【文章內(nèi)容簡介】 ROG。(2) PSEN 29 該引是外部程序存儲(chǔ)器的選通信號輸出端。當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令或常數(shù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期輸出2個(gè)脈沖即兩次有效。但訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不會(huì)有脈沖輸出。(3) EA/Vpp 31 外部訪問允許端。當(dāng)該引腳訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，應(yīng)輸入低電平。要使AT89C51只訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH）,這時(shí)該引腳必須保持低電平，而要使用片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器時(shí)該引腳必須保持高電平。對Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳用于施加Vpp編程電壓。Vpp電壓有兩種，類似芯片最大頻率值要根據(jù)附加的編號或芯片內(nèi)的特征字決定。如圖35所示為單片機(jī)最小系統(tǒng)圖：圖35 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 控制模塊與轉(zhuǎn)換模塊的連接MC14433模擬電路部分有基準(zhǔn)電壓，模擬電壓輸入。，對應(yīng)的基準(zhǔn)電壓為+200MV和+2V。數(shù)字電路部分由邏輯控制BDC碼，輸出鎖存器，多路開關(guān)，時(shí)鐘，極性判別，溢出檢測等電路組成。才用字位動(dòng)態(tài)掃描BCD碼輸出方式，即千，百，十，個(gè)位BCD碼輪流在Q0～Q3端輸出。同時(shí)，在DS1～DS4出現(xiàn)同步字位選通信號。 由于MC14433的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是動(dòng)態(tài)分時(shí)輸出的BCD碼，所以，Q0～Q3和DS1～DS4可以通過8051單片機(jī)的并行口P1或通過擴(kuò)展I/O電路與其相連。MC14433與8051單片機(jī)的P2口相連的電路如圖36所示：圖36 MC14433與單片機(jī)連接圖該電路采用查詢方式管理MC14433的操作。由于引腳EOC與DU連接在一起，所以MC14433能自動(dòng)轉(zhuǎn)換。 前級放大模塊INA121儀表放大器INA121構(gòu)成的放大器及濾波電路如圖37所示：圖37 INA121構(gòu)成的放大器這里通過調(diào)節(jié) R3的阻值來改變放大倍數(shù)。微弱信號V和V+被分別放大后從INA121的第6腳輸出。雙積分A/D轉(zhuǎn)換器MC14433的輸入電壓變化范圍是2V～+2V，稱重儀模擬器的輸出電壓信號在0～12mv左右，因此放大器的放大倍數(shù)在100~200左右，可將R3接成1K的滑動(dòng)變阻器，從而改變其放大倍數(shù)。由于輸入信號為直流電壓，在INA121的輸入管腳之前需接入濾波電路。 自動(dòng)稱重模塊根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求，壓力傳感器選擇CYY1型微量固態(tài)壓力傳感器，它是由半導(dǎo)體應(yīng)變片構(gòu)成的橋式輸入動(dòng)態(tài)壓力傳感器，測量范圍是0～1kg/cm^2，橋路供電電壓為6V,橋路輸出電壓最大為20mV，CYY1型壓力傳感器的電路圖如圖38所示：圖38 CYY1型壓力傳感器圖中RP是電橋調(diào)零電位器，為連接調(diào)零電位器方便，橋路本身并未接成閉合橋路。 顯示模塊與控制模塊的連接本系統(tǒng)的控制模塊與顯示模塊的連接相對較簡單，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：處理重量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)重量的顯示，控制數(shù)碼管的顯示，具體分別如圖39和圖310所示：圖39 顯示模塊1與控制模塊的連接圖310 顯示模塊2與控制模塊的連接 本章小結(jié)本章主要對構(gòu)成整個(gè)硬件系統(tǒng)的各個(gè)元器件進(jìn)行分析，并對一些元器件之間的相互連接進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣的分析對整個(gè)硬件系統(tǒng)的建立大有裨益。第4章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件由三大模塊組成：主程序模塊、功能實(shí)現(xiàn)模塊和運(yùn)算控制模塊。主程序主要完成控制系統(tǒng)各部件的初始化和實(shí)現(xiàn)各功能子程序的調(diào)用，以及實(shí)際測量中各個(gè)功能模塊的協(xié)調(diào)在無外部中斷申請時(shí)，單片機(jī)通過循環(huán)對所稱物體進(jìn)行顯示。