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基于c8051f350的稱重系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-wenkub

2023-07-12 17:12:22 本頁面
 

【正文】 以提高檢測(cè)靈敏度,還能獲得較為理想的溫度補(bǔ)償效果,減小和克服非線性誤差。然后放上所稱重物(本設(shè)計(jì)要求重量范圍在 050Kg) ,此時(shí)重量會(huì)顯示在 LCD 屏上,如果有必要還可以外接 PC 機(jī)進(jìn)行串口通信。 性能指標(biāo)去皮和清零功能LCD 顯示測(cè)量范圍:050kg最小分度值:電源: 220V177。在論文的第一章介紹了課題的來源及相關(guān)背景;第二章明確了本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求;第三章簡(jiǎn)要敘述硬件電路的設(shè)計(jì)及相關(guān)原理;第四章則是論文的重點(diǎn),首先從整體構(gòu)建程序總體框架,再按局部子程序一一詳細(xì)介紹,包括稱重子程序,顯示子程序,按鍵子程序,串口通信子程序等;第五章闡述了軟件仿真過程;結(jié)論部分對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)和展望;附錄附帶電路圖和詳細(xì)程序。但就總體而言,我國(guó)電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距,其主要差距是技術(shù)與工藝不夠先進(jìn)、工藝裝備與測(cè)試儀表老化、開發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀50 年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。隨著電子元器件集成化的迅速發(fā)展,微處理機(jī)、單片機(jī)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)使得不僅實(shí)驗(yàn)室的傳統(tǒng)稱量裝置已被電子稱重裝置所取代,而且這種趨勢(shì)已經(jīng)擴(kuò)展到工業(yè)和其他領(lǐng)域。這些精度、速度、性能和功能方面的要求是傳統(tǒng)的機(jī)械測(cè)量系統(tǒng)無法滿足的。傳統(tǒng)的機(jī)械式稱重裝置正在被電子稱重裝置所代替,從而進(jìn)入到傳感器、電子學(xué)和微處理機(jī)領(lǐng)域,使得稱重裝置變成為電子儀器。它的特點(diǎn)是:精確、智能、簡(jiǎn)明、可靠,克服了傳統(tǒng)的桿秤、盤秤不精確、速度慢、不能計(jì)價(jià)、易作弊等缺點(diǎn),在商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用越來越多。也就是說,這種技術(shù)發(fā)展中的突破是必然的結(jié)果。 課題研究的目的和意義目前,電子稱重儀的應(yīng)用范圍越來越廣泛,同時(shí)對(duì)電子稱重儀的技術(shù)要求也越來越高,電子稱重儀由一個(gè)單一的稱重裝置逐漸發(fā)展成一個(gè)集稱重、自動(dòng)控制和信息處理等為一體的綜合性的稱重系統(tǒng)。60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來,經(jīng)過 40 多年的不斷改進(jìn)與完善,我國(guó)電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求,電子衡器總的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、模塊化、集成化、智能化;其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高;其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能;其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2第二章 設(shè)計(jì)要求 總體要求稱重系統(tǒng)以 C8051F350 為核心,應(yīng)變片傳感器接收壓力輸入信號(hào)經(jīng)放大、濾波、A/D 轉(zhuǎn)換、A/D 處理,最后由 LCD 輸出顯示。10% 本章小結(jié)本章主要是明確了電子稱重系統(tǒng)的各項(xiàng)功能,以及確定各項(xiàng)性能指標(biāo),為硬件設(shè)計(jì)確立設(shè)計(jì)方案和標(biāo)準(zhǔn),也為仿真效果提供了依據(jù)。