【正文】 所示。圖46 AT89S52的ISP接口設(shè)計(jì)ATMEL公司的單片機(jī)AT89S系列單片機(jī)提供了一個串行接口對內(nèi)部程序存儲器編程（ISP），以及后來推出的AT90S系列中多數(shù)芯片都支持在線編程功能。ISP是最先由Lattiee公司提出的一種技術(shù)，是通過同步串行方式實(shí)現(xiàn)對其可編程邏輯器件的重配置，它的實(shí)現(xiàn)一般只需要少量的外部電路輔助。通過ISP技術(shù)，電路板上空白器件可以編程寫入最終用戶代碼，即使將芯片焊接在電路板上，只要留出和上位機(jī)接口的這個串口，就可以實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部儲存器的改寫，而無需再取下芯片。已經(jīng)編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。ISP通過單片機(jī)上引出的編程線、串行數(shù)據(jù)、時鐘線對單片機(jī)內(nèi)部的Flash存儲器進(jìn)行編程，編程線與I/O線共用，不額外增加單片機(jī)的引腳。懸梁式稱重傳感器有四條接線，紅色為激勵正（EXC+），接10V電源，黑色為激勵負(fù)（EXC）接地，綠色為信號正（SIG+）接入AD7730的ANI（+）引腳，白色為信號負(fù)（SIG）接入ANI（－）引腳，之間串聯(lián)10K限流電阻。圖47為懸梁式稱重傳感器和E6B2CWZ6C編碼器接口設(shè)計(jì)電路原理圖。圖47編碼器與和稱重傳感器的接口電路E6B2CWZ6C編碼器正常工作的激勵電壓為5~24V DC，激勵電壓的選擇直接關(guān)系到數(shù)據(jù)脈沖的電壓值。所以本系統(tǒng)選用5V DC作為激勵電源，輸出的脈沖信號可以直接送單片機(jī)計(jì)數(shù)。E6B2CWZ6C編碼器有6條接線，褐色為VCC，黑色為A相輸出，白色為B相輸出，橙色為Z相輸出，藍(lán)色為0V，最后一條為屏蔽線GND。A、B兩相信號的脈沖表示碼盤軸所轉(zhuǎn)的角度，當(dāng)A相超前B相90o時表示碼盤正轉(zhuǎn)，當(dāng)B相超前A相90o時表示碼盤反轉(zhuǎn)。Z相為零脈沖信號，碼盤每轉(zhuǎn)一周變化一次。本系統(tǒng)中，因?yàn)閭鬏斊д９ぷ鲿r方向不會改變，所以不存在鑒相問題。使用單片機(jī)的外部中斷INT0，以邊沿觸發(fā)方式對A相輸出的脈沖計(jì)數(shù)。 ProfibusDP接口擴(kuò)展PROFIBUS是由西門子等公司組織開發(fā)的一種面向工廠自動化、過程自動化的國際性現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS的開發(fā)始于1987年，1989年立項(xiàng)為德國標(biāo)準(zhǔn)DIN19245（Deutsche industrial Norman），1996年3月被批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170（European Standard），并于2000年成為IEC61158（International Electro technical Commission）。我國于2001年正式批準(zhǔn)PROFIBUS現(xiàn)場總線成為我國機(jī)械行業(yè)工業(yè)控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線的國家標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS的用戶組織PI（PROFIBUS INTERNATIONAL）成立于1995年，在30多個國家和地區(qū)都有地區(qū)性的PROFIBUS用戶組織，會員眾多。我國的相應(yīng)組織PROFIBUS專業(yè)委員會CPO（Chinese Profibus User Organization）成立于1997年，下設(shè)的“PROFIBUS產(chǎn)品演示及認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室”和“PROFIBUS技術(shù)中心”負(fù)責(zé)產(chǎn)品認(rèn)證和技術(shù)支持?？傊?，PROFIBUS是一種具有廣泛應(yīng)用范圍的、開放的數(shù)字通信系統(tǒng)，適合于快速、時間要求嚴(yán)格和可靠性要求高的各種通信任務(wù)。目前已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化、過程工業(yè)自動化、樓宇和交通電力等領(lǐng)域。PROFIBUS由三種兼容的通信協(xié)議類型組成，即PROFIBUSDP、PROFIBUSPA和PROFIBUSFMS（Fieldbus Message Specification，現(xiàn)場總線報(bào)文規(guī)范）。RS485傳輸是PROFIBUS最常用的一種傳輸技術(shù)其應(yīng)用既適用于需高速傳輸?shù)南到y(tǒng)，也適合于簡單、廉價、需快速鋪設(shè)的場合。RS485采用平衡差分傳輸方式，在一個兩芯卷繞且有屏蔽層的雙絞電纜上傳輸大小相同而方向相反的電流，以削弱工業(yè)現(xiàn)場噪聲，且避免多個節(jié)點(diǎn)間接地電平差異的影響。~12Mbps，且一個系統(tǒng)中總線上的傳輸速率對連接在總線上的各個設(shè)備是統(tǒng)一設(shè)定的。各個設(shè)備均連在具有線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的總線上。每一個線段可以連入的最大設(shè)備數(shù)目為32，每個線段的最大長度為1200米。當(dāng)設(shè)備數(shù)目多于32時，或擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)范圍時，可以使用中繼器連接各個不同的網(wǎng)段。