同时将制作成本控制在约束条件以内，它的设计得到了成功。
下面结合总结和结论对本发明作进一步描述。
随着科技和电子技术、计算机技术的快速发展，自动控制领域已经有了非常成熟的技术、设备、方法和器件，其中，虽然微型计算机和传感器、控制和执行单元在自动控制中扮演着十分重要和关键的角色，但将这些部分组成一个有效的自动控制系统的方法、工具也十分重要和不可缺少。如计算机控制的理论，软件工程方法、数字处理、电子技术、电工技术、计量测量技术、计算机语言和编程等，以及有关的计算机辅助设计的方法工具都是十分重要和不可缺少的，是一个好的电路和系统高级技术人员所应知应会的。在本发明的设计中，计算机辅助设计的方法工具，如：c语言程序设计、keil、proteus等的使用，大大提高了软硬件的设计开发的效率。另外，结构化设计思想对本发明的顺利完成也有十分重要的作用。
另一方面，本发明的难点之一传感器问题，因产品的预期市场价格限制了成本，不可以使用高价的传感器，因此而尝试了对压力表进行改制的方法，还尝试了对低成本电子秤传感器和模数转换器的特殊的数据处理方法。通过对这些在通常意义下的“有缺陷”的传感模块的改制，并利用微电脑的计算能力进行数字处理，使之满足了回收系统的要求。从而使回收机测控系统能够在约束条件下完成预定的功能，设计工作得到了成功。
现在，作为自动控制系统的“大脑”的单片机已经非常成熟并且成本价格已经相当低，理论上它可以用于各种需要自动控制和场合和设备。但实际上它基本上只能用于中高档的设备，其中的一个重要的限制因素是传感器的成本往往大大高于单片机成本，大大高于市场对相应设备的价格定位。对这个问题有三方面的解决方法：一是开发、设计或改制更低成本的传感器，二是利用单片机的计算能力，用数字处理的方法来改进传感器的能力，使之在综合能力上满足自动控制系统的需要。三是面对实际可能和约束条件，调整工程开发方对单片机控制系统开发的要求，使工程开发方与微机控制系统开发方在达到工程发明根本目标的基础上找到一个互作让步的平衡点，例如本发明对压力测量要求在满足回收要求基础上的改变就是这种平衡点。这些应该是实际的自动控制工程发明开发的重要思想。但是，这要求电路与系统的技术人员具有其它专业的知识，能与工程其它专业人员良好地沟通，包括具有技术方面的共同语言等，还需要有较强的动手实践能力。这是设计工作中的另一个收获。
按小型制冷剂回收机研制发明的要求该设备的成本不能高，据06年立项时的市场调查和测算，小型制冷剂回收机的制造成本应当在550元，市场售价七百元左右为宜。这样，除去机械部分的成本，单片机控制系统部分的制造成本被限制在200元。这样，如何降低成本也成了这个控制系统的一个重要设计目标。这是市场对成本的严酷要求和挑战。所谓最优应该是在约束条件下的最优，在约束条件下争取到市场优势。本发明能在这个成本内成功地实现设计方案，为下一步新产品的市场化打下了基础。它的设计是成功的。
探讨和展望
压力表是广泛使用的一种计量器具，一般的弹簧管式压力表价格已经可以做得很低，但是压力传感器的价格却不低。由于压力表被广泛使用，使用压力表的设备非常之多，如果能开发出低价的压力传感器，将能够积极地促进单片机和嵌入式系统技术的推广应用，让人们在更大范围内受益于自动控制技术。
由于弹簧管式压力表价格已经可以做得相当低，技术上已经非常成熟，我觉得在它的基础上开发低成本的压力传感器将是一个能实际实现的方向。我的设想是，可以将弹簧管式压力表作为一个感受压力的元件，再与电子技术和元器件相结合，将弹簧管式压力表得到的压强变化形成的弹簧管的形变变成电信号输出。这样的压力传感容易实现低成本的目标，还可以利用单片机的数据处理能力提高这种压力传感器的性能。
如果能利用微电脑的计算、控制和高速运行的功能进一步提高回收机的功能，例如设法使回收过程按一种最优过程进行、使用变频变速技术等，在理论上现有单片机技术完全能实现，却因成本限制目前不能这样做。但是，将来随着新技术新器件的出现和价格的下降，或者回收机产品价格的上升，就可以实现使制冷剂回收机控制系统向更高性能发展的设想。例如：将来变频电机和变频模块的性能提高和价格下降、出现了低成本压力传感器和称衡传感器，就可以应用于制冷剂回收机上，大大提高回收机的性能。这是完全可能的。
虽然自动控制技术在工农业生产、科研、日常生活等广泛的领域中带来了巨大好处和效益，但是传感器的成本常常是对单片机以及自动控制技术更广泛应用的一个重要限制瓶颈。为打破这种限制瓶颈，更多、更好、成本更低和实用的传感器的开发应该成为一个重要的研发方向。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。