本科畢業(yè)論文--機(jī)動車超載檢測系統(tǒng)說明書

蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書PAGEPAGEI蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書-PAGEII-摘要本設(shè)計為機(jī)動車超載檢測系統(tǒng)的設(shè)計，要求能夠判斷機(jī)動車是否超載并且在超載時能夠提供報警和顯示超載的重量。本設(shè)計采用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)處理的核心，利用橋式稱重傳感器WPL110將機(jī)動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號調(diào)理后送到A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0838轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計算出載重量；所得的載重量將通過RS485接口電路送到上位機(jī)，上位機(jī)與設(shè)定的載重量作比較并判斷是否超載，若超載顯示超載的重量并報警。關(guān)鍵字：AT89C51單片機(jī)；超載檢測；稱重傳感器；A/D轉(zhuǎn)換；顯示；AbstractThedesignforthemotoroverloaddetectionsystemdesign,requirestodeterminewhethermotoroverloadsandwhenoverloadsgivesanalarmanddisplaystheweightofoverloading.ThisdesignusesAT89C51microcontrollerasthecoresystemprocessing,theuseofabridgeloadweighingsensorWPL110changedmotorweightintovoltagesignals;thenthevoltagesignalviaamplifiercircuitandsenttoA/DconverterchipTLC0838intodigitalsignalsandcalculatestheload;obtainedthroughtheRS485interfacecircuitloadtothehostcomputer,thehostcomputerandthesetingloadforcomparisonandtodeterminewhethertheoverload,ifoverloadshowstheweightandgivesanalarm.Keyword:AT89C51microcontroller；Overloadingdetector；Weighingsensor；A/Dconverter；Show；;畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評價：一、撰寫（設(shè)計）過程1、學(xué)生在論文（設(shè)計）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評定成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長）：（簽名）年月日教學(xué)系意見：系主任：（簽名）年月日目錄摘要 IAbstract II第一章緒論 11.1選題背景 11.2主要設(shè)計（研究）內(nèi)容 21.3系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 21.4解決的關(guān)鍵問題 2第二章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 32.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及其功能 32.2方案設(shè)計 32.2.1方案一 32.2.2方案二 42.3方案的論證 42.3.1AVR系列 42.3.251系列 52.4方案的確定 5第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計 73.1單片機(jī) 73.2采集模塊 83.2.1惠斯登電橋 83.2.2稱重傳感器WPL110 93.2.3Op07芯片 113.2.4TLC0838芯片 133.2.5小結(jié) 153.3鍵盤模塊 163.4顯示模塊 173.5通訊模塊 183.5.1RS-485的優(yōu)點 183.5.2MAX485芯片 193.6看門狗模塊 203.6.1MAX813L芯片 203.6.224C02芯片 233.7報警模塊 243.8電源模塊 24第四章軟件設(shè)計 264.1系統(tǒng)主程序的設(shè)計 264.1.1設(shè)計思想 264.1.2資源分配 264.1.3主程序流程圖 264.2參數(shù)恢復(fù)子程序的設(shè)計 274.2.1設(shè)計思想 274.2.2資源分配 284.2.3參數(shù)恢復(fù)子程序流程圖 284.3看門狗中斷子程序的設(shè)計 304.3.1設(shè)計思想 304.3.2資源分配 304.3.3看門狗中斷子程序流程圖 314.4通訊子程序的設(shè)計 324.4.1設(shè)計思想 324.4.2資源分配 334.4.3通訊子程序流程圖 334.5鍵盤子程序的設(shè)計 