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)

1、蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)的乳粉包裝稱重控制設(shè)計(jì)摘要本論文在分析了國(guó)內(nèi)外稱重技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，著重對(duì)一個(gè)用于工業(yè)控制且功能較齊全的自動(dòng)稱重系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的進(jìn)展，自動(dòng)在線稱 重，快速動(dòng)態(tài)稱重在整個(gè)稱重系統(tǒng)中有了很大的發(fā)展。因此，進(jìn)一步采用新技術(shù)， 開(kāi)發(fā)各種自動(dòng)稱重系統(tǒng)和提高稱重的準(zhǔn)確度已經(jīng)成為了多數(shù)國(guó)家科技發(fā)展的重中 之重。本稱重系統(tǒng)除了有關(guān)于數(shù)據(jù)的收集， 處理，運(yùn)行和通信之外， 還有更多的其他 輔助功能：自動(dòng)稱重系統(tǒng)除了能夠儲(chǔ)存數(shù)據(jù)資料到資料庫(kù)中，還可以將資料以打印 稿的形式呈現(xiàn)。最重要的是，該自動(dòng)稱重系統(tǒng)還可以隨時(shí)對(duì)資料庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)

2、和查詢。本論文所設(shè)計(jì)的自動(dòng)稱重系統(tǒng)是應(yīng)用于工業(yè)上的乳粉包裝自動(dòng)稱重中的，它的實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)過(guò)程， 第一階段由異步電機(jī)帶動(dòng)粗螺旋推進(jìn)器給料， 這一階段可看成為 粗調(diào)過(guò)程，給料重量一定要小于額定重量。第二階段由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)細(xì)螺旋推進(jìn)器 進(jìn)料，可看成是細(xì)調(diào)過(guò)程，使實(shí)際重量等于要求的額定重量。本稱重系統(tǒng)采用單片機(jī) AT89C51 為控制核心，實(shí)現(xiàn)稱重儀的基本控制功能。 系統(tǒng)的硬件部分包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理兩大部分，其中數(shù)據(jù)采集部分由稱重儀模 擬器、信號(hào)的前級(jí)處理（采用儀表放大器 INA121 ）和 雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換部分組成。 由于稱重儀設(shè)計(jì)中電路的精度及抗工頻干擾能力要求較高，故選用精度較高的儀表 放

3、大器 INA121 和抗工頻干擾能力較強(qiáng)的雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器 MC14433。本系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用傳感器，各種芯片及單片機(jī)使得該稱重系統(tǒng)的實(shí)際操作性更 強(qiáng)，便于應(yīng)用于工業(yè)上。蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）II關(guān)鍵詞 雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換；儀表放大；AT89C51 單片機(jī)；數(shù)據(jù)采集蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IIIThe Design of Weighing and Packing of Milk PowderBased on SinglechipAbstractBasis on the research ing of the progress of the weigh

4、ing tech no logy, this paperintroduces the development of automatic weighing system which has a complete fun ctio n.With the progress of automation in industry and modernization in management, there ismuch progress in weigh ing on li ne, fast and dyn amic weigh ing and system of weighing.Adopti ng n

5、 ewer tech no logy, develop ing diversified automatic weighi ng system, improving accuracy and enhancing n etwork function are emphasized in every country nowadays.Besides the fun cti on of collect ing, process ing, display ing and com muni catio n ofdata about weight, the automatic weighi ng system

6、 can also save data in databasea nd printdata in report form. It can also visit and query the records in database.The article in troduced the automatic n amed weighi ng system which is applied in the industry, its realizati on has two processes, the first stage is the spiral propeller by theasynchro

7、nous machi ne belt to afford the material, this age which is worthy of look ing at isbecause of the coarse adjustme nt process,certa inly it must be smaller tha n the scheduleweight for the material weight. The sec ond stage is impetus which is much more precisethan the first spiral propeller feedi

8、ng, it may be regarded as the special process. This systemhas bee n applied in the sen sor, each kind of chips and mono lithic in tegrated circuits.This system is based on sin gle chip AT89C51, it can make electro nic scales basiccon trol fun cti on come true. Systems hardware in eludes smallest sys

9、tem board and theacquisiti on of data. The smallest system part mai nly realizes the dem on strati on of the蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）IVdiodes and the control of keyboard ,the part of data acquisition is consists of the simulatorof weigh ing meter , sig nal level process ing (amplifier INA121) and the fr