把設(shè)置鍵作為外部中斷0，以便能對數(shù)字按鍵進(jìn)行相應(yīng)處理。主程序流程圖如下圖41所示：開始調(diào)用查詢子程序. R2. R3. R4中調(diào)用顯示子程序返回圖41 系統(tǒng)總流程圖查詢子程序流程圖見圖42所示：開始P2口送入A千位選通信號DS1=1？NY千位送入20H高4位5位P2口送入A百位選通信號 DS2=1？NY百位送入20H低4位P2口送入A十位選通信號 DS3=1？NY十位送入21H高4位個(gè)位送入21H低4位結(jié)束Y個(gè)位選通信號 DS4=1？P2送入AN圖42 查詢子程序流程圖 中斷程序模塊圖如圖43為中斷服務(wù)程序流程圖：恢復(fù)現(xiàn)場進(jìn)行鍵功能散轉(zhuǎn)保護(hù)現(xiàn)場讀鍵值開始清除鍵存放單元開中斷，中斷返回圖43 中斷服務(wù)程序流程圖 T0中斷程序該中斷是單片機(jī)內(nèi)部5S定時(shí)中斷，優(yōu)先級設(shè)為最低，但卻是最重要的子程序。在該中斷響應(yīng)中，單片機(jī)要完成A/D數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換、數(shù)值濾波、判斷是否有越限、標(biāo)度轉(zhuǎn)換處理、繼續(xù)顯示當(dāng)前重量、與額定值進(jìn)行比較，調(diào)用模糊控制子程序并輸出控制信號等功能。 T1中斷子程序T1定時(shí)中斷嵌套在T0中斷之中，其定時(shí)初值由模糊控制子程序提供，T1中斷相應(yīng)的時(shí)間用于輸出稱重儀的控制信號。 調(diào)零程序模塊圖該系統(tǒng)設(shè)置調(diào)零鍵，以方便調(diào)整硬件零件。使用方法是，開機(jī)后按調(diào)零鍵，系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)零程凋序，調(diào)整調(diào)零點(diǎn)位齊，使顯示器顯示為零后退出。程序流程如圖44所示： 轉(zhuǎn)換為BDC碼調(diào)顯示子程序是RETURN？恢復(fù)現(xiàn)場返回NY采樣并濾波停異步電機(jī)啟動(dòng)A/D保護(hù)現(xiàn)場圖44 調(diào)零程序流程圖 顯示程序流程圖此系統(tǒng)是自動(dòng)稱重系統(tǒng)，表現(xiàn)的是動(dòng)態(tài)的乳粉落下裝入乳粉袋中的重量，使最終達(dá)到想要的重量，但此系統(tǒng)也可以單獨(dú)使用，為了使此稱重系統(tǒng)能單獨(dú)作為一個(gè)電子稱來使用，故設(shè)置該鍵。按下該鍵后可直接稱量，稱完重量后按RETURN鍵，可繼續(xù)進(jìn)行包裝稱重。程序流程如圖45所示：圖45顯示鍵程序流程圖停步進(jìn)電機(jī)保護(hù)現(xiàn)場啟動(dòng)A/D采樣并濾波有校核標(biāo)志嗎？去皮重校核BDC碼轉(zhuǎn)換調(diào)顯示子程序是RETURN？恢復(fù)現(xiàn)場返回NYNY該鍵的作用即終止程序的運(yùn)行，當(dāng)按下此鍵后系統(tǒng)的程序結(jié)束運(yùn)行，要想繼續(xù)使用此系統(tǒng)中的程序，只有按RETURN鍵。程序如圖46所示：停異步電機(jī)是RETURN？返回NY圖46退出鍵程序流程圖當(dāng)所有稱重工作結(jié)束后，按下該鍵后會(huì)顯示系統(tǒng)的累計(jì)乳粉袋數(shù)，程序流程如圖47所示：BDC碼轉(zhuǎn)換調(diào)顯示子程序是RETURN？恢復(fù)現(xiàn)場返回NY保護(hù)現(xiàn)場圖47 顯示總數(shù)程序流程圖 本章小結(jié)本章主要對本設(shè)計(jì)的軟件部分進(jìn)行分析，良好的軟件部分設(shè)計(jì)也是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的必要因素之一。第5章 系統(tǒng)測試本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。通過研究，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)浮動(dòng)誤差的根本原因是：儀表放大模塊的濾波電路中電容的精度不高和系統(tǒng)抗干擾能力較弱。但由于實(shí)驗(yàn)室不能提供較高精度的電容，所以本系統(tǒng)的精度只限于目前的程度。所以決定系統(tǒng)精確性最根本的因素就是系統(tǒng)本身所具有的抗干擾能力。在微機(jī)應(yīng)用于工業(yè)控制中，由于控制現(xiàn)場環(huán)境惡劣，情況復(fù)雜，因此必須考慮系統(tǒng)的抗干擾能力，以適應(yīng)現(xiàn)場控制的需要。乳粉包裝自動(dòng)稱重系統(tǒng)的單片機(jī)部分放置于現(xiàn)場，在現(xiàn)場中由于強(qiáng)電磁干擾，電網(wǎng)干擾，空間干擾等，以及大量的粉塵等導(dǎo)體，使主機(jī)系統(tǒng)的工作環(huán)境變的很惡劣[19]。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造過程中，考慮到系統(tǒng)的抗干擾性能的要求，從硬件和軟件上都設(shè)法提高系統(tǒng)的抗干擾能力，使系統(tǒng)充分適用于現(xiàn)場的要求，保證系統(tǒng)的可靠性。 