【正文】 程 .................. 13 蠕變加載機(jī)的模擬仿真圖 .................. 13 第三章 蠕變加載機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 ............... 13 ................................ 13 產(chǎn)品示圖 ................................ 14 技術(shù)指標(biāo)與特性 .......................... 14 外形尺寸 ................................ 15 傳感器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) ...................... 15 ............................... 15 ........................... 15 ........................... 16 ............................... 16 ................................ 16 ................................ 16 系統(tǒng)組成 ................................ 16 系統(tǒng)原理 ................................ 17 第 四章 蠕變加載機(jī)的硬件設(shè)計(jì) ................... 17 STC90C516RD+單片機(jī)簡(jiǎn)介 ....................... 17 性能特點(diǎn) ................................ 18 管腳說(shuō)明 ............................... 18 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...................... 20 .................................... 20 A/D轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介 .......................... 21 ....................... 22 ................... 23 ............................... 24 管腳說(shuō)明 ................................ 24 指令說(shuō)明及時(shí)序 ....................... 25 報(bào)警模塊 .................................... 26 第 五章 軟件設(shè)計(jì)及檢測(cè)程序設(shè)計(jì) ................. 28 .................................. 28 .................................. 29 ........................... 30 直流電橋 ................................ 30 交流電橋 ................................ 31 .......................... 31 第六章 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與仿真 ............... 34 keil 的使用 ................................. 34 Keil C51 編譯器的簡(jiǎn)介 ................... 34 keil 軟件開(kāi)發(fā)流程 ....................... 35 Proteus 仿真軟件 ............................. 35 Proteus 簡(jiǎn)介 ............................ 35 Proteus 的應(yīng)用領(lǐng)域 ...................... 36 Proteus 設(shè)計(jì)流程 ........................ 36 Proteu的基本操作 ....................... 37 繪制硬件電路圖 .............................. 37 系統(tǒng)程序源代碼 .............................. 38 仿真與調(diào)試 .................................. 38 總結(jié)與展望 ................................... 41 致謝： ....................................... 41 參考文獻(xiàn) ..................................... 42 附錄一 ....................................... 42 引言 自古以來(lái)，人們一直將稱重技術(shù)作為一種很重要的計(jì)量方式并且流傳至今一直沿用，該技術(shù)不但應(yīng)用于科研、貿(mào)易、工農(nóng)業(yè)、交通等各個(gè)領(lǐng)域，而且緊密相連著人民的生活。通過(guò)分析近年來(lái)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。