10、acti on of thedouble in tegral A/D conv ersi on . Because of the high request in precisi on of the electriccircuit of the weighing meter design and the ability of anti-power frequency disturba nee, theselect ion of the high precisi on applia nee such as the amplifier INA121 and double in tegralA/D s

11、witch MC14433.The system would be stron ger by using differe nt eleme nts,a nd it would have betterperforma nee in applicati on of the in dustry.Key words double integral A/D transformation; measuring applianee enlargement;AT89C51 sin gle chip; collectio n of data蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5目錄第 1 章緒論.11.1

12、引言. 11.2電子稱重技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) .11.2.1稱重傳感器 . 21.2.2稱重儀表.21.2.3承載器.31.3論文研究的目的及意義 .31.4本課題研究的主要內(nèi)容 . 4第 2 章主要元器件選型 .52.1轉(zhuǎn)換電路芯片選擇 . 52.2主控芯片選擇.62.3儀表放大器選擇.72.4電源選擇.82.5顯示模塊選擇.92.6本章小結(jié).9第 3 章硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì).113.1電路總體原理框圖設(shè)計(jì) . 113.2主芯片引腳應(yīng)用.113.3控制模塊與轉(zhuǎn)換模塊的連接 . 143.4前級(jí)放大模塊 INA121 . 153.5自動(dòng)稱重模塊.163.6顯示模塊與控制模塊的連接 .163.7本章小結(jié). 1

13、8 .第 4 章軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì).194.1主程序模塊.194.2子程序模塊.194.3中斷程序模塊圖.204.3.1TO 中斷程序.204.3.2T1 中斷子程序.204.4調(diào)零程序模塊圖 . .204.5顯示程序流程圖. 22 .4.6退出程序流程圖. 23 .4.7顯示總數(shù)程序流程圖 . 24 .4.8本章小結(jié). 24 .第 5 章系統(tǒng)測(cè)試.255.1硬件抗干擾的設(shè)計(jì).22蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）65.2電源的干擾以及抑制措施 .225.3空間干擾的防御措施 .235.4本章小結(jié). 26第 6 章設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià). 276.1硬件部分設(shè)計(jì)評(píng)價(jià) . 246.2軟件部分設(shè)計(jì)評(píng)價(jià).

14、246.3本章小結(jié). 27結(jié)論.25致謝.26參考文獻(xiàn).30附錄 A 譯文.31單片機(jī)的歷史. .31附錄 B 外文原文.40附錄 C 設(shè)計(jì)總電路圖.49附錄 D 程序.49蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章緒論1.1 引言電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)測(cè)量和控制技術(shù)的迅速 發(fā)展和廣泛應(yīng)用，從國(guó)防技術(shù)、航空航天等到日常生活中的電梯、微波爐等都采用 到了微機(jī)測(cè)控技術(shù)。工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)稱重系統(tǒng)就是微機(jī)測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用。自動(dòng)稱 重系統(tǒng)主要包括稱重裝置和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)兩大部分。物料計(jì)量是工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易流通中的重要環(huán)節(jié)。稱重裝置或衡量器是不可缺少的計(jì)量工具。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

15、的發(fā)展和商品流通的擴(kuò)大，衡量器的需求也日益增多， 過(guò)去沿用的機(jī)械杠桿秤已不能適應(yīng)自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的要求。自六十年代以后， 由于傳感器技術(shù)和電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子稱重技術(shù)日趨成熟，并逐步取代機(jī)械 秤。尤其是七十年代初期，微處理機(jī)的出現(xiàn)使電子稱重技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。 快速、淮確、操作方便、消除人為誤差、功能多樣化等方面己成為現(xiàn)代稱重技術(shù)的 主要特點(diǎn)。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商 業(yè)管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起到了 縮短作業(yè)時(shí)間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強(qiáng)企 業(yè)管理、改善經(jīng)營(yíng)等多方面的作用。

16、稱重裝置應(yīng)用己遍及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得 了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但是，我國(guó)在這方面的產(chǎn)品少且功能不齊全，所以改善現(xiàn)有稱重裝置、開(kāi)發(fā)研究功能齊全的自動(dòng)稱重系統(tǒng)是勢(shì)在必行的。1.2 電子稱重技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)自七十年代以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家在電子稱重方面，無(wú)論從技術(shù)水平、品種和規(guī)模等 方面都達(dá)到了較高水平。在技術(shù)水平方面的主要標(biāo)志是準(zhǔn)確度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠 性。目前作為貿(mào)易結(jié)算用的靜態(tài)秤 （如平臺(tái)秤、 汽車衡、 靜態(tài)軌道衡等） 己能做到 0、 I、 M、 L 規(guī)定的 3000d（分度），最高可做到 6000d。在穩(wěn)定性方面要求一年內(nèi) 不允許超差。在可靠性方面稱重傳感器在正常使用條件下的壽命一般在十年以上， 儀表的