稱完后拿下重物再按清零鍵即可進(jìn)行下一次測(cè)量,如在稱量過程中發(fā)生故障,我們還配置了外部復(fù)位按鍵,以復(fù)位重新啟動(dòng)系統(tǒng)。直流電橋電路如下圖所示:u AABR 4R 2R 1R 3+ CD 四個(gè)電阻兩兩串聯(lián),接點(diǎn)A和B接直流電源E?;菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn),如可以抑制溫度變化的影響,可以抑制側(cè)向力干擾,可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等,所以惠斯登電橋在稱重圖 32 直流電橋電路常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文5傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。由于系統(tǒng)連續(xù)工作電壓信號(hào)會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生漂移,為了防止溫漂導(dǎo)致的電壓失真,在差分信號(hào)的兩端加接通道多路器 74HC4053,當(dāng)電壓隨溫度往上變化時(shí),74HC4053 就把其信號(hào)變反,這樣電壓信號(hào)就會(huì)成鋸齒形穩(wěn)定在真實(shí)電壓值附近,從而保證了信號(hào)的準(zhǔn)確。29(1)8RUUoutin????????傳感器稱重量程 100Kg,靈敏 2mv/v,供橋電壓為 5v,滿量程輸出就為10mv。內(nèi)部的運(yùn)放最大增益為 128,而現(xiàn)在所要求的放大倍數(shù)要達(dá)到 400,不能滿足放大的要求。四、顯示電路本設(shè)計(jì)中我們采用 LCD 顯示,顯示的驅(qū)動(dòng)芯片采用 HT1621B。為邏輯低電平時(shí),控制器與HT1621B間可以傳數(shù)據(jù)和命令。在/WR信號(hào)的上升沿,DATA線上的數(shù)據(jù)被鎖存到HT1621B。圖 35 LCD 顯示電路常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文8五、電源電路設(shè)計(jì),主要采用小功,電壓。C7作為濾波電容,C6的作用是減少相位失真,減小輸出噪聲。與上位機(jī)的通信接口采用芯片MAX3221。在FORCEON為低且FORCEOFF為高時(shí)自動(dòng)掉電功能起作用。當(dāng)FORCEON和FORCEOFF為高時(shí),自動(dòng)掉電被禁止當(dāng)自動(dòng)掉電被使能且在接收器輸入端加一個(gè)有效信號(hào)時(shí)器件被激活。根據(jù)模塊化的設(shè)計(jì)方法,重點(diǎn)對(duì)單片機(jī)電路、傳感器電路、圖 37 串口通信電路常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文10A/D 放大電路、顯示電路、電源穩(wěn)壓電路、串口通信電路等進(jìn)行了介紹,明確了本系統(tǒng)硬件中使用的各種芯片,尤其是核心控制部件 C8051F350 的各端口的分配,為軟件設(shè)計(jì)做好了準(zhǔn)備。然后放上重物,系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù),采集完一定的數(shù)據(jù)值后取平均值,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理即將 A/D 轉(zhuǎn)換得來的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為顯示模量為顯示作準(zhǔn)備,接著調(diào) LCD 顯示子程序顯示。常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文13C8051F350有一個(gè)可編程內(nèi)部振蕩器、一個(gè)外部振蕩器驅(qū)動(dòng)電路和一個(gè)時(shí)鐘乘法器。OSCICN:內(nèi)部振蕩器控制寄存器IOSCEN IFRDY IFCN10IOSCEN:內(nèi)部振蕩器使能位(0:內(nèi)部振蕩器禁止。)IFCN10:內(nèi)部振蕩器頻率控制位(00:SYSCLK為內(nèi)部頻振蕩器8分頻。必須在OSCXCN 寄存器中選擇外部振蕩器類型,還必須正確選擇頻率控制位 XFCN。當(dāng)在晶體方式使用外部振蕩器電路時(shí),應(yīng)將所用的端口引腳配置為模擬輸入。 1:晶體振蕩器正在運(yùn)行并且工作穩(wěn)定。 100:RC振蕩器方式。)