【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PA0）類似端口G（PG4—PG0）端口G為5位雙向I/O口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口G為三態(tài)。端口G也可以用做其他不同的特殊功能NESET復(fù)位信號(hào)輸入端。如果在該引腳上持續(xù)一個(gè)比最小脈沖時(shí)間長(zhǎng)一些的低電平，就將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位XTAL1振蕩器的輸入端，也是內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端XTAL2振蕩器的輸出端AVCCAVCC為在F端口上的A/D轉(zhuǎn)換器引腳供電。即使ADC沒有使用，它應(yīng)該與VCC外部相連接。如果ADC使用，它應(yīng)通過一個(gè)低通過濾器與VCC連接SREFA/D轉(zhuǎn)換器的模擬參數(shù)引腳 該單片機(jī)獨(dú)立于其它型號(hào)的外設(shè)特點(diǎn)就是其有兩個(gè)擴(kuò)充的帶預(yù)分頻器和比較模式，捕獲模式的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。它可使單片機(jī)通過特定接口捕獲速度編碼器發(fā)出的脈沖信號(hào)，并進(jìn)行處理后轉(zhuǎn)變成速度量。本設(shè)計(jì)需要測(cè)量的一個(gè)重要數(shù)據(jù)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度即是由該定時(shí)/計(jì)數(shù)器不斷捕獲安裝在皮帶上的編碼器發(fā)出的頻率信號(hào)來計(jì)算產(chǎn)生的。用于將荷重傳感器測(cè)出的模擬量轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字量。CS5523是高集成度的ΔΣ模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），它通過采用電荷平衡技術(shù)取得16bit的性能。本ADC為4通道ADC，它內(nèi)部集成有一個(gè)低輸入電流、斬波穩(wěn)定儀表放大器和一個(gè)可編程增益放大器（PGA），該P(yáng)GA提供了25mV、55mV、100mV、1V、 等可選的輸入信號(hào)范圍。為了應(yīng)用于地基準(zhǔn)熱電偶，芯片內(nèi)還集成有一個(gè)電荷泵驅(qū)動(dòng)電路（CPD），為片內(nèi)放大器提供了一個(gè)負(fù)的偏置電壓。此外，芯片內(nèi)還有一個(gè)四階ΔΣ調(diào)制器，其后跟一個(gè)數(shù)字濾波器，該數(shù)字濾波器有八個(gè)可選的輸出字速率：、15Hz、30Hz、（XIN=）。當(dāng)采用200kHz的時(shí)鐘（CS5522/24/28）其輸出更新速率可達(dá)617Hz，或者當(dāng)采用130kHz 的時(shí)鐘（CS5521/23）其輸出更新速率可達(dá)401Hz。數(shù)字濾波器的使用使其在單轉(zhuǎn)換周期內(nèi)的精度非常高，當(dāng)輸出字速率低于30Hz（假定XIN=）時(shí)，它可同時(shí)抑制50Hz和60Hz的干擾。為方便和微控制器的通訊，芯片內(nèi)還集成有一個(gè)簡(jiǎn)單易用的三線串行接口，該接口與SPITM和MicrowireTM 兼容。1）低輸入電流(100pA)、斬波穩(wěn)定儀表放大器 2）可調(diào)節(jié)輸入范圍（雙/單極性） VREF：25mV，55mV，100mV，1V，5V3）較寬的參考電壓（VREF）輸入范圍(+1~ +5V) 4）四階ΔΣ模數(shù)轉(zhuǎn)換器 5）簡(jiǎn)單易用的三線串行接口 帶有轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) FIFO（先入先出）的可編程/自動(dòng)通道定序器 每個(gè)通道都有用戶可訪問的校準(zhǔn)寄存器 與 SPITM 和 MicrowireTM 兼容 6）系統(tǒng)校準(zhǔn)和自校準(zhǔn) 7）8 個(gè)可選的字速率 最高為 617Hz（XIN=200kHz） 單轉(zhuǎn)換周期內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定輸出 可同時(shí)抑制 50/60Hz177。