17、平均故障間隔時(shí)（MTBF ）都超過(guò) 2000小時(shí)，有些產(chǎn)品達(dá)到 5000 小時(shí)。在 生產(chǎn)過(guò)程用電子秤方面，由于加強(qiáng)了應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)，能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境（高溫、 振動(dòng)、粉塵、電磁干擾、爆炸危險(xiǎn)等）下使用；準(zhǔn)確度一般能做到0.10.3%。在品種方面隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要和新技木的應(yīng)用，出現(xiàn)了新品種，如非連續(xù)式 自動(dòng)累加蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2秤、電腦組合包裝秤、高速自動(dòng)包裝秤等、這些自動(dòng)秤往往與生產(chǎn)過(guò)程緊 密相連，成為生產(chǎn)線的一個(gè)組成部分，或者與生產(chǎn)機(jī)械組合成一臺(tái)機(jī)電一體化設(shè)備。電子稱重裝置主要由承載器、稱重傳感器和稱重儀表三部分組成，稱重方式也 是電子稱重技術(shù)不可分割的內(nèi)容，下面

18、分別敘述其進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)。1.2.1 稱重傳感器稱重傳感器是電子稱重的核心部件，它把重力轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。稱重傳感器從 原理上分有很多種，包括電阻應(yīng)變式、壓磁式、電容式、振弦式、電感式、核輻射 式等，但從準(zhǔn)確度、重復(fù)性、經(jīng)濟(jì)性、使用方便等方面綜合考慮，目前大量生產(chǎn)的 仍然是電阻應(yīng)變式傳感器。它在稱重傳感器中所占的比例達(dá) 90%以上。電阻應(yīng)變式 傳感器近幾年在性能上又有了提高。隨著工業(yè)控制系統(tǒng)向數(shù)字化發(fā)展，近幾年來(lái)數(shù)字式稱重傳感器也被開(kāi)發(fā)和應(yīng) 用。由干它直接輸出數(shù)字量，大大提高了傳輸中的抗干擾能力，并使得與計(jì)算機(jī)的 通信極為方便12。由于取消了儀表中的模擬放大、A/D 轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，使儀表大為簡(jiǎn) 化

19、在計(jì)算機(jī)中顯示和控制的場(chǎng)合，可以不用稱重儀表。目前這種傳感器大致有兩類： 電阻應(yīng)變式數(shù)字稱重傳感器和新型數(shù)字式稱重傳感器。1.2.2 稱重儀表稱重儀是電子衡器的一種，電子衡器是自動(dòng)化稱重控制和貿(mào)易計(jì)量的重要手 段，對(duì)加強(qiáng)企業(yè)管理、嚴(yán)格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運(yùn)輸、港口計(jì)量和科學(xué)研究都起 到了重要作用。電子衡器具有反應(yīng)速度快、測(cè)量范圍廣、應(yīng)用面廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使 用操作方便、信號(hào)遠(yuǎn)傳便于計(jì)算機(jī)控制等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于煤炭、石油、化工、 電力、輕工、冶金、礦山、交通運(yùn)輸、港口建筑機(jī)械制造和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。稱重儀表由于采用了低漂移高增益放大器、 高分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換器、單片微型機(jī)、電可擦存儲(chǔ)器（EEPR

20、OM）和非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器（NOVRAM），使其性能和功能都有 了很大提高。近幾年來(lái)稱重儀表又增加了兩項(xiàng)新技術(shù)：工-積分的增量）調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器和印刷電路板的表面安裝技術(shù)（SMT）。這些新技術(shù)的采用，進(jìn)一步提高 了儀表性能和可靠性，井為儀表小型化創(chuàng)造了有利條件。在性能上已能做到：非線 性優(yōu)于 0.01%靈敏度優(yōu)十 0.2V/d，A/D 轉(zhuǎn)換速度一般為 1030 次/秒，用于動(dòng)態(tài)稱蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3重可達(dá) 100 次/秒以上。由于采用了比較方式測(cè)量，傳感器供橋電源和A/D 轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電源共用一個(gè)電源，使電源波動(dòng)的影響得到了補(bǔ)償。為了便于與計(jì)算機(jī)通信，現(xiàn)代稱重儀表都配有各種