344.5.1設(shè)計思想 344.5.2資源分配 354.5.3鍵盤子程序流程圖 354.6采集子程序的設(shè)計 364.6.1設(shè)計思想 364.6.2資源分配 364.6.3采集子程序流程圖 374.7顯示子程序的設(shè)計 384.7.1設(shè)計思想 384.7.2資源分配 384.7.3顯示子程序流程圖 39第五章總結(jié) 405.1系統(tǒng)先進(jìn)性 405.2系統(tǒng)局限性 40參考文獻(xiàn) 41英文原文及翻譯 43原文 43翻譯 49致謝 53附錄 541程序清單: 54(1)主程序： 54(2)恢復(fù)參數(shù)子程序： 55(3)看門狗中斷子程序： 58(4)通訊子程序： 58(5)鍵盤子程序： 59(6)采集子程序： 60(7)顯示子程序： 632元器件清單: 64PAGE68第一章緒論1.1選題背景車輛超載是指運輸車輛所載的貨物質(zhì)量超過了額定裝載質(zhì)量的情況,車輛超載有著以下危害：車輛超載會增加車輛對路面的損害，按照國際上通用的計算方法，汽車軸載質(zhì)量對公路路面的破壞關(guān)系服從“十六次方法則”，即汽車軸載質(zhì)量每增加一倍，公路受損將增加16倍,全國公路每年因車輛超載造成的損失超過300億元。2.容易引發(fā)道路交通事故，汽車超載之后，車輛處于超負(fù)荷狀態(tài)行駛，會導(dǎo)致車輛的制動和操作性等安全性能迅速下降，表現(xiàn)為輪胎變形爆胎、剎車失靈、轉(zhuǎn)向器輕飄抖動、鋼板彈簧折斷、半軸斷裂等等。據(jù)統(tǒng)計載重貨車道路交通事故中有80%以上是由于超載運輸所造成的?？梢妼τ谌绾蜗拗破嚦d的研究對道路的保養(yǎng)和減少交通事故有極其重要的意義。目前，為有效治理機(jī)動車嚴(yán)重違章超載、超限運輸現(xiàn)象，預(yù)防道路交通事故，維護(hù)良好的道路交通秩序，許多交通管理部門專門成立了“治超”機(jī)構(gòu)，“治超”人員日夜上路查堵，往往造成交通堵塞，查一漏百，而人工判斷又缺乏準(zhǔn)確性，查堵中的不正之風(fēng)時有發(fā)生。鑒于這種情況，在超載車必經(jīng)的道路下埋上檢測儀器，通過電腦自動識別是否超載就顯得尤為重要。本設(shè)計就是基于這種需求，設(shè)計一基于單片機(jī)的機(jī)車超載檢測系統(tǒng)，對過往機(jī)動車輛進(jìn)行稱重，判斷是否超載，若超載顯示超載重量并進(jìn)行報警。要判斷汽車是否超載首先要知道車輛所裝載的貨物質(zhì)量，隨著傳感器技術(shù)和微處理器技術(shù)的發(fā)展，利用電子技術(shù)也可以測量出物體的質(zhì)量進(jìn)而實現(xiàn)對汽車超載的監(jiān)控，而且精度可以做的很高。利用電子技術(shù)判斷汽車是否超載的基本的原理是：利用傳感器將汽車的載重量轉(zhuǎn)化為電壓信號，然后通過放大電路將這個微弱的電壓信號按比例放大后送A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過接口電路將這個數(shù)字信號傳送給計算機(jī)進(jìn)行處理，計算出汽車的載重量并判斷是否超載，如果超載了要顯示超載的重量并報警。1.2主要設(shè)計（研究）內(nèi)容本設(shè)計涉及一基于單片機(jī)設(shè)計的機(jī)車超載檢測系統(tǒng)，在高速公路收費口的路面上裝有固定連著傳感器的鋼板，當(dāng)汽車經(jīng)過時，車輛的重量就會被稱重傳感器測量出來，送到變送器處理后，再傳送到計算機(jī)，經(jīng)過分析判斷，就會對超載車輛發(fā)出警報。設(shè)計實現(xiàn)的主要功能：（1）該系統(tǒng)有32個傳感器，每個收費路口用4個傳感器組成一個稱，可同時檢測8個收費口；（2）一臺計算機(jī)控制32個變送器工作，采用多點通訊形式；（3）計算機(jī)通過發(fā)送命令字控制相應(yīng)的變送器進(jìn)行校正、故障診斷、數(shù)據(jù)采集等工作，；（4）具備掉電參數(shù)保護(hù)功能，上電后參數(shù)恢復(fù)功能；（5）能夠遵循RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，生成標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通信數(shù)據(jù)包。1.3系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)本系統(tǒng)所實現(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo)如下: （1）參數(shù)測量誤差范圍為不大于±1%；（2）實時采集周期＜＝1次/1分鐘，發(fā)送周期＝1次/1小時；（3）監(jiān)控數(shù)量：32臺；（4）數(shù)據(jù)輸出：所有表格數(shù)據(jù)，查詢結(jié)果均可輸出為Excel文件。1.4解決的關(guān)鍵問題本系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵問題如下：（1）尋找適合現(xiàn)場條件的稱重傳感器。傳感器的靈敏度、測量范圍都會影響所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。（2）測量數(shù)據(jù)的處理。若測量數(shù)據(jù)處理不當(dāng)，系統(tǒng)就會做出錯誤的判斷。（3）鍵盤輸入。鍵盤用來設(shè)定上限值和解除報警。