我國(guó)許多稱重傳感器企業(yè)已具備開(kāi)發(fā)整體型和分離型智能稱重傳感器的技術(shù)基礎(chǔ)，只要增加一些投入和加強(qiáng)研究試驗(yàn)，完全可研制出符合要求的數(shù)字式智能稱重傳感器。進(jìn)人 21 世紀(jì)以來(lái)， 我國(guó)稱重傳感器已開(kāi)始批量的進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。技術(shù)設(shè)計(jì)虛擬化的核心是有限單元計(jì)算和計(jì)算機(jī)的動(dòng)態(tài)仿真。 第二章 梁式傳感器的蠕變特性和標(biāo)定 傳感器的工作原理 刪除 圓形的金屬膜片是應(yīng)變式壓力傳感器的敏感元件，在有力作用到其上面時(shí)候，就會(huì)發(fā)生應(yīng)變，應(yīng)變有徑向應(yīng)變與切向應(yīng)變這兩種。 本文僅分析金屬電阻應(yīng)變片。 設(shè)該均勻的金屬絲長(zhǎng)度為 L，橫截面為 S，電阻率為ρ，則未受外力作用的情況下，它的電阻值為 R，且 LR S?? () 每當(dāng)這個(gè)金屬絲受到力 F 作用的時(shí)候，因金屬絲長(zhǎng)度 L、截面積 S 以及電阻率都會(huì)隨金屬絲的形變發(fā)生變化，因此引起 R 變化。即兩種：數(shù)字量和模擬量。 蠕變分為兩種，正蠕變和負(fù)蠕變。 ②．稱重傳感器的蠕變誤差可以為正，也可以為負(fù)，即綜合測(cè)評(píng)時(shí)，不論是正蠕變，還是負(fù)蠕變，只以蠕變的變化量來(lái)評(píng)價(jià)，與變化的正負(fù)無(wú)關(guān)。由單片機(jī)對(duì)采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)稱重傳感器的蠕變和瞬時(shí)回零數(shù)據(jù)暗按照設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)判斷是否合格。如果合格，記錄數(shù)據(jù)并打印。其實(shí)物圖如圖 所示。 放大 模塊的選型 被測(cè)的非電量經(jīng)傳感器得到的電信號(hào)幅度很小，無(wú)法進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，必須對(duì)這些模擬電信號(hào)進(jìn)行放大處理。它擁有基于復(fù)雜指令集 (CISC)的單片機(jī)內(nèi)核，雖然其速度不快， 12 個(gè)振蕩周 期才執(zhí)行一個(gè)單周期指令，但其端口結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)雙向并行口，可兼有外部并行總線，故使其擴(kuò)展性能非常強(qiáng)大。但是考慮到功耗得問(wèn)題，這個(gè)壓差又不能過(guò)大，過(guò)大則會(huì)增加 7805 與 7905 的功率消耗，提升芯片的升溫，并不安全。 第四章 蠕變加載機(jī)的硬件設(shè)計(jì) STC90C516RD+單片機(jī)簡(jiǎn)介 STC90C516RD+系列單片機(jī)是 STC 推出的新一代單片機(jī)，具有超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，指令和代碼完全兼容傳統(tǒng)的 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以隨意選擇。 STC90C516RD+單片機(jī)是 40 個(gè)引腳雙列直插芯片，有四個(gè) I/O 口， P0、 P P2 和 P3。 I/O 口（ 35/39 個(gè)）復(fù)位為： P1/P2/P3/P4 為準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051 的傳統(tǒng) I/O 口）； P0 口為開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展的時(shí)候用，不加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)得加上拉電阻。 （ UART），還可以用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART。 P2 口： P2 口是一個(gè)內(nèi)部上拉電阻 8 位雙向 輸入輸出 口， P2 口緩沖器可以接收，輸出 4TTL門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) 1 時(shí)，它的管腳被內(nèi)部上拉的電阻拉高，并且作為輸入。當(dāng)作為輸入時(shí)，因?yàn)橥獠肯吕瓰榈碗娖剑?P3 口將會(huì)輸出電流（ ILL）這是因?yàn)樯侠脑颉．?dāng) 振蕩器 復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè) 機(jī)器周期 的高電平時(shí)間。 單片機(jī)最小系統(tǒng) ,或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng) ,是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。 P0 口和 P2 口用于數(shù)碼管的顯示。 圖 稱重檢測(cè)放大電路 A/D 轉(zhuǎn)換器 單片機(jī)不能識(shí)別模擬量，必須將模擬量轉(zhuǎn)換為能識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)量。在 PCF8591 器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號(hào)都是通過(guò)雙線雙向 I2C 總線以串行的方式進(jìn)行傳輸。 （ 2） A0～ A2：引腳地址端。 D/A 轉(zhuǎn)換器是 PCF8591 關(guān)鍵單元，除了作為 D/A 轉(zhuǎn)換使用之外，還會(huì)用到 A/D 轉(zhuǎn)換中。 圖 LCD1602 實(shí)物圖 管腳說(shuō)明 LCD1602 仿真模擬圖如圖 所示。 LCD1602 顯示屏的特性： （ 1) 或 5V 工作電壓，對(duì)比度可調(diào)； (2)內(nèi)含復(fù)位電路； (3）提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能； （ 4）有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DDRAM； （ 5）內(nèi)建有 192 個(gè) 5X7 點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM； （ 6)8 個(gè)可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM； (7） 微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。 圖 蜂鳴器接線圖 第五章 軟件設(shè)計(jì)及檢測(cè)程序設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 主程序一開(kāi)始會(huì)完成初始化，之后調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換器完成對(duì)稱重信號(hào)采集，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)濾液與顯示轉(zhuǎn)換后，將結(jié)果送往顯示器，如果當(dāng)前稱重值超過(guò)設(shè)定值，蜂鳴器啟動(dòng)并報(bào)警，流程圖如圖 所示。兩個(gè)對(duì)角線將相對(duì)的兩個(gè)頂點(diǎn)連接起來(lái)，就好僳在它們之間架起了一座“橋”。 交流電橋的平衡條件和電壓公式與直流電橋在形式上類似，其推導(dǎo)過(guò)程也與直流電橋基本相同，只是直流電橋中的純電阻參數(shù)需要由交流阻抗替代，即以復(fù)阻抗 Zl、 Z Z3 代替Rl、 R2， R3 和只以復(fù)數(shù) zJ 代替在此就元需重復(fù)推導(dǎo)和闡述了。 ? ?1235210 1 iiguuRRR RRu ????????? ?? ? （ ） 由計(jì)算得KRR 5215 ???Ω 10031 ??RRΩ ,可知總放大倍數(shù)為 110 倍，完全滿足放大要求。然而，眾所周知，一次完整的蠕變?cè)囼?yàn)過(guò)程至少要經(jīng)歷 1 小時(shí)甚至更長(zhǎng)。因此，以初讀數(shù)來(lái)近似代替額定輸出是不一定可取的。 第六章 控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與仿真 由于一些外部條件所限，我們無(wú)法真實(shí)購(gòu)買(mǎi)到硬件設(shè)備，進(jìn)行真實(shí)的硬件電子電路設(shè)計(jì)。 Keil 單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)軟件可以運(yùn)行在 Windows98/NT/20xx 及 XP 等操作系統(tǒng)下。所有的文件，包括源程序、頭文件及說(shuō)明性的文檔等，都可以放在工程項(xiàng)目文件中統(tǒng)一管理。 Proteus仿真軟件 Proteus簡(jiǎn)介 Proteus 打開(kāi)界面如圖所示。 3） 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPIE 電路仿真的相結(jié)合。 Proteus 的出現(xiàn)可以幫助你解決由于缺乏元件和儀器而產(chǎn)生的尷尬。 Proteu的基本操作 使用 Proteus 進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真的基本操作流程如下： ①．新建設(shè)計(jì)文件 ②．選取元器件 ③．放置元器件、電源和地 ④．電路布線 ⑤．設(shè)置元器件屬性 ⑥．電氣檢查 ⑦．仿真 繪制 硬件電路圖 綜合前面各個(gè)模塊的介紹，綜合繪制硬件的原理圖。其中程序的源代碼入附錄一 . 仿真與調(diào)試 將上面的 C 代碼在 Keil uvision4 進(jìn)行編譯并生成 .HEX 文件，然后將生成的 HEX 文件與 proteus 原理圖中單片機(jī) STC90C516RD 進(jìn)行綁定操作，如圖 所示。 首先要非常感謝我的指導(dǎo)老師黃崇莉教授，黃教授平日里工作繁忙，但。最終繪制出的硬件原理圖如所示。其中自頂向下設(shè)計(jì)是將復(fù)雜的大問(wèn)題分解為相對(duì)簡(jiǎn)單的小問(wèn)題，優(yōu)先考慮系統(tǒng)的功能，然后具體到低層應(yīng)該負(fù)責(zé)的工作，找出每個(gè)問(wèn)題的所在。使用 Proteus 形成“實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)原理圖輸入 PCB 布板最終產(chǎn)品”的電子電路設(shè)計(jì)過(guò)程，縮短了開(kāi)發(fā)周期，降低了開(kāi)發(fā)成本。 2） 支持一些主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。 ④．軟件編譯與鏈接：檢測(cè)源程序的語(yǔ)法錯(cuò)誤，生成單片機(jī)可執(zhí)行的 .hex