21、輸出接口供選用。如RS232C、RS485 或 RS422A、20mA 電流環(huán)、模擬量（420mA）以及繼電器接點(diǎn)輸 出。有些制造廠為了加強(qiáng)儀表與計(jì)算機(jī)的通信，采用直接與工業(yè)控制機(jī)總線相連的 方式5。如西門子 SIWARE 稱重儀的輸出能直接與兩門子 PLC 控制器的總線相連。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和環(huán)境中干擾源是各種各樣的，如噪音干擾、工頻干擾等，抗工頻 干擾能力成為衡量電子衡器性能的重要指標(biāo)。為了具備這一性能，市場(chǎng)上的電子衡 器的電路普遍較復(fù)雜，相對(duì)地，成本也較高。而本產(chǎn)品電路簡(jiǎn)單，成本低，抗工頻 干擾強(qiáng)，具有很好的推廣價(jià)值。為了適應(yīng)各種應(yīng)用的需要，當(dāng)前稱重儀表發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)是：通過(guò)硬件或軟件 的積木

22、式組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能需求。 例如在儀表機(jī)箱內(nèi)通過(guò)不同電路板的組合或 更換軟件存儲(chǔ)芯片，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能，以滿足各種用途。1.2.3 承載器承載器是承載重力并將力傳遞到稱重傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)。國(guó)外已較多的采用 CAD 進(jìn)行承載器（秤臺(tái)或秤架）的設(shè)計(jì)，在保證一定強(qiáng)度和剛度的前提下優(yōu)化設(shè)計(jì)， 從而達(dá)到節(jié)省鋼材，降低造價(jià)的目的2。據(jù)國(guó)外資料介紹，在電子稱重裝置中，稱重傳感器的價(jià)格這幾年變動(dòng)不大，儀 表價(jià)格隨著電子器件價(jià)格下降而成下降趨勢(shì)，而占成本比重比較大的承載器由于鋼 材和加工費(fèi)用的上漲使成本提高。因此要降低成本提高競(jìng)爭(zhēng)力，重點(diǎn)是降低秤臺(tái)造 價(jià)，所以優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)展薄型結(jié)構(gòu)己是制造廠向的主要目標(biāo)。1.

23、3 論文研究的目的及意義隨著工業(yè)自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的進(jìn)展，自動(dòng)在線稱重、快速在線稱重和稱重系 統(tǒng)有了很大發(fā)展。進(jìn)一步采用新技術(shù)，開(kāi)發(fā)各種自動(dòng)稱重系統(tǒng)，提高動(dòng)態(tài)稱重的準(zhǔn) 確度，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能是當(dāng)今各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)3。本課題正是從這一方面出發(fā)進(jìn)行設(shè) 計(jì)的，使得本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)稱重系統(tǒng)既能獲取稱重信息，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)稱重信息的 管理，而且其穩(wěn)定性好，稱量速度快、精度高，可連續(xù)自動(dòng)稱重，顯示稱量結(jié)果， 實(shí)現(xiàn)了稱重?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并且該自動(dòng)稱重系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了可視化，從而杜絕不真實(shí)計(jì)蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4量現(xiàn)象，維護(hù)企業(yè)和客戶的利益。另外，其界面直觀，便于使用。而且本設(shè)計(jì)電路 簡(jiǎn)單，成本低，抗工頻

24、干擾強(qiáng)，具有很好的推廣價(jià)值。1.4 本課題研究的主要內(nèi)容本課題是設(shè)計(jì)一種基于 AT89C51 單片機(jī)的乳粉包裝稱重控制的電路，主旨是設(shè) 計(jì)一稱重儀，對(duì)模擬器輸出的微弱信號(hào)（012mV）進(jìn)行前級(jí)放大處理，再以較小的失 真、誤差來(lái)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，并要求具備較強(qiáng)的抗工頻干擾能力。最后利用單片機(jī) AT89C51 對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，控制數(shù)碼管顯示等。主要要求：（1）該稱重系統(tǒng)中每袋 乳粉額定重量為 500克；（2）要求每小時(shí)包裝數(shù)量為 200 袋; （3）系統(tǒng)的稱重控制控制精 度要求為）.1%。蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5第 2 章主要元器件選型2.1 轉(zhuǎn)換電路芯片選擇采用 8 位