硬件抗干擾的設(shè)計(jì)各種干擾是機(jī)電一體化系統(tǒng)和裝置出現(xiàn)瞬時(shí)故障的主要原因。干擾的抑制要從干擾源、傳播途徑、接收器三個(gè)方面入手。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能避開干擾源，并針對不同的干擾源，對耦合通道采取有效的方法。干擾竄入系統(tǒng)的渠道有三種，即空間干擾，過程干擾，和供電系統(tǒng)的污染。一般常用的抗干擾措施有合理布置電源、屏蔽干擾源、隔離、濾波、接地等。任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，這些內(nèi)阻就會(huì)引起電源的噪聲干擾。由于電源是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，并且危害最嚴(yán)重的干擾源是電源的污染。電源性能的好壞在很大程度上將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。由于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的電源都接自電網(wǎng)，故由于現(xiàn)場的用電情況復(fù)雜。如電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成很大的干擾，干擾微機(jī)系統(tǒng)的正常工作，因此，系統(tǒng)選用帶恒溫的高精度基準(zhǔn)的電源，并對此電源的輸出電源進(jìn)行預(yù)穩(wěn)壓，這樣有效的保證了系統(tǒng)的抗干擾能力和A/D轉(zhuǎn)換精度?？臻g干擾主要是指電磁場在線路、導(dǎo)線、殼體上的輻射、吸收與調(diào)制。對外來的空間干擾，主要的措施是屏蔽用金屬殼體，并將機(jī)殼接地，起封閉金屬罩的作用，對共膜干擾有較強(qiáng)的抑制作用，在布線時(shí)，注意模擬地和數(shù)字地分開，最后經(jīng)一點(diǎn)接入大地。將電源布置的盡可能粗，并使電源、地線的走向與數(shù)據(jù)傳遞方向盡可能一致，以增強(qiáng)抗噪聲能力?？偟膩碚f，該方案設(shè)計(jì)的稱重控制系統(tǒng)，電路簡單，成本較低，工作可靠；并且該自動(dòng)稱重系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了可視化，其界面直觀，便于使用，從而杜絕不真實(shí)計(jì)量現(xiàn)象，維護(hù)企業(yè)和客戶的利益。 本章小結(jié)本章對可能影響系統(tǒng)精確度的因素進(jìn)行分析，并相繼的提出提高系統(tǒng)精確度的方法，這樣才能最好的解決系統(tǒng)精度低的問題。第6章 設(shè)計(jì)方案評價(jià)此次系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為控制部件，稱重儀模擬信號為輸入信號 ,通過前級放大器,雙積分A/D轉(zhuǎn)換器,把轉(zhuǎn)換后的BCD碼送入AT89C51中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,。 硬件部分設(shè)計(jì)評價(jià)本設(shè)計(jì)硬件具有簡單化，且可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；但由于實(shí)驗(yàn)室提供的電容精度不夠高以及各種干擾對整個(gè)系統(tǒng)的影響，導(dǎo)致了系統(tǒng)具有一定的浮動(dòng)誤差，若把放大模塊中的電容換成高精度的電容以及增強(qiáng)系統(tǒng)本身的抗干擾能力，系統(tǒng)的精度也必然會(huì)提高。 軟件部分設(shè)計(jì)評價(jià)本次軟件設(shè)計(jì)我們采用模塊化編程，思路清晰，使程序簡潔、可移植性強(qiáng)。但是在程序編寫方面，沒有對系統(tǒng)進(jìn)行具體的優(yōu)化。這就需要我們針對所選硬件外設(shè)對系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的優(yōu)化工作，確保工藝控制的最優(yōu)化。本設(shè)計(jì)的目的不僅僅是溫度控制本身，主要提供了單片機(jī)外圍電路及軟件包括控制算法設(shè)計(jì)的思想，應(yīng)該說，這種思想比控制系統(tǒng)本身更為重要。 本章小結(jié)本章主要對整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析評價(jià)，并最終使自己更好的了解自己所做設(shè)計(jì)的優(yōu)缺利弊，從而使自己更好的學(xué)習(xí)一些基于單片機(jī)方面的知識。結(jié) 論乳粉包裝自動(dòng)稱重系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的原理，也就是在系統(tǒng)中應(yīng)用電動(dòng)機(jī)、單片機(jī)、還有內(nèi)部程序的共同作用，使乳粉從落粉槽中落下，在各種內(nèi)部結(jié)構(gòu)的控制下，看一袋乳粉的重量是否達(dá)到預(yù)期的重量，如果達(dá)到則通過傳送帶傳送出去進(jìn)行下一袋乳粉的自動(dòng)稱重；否則將次品袋作丟棄處理。