3Hz 的干擾 8）單+5V 供電 負(fù)電源的電荷泵驅(qū)動(dòng)電路 +3 ~ +5V 數(shù)字供電 9）低功耗： CS5523轉(zhuǎn)換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖1) 模擬輸入 圖為CS5523內(nèi)部的模擬輸入通道框圖，其前端包括一個(gè)多路復(fù)用器（配置前斷開）、一個(gè)增益固定為20的斬波穩(wěn)定儀表放大器、粗/細(xì)電荷緩存器和一個(gè)增益可編程部件。對(duì)于25mV，55 mV, 100 mV輸入范圍，輸入信號(hào)由20倍儀表放大器放大。對(duì)于1V, ，儀表放大器被旁路，輸入信號(hào)經(jīng)粗/細(xì)電荷緩沖器被送至增益可編程部件。2)儀表放大器 斬波穩(wěn)定儀表放大器在輸入信號(hào)處于低電平范圍（=100mV）時(shí)一直有效。該放大器由VA+引腳和NBV引腳（負(fù)偏置電壓）供電，這就允許它工作于兩種模擬輸入方式中的任一種?！蚪覣GND（對(duì)CS5528，—，且輸入范圍小于100mV）。當(dāng)NBV接AGND時(shí)，—，—，—。—，AIN+和AIN上的共模加信號(hào)均須處于NBV和VA+之間。3)粗/細(xì)電荷緩沖器4)模擬輸入范圍5)ADC寄存器結(jié)構(gòu)和操作模式 CS5523有片內(nèi)控制器，該控制器包括一些用戶可訪問的寄存器。這些寄存器用于保存偏移和增益校準(zhǔn)結(jié)果、設(shè)置芯片操作模式、保存轉(zhuǎn)換指令和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器每個(gè)轉(zhuǎn)換通道都有用于該通道偏移和增益校準(zhǔn)的24bit寄存器，雙通道轉(zhuǎn)換器有兩個(gè)偏移和增益校準(zhǔn)寄存器，四通道轉(zhuǎn)換器有四個(gè)偏移和增益校準(zhǔn)寄存器，八通道轉(zhuǎn)換器有八個(gè)偏移和增益校準(zhǔn)寄存器。這些寄存器用于保存校準(zhǔn)結(jié)果，其內(nèi)容可讀寫，這就使得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可被下載到一個(gè)外部的EEPROM，用戶可通過改變這些寄存器的內(nèi)容去改變轉(zhuǎn)換器的偏移和增益校準(zhǔn)基值。6)斬波頻率選擇斬波頻率選擇位CFS1CFS0用于設(shè)置儀表放大器調(diào)制輸入信號(hào)的斬波開關(guān)頻率。當(dāng)采用最低的輸入CVF（取樣）電流（溫度40度~+85度）時(shí)，該速率為256Hz，當(dāng)輸入信號(hào)的頻率增加時(shí)，較高的斬波速率可用來消除調(diào)制/混疊效應(yīng)。7)轉(zhuǎn)換/校準(zhǔn)控制位 配置寄存器中的轉(zhuǎn)換校準(zhǔn)控制位用于按用戶要求控制轉(zhuǎn)換類型。簡(jiǎn)而言之，深度指針位（DP3DP0）用于決定執(zhí)行轉(zhuǎn)換時(shí)所用Setup的數(shù)目，多通道轉(zhuǎn)換位（MC）指示轉(zhuǎn)換器按深度指針?biāo)付ǖ腟etup數(shù)目執(zhí)行轉(zhuǎn)換。在這種模式下，轉(zhuǎn)換將從Setup1開始順序執(zhí)行。循環(huán)位（LP）指示轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換循環(huán)進(jìn)行，直至接收到停止（Stop）命令。讀轉(zhuǎn)換位（RC）指示轉(zhuǎn)換器等待本次轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀出后，再執(zhí)行下一次轉(zhuǎn)換。8)轉(zhuǎn)換出錯(cuò)標(biāo)志位 配置寄存器中的震蕩檢測(cè)位（OD）和溢出位（OF）是用于指示轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)超出轉(zhuǎn)換器的允許范圍的標(biāo)志位。