（4）掉電保護(hù)。在一些測控系統(tǒng)中，存在電源開斷、瞬時電壓不穩(wěn)等不安全因素，將會造成系統(tǒng)死機(jī)、信息丟失、運行不穩(wěn)定等故障，這就需要掉電保護(hù)。（5）與上位機(jī)的通信。第二章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及其功能設(shè)計總體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖2.1以單片機(jī)為處理器的系統(tǒng)本設(shè)計為機(jī)動車超載檢測系統(tǒng)的設(shè)計，要求能夠判斷機(jī)動車是否超載并且在超載時能夠提供報警和顯示超載的重量。本設(shè)計采用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)處理的核心，利用橋式稱重傳感器WPL110將機(jī)動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0838轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計算出載重量；所得的載重量將通過RS485接口電路送到上位機(jī)，上位機(jī)與設(shè)定的載重量作比較并判斷是否超載，若超載顯示超載的重量并報警；參數(shù)可通過鍵盤設(shè)定，鍵盤還可解除報警。2.2方案設(shè)計2.2.1方案一處理器基于AVR的機(jī)動車超載檢測系統(tǒng)。本檢測系統(tǒng)主要由主控制板、顯示部分、鍵盤部分、采集部分、串行通信部分和報警部分構(gòu)成。主控制板主要由AVR單片機(jī)、CPLD、濾波電路、電平轉(zhuǎn)換電路等構(gòu)成。AVR單片機(jī)主要實現(xiàn)控制功能，CPLD主要實現(xiàn)I/O口擴(kuò)展、邏輯判斷等功能。系統(tǒng)經(jīng)過初始化之后，先用鍵盤設(shè)定載重上限值，然后采集數(shù)據(jù)，由AVR單片機(jī)判斷是否超載，超載要發(fā)出報警。2.2.2方案二處理器基于51系列單片機(jī)的機(jī)動車超載檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件框圖如下所示:圖2.2基于51系列單片機(jī)的系統(tǒng)硬件框圖本次設(shè)計采用51系列的AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)處理的核心，利用橋式稱重傳感器WPL110將機(jī)動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓調(diào)理后送到A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0838轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計算出載重量；所得的載重量將通過RS485接口電路送到上位機(jī)，上位機(jī)與設(shè)定的載重量作比較并判斷是否超載，若超載顯示超載的重量并報警；參數(shù)可通過鍵盤設(shè)定，鍵盤還可解除報警。2.3方案的論證2.3.1AVR系列AVR單片機(jī)是Atmel公司推出的較為新穎的單片機(jī)，其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。它取消機(jī)器周期，以時鐘周期為指令周期，實行流水作業(yè)。通用寄存器一共32個（R0～R31），前16個寄存器（R0～R15）都不能直接與立即數(shù)打交道，因而通用性有所下降。AVR系列沒有類似累加器A的結(jié)構(gòu)，它主要是通過R16～R31寄存器來實現(xiàn)A的功能。在AVR中，沒有像51系列的數(shù)據(jù)指針DPTR，而是由X（由R26、R27組成）、Y（由R28、R29組成）、Z（由R30、R31組成）三個16位的寄存器來完成數(shù)據(jù)指針的功能(相當(dāng)于有三組DPTR)，而且還能作后增量或先減量等的運行。2.3.251系列51系列內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器。它的處理對象不是字或字節(jié)而是位。雖然其他種類的單片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運算的實屬少見。51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，十六個字節(jié)，單元地址20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理，使用極為靈活。AVR系列單片機(jī)不能直接對RAM單元中的位進(jìn)行操作，若想對RAM中的某位置位時，必須通過狀態(tài)寄存器SREG的T位進(jìn)行中轉(zhuǎn)。51系列的I/O腳的設(shè)置和使用非常簡單，當(dāng)該腳作輸入腳使用時，只須將該腳設(shè)置為高電平（復(fù)位時，各I/O口均置高電平）。當(dāng)該腳作輸出腳使用時，則為高電平或低電平均可。低電平時，吸入電流可達(dá)20mA，具有一定的驅(qū)動能力；而為高電平時，輸出電流僅數(shù)十μA甚至更小（電流實際上是由腳的上拉電流形成的），基本上沒有驅(qū)動能力。其原因是高電平時該腳也同時作輸入腳使用，而輸入腳必須具有高的輸入阻抗，因而上拉的電流必須很小才行。