XFCN20:外部振蕩器頻率控制位XFCN 晶體(XOSCMD=11x) RC(XOSCMD=10x) C(XOSCMD=10x)000 f ≤ 32kHz f ≤ 25kHz K因子= 001 32kHz f ≤ 84kHz 25kHz f ≤ 50kHz K因子= 010 84kHz f ≤ 225kHz 50kHz f ≤ 100kHz K因子= 011 225kHz f ≤ 590kHz 100kHz f ≤ 200kHz K因子= 22100 590kHz f ≤ 200kHz f ≤ 400kHz K因子= 65101 f ≤ 4MHz 400kHz f ≤ 800kHz K因子= 180常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文15110 4MHz f ≤ 10MHz 800kHz f ≤ K因子= 664111 10MHz f ≤ 30MHz f ≤ K因子= 1590時(shí)鐘乘法器產(chǎn)生一個(gè)4倍于輸入時(shí)鐘頻率的輸出時(shí)鐘。配置和使能時(shí)鐘乘法器的過程如下:復(fù)位時(shí)鐘乘法器開始選擇時(shí)鐘乘法器輸入使能時(shí)鐘乘法器延時(shí)大于 5 μ s初始化時(shí)鐘乘法器M U L R D Y = 1 ?結(jié)束NY圖 4–3 時(shí)鐘乘法器初始化流程圖當(dāng)使用外部振蕩器作為時(shí)鐘乘法器的輸入時(shí),外部源必須在時(shí)鐘乘法器被初始化之前被使能并穩(wěn)定CLKMUL:時(shí)鐘乘法器控制寄存器 MULEN MULINIT MULRDY MULSEL 10MULEN:時(shí)鐘乘法器使能位(0:時(shí)鐘乘法器被禁止。當(dāng)時(shí)鐘乘法器穩(wěn)定后,MULRDY的讀出值為‘1’。當(dāng)外部振蕩器穩(wěn)定后,晶體有效標(biāo)志(寄存器OSCXCN中的XTLVLD)被硬件置‘1’ 。CLKSEL:時(shí)鐘選擇寄存器 CLKSL 10CLKSL[1:0]:系統(tǒng)時(shí)鐘選擇位。11:保留。向 MCDRSF 位寫‘1’將使能時(shí)鐘丟失檢測(cè)器;寫‘0’將禁止時(shí)鐘丟失檢測(cè)器。 //禁止內(nèi)部振蕩源OSCXCN = 0x67。 0x80))。 //MULSEL = 10b,選擇時(shí)鐘乘法器輸入為外部振蕩器/2CLKMUL |= 0x80。 //初始化時(shí)鐘乘法器while (!(CLKMUL amp。 //選擇時(shí)鐘乘法器輸出作為系統(tǒng)時(shí)鐘} I/O 端口初始化子程序I/O 端口初始化子程序 PORT_Init 用于設(shè)置交叉開關(guān)和通用端口 I/O。 可以被分配給內(nèi)部數(shù)字資源。交叉開關(guān)根據(jù)優(yōu)先權(quán)譯碼表為所選擇的內(nèi)部數(shù)字資源分配I/O 引腳。 優(yōu)先權(quán)交叉開關(guān)譯碼器為每個(gè) I/O 功能分配優(yōu)先權(quán),從優(yōu)先權(quán)最高的UART0 開始。PnSKIP 寄存器允許軟件跳過那些被用作模擬輸入、特殊功能或 GPIO 的引腳。 寄存器 XBR0 和 XBR1 用于為數(shù)字 I/O 資源分配物理 I/O 引腳。 I/O 端口初始化包括以下步驟:開始選擇端口輸入方式選擇端口輸出方式選擇應(yīng)被交叉開關(guān)跳過的引腳分配引腳給外設(shè)使能交叉開關(guān)結(jié)束圖 4–4 端口初始化程序流程圖所有端口引腳都必須被配置為模擬或數(shù)字輸入。端口輸入方式在 PnMDIN 寄存器中設(shè)置,其中‘1’表示數(shù)字輸入, ‘0’表示模擬輸入。當(dāng) XBR1 寄存器中的 WEAKPUD 位為‘0’時(shí),輸出方式為漏極開路的那些引常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文19腳的弱上拉被使能。置‘1’XBR1 中的 XBARE 位將使能交叉開關(guān)。 XBR0:端口 I/O 交叉開關(guān)寄存器 0 CP0AE CP0E SYSCKE SMB0E SPI0E URT0ECP0AE:比較器 0 異步輸出使能位( 0:CP0A :CP0A 連到端口引腳 。 )SMB0E:SMBus I/O 使能位(0:SMBus I/O 不連到端口引腳。 )URT0E:UART I/O 使能位(0:UART I/O 不連到端口引腳。1:弱上拉禁止。1:T1 連到端口引腳。1:ECI 連到端口引腳。11:CEX0、CEXCEX2 連到端口引腳)常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文20未被交叉開關(guān)分配的端口引腳和未被模擬外設(shè)使用的端口引腳都可以作為通用 I/O。但在對(duì)端口 SFR 執(zhí)行下面的讀修改寫指令(ANL、ORL、XRL、JBC、CPL、INC、DEC、DJNZ)和對(duì)端口SFR 中的某一位執(zhí)行 MOV、CLR、SETB 期間例外。