25、 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809。 ADC0809 是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器， 雙列直插式, 最快的轉(zhuǎn)換速度為 100us,其引腳圖如圖 2-1 所示：IN-0mst2-12-2IN-12-32-4IN-22-52-6IN-32-7lsb2-8IN-4EOCIN-5ADD-AIN-6ADD-BADD-CIN-7ALEref(-)ENABLESTARTref(+)CLOCK262728127345221612圖 2-1 ADC0809 引腳圖2524239670212079188151417蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6它由 8 路模擬開(kāi)關(guān)，8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，三態(tài)輸出鎖存

26、器以及地址鎖存器譯碼器等組成。但由于其抗工頻干擾能力較弱，因此綜合考慮下來(lái)，我們決定采用雙積分A/D 轉(zhuǎn)換器。雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗工頻干擾能力。對(duì)正負(fù)對(duì)稱的工頻干擾信號(hào) 積分為零，所以對(duì) 50HZ 的工頻干擾抑制能力較強(qiáng)，對(duì)高于工頻干擾（例如噪聲電 壓）已有良好的濾波作用5。只要干擾電壓的平均值為零，對(duì)輸出就不產(chǎn)生影響。 尤其對(duì)本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號(hào)，很容易受到工頻信號(hào)的影響。故而采用雙積 分型 A/D 轉(zhuǎn)換器可大大降低對(duì)濾波電路的要求。作為稱重儀，系統(tǒng)對(duì) AD 的轉(zhuǎn)換速度要求并不高，精度上 11 位的 AD 足以滿 足要求。另外雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器較強(qiáng)的抗干擾能力，和

27、精確的差分輸入，低廉的 價(jià)格。綜合的分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，我最終選擇了MC14433。MC14433 是美國(guó) Motorola 公司推出的單片 3 1/2 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其中集成了雙 積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器所有的 CMOS 模擬電路和數(shù)字電路3。具有外接元件少，輸入阻 抗高，功耗低，電源電壓范圍寬，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn) 換功能，只要外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個(gè)完整的 A/D 轉(zhuǎn)換器，其主要功能特性 如下：1精度：讀數(shù)的）.05%1 字；2模擬電壓輸入量程：1.999V 和 199.9mV 兩檔; 3轉(zhuǎn)換速率：225 次/S； 4輸入阻抗：大于 1000MQ; 5電源電壓

28、：4.8V V;6.功耗：8mW（5V 電源電壓時(shí)，典型值）;7.采用字位動(dòng)態(tài)掃描 BCD 碼輸出方式，即千、百、十、個(gè)位 BCD 碼分時(shí)在 Q0 Q3 輪流輸出，同時(shí)在 DS1 DS4 端輸出 同步字位選通脈沖，很方便實(shí)現(xiàn) LED 的動(dòng)態(tài)顯示。MC1443 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2-2 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）7圖 2-2 MC1443 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.2 主控芯片選擇本設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，我原本想采用 CPLD （復(fù)雜可編程邏輯電路）或 FPGA （現(xiàn)場(chǎng)可 編程門列陣）作為系統(tǒng)的控制器。因?yàn)?CPLD 具有豐富的可編程 I/O 引腳，使用方便 靈活，不但可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的邏輯器件功能，還可

29、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的時(shí)序邏輯功能，適合完成 各種算法和組合邏輯9。但是功耗要比較大，且集成度越高越明顯。FPGA 可作為實(shí) 現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，特別用于大電流、大電壓場(chǎng)合的控制，規(guī)模大，密度高， 它將所有的器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可用EDA 軟件仿真、調(diào)試，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。FPGA 采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心。蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8但考慮到由于設(shè)計(jì)的是擺錘運(yùn)動(dòng)控制，F(xiàn)PGA 的高速處理功能不能得到充分的體現(xiàn)，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同時(shí)芯片的引腳多使實(shí)物硬件電路板 布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)

30、的實(shí)際焊接的工作，降低了PCB 板的靈活性。因此我們決定改變思路，采用普通單片機(jī)控制，第一個(gè)想到的便是8 位的 51 單片機(jī) AT89C51。AT89C51 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦 寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi) 置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89C51 提 供了高性價(jià)比的解決方案o單片機(jī) AT89C51 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，4