為方便起見，在CS5523的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換字中也有OD和OF位。當(dāng)輸入信號(hào)如下時(shí)，OF位被置位為邏輯1：①正向超出滿量程范圍②單極性模式時(shí)負(fù)向超過零電平③雙極性模式時(shí)負(fù)向超出負(fù)的滿量程范圍。當(dāng)轉(zhuǎn)換輸入信號(hào)沒有超出滿量程范圍時(shí)，OF標(biāo)志清零。當(dāng)調(diào)制器內(nèi)出現(xiàn)震蕩時(shí)，但是當(dāng)輸入過于超出允許范圍時(shí)有可能發(fā)生。調(diào)制器趨于穩(wěn)定后，OD標(biāo)志被清零。9)校準(zhǔn)CS5523提供了包括自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)在內(nèi)的四種不同的校準(zhǔn)方式，但一般情況下， 復(fù)位后轉(zhuǎn)換器可以不進(jìn)行校準(zhǔn)而進(jìn)行測(cè)量。在這種情況下，轉(zhuǎn)換器利用片內(nèi)寄存器的初始值（增益=，偏移=）來計(jì)算177。100mA量程范圍的輸出字。芯片將保留內(nèi)部電路的初始偏移誤差和增益誤差。模擬地 參考電壓輸入正模擬電源 參考電壓輸入 差分模擬輸入 差分模擬輸入 差分模擬輸入 差分模擬輸入差分模擬輸入 差分模擬輸入差分模擬輸入 差分模擬輸入負(fù)偏置電壓 邏輯輸出 邏輯輸出 串行時(shí)鐘輸入電荷泵驅(qū)動(dòng) 正數(shù)字電源 串行數(shù)據(jù)輸入 數(shù)字地片選 串行數(shù)據(jù)輸出 晶體入 晶體出 CS5523封裝排列圖 CS5523引腳介紹1)時(shí)鐘發(fā)生器XIN；XOUT—晶體入，晶體出芯片內(nèi)一個(gè)門電路連到這些引腳上，與晶振一起為芯片提供主時(shí)鐘。此外，也可以將一個(gè)外部（CMOS 兼容）時(shí)鐘直接連到XIN引腳，為芯片提供主時(shí)鐘。2)控制引腳和串行數(shù)據(jù)I/OCS－片選當(dāng)處于低電平時(shí)，端口可識(shí)別SCLK。高電平時(shí)，SDO引腳輸出高阻態(tài)。 CS應(yīng)在SCLK＝0時(shí)才改變狀態(tài)。SDI－串行數(shù)據(jù)入串行輸入端口的輸入引腳，數(shù)據(jù)輸入速率由SCLK決定。SDO－串行數(shù)據(jù)出串行數(shù)據(jù)輸出。當(dāng) CS ＝1 時(shí)，SDO 輸出為高阻態(tài)。SCLK－串行時(shí)鐘入SCLK引腳的時(shí)鐘信號(hào)決定了SDI/SDO引腳數(shù)據(jù)輸入/輸出的速率。該輸入有一個(gè)施密特觸發(fā)器，它允許緩慢上升的時(shí)間信號(hào)。只有當(dāng)CS處于低電平時(shí)，SCLK引腳才能識(shí)別時(shí)鐘。A0，A1－邏輯輸出A0A1的邏輯狀態(tài)模擬通道設(shè)置寄存器 D22/D10D23/D11位的狀態(tài)。邏輯輸出‘0’＝AGND，邏輯輸出‘1’＝VA＋。3 ) 測(cè)量和參考輸入AIN1+，AIN1，AIN2+，AIN2，AIN3+，AIN3，AIN4+，AIN4―差分模擬輸入AIN1+，AIN2+，AIN3+，AIN4+，AIN5+，AIN6+，AIN7+，AIN8+―單端模擬輸入NBV－ 負(fù)偏移電壓給20倍增益儀表放大器和粗/細(xì)電荷緩沖器提供負(fù)電源電壓的輸入引腳。如果AIN＋與AIN－的輸入以+，則NBV可接AGND；也可以接一個(gè)負(fù)電源電壓（典型值－），以允許放大器處理低于地信號(hào)的低電平信號(hào)。當(dāng)用CS5528時(shí)，對(duì)于25mV，55mV和100mV量程，模擬輸入是以地為參考的，因此。4)電源連接VD+—正數(shù)字電源，標(biāo)稱值為+ 或+5V。 AGND模擬地 按鍵是通過通斷控制來實(shí)現(xiàn)它的功能的，板上的按鍵在沒按下時(shí)，它的兩個(gè)引腳是斷開的，當(dāng)按下時(shí)這兩個(gè)腳是連通的。