【正文】 毫伏級，所以對運算放大器精度的要求很高。因為差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運放 ( 如 OP07) 做成一個差動放大器，如圖24所示：圖24 OP07構成的差動放大器電阻RR2 電容C1 、C2 、C3 、C4 用于濾除前級的噪聲，C1 、C2 為普通小電容，可以濾除高頻干擾，CC4 為大的電解電容，主要用于濾除低頻噪聲。因此綜合討論下來我們還是選用儀表放大器INA121芯片。前置放大電路的放大倍數設置為50。電壓放大電路的放大倍數設置的較高（取為100~200倍），則可以保證總的放大倍數。 電源選擇放大模塊與A/D轉換模塊需要正負電源，且要求電源具有穩(wěn)定性。12V穩(wěn)壓電源。其中，CW317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調的正電壓，CW337系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調的負電壓。自制電源輸出電壓的可調范圍為Uo=12~12V，滿足要求。因此經過反復比較決定選用七段LED數碼管顯示，LED能顯示數字和一些基本的字母，簡單易用，把它和74LS164（串入并出移位寄存器）相使用，大大減少了控制器的I/O口。第3章 硬件系統的設計本系統單片機選用ATMEL公司的閃速存儲器(flash ROM)型單片機芯片AT89C51。乳粉稱重控制的總體結構如圖31所示。輸入信號前級放大A/D轉換AT89C51數碼管顯示鍵盤處理圖31系統總體原理框圖 主芯片引腳應用1．電源引腳。XTAL1是片內振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。晶振的頻率可以在1MHz24MHz內選擇。在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現在此引腿時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復位。當復位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運行程序，如圖33所示：圖33 復位RST電路圖4．輸入輸出引腳 (1) P0端口[] P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口，端口置1（對端口寫1）時作高阻抗輸入端。對內部Flash程序存儲器編程時，接收指令字節(jié)。在訪問外部程序和外部數據存儲器時，P0口是分時轉換的地址(低8位)/數據總線，訪問期間內部的上拉電阻起作用。輸出時可驅動4個TTL。(3) P2端口[－] P2是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口。端口置1時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。在訪問外部程序和16位外部數據存儲器時，P2口送出高8位地址。(4) P3端口[－] P2是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口。端口置1時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內部Flash程序存儲器編程時，接控制信息。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率輸出脈沖信號(此頻率是振蕩器頻率的1/6)；在訪問外部數據存儲器時，出現一個ALE脈沖。(2) PSEN 29 該引是外部程序存儲器的選通信號輸出端。但訪問外部數據存儲器時，將不會有脈沖輸出。當該引腳訪問外部程序存儲器時，應輸入低電平。對Flash存儲器編程時，該引腳用于施加Vpp編程電壓。如圖35所示為單片機最小系統圖：圖35 單片機最小系統圖 控制模塊與轉換模塊的連接MC14433模擬電路部分有基準電壓，模擬電壓輸入。數字電路部分由邏輯控制BDC碼，輸出鎖存器，多路開關，時鐘，極性判別，溢出檢測等電路組成。同時，在DS1～DS4出現同步字位選通信號。MC14433與8051單片機的P2口相連的電路如圖36所示：圖36 MC14433與單片機連接圖該電路采用查詢方式管理MC14433的操作。 前級放大模塊INA121儀表放大器INA121構成的放大器及濾波電路如圖37所示：圖37 INA121構成的放大器這里通過調節(jié) R3的阻值來改變放大倍數。雙積分A/D轉換器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在100~200左右，可將R3接成1K的滑動變阻器，從而改變其放大倍數。 自動稱重模塊根據系統的技術要求，壓力傳感器選擇CYY1型微量固態(tài)壓力傳感器，它是由半導體應變片構成的橋式輸入動態(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是電橋調零電位器，為連接調零電位器方便，橋路本身并未接成閉合橋路。第4章 軟件系統的設計系統的軟件由三大模塊組成：主程序模塊、功能實現模塊和運算控制模塊。把設置鍵作為外部中斷0，以便能對數字按鍵進行相應處理。在該中斷響應中，單片機要完成A/D數據采集轉換、數值濾波、判斷是否有越限、標度轉換處理、繼續(xù)顯示當前重量、與額定值進行比較，調用模糊控制子程序并輸出控制信號等功能。 調零程序模塊圖該系統設置調零鍵，以方便調整硬件零件。程序流程如圖44所示： 轉換為BDC碼調顯示子程序是RETURN？恢復現場返回NY采樣并濾波停異步電機啟動A/D保護現場圖44 調零程序流程圖 顯示程序流程圖此系統是自動稱重系統，表現的是動態(tài)的乳粉落下裝入乳粉袋中的重量，使最終達到想要的重量，但此系統也可以單獨使用，為了使此稱重系統能單獨作為一個電子稱來使用，故設置該鍵。程序流程如圖45所示：圖45顯示鍵程序流程圖停步進電機保護現場啟動A/D采樣并濾波有校核標志嗎？去皮重校核BDC碼轉換調顯示子程序是RETURN？恢復現場返回NYNY該鍵的作用即終止程序的運行，當按下此鍵后系統的程序結束運行，要想繼續(xù)使用此系統中的程序，只有按RETURN鍵。第5章 系統測試本設計已經基本達到了設計要求。但由于實驗室不能提供較高精度的電容，所以本系統的精度只限于目前的程度。在微機應用于工業(yè)控制中，由于控制現場環(huán)境惡劣，情況復雜，因此必須考慮系統的抗干擾能力，以適應現場控制的需要。