作輸出腳使用，欲進(jìn)行高電平驅(qū)動時，得利用外電路來實現(xiàn)，I/O腳不通，電流經(jīng)R驅(qū)動LED發(fā)光；低電平時，I/O腳導(dǎo)通，電流由該腳入地，LED滅（I/O腳導(dǎo)通時對地的電壓降小于1V，LED的域值1.5～1.8V）。2.4方案的確定本次設(shè)計采用51系列AT89C51單片機(jī)，選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡化，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。與系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)方案包括：看門狗的選擇、傳感器的選擇、A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的選擇、顯示器的選擇、通訊模塊的選擇及電源方案等?？撮T狗的選擇：看門狗芯片可以選擇X25045和MAX813L等。X25045內(nèi)部沒有故障檢測，而MAX813L內(nèi)部自帶了看門狗躍遷檢測器，故選用MAX813L。它有加電、掉電以及供電電壓下降情況下的復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度典型值為200ms；獨立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在1．6s內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖剑?.25V門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或＋5V以外的電源監(jiān)控；低電平有效的手動復(fù)位輸入；8引腳DIP封裝。傳感器的選擇：橋式稱重傳感器有WPL110、CL110等,CL110的額定載荷是10～30t，而WPL110的額定載荷

是10～50t

，故本設(shè)計選擇WPL110。它抗偏載，組合壓頭具有自動復(fù)位與調(diào)心功能。高精度、低功效、全密封，適用于各類惡劣環(huán)境。量程是10～50t，綜合精度達(dá)到0．02（線性+滯后+重復(fù)性），靈敏度是2.0mV/V，工作溫度在-20℃～+65℃，輸入阻抗是700Ω，輸出阻抗是750Ω，安全過載：150％F?S，供橋電壓為12A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器的選擇：A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，根據(jù)輸出的信號格式，可分為并行A／D和串行A／D。并行方式一般在轉(zhuǎn)換后可直接讀取數(shù)據(jù)，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少、封裝小，在PCB板上占用的空間也小。故本設(shè)計采用串行A／DTLC0838。TLC0838是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。具有輸進(jìn)可配置的多通道多路器和串形輸進(jìn)輸出方式。它有8位分辨率；易于和微處理器接口或獨立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通8輸進(jìn)通道；單5V供電，范圍為0～5V：輸進(jìn)和輸出與TTL、CMOS電平兼容；時鐘頻率為250kHz時，其轉(zhuǎn)換時間為32μs；總調(diào)整誤差為±1LSB。顯示器的選擇：本設(shè)計采用LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，它是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附著在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。LED體積小，耗電相當(dāng)?shù)停绷黩?qū)動，超低功耗（單管0.03-0.06瓦），電光功率轉(zhuǎn)換接近100%。一般來說LED的工作電壓是2-3.6V，工作電流是0.02-0.03A；通訊模塊的選擇：本設(shè)計采用RS-485通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，RS-485驅(qū)動器和接收器價格便宜，并且只需要單一的一個+5V（或者更低）的電源來產(chǎn)生差動輸出需要的最小1.5V的壓差。RS-485是一個多引出線接口，這個接口可以有多個驅(qū)動器和接受器，而不是限制為兩臺設(shè)備。利用高阻抗接受器，一個RS-485連接可以最多有256個接點，最長可以達(dá)到4000ft,比特率可以高達(dá)10Mbps。電源方案：本設(shè)計中的電源主要有兩種：、+5V和+12V。+5V為單片機(jī)、TLC0838、顯示、鍵盤、蜂鳴器、MAX813L及MAX485的模擬電源與數(shù)字電源；+12V的電源是供給運算放大器、傳感器和看門狗芯片的。綜上所述，我們本次設(shè)計采用51系列的AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)處理的核心，利用橋式稱重傳感器WPL110將機(jī)動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0838