若此時(shí)我們?cè)诠灿靡_加一個(gè)低電平，把KYn引腳接到單片機(jī)I/O口上，這就形成了一個(gè)人機(jī)操作界面，通過編程對(duì)I/O掃描，系統(tǒng)上電后，自動(dòng)檢測(cè)KYn口是否有輸入，如果有并且檢測(cè)到KYKYKYKYKY5中有其中一個(gè)按下的話，單片機(jī)就能識(shí)別我們的按鍵命令,并進(jìn)入相應(yīng)的處理程序?！伴_關(guān)量”就是輸入信號(hào)只有“有”和“無”的區(qū)別，沒有信號(hào)大小、方向之分。比如通過開關(guān)或繼電器閉合接入電壓或電流信號(hào)為“1”，未閉合無電壓或電流信號(hào)為“0”，只有這兩種狀態(tài)就稱“開關(guān)量”。 開入量電路 開入量電路，即由外界輸入信號(hào)使設(shè)備啟動(dòng)或停止的電路。 如圖所示為由一組光電耦合器組成的開入量電路，光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端。當(dāng)輸入信號(hào)INPn為高電平時(shí)，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器中發(fā)光二極管的電流近似為零，輸出端間的電阻很大，相當(dāng)于開關(guān)“斷開”；當(dāng)輸入信號(hào)INPn為低電平時(shí)，晶體管導(dǎo)通，光電耦合器中發(fā)光二極管發(fā)光，輸出端間的電阻變小，相當(dāng)于開關(guān)“接通”。 開出量電路，即由單片機(jī)自動(dòng)檢測(cè)處理后輸出信號(hào)，進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行控制的電路。 如圖所示為由一組繼電器組成的開出量電路，當(dāng)輸入量(如電壓、電流等)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器。在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)根據(jù)采集回來的信號(hào)經(jīng)過程序處理后輸出相應(yīng)的信號(hào)，經(jīng)ULN2803驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)繼電器工作。該設(shè)計(jì)能實(shí)時(shí)地將所測(cè)的速度顯示出來，將輸入到單片機(jī)的脈沖信號(hào)的寬度（測(cè)速編碼器器將皮帶轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變成相應(yīng)寬度的脈沖信號(hào)）實(shí)時(shí)地測(cè)量出來，然后通過單片機(jī)計(jì)算出速度，再將所得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到串口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并由VFD顯示模塊實(shí)時(shí)顯示出所測(cè)速度。單片機(jī)利用定時(shí)器的捕獲功能測(cè)出輸入信號(hào)的周期后，再利用單片機(jī)的算術(shù)運(yùn)算功能將周期轉(zhuǎn)換成速度，同時(shí)每秒鐘進(jìn)行一次速度采集，從而與重量信號(hào)相乘，計(jì)算出流量。并存儲(chǔ)在E2PROM中，并根據(jù)按鍵的選擇情況來顯示。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮測(cè)速精度和系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。本設(shè)計(jì)用測(cè)量脈沖頻率來計(jì)算速度，因而具有較高的測(cè)速精度。待測(cè)頻率信號(hào)經(jīng)預(yù)處理電路后加至單片機(jī)的引腳可為單片機(jī)測(cè)量信號(hào)周期提供有效的輸入信號(hào)。CS5523通過一系列配置寄存器的寫入來控制轉(zhuǎn)換，包括命令寄存器、讀寫配置寄存器、執(zhí)行轉(zhuǎn)換寄存器的狀態(tài)來控制轉(zhuǎn)換過程。 為使操作人員及時(shí)清楚看清所測(cè)數(shù)據(jù)及設(shè)置參數(shù)，配料控制器采用清晰點(diǎn)陣VFD對(duì)測(cè)量結(jié)果及設(shè)置過程中的參數(shù)進(jìn)行顯示。