31、0 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/ 輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2 個(gè)全雙工串 行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微 處理器和Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。如圖為 AT89C51 引腳圖:2.3 儀表放大器選擇由于壓力傳感器輸出的電壓信號(hào)為毫伏級(jí)，所以對(duì)運(yùn)算放大器精度的要求很2345678J3-01514311918917七P10P00,P11P01P12P02P13P03.P14P04 P15P05P16P06P17P07INT1P20I

32、NT0P21P22.T1P23 T0P24P25EA/VPP26P27X1X2RESETFXDTXDRDALE/PWRPSEN383/363534333221222324252627281011300-29-139蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9高。因此我們?cè)鞠氩捎酶呔鹊推七\(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器。因?yàn)椴顒?dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放（如 OP07）做成一個(gè)差動(dòng)放大器，如圖 2-4 所示：圖 2-4 OP07 構(gòu)成的差動(dòng)放大器電阻 R1、R2 電容 C1、C2、C3、C4 用于濾除前級(jí)的噪聲，C1、C2 為普通小電容，可以濾除高頻干擾，C3、C4 為大

33、的電解電容，主要用于濾除低頻噪聲。 但考慮到其電路復(fù)雜，需要的元器件多，成本較高。因此綜合討論下來(lái)我們還是選用儀表放大器 INA121 芯片。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 2-5 所示：圖 2-5 INA121 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖INA121 是 Texes Instruments BB 公司生產(chǎn)的 FET 輸入、低功耗儀器放大電路， 性能優(yōu)越。前置放大電路的放大倍數(shù)設(shè)置為 50。較小的前置放大倍數(shù)可以避免極化 電壓的影響。電壓放大電路的放大倍數(shù)設(shè)置的較高（取為100200 倍），則可以保證總的放大倍數(shù)。同時(shí)采用儀表放大器 INA121 構(gòu)成的電路還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元器件 少，成本較低等優(yōu)勢(shì)。2.4 電源選擇放大模塊

34、與 A/D 轉(zhuǎn)換模塊需要正負(fù)電源，且要求電源具有穩(wěn)定性。故剛開(kāi)始首 先考慮采用 MC7812（正壓）MC7912MC （負(fù)壓）構(gòu)成的的2V 穩(wěn)壓電源。但其不可 調(diào)，不能滿足所需要的正負(fù) 5V 電源的要求，所以我采用自制電源，可調(diào)式三端集 成穩(wěn)壓器是輸出蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10電壓可以連續(xù)調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓器， 有輸出正電壓的 CW317 系列（LM317）蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11三端穩(wěn)壓器；有輸出負(fù)電壓的 CW337 系列（LM337）三端穩(wěn)壓器。其中，CW317 系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，CW337 系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的負(fù)電壓。穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過(guò)流

35、、過(guò)熱保護(hù)電路。自制電源輸出電壓的可調(diào)范圍為Uo=-1212V，滿足要求。如圖 2-6 所示為 CW317 應(yīng)用電路圖：D2圖 2-6 穩(wěn)壓器 CW317 應(yīng)用電路圖2.5 顯示模塊選擇顯示模塊主要用于重量的顯示，原本采用字符型液晶模塊 JM1602C, JM1602C 能顯示基本的 ASCU碼字符，采用 CMOS 工藝低功耗，內(nèi)置 KS0066 驅(qū)動(dòng)器，數(shù)據(jù) 可直接傳送，用并行輸入輸出形式，數(shù)據(jù)傳送快，低延遲顯示體現(xiàn)多樣性，但是 JM1602C 的引腳電平為+5V，RAM 的引腳電平為+3.3V，這樣就要解決電壓不匹配 問(wèn)題，靈活性降低10。因此經(jīng)過(guò)反復(fù)比較決定選用七段 LED 數(shù)碼管顯示，

36、LED 能 顯示數(shù)字和一些基本的字母，簡(jiǎn)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。2.6 本章小結(jié)經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析和比較、實(shí)際模擬和理論論證，決定了系統(tǒng)各模塊的最終方案如 下：C)ECCTR02VwtDI400LM317T4001C3|R1jlil蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12（1）電源模塊：采用自制可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓電源；（2）放大模塊：采用儀表放大器 INA121 ; (3) A/D 轉(zhuǎn)換模塊：采用雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器 MC14433;(4)控制模 塊：采用單片機(jī) AT89C51 ；( 5)顯示模塊：采用七段 LED 數(shù)碼管

