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基于單片機(jī)的乳粉包裝稱重控制設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(參考版)

2024-08-31 14:53本頁面
  

【正文】 ATmega8 有如下特點(diǎn) :8K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash( 具有同時(shí)讀寫的能力,即 RWW), 512 字節(jié) EEPROM, 1K 字節(jié) SRAM, 32 個(gè)通用 I/O 口線, 32 個(gè)通用工作寄存器,三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 (T/C), 片內(nèi) / 外中斷,可編程串行 USART,面向字節(jié)的兩線串行接口, 10 位 6 路 (8 路為 TQFP 與 MLF 封裝 )ADC,具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器,一個(gè) SPI 串行端口,以及五種可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。所有的寄存器都直接與算邏單元 (ALU) 相連接,使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。 AVR 單片機(jī) 關(guān)于這方面最好的例子便是 AVR 單片機(jī)了。 NVIDIA 公司提供了用于解決臺(tái)式機(jī)和工作站的性能的最好解決方案。 該技術(shù)提供了與眾不同的效果和集成功能:簡化了電路板布局和更多的功能空間板和附加芯片組,并降低了功耗和消耗的熱量,簡化了庫存管理和成本。 當(dāng)多個(gè)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行或用于支持高帶寬設(shè)備時(shí),這種技術(shù)是十分有利的。 除了整體延遲降低, NVIDIA nForce MCP 也顯著 提高者設(shè)備的吞吐量。 單片機(jī)構(gòu)架 他的 NVIDIA nForce 媒體與通訊處理器( MCP)為桌面提供了先進(jìn)的技術(shù)和無與倫比的性能,移動(dòng)和專業(yè)系統(tǒng),并繼續(xù)在平臺(tái)技術(shù) NVIDIA 傳統(tǒng)的行業(yè)處于領(lǐng)先地位。 霍夫和英特爾開發(fā)團(tuán)隊(duì)在一個(gè)只有 4 毫米長 3 毫米寬的電腦內(nèi)部安裝了超過2300 個(gè)的晶體管。 在 60 年代后期,許多科學(xué)家曾討論過微型計(jì)算機(jī)的可能性,但幾乎所有人都認(rèn)為,集成電路技術(shù)還沒有到達(dá)這一成熟地步。 英特爾又提出了一個(gè)聰明的市場營銷計(jì)劃,以鼓勵(lì)促進(jìn) 4004 芯片的應(yīng)用開發(fā),這也使得 4004 芯片在幾個(gè)月之內(nèi)便得到了人們的廣泛使用。 巧妙的是,英特爾決定以 40046 萬美元回購 Busi 的設(shè)計(jì)和銷售權(quán)。 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 32 作為新型芯片的程序編寫員,費(fèi)德里科 Faggin 領(lǐng)導(dǎo)了這個(gè)新型芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),當(dāng)然泰德霍夫和斯坦 Mazor 也在這個(gè)團(tuán)隊(duì)中。 英特爾工程師泰德霍夫覺得英特爾可以制作出具有 12 項(xiàng)功能的芯片。 而這些具有鍵盤掃描,顯示控制,打印機(jī)控制及其他功能的芯片都被運(yùn)用在Busi 制造的計(jì)算器。而事實(shí)上羅克在不到兩天內(nèi)就賺了 $250 萬美元。 諾伊斯和摩爾人喜歡被昵稱為 ―Fairchildren‖。 這些也都使得人類對(duì)非生命性物質(zhì)的智能化處理成為了可能。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。特別感謝我的舍友們,他們對(duì)本課題做了不少工作,給予我不少的幫助。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。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。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。此套裝置實(shí)施方便、可靠。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(duì)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)。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。蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 28 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。 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。但是在程序編寫方面,沒有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行具體的優(yōu)化。 硬件部分設(shè)計(jì)評(píng)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(duì)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。 本章小結(jié) 本章對(duì)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。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。 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 26 空間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。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。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。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。因此,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡可能避開干擾源,并針對(duì)不同的干擾源,對(duì)耦合通道采取有效的方法。 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。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]。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。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。程序如圖 46 所示: 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 N Y N Y 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 24 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: 圖 47 顯示總數(shù)程序流程圖 本章小結(jié) 本章主要對(duì)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。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。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。 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(hào)。主程序流程圖如下圖 41 所示: 圖 41 系統(tǒng)總流程圖 查詢子程序流程圖見圖 42 所示 : 開始 調(diào)用查詢子程序 將千 .百 .十 .個(gè)位依次放入 R1. R2. R3. R4 中 調(diào)用顯示子程序 返回 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 20 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: 開始 P2 口送入 A 千位選通信號(hào)DS1=1? N Y 千位送入 20H 高 4位 5 位 P2 口送入 A 百位選通信號(hào) DS2=1? N Y 百位送入 20H 低 4 位 P2 口送入 A 十位選通信號(hào) DS3=1? N Y 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(hào) DS4=1? P2 送入 A N 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 21 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(jí)設(shè)為最低,但卻是最重要的子程序。 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(duì)所稱物體進(jìn)行顯示。 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(duì)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: 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 17 圖 39 顯示模塊 1 與控制模塊的連接 V C C、P 07P 06P 05P 04P 03P 02P 01P 00L8L7L6L5L4L3L2L1R8R7R6R5R4R3R2R1 圖 310 顯示模塊 2 與控制模塊的連接 A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9V C C14G N D77 4 L S 1 6 4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9V C C14G N D77 4 L S 1 6 4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9V C C14G N D77 4 L S 1 6 4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9V C C14G N D77 4 L S 1 6 4abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp99V C CabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp99abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp99abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp99p 1 7p 1 6蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 18 本章小結(jié) 本章主要對(duì)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(duì)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(duì)整個(gè)硬件系統(tǒng)的 建立 大有裨益。 由于輸入信號(hào)為直流電壓,在 INA121 的輸入管腳之前需接入濾波電路。微弱信號(hào) V和 V+被分別放大后從INA121 的第 6 腳輸出。由于引腳 EOC 與 DU 連接在一起,所以 MC14433 能自動(dòng)轉(zhuǎn)換。 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。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。模擬輸入電壓量程為 或 兩種,對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓為 +200MV 和 +2V。 Vpp 電壓有兩種,類似芯片最大頻率值要根據(jù)附加的編號(hào)或芯片內(nèi)的特征字決定。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。 (3) EA/Vpp 31 外部訪問允許端。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。對(duì) Flash存儲(chǔ)器編程時(shí),這個(gè)引腳用于輸入編程脈沖 PROG。除此之外 P3 端口還用于一些專門功能,具體如表 34 所示: 表 34 P3 端口的功能 P3 引腳 兼用功能 串行通訊輸入( RXD) 串行通訊輸出( TXD) 外部中斷 0( INT0) 外部中斷 1( INT1) 定時(shí)器 0 輸入 (T0) 定時(shí)器 1 輸入 (T1) 外 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 RD 5.其它的控制或復(fù)用引腳 (1) ALE/PROG 30 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí), ALE(地址鎖存允許)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。 P1- 3 端口在做輸入使用時(shí),因內(nèi)部有上接電阻,被外部拉低的引腳會(huì)輸出一定的電流。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。而在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí),接收高 8 位地址和控制信息。輸出蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 13 時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。端口置 1
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