【正文】 R E SE T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10VCC40GND208 0 3 1C2C3S1V C C 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。 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。同時(shí)，在 DS1～ DS4 出現(xiàn)同步字位選通信號(hào)。MC14433 與 8051 單片機(jī)的 P2 口相連的電路如圖 36 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） 15 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。 前級(jí)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 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 這里通過調(diào)節(jié) R3 的阻值來改變放大倍數(shù)。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(hào)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)。 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： R2R E S 2R3R E S 2R4R E S 2R5R E S 2R1P O T 2+ 6V 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。 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 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。把設(shè)置鍵作為外部中斷 0，以便能對(duì)數(shù)字按鍵進(jìn)行相應(yīng)處理。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(hào)等功能。 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。程序流程如圖 44所示： 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 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 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。程序流程如圖 45 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 N Y 采樣并濾波 停異 步電機(jī) 啟動(dòng) A/D 保護(hù)現(xiàn)場 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 45 顯示鍵程 序流程圖 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。 停異步電機(jī) 是 RETURN？ 返回 N Y BDC 碼轉(zhuǎn)換 調(diào)顯示子程序 是 RETURN？ 恢復(fù)現(xiàn)場 返回 N Y 保護(hù)現(xiàn)場 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 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。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。 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。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。干擾的抑制要從干擾源、傳播途徑、接收器三個(gè)方面入手。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。 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。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。如電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，對(duì)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(duì)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。對(duì)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(duì)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。 總的來說，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。 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第 6 章 設(shè)計(jì)方案評(píng)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(hào)為輸入信號(hào) ,通過前級(jí)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 ,最后在數(shù)碼管上顯示 .系統(tǒng)的精度基本達(dá)到了要求。 軟件部分設(shè)計(jì)評(píng)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)。這就需要我們針對(duì)所選硬件外設(shè)對(duì)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。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析評(píng)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(shí)。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。 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)。 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。 要完成一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案，需要對(duì)用戶提出的需求有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)，針對(duì)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。 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 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。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。 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。 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(qǐng)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！ 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 參 考 文 獻(xiàn) 1 周航慈 .單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù) .北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020. 2 李朝青 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) .1999,209～ 210. 3 陳龍三 .8051單片機(jī) C語言控制與應(yīng)用 .1999. 4 薛棟梁 .單片機(jī)原理與應(yīng)用 .2020,254～ 265. 5 王瓊 .單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程 .合肥工業(yè)大學(xué)出版社 ,2020. 6 馮建華 .單片機(jī)應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā) .人民郵電出版社 ,2020. 7 劉悅 .單片機(jī)在智能充電器中的應(yīng)用 .1999,22(6):725～ 729. 8 金燕 .門式起重機(jī)用電子吊秤 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .2020,18(5):55～ 58. 9 霍愛清 .基于 89C51單片機(jī)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .2020,18(6):10～ 12. 10 閻石 .數(shù)字電子枝術(shù)基礎(chǔ) .1995. 11 沈紅衛(wèi) .基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .電子工業(yè)出版社 ,2020. 12 聶毅 .宏匯編語言程序設(shè)計(jì)教程 .電子工業(yè)出版社 ,1998. 13 楊文龍 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 .1998. 14 薛鈞義 .MCS－ 51／ 96系列單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用 .1997. 15 高金峰 .帶通訊接口的電子稱重系統(tǒng) .1998. 16 龔光華 .單片機(jī)認(rèn)識(shí)與實(shí)踐 .北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020. 17 趙茂泰 .智能儀器原理及應(yīng)用（第 2版） .電子工業(yè)出版社 ,2020. 18 馬忠梅 .單片機(jī)的 C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) (第三版 ).2020. 19 劉悅 .單片機(jī)在智能充電器中的應(yīng)用 .四川師范大學(xué)學(xué)報(bào) .（ 6） :725～ 729. 20 王幸之 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù) .北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020. 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 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。 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。 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。 鮑勃 ?諾伊斯自己寫了一網(wǎng)頁關(guān)于他想要?jiǎng)?chuàng)辦的新公司的構(gòu)思，而這些 構(gòu)思也足已說服舊金山風(fēng)險(xiǎn)資本家羅克參與到諾伊斯和摩爾的新公司創(chuàng)建中。 一個(gè)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(yù)定了 12 種特制的電腦芯片。 雖然英特爾沒有適合做這項(xiàng)工作的人才，但他們確能提出一個(gè)關(guān)于這項(xiàng)工作的解決方案。 最終英特爾和 Busi 在共同資助新的可編 程，多用途邏輯芯片上達(dá)成了協(xié)議。 九個(gè)月后，一項(xiàng)革命性的成果誕生了，它填補(bǔ)了之前芯片的一些不足之處。 次年Busi 變破產(chǎn)了，他們生產(chǎn)的產(chǎn)品從未使用過 4004 芯片。 英特爾 4004 微處 理器 4004 是世界上第一個(gè)通用的微處理器。但英特爾的 Ted Hoff 的并不這樣認(rèn)為，他認(rèn)為新的硅門控 MOS 技術(shù)可以使單芯片 CPU（中央處理單元）的制造成為可能，因此他也就成為史上有這前衛(wèi)意識(shí)的第一人。 憑借其 4 位 CPU，命令寄存器，譯碼器，解碼控制，控制的機(jī)器的命令和臨時(shí)登記的監(jiān)測， 4004 是一個(gè)一個(gè)小的發(fā)明 啦！ 今天的 64 位微處理器仍然是基于類似的設(shè)計(jì)，微處理器仍然是最復(fù)雜的大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品，它機(jī)內(nèi)超過550 萬個(gè)晶體管，并進(jìn)行著每秒超過幾億次的計(jì)算量，而且這種微處理器肯定會(huì)更新淘汰的很快。 ? 降低延遲： 比于相同的功能雙芯片，單芯片 NVIDIA 架構(gòu)提供了一種固有的性能優(yōu)勢(shì)相。 極快的專用 HyperTransport 連接讓與 CPU 的 NVIDIA MCP 的通信速度高達(dá)，保證了充足的系統(tǒng)帶寬。 蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 ? 設(shè)計(jì)效率： 相比于目前市場上現(xiàn)有的 微米的產(chǎn)品， NVIDIA 公司推出的單芯片架構(gòu)采用 微米工藝技術(shù)。 ? 先進(jìn)的技術(shù)特點(diǎn)： 內(nèi)建的 NVIDIA RAID 技 術(shù)，提供了優(yōu)化的系統(tǒng)的性能。 此外，處理器的 NVIDIA nForce 解決方案提供了支持最新圖片的功能。 AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和 32 個(gè)通用工作寄存器。這種結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)吞吐率。工作于空閑模式時(shí) CPU 停止工作，而 SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時(shí)終止 C