因此，在系統設計和制造過程中，考慮到系統的抗干擾性能的要求，從硬件和軟件上都設法提高系統的抗干擾能力，使系統充分適用于現場的要求，保證系統的可靠性。干擾的抑制要從干擾源、傳播途徑、接收器三個方面入手。干擾竄入系統的渠道有三種，即空間干擾，過程干擾，和供電系統的污染。任何電源及輸電線路都存在內阻，這些內阻就會引起電源的噪聲干擾。電源性能的好壞在很大程度上將直接影響整個系統的可靠運行。如電網電壓不穩(wěn)定，對計算機系統造成很大的干擾，干擾微機系統的正常工作，因此，系統選用帶恒溫的高精度基準的電源，并對此電源的輸出電源進行預穩(wěn)壓，這樣有效的保證了系統的抗干擾能力和A/D轉換精度。對外來的空間干擾，主要的措施是屏蔽用金屬殼體，并將機殼接地，起封閉金屬罩的作用，對共膜干擾有較強的抑制作用，在布線時，注意模擬地和數字地分開，最后經一點接入大地?？偟膩碚f，該方案設計的稱重控制系統，電路簡單，成本較低，工作可靠；并且該自動稱重系統還實現了可視化，其界面直觀，便于使用，從而杜絕不真實計量現象，維護企業(yè)和客戶的利益。第6章 設計方案評價此次系統以單片機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轉換器,把轉換后的BCD碼送入AT89C51中進行數據處理,。 軟件部分設計評價本次軟件設計我們采用模塊化編程，思路清晰，使程序簡潔、可移植性強。這就需要我們針對所選硬件外設對系統進行詳細的優(yōu)化工作，確保工藝控制的最優(yōu)化。 本章小結本章主要對整個系統設計方案進行分析評價，并最終使自己更好的了解自己所做設計的優(yōu)缺利弊，從而使自己更好的學習一些基于單片機方面的知識。此過程中重量的調節(jié)有粗調和細調，分別有兩臺電動機及內部程序控制完成。本設計的任務是設計一種稱重控制系統，究其實質是一個嵌入式應用軟件的開發(fā)。本文采用單片機AT89C51 性價比高，硬件設計簡潔，整個控制系統通過設置的參數，根據單片機自動修正啟動稱重控制裝置，調整滿足現場需要，同時可通過數碼顯示，清楚的觀測到稱重值，超過限定值進行中斷處理。要完成一個好的設計方案，需要對用戶提出的需求有一個清楚的認識，針對用戶的需求指定系統硬件外設和編寫程序，并且細化程序，使軟件最大程度地發(fā)揮系統功能。致 謝本次設計是在我的導師李澤的親切關懷和悉心指導下完成的。從課題的選擇到項目的最終完成，李老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學四年求學生活的電氣0722各位同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、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費德里科Faggin，特德Hoff和斯坦發(fā)明的。英特爾的歷史1968年，鮑勃?諾伊斯自己寫了一網頁關于他想要創(chuàng)辦的新公司的構思，而這些構思也足已說服舊金山風險資本家羅克參與到諾伊斯和摩爾的新公司創(chuàng)建中。一個芯片是否能具有12種功能1969年年底，一位來自日本的潛在客戶Busi預定了12種特制的電腦芯片。而這些具有鍵盤掃描，顯示控制，打印機控制及其他功能的芯片都被運用在Busi制造的計算器。作為新型芯片的程序編寫員，費德里科Faggin領導了這個新型芯片設計團隊，當然泰德霍夫和斯坦Mazor也在這個團隊中。九個月后，一項革命性的成果誕生了，它填補了之前芯片的一些不足之處。英特爾4004微處理器4004是世界上第一個通用的微處理器。在60年代后期，許多科學家曾討論過微型計算機的可能性，但幾乎所有人都認為，集成電路技術還沒有到達這一成熟地步。霍夫和英特爾開發(fā)團隊在一個只有4毫米長3毫米寬的電腦內部安裝了超過2300個的晶體管。憑借其4位CPU，命令寄存器，譯碼器，解碼控制，控制的機器的命令和臨時登記的監(jiān)測，4004是一個一個小的發(fā)明啦！單片機構架他的NVIDIA nForce媒體與通訊處理器（MCP）為桌面提供了先進的技術和無與倫比的性能，移動和專業(yè)系統，并繼續(xù)在平臺技術NVIDIA傳統的行業(yè)處于領先地位。比于相同的功能雙芯片，單芯片NVIDIA架構提供了一種固有的性能優(yōu)勢相。除了整體延遲降低，NVIDIA nForce MCP也顯著提高者設備的吞吐量。極快的專用HyperTransport連接讓與CPU的NVIDIA ，保證了充足的系統帶寬。當多個設備同時運行或用于支持高帶寬設備時，這種技術是十分有利的。 設計效率：。該技術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。 先進的技術特點：AVR 內核具有豐富的指令集和 32 個通用工作寄存器。這種結構大大提高了代碼效率，并且具有比普通的 CISC微控制器最高至 10倍的數據吞吐率。工作于空閑模式時 CPU 停止工作，而 SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中斷系統繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時終止 CPU 和除了異步定時器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉換時的開關噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力。片內 ISP Flash 允許程序存儲器通過 ISP 串行接口，或者通用編程器進行編程，也可以通過運行于 AVR 內核之中的引導程序進行編程。在更新應用Flash存儲區(qū)時引導Flash區(qū)(Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運行，實現了 RWW 操作。 ATmega8 具有一整套的編程與系統開發(fā)工具，包括：C 語言編譯器、宏匯編、 程序調試器 / 軟件仿真器、仿真器及評估板。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統和應用軟件拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。還有一類計算機，大多數人卻不怎么熟悉。顧名思義，這種計算機的最小系統只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄像機、攝像機、全