37、。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第 3 章硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 電路總體原理框圖設(shè)計(jì)本系統(tǒng)單片機(jī)選用ATMEL 公司的閃速存儲(chǔ)器 (flash ROM)型單片機(jī)芯片AT89C51。AT89C51 是 ATMEL 公司的新一代 8 位的一片機(jī)產(chǎn)品，帶有 4KROM、128BRAM，最大工作頻率 24MHZ13;同時(shí)，具有 32 條輸入輸出線，16 位定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器，5 個(gè)中斷源，一個(gè)串行口；它具有集成度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小可靠 性高，處理功能強(qiáng)，速度快等特點(diǎn)。乳粉稱重控制的總體結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。輸入信號(hào)送入前級(jí)放大器放大，再經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成 BCD 碼，然后把

38、 BCD 碼送入單片機(jī) AT89C51 中進(jìn)行處理， 最后把數(shù)據(jù)送出數(shù)碼管顯示。圖 3-1 系統(tǒng)總體原理框圖3.2 主芯片引腳應(yīng)用1 電源引腳。2.外接晶體引腳 XTAL10XTAL1 是片內(nèi)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(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸 空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時(shí)鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz-24MHz 內(nèi)選擇。電容取 30PF 左右，具體實(shí)現(xiàn)如 圖 3-2 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）143復(fù)位 RST。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期

39、（24 個(gè)振蕩周期）以上的高 電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后 PO-P3 口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 ROM 的 00H 處開(kāi)始運(yùn)行程序，如圖 3-3 所示:FESET圖 3-3 復(fù)位 RST 電路圖4 輸入輸出引腳P0 端口 P0.0-P0.7 P0 是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 端口，端口置 1 （對(duì) 端口寫 1）時(shí)作高阻抗輸入端。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL。對(duì)內(nèi)部 Flash 程序 存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié)；校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)

40、，要求外接上拉電阻。在訪 問(wèn)外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址（低 8 位）/數(shù)據(jù)總線，訪問(wèn) 期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。P1 端口 P1.0- P1.7 P1 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出 時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL0端口置 1 時(shí)， 內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平， 作輸入用， 對(duì) 內(nèi)部 Flash圖 3-2 晶振電路圖VCCEA/Vpp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程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低 8 位地址信息。（3） P2 端口 P2.0- P2.7 P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL

41、。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。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。在訪問(wèn)外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高 8 位地址。而在訪問(wèn) 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。P3 端口 P3.0 P3.7 P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。輸出 時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL0端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。P13 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。對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接控制信息。除此之外 P3 端口

42、還用于一些專 門功能，具體如表 3-4 所示：表 3-4 P3 端口的功能P3 引腳兼用功能P3.0串行通訊輸入(RXD )P3.1串行通訊輸出(TXD )P3.2外部中斷 0 ( INT0)P3.3外部中斷 1 (INT1 )P3.4定時(shí)器 0 輸入(T0)P3.5定時(shí)器 1 輸入(T1)P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 WRP3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 RD5 其它的控制或復(fù)用引腳ALE/PROG 30 訪問(wèn)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)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE 端仍以不變的頻率輸出脈沖信號(hào)(此 頻率是振蕩器頻率的 1/6);在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，

43、出現(xiàn)一個(gè) ALE 脈沖。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，這個(gè)引腳用于輸入編程脈沖 PROGoPSEN 29 該引是外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)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(wèn)外部數(shù) 據(jù)存蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16儲(chǔ)器時(shí)，將不會(huì)有脈沖輸出。(3) EA/Vpp 31 外部訪問(wèn)允許端。當(dāng)該引腳訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，應(yīng)輸入低蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)17電平。要使 AT89C51 只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 OOOOH-FFFFH）,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

44、持高電平。對(duì)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(hào)或芯片內(nèi)的特征字決定。 如圖 3-5 所示為單片機(jī)最小系統(tǒng)圖:VCC3.3 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。模擬輸入電壓量程為199.9MV 或 1.9999V 兩種，對(duì)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(kāi)關(guān)，時(shí)鐘，極性判別， 溢出檢測(cè)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 Q0Q3 端輸出。同時(shí)，在 DS1DS4 出現(xiàn)同步字

45、位選通信號(hào)。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，Q0Q3 和DS1DS4 可以通過(guò) 8051 單片機(jī)的并行口 P1 或通過(guò)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 3-6 所示：JP10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P07INT1P20INT0P21P22T1P23T0P24P25EA/VPP26P27X1X2RESETFXDTXDRDALE/PWRPSEN39383736353433322122232425262728101130291514311