本系統(tǒng)采用創(chuàng)捷PQ20系列外置式ProfibusDP從站橋接模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線接口擴(kuò)展，該模塊提供用戶利用RS232/RS485串行通訊端口和Profibus總線系統(tǒng)通訊功能的現(xiàn)場總線網(wǎng)關(guān)設(shè)備。它可以采用標(biāo)準(zhǔn)的DIN軌道安裝方式，采用直流24V電源供電，符合工業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)要求。它完全兼容ProfibusDP總線協(xié)議，可以自由設(shè)定3～126的ProfibusDP從站地址。是為滿足國內(nèi)傳統(tǒng)工控產(chǎn)品制造商在PROFIBUS現(xiàn)場總線領(lǐng)域的推廣需求而專門設(shè)計(jì)開發(fā)的。廣泛應(yīng)用于儀器儀表、人機(jī)界面、智能高低壓電器、變送器、智能現(xiàn)場測量設(shè)備、變頻器、電機(jī)啟動保護(hù)器等設(shè)備。該系列的產(chǎn)品具有獨(dú)特的設(shè)備數(shù)據(jù)綜合描述軟件，使用戶利用PC就能輕松設(shè)置從站地址、識別碼、輸入輸出長度等信息，還可讀取相關(guān)信息，并能自動生成GSD文件，使設(shè)備在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中更加智能化，增強(qiáng)現(xiàn)場級信息集成能力，更突出本產(chǎn)品的可維護(hù)性、高集成性、互操作性和開放性。本章對傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹，主要包括單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的選擇，數(shù)據(jù)采集電路和通信接口的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場總線接口的擴(kuò)展。著重闡述了基于AD7730芯片的稱重傳感器數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，這是硬件設(shè)計(jì)的核心功能部分。單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)將在下一章中詳細(xì)闡述。5 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)前面章節(jié)已經(jīng)介紹了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集硬件電路的設(shè)計(jì)，本章開始介紹系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)與編寫。常見的MCS51系列單片機(jī)編程語言有4種，即匯編語言、C51語言、BASIC語言和PL/M語言。目前使用最多的單片機(jī)開發(fā)語言是匯編語言和C51語言，這兩種語言都有良好的編譯器支持，使用廣泛。一般來說匯編語言用于對效率要求較高的小型程序，C51語言用于編寫較為復(fù)雜的程序。本系統(tǒng)由于涉及的功能模塊較多，所以單片機(jī)軟件主要采用C51語言編寫。對于C51語言的開發(fā)，目前有很多成熟的開發(fā)環(huán)境，本系統(tǒng)采用Keil C51集成開發(fā)環(huán)境。 Keil C51開發(fā)工具介紹Keil C51是美國Keil Software公司推出的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。C語言在功能上、可讀性、可維護(hù)性、結(jié)構(gòu)性上都明顯優(yōu)于匯編語言，因而易學(xué)易用。Keil C51目前已經(jīng)達(dá)到uVision3版本。Keil C51軟件提供功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具和豐富的庫函數(shù)，全部是Windows風(fēng)格界面。值得一提的是，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil C51能夠?qū)?1系列單片機(jī)以及51系列兼容的絕大部分類型的單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。除了支持C51語言外，它也可以直接進(jìn)行匯編語言的設(shè)計(jì)與編譯。Keil C51是一個非常優(yōu)秀的集成開發(fā)環(huán)境，受到廣大單片機(jī)設(shè)計(jì)者的青睞。根據(jù)系統(tǒng)主要功能，將系統(tǒng)軟件分為4個主要功能模塊：主程序模塊、AD7730轉(zhuǎn)換模塊、脈沖計(jì)數(shù)模塊及串行通信模塊。該軟件完成的任務(wù)是：通過AD7730轉(zhuǎn)換模塊采集稱重傳感器電橋輸出的電壓信號，并將轉(zhuǎn)換得到的24位數(shù)據(jù)信號，同時由脈沖計(jì)數(shù)模塊完成對測速傳感器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，單片機(jī)通過串行通信模塊將24位A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和脈沖計(jì)數(shù)值發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行最終處理。 開始初始化可編程芯片開機(jī)自檢數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理串口通信循環(huán)采樣？