另外，面板上還有一些LED燈，表示各種控制過程中的狀態(tài)，比如對(duì)應(yīng)皮帶旋轉(zhuǎn)的流水燈，故障報(bào)警燈，手動(dòng)、自動(dòng)狀態(tài)燈，運(yùn)行、停止燈，選中、未選中燈，CAN總線通訊燈，電源指示燈等。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，VFD顯示程序中首先要對(duì)整個(gè)顯示屏設(shè)置光標(biāo)原點(diǎn)并分配窗口位：功能號(hào)位和4位數(shù)字位，然后根據(jù)窗口點(diǎn)陣的大小需要寫入相應(yīng)的字模。VFD顯示屏幕功能號(hào)位數(shù)字由“0”開始不停閃爍，并由按鍵進(jìn)行功能切換和確認(rèn)。當(dāng)相應(yīng)的鍵按下時(shí)，由單片機(jī)將檢測(cè)的二進(jìn)制流量信號(hào)輸送至VFD進(jìn)行顯示。LED顯示屏則不停的以各種速度流水閃爍以顯示當(dāng)前皮帶旋轉(zhuǎn)地速度。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)配置后，一些邏輯控制工程還需軟件控制實(shí)現(xiàn)。該設(shè)計(jì)主要任務(wù)是根據(jù)控制要求完成輸送帶配料稱控制系統(tǒng)中的控制功能，并在出現(xiàn)故障時(shí)采取聲光報(bào)警措施。根據(jù)系統(tǒng)功能，按照我的想法，將軟件劃分為若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的模塊，為每一個(gè)模塊設(shè)計(jì)算法和程序流程，再根據(jù)流程圖編制程序。每個(gè)模塊程序調(diào)試成功后，最后連接在一起進(jìn)行總調(diào)。為了提高控制精度，采用了浮點(diǎn)數(shù)的計(jì)算，在程序中調(diào)用了大量的實(shí)用子程序。我們的程序結(jié)構(gòu)如圖所示，該系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)模塊：主程序的設(shè)計(jì)、鍵盤掃描子程序、A/D采樣濾波子程序、PID運(yùn)算程序、線性化及標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序、二～十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序、存儲(chǔ)子程序、VFD顯示子程序。鍵盤掃描子程序又包括鍵輸入和鍵命令處理子程序。這樣就實(shí)現(xiàn)了我們的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和存儲(chǔ)功能。采用這種結(jié)構(gòu)的程序，看起來結(jié)構(gòu)比較鮮明、工整、嚴(yán)謹(jǐn)，并且在查錯(cuò)時(shí)也比較方便。另外，整個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)的是對(duì)一路原料信號(hào)的采集，由于需要進(jìn)行多路原料進(jìn)行配比，實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的采集處理，再在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)程序即可實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)采集。設(shè)計(jì)思路是該系統(tǒng)以AT90CAN128為核心，當(dāng)系統(tǒng)通過繼電器開關(guān)電路啟動(dòng)后，可先通過鍵盤處理程序設(shè)定參考值，然后將檢測(cè)到的各種信號(hào)送至A/D采樣濾波子程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理成單片機(jī)能接收的二進(jìn)制形式，主程序接著調(diào)用線性化及標(biāo)度轉(zhuǎn)換子程序?qū)⒃摱M(jìn)制轉(zhuǎn)變成待顯示的十進(jìn)制數(shù)字并按位存儲(chǔ)，最后由VFD顯示程序負(fù)責(zé)顯示。程序框圖如下所示： 該程序是我們實(shí)現(xiàn)按鍵功能的必要