46、918圖 3-5 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖S1C28031CC34567_8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。3.4 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 3-7 所示：+57PHP2J0PHP23圖 3-6 MC14433 與單片機(jī)連接圖蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19這里通過(guò)調(diào)節(jié) R3 的阻值來(lái)改變放大倍數(shù)。微弱信號(hào) 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 MC144

47、33 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012mv 左右，因此放大器的放大倍數(shù)在100200 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(hào)為直流電壓，在 INA121 的輸入管腳之前需接入濾波電路。3.5 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 CYY-1 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(cè)量范圍是 01kg/cmA2，橋路供 電電壓為6V,橋路輸出電壓最大為 20mV，CYY-1 型壓力傳感器的電路圖如圖 3-8 所示：_-D +6VR2R3_ | | -RE S2RE S2J-R

48、1POT 2R4R5RE S2RE S2圖 3-8 CYY-1 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。3.6 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(jiǎn)單，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：處理重圖 3-7 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）20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3-9 和圖 3-10 所示:圖 3-9 顯示模塊 1 與控制模塊的連接蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21圖 3-10 顯示模塊 2 與控制模塊的連接ccVOP蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)

49、（論文）223.7 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。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。4.1 主程序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(cè)量中各個(gè)功能模塊的協(xié)調(diào)在無(wú)外部中斷申請(qǐng)時(shí)，單片機(jī)通過(guò)循環(huán)對(duì)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(duì)數(shù)字按鍵進(jìn)行相應(yīng)處理。主程序流程 圖如下圖4-1 所示：圖 4-1 系統(tǒng)總流程圖4.2 子程序模塊查詢子程序

50、流程圖見(jiàn)圖 4-2 所示：圖 4-2 查詢子程序流程圖4.3 中斷程序模塊圖如圖 4-3 為中斷服務(wù)程序流程圖：圖 4-3 中斷服務(wù)程序流程圖蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）244.3.1 TO 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。 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。4.3.2 T1 中斷子程序T1 定時(shí)中斷嵌套在 TO 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

51、制信號(hào)。4.4 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(kāi)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 4-4 所示：圖 4-4 調(diào)零程序流程圖4.5 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(lái)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 4-5 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）25圖 4-5 顯示鍵程序流程圖4.6 退出程序流程圖該

52、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 4-6 所示：圖 4-6 退出鍵程序流程圖4.7 顯示總數(shù)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 4-7 所示：圖 4-7 顯示總數(shù)程序流程圖4.8 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。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第 5 章系統(tǒng)測(cè)試本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 通過(guò)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

53、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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)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(guò)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(chǎng)的要求，保證系統(tǒng)的可靠性。5.1 硬件抗干擾的設(shè)計(jì)各種干擾是機(jī)

54、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(kāi)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。干擾竄入系統(tǒng)的渠道有 三種，即空間干擾，過(guò)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。5.2 電源的干擾以及抑制措施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(chǎng)的用電情況復(fù)雜

55、。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。蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）275.3 空間干擾的防御措施空間干擾主要是指電磁場(chǎng)在線路、導(dǎo)線、殼體上的輻射、吸收與調(diào)制。對(duì)外來(lái) 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(kāi)，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?lái)

56、說(shuō)，該方案設(shè)計(jì)的稱重控制系統(tǒng)，電路簡(jiǎn)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。5.4 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(wèn)題。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(guò)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。6.1 硬件部

57、分設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)本設(shè)計(jì)硬件具有簡(jiǎn)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。6.2 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(jiǎn)潔、可移植性強(qiáng)。但 是在程序編寫方面，沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行具體的優(yōu)化。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(shuō)，這種思想比控制系統(tǒng)本身更為重要。6.3 本章小

58、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)。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(guò)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(guò)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

59、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(kāi) 發(fā)。通過(guò)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(chǎng)合，國(guó)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)。本文采用單片機(jī) AT89C51 性價(jià)比高，硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，整個(gè)控制系統(tǒng)通過(guò)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(chǎng)需要，同時(shí)可通過(guò) 數(shù)碼顯示，清楚的觀測(cè)到稱重值，超過(guò)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(duì)用戶提出的需求有一個(gè)清楚

60、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。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(lái)的發(fā)展中，會(huì)有越來(lái)越多的行業(yè)、越來(lái)越廣泛的場(chǎng)合使用嵌入式設(shè)備，使嵌 入式產(chǎn)品得到長(zhǎng)足的發(fā)展。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(lái)， 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(wú)微