結(jié)束YN圖41 主程序模塊流程框圖31結(jié)論結(jié)論傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)在我國有廣闊的發(fā)展前景，港口、冶金、建材、鐵道、飼料、煤炭、煙草、化工等部門都需要在未來發(fā)展中裝備大量的傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)。但是，目前國內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)數(shù)量少，精度低，功能單一且缺乏對現(xiàn)場總線的支持，不能滿足工業(yè)一體化的需求，給廠礦企業(yè)的稱重管理帶來了極大的不便，同時也帶來了很大的經(jīng)濟(jì)損失。本文提出的傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)正是從這一實(shí)際情況出發(fā)，選擇單托輥秤架，增量式光電編碼器和懸梁式稱重傳感器作為研究對象，在保證計(jì)量精度的同時，考慮了設(shè)備成本、安裝難度和市場占有率等因素，保障了設(shè)計(jì)的實(shí)用價值。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)不但實(shí)現(xiàn)了基本數(shù)據(jù)采集功能，而且實(shí)現(xiàn)了與上位機(jī)的通信，可以將計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)送上位機(jī)進(jìn)行顯示和處理，另外擴(kuò)展了ProfibusDP接口，很好的滿足了應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)的大型廠礦企業(yè)的需要。系統(tǒng)的上位機(jī)軟件功能全面，用戶可以直觀的獲取計(jì)量信息，也可對當(dāng)前計(jì)量狀態(tài)做全面評估，杜絕了計(jì)量中的不真實(shí)現(xiàn)象。同時，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量數(shù)據(jù)的保存，基于數(shù)據(jù)庫的各種管理和報(bào)表打印，給稱重工作帶來了極大的便利。從整體看，本系統(tǒng)穩(wěn)定性好、計(jì)量精度高、功能全面，很好的適應(yīng)了傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。但由于時間及能力的現(xiàn)實(shí)，本系統(tǒng)雖然較傳統(tǒng)系統(tǒng)有了很大的改進(jìn)和完善，但僅實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的計(jì)量，沒有考慮到對傳輸帶的控制，不能實(shí)現(xiàn)流量的自動調(diào)整。同時，在數(shù)據(jù)管理方面沒有考察數(shù)據(jù)的冗余和分析處理。因此，本系統(tǒng)有待于進(jìn)一步完善和改進(jìn)。傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)目前是各國研究的一個熱點(diǎn)問題，但無論是在理論上還是實(shí)際應(yīng)用上，目前的傳輸帶動態(tài)稱重設(shè)備都存在著很多缺陷，而且對提高傳輸帶動態(tài)稱重設(shè)備計(jì)量精度的研究拉動了數(shù)據(jù)采集技術(shù)、測量方法和傳感器制作工藝技術(shù)等多個領(lǐng)域的共同提高和改進(jìn)。隨著微型計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)的不斷發(fā)展和大量復(fù)合型人才的介入，傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)的研究會取得更大的突破。30致謝致謝感謝我的指導(dǎo)老師趙奇老師，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。至此，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)“基于單片機(jī)的傳輸帶動態(tài)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)”已經(jīng)全部完成，也表示我大學(xué)階段的學(xué)習(xí)即將結(jié)束。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作過程中，遇到的問題和困難很多，但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我成功地完成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。在此，我向他們致以誠摯的感謝!本設(shè)計(jì)和論文的全部工作是在趙奇老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。設(shè)計(jì)過程中。趙奇老師對我們嚴(yán)格要求，讓我們無論在硬件還是軟件上均有所鍛煉。老師以淵博的知識、高度的責(zé)任心、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度都為我樹立了良好的榜樣。除此之外，趙奇老師極為耐心，不僅指導(dǎo)我們解決各種設(shè)計(jì)難題，還熱情指導(dǎo)我們的就業(yè)等，這些不僅使我在設(shè)計(jì)過程中受益匪淺，而且對我以后將要走上工作崗位，步入社會也有很大的幫助。最后，再次向大學(xué)期間一直給予我支持、鼓勵、幫助的同學(xué)和所有的老師致以衷心的感謝！感謝你們讓我順利度過了美好的大學(xué)生活。31參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]王為青, 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