1:邏輯高電平輸出。 (0: 為邏輯低電平。1:對(duì)應(yīng)的 引腳不配置為模擬輸入。1:對(duì)應(yīng)的 輸出為推挽方式。 (0:對(duì)應(yīng)的 不被交叉開關(guān)跳過。 // 跳過 、 晶振引腳,、P1SKIP |= 0x0F。 // 設(shè)置輸出方式} A/D 轉(zhuǎn)換初始化子程序A/D轉(zhuǎn)換初始化子程序ADC0_Init用于設(shè)置采樣速率、輸出字速率、采樣引腳等。ADC0中包含一個(gè)可編程增益放大器,有8種增益設(shè)置,最大增益可達(dá)128倍。 通過將寄存器 ADC0MD 中的 AD0EN 位置‘1’來使能 ADC0。當(dāng) ADC0VREF 位被置‘1’時(shí),ADC 使用外部電壓基準(zhǔn)源;當(dāng) ADC0VREF 位被清‘0’時(shí),ADC 使用內(nèi)部基準(zhǔn)。 AIN+和 AIN之前有兩個(gè)獨(dú)立的輸入緩沖器。ADC 輸入緩沖器由 ADC0BUF 寄存器控制。調(diào)制器以 MDCLK/128 的速率對(duì)輸入信號(hào)采樣。ADC 輸出字的速率等于調(diào)制器采樣速率除以抽取比。 可以使用內(nèi)部或系統(tǒng)校準(zhǔn)方式對(duì)ADC0的增益和偏移進(jìn)行在系統(tǒng)校準(zhǔn)。當(dāng)執(zhí)行一次偏移校準(zhǔn)時(shí),任何偏離零值的測(cè)量偏差都被保存到偏移寄存器中。偏移校準(zhǔn)值被作為增益校準(zhǔn)測(cè)量的另外一點(diǎn),借此可計(jì)算出增益系數(shù)。在校準(zhǔn)完成后,AD0SM位回到空閑方式,AD0CBSY常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文23位被清‘0’,AD0CALC位被置‘1’,并產(chǎn)生ADC中斷。內(nèi)部校準(zhǔn)有三種選項(xiàng):僅偏移校準(zhǔn)、僅增益校準(zhǔn)或全校準(zhǔn)(偏移和增益) 。對(duì)于內(nèi)部增益校準(zhǔn),ADC 輸入被從內(nèi)部連接到一個(gè)滿度電壓,該滿度電壓等于所選擇的參考電壓除以 PGA 增益。在系統(tǒng)偏移校準(zhǔn)期間,ADC 輸入應(yīng)被連接到“零”值。偏移校準(zhǔn)結(jié)果為以 2 的補(bǔ)碼形式(24 位)保存在寄存器ADC0COH、ADC0COM 和 ADC0COL 中。 增益校準(zhǔn)值用于調(diào)整 ADC 傳輸函數(shù)的斜率。在單次轉(zhuǎn)換方式,每個(gè)濾波器(SINC3 濾波器和快速濾波器)都輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。在轉(zhuǎn)換期間,AD0BUSY 位被置‘1’ 。如果 AD0ISEL 位被清‘0’ ,則 AD0INT 位在 SIN3 濾波器中的結(jié)果可用時(shí)被置‘1’ 。 通過向 ADC 系統(tǒng)方式位(AD0SM)寫“連續(xù)轉(zhuǎn)換”選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的值來啟動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)換。第一個(gè) SINC3 濾波器的結(jié)果在三個(gè) ADC 轉(zhuǎn)換周期之后可用,后續(xù)的轉(zhuǎn)換結(jié)果在每個(gè)轉(zhuǎn)換周期結(jié)束時(shí)可用。不管 AD0ISEL 位的設(shè)置如何,當(dāng)新結(jié)果可用時(shí),這兩個(gè)濾波器都更新它們的結(jié)果寄存器??梢杂眉拇嫫?ADC0CN 中的 AD0POL 位將 ADC 輸出配置為單極性或雙極性方式??焖贋V波器對(duì)模擬輸入變化的響應(yīng)較快,而 SINC3 濾波器產(chǎn)生具有較低噪聲的結(jié)果。濾波器限幅發(fā)生在內(nèi)部濾波器寄存器溢出之時(shí)(在轉(zhuǎn)換期間) 。通用的 AD0ERR 標(biāo)志指示發(fā)生了 AD0S3C、AD0FFC 或 AD0OVR 錯(cuò)誤條件,或者校準(zhǔn)結(jié)果超出了偏移或增益寄存器的極限值。ADC0DAC 寄存器控制偏移 DAC 電壓。對(duì) AD0DAC 寄存器的寫操作更新偏移 DAC 的輸出。如果在 Burnout 電流源被使能的情況下 AIN+和 AIN之間是開路狀態(tài),則 ADC 會(huì)讀到一個(gè)正的滿度值,如果在 Burnout 電流源被使能的情況下AIN+和 AIN
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