此過程中重量的調(diào)節(jié)有粗調(diào)和細(xì)調(diào)，分別有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)及內(nèi)部程序控制完成。步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)粗調(diào)的目的，當(dāng)乳粉的重量接近預(yù)期重量的時(shí)候，就要停止步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)為用異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)的階段，直到一袋乳粉的重量等于我們想要的重量為止。本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種稱重控制系統(tǒng)，究其實(shí)質(zhì)是一個(gè)嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)。通過了解現(xiàn)階段各個(gè)領(lǐng)域中稱重控制系統(tǒng)的應(yīng)用方案以及使用場合，國內(nèi)外嵌入式發(fā)展的現(xiàn)狀，對比各種嵌入式處理器的性能和結(jié)構(gòu)，最終選擇了基于C51單片機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)。本文采用單片機(jī)AT89C51 性價(jià)比高，硬件設(shè)計(jì)簡潔，整個(gè)控制系統(tǒng)通過設(shè)置的參數(shù)，根據(jù)單片機(jī)自動(dòng)修正啟動(dòng)稱重控制裝置，調(diào)整滿足現(xiàn)場需要，同時(shí)可通過數(shù)碼顯示，清楚的觀測到稱重值，超過限定值進(jìn)行中斷處理。此套裝置實(shí)施方便、可靠。要完成一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案，需要對用戶提出的需求有一個(gè)清楚的認(rèn)識，針對用戶的需求指定系統(tǒng)硬件外設(shè)和編寫程序，并且細(xì)化程序，使軟件最大程度地發(fā)揮系統(tǒng)功能。信息時(shí)代的高速發(fā)展使得嵌入式產(chǎn)品獲得了巨大的發(fā)展空間和機(jī)遇，相信在未來的發(fā)展中，會(huì)有越來越多的行業(yè)、越來越廣泛的場合使用嵌入式設(shè)備，使嵌入式產(chǎn)品得到長足的發(fā)展。致 謝本次設(shè)計(jì)是在我的導(dǎo)師李澤的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，李老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。兩年多來，學(xué)院的很多老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向李老師及其他老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)四年求學(xué)生活的電氣0722各位同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。特別感謝我的舍友們，他們對本課題做了不少工作，給予我不少的幫助。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！參 考 文 獻(xiàn)1 ,2002.2 ,209～210.3 .4 ,254～265.5 ,2005.6 ,2004.7 ,22(6):725～729.8 ,18(5):55～58.9 ,18(6):10～12.10 .11 ,2005.12 ,1998.13 . 14 －51／.15 .16 ,2006.17 （第2版）.電子工業(yè)出版社,2004.18 (第三版).2003.19 （6）:725～729.20 ,2000. 附錄A 譯文單片機(jī)的歷史1971年十一月，一家名為英特爾的公司公開推出了世界上第一個(gè)單芯片微處理器，英特爾4004（美國專利＃3821715），這是由英特爾的工程師Mazor費(fèi)德里科Faggin，特德Hoff和斯坦發(fā)明的。在發(fā)明了集成電路這一革命性的電腦設(shè)計(jì)后，電腦芯片愈來愈小的趨勢開始顯現(xiàn)出來。英特爾4004芯片通過將所有的電腦系統(tǒng)（即中央處理單元，存儲(chǔ)器，輸入和輸出控制）都集中在一塊集成電板上而使電腦芯片越來越小。這些也都使得人類對非生命性物質(zhì)的智能化處理成為了可能。英特爾的歷史1968年，正在為Fairchild半導(dǎo)體公司工作的鮑勃諾伊斯和戈登摩爾兩個(gè)工程師工作的并不快樂，因此他們準(zhǔn)備離開公司去創(chuàng)造屬于他們自己的公司，而當(dāng)時(shí)Fairchild的許多員工也都紛紛離開公司去尋求更好的出路。諾伊斯和摩爾人喜歡被昵稱為“Fairchildren”。鮑勃?諾伊斯自己寫了一網(wǎng)頁關(guān)于他想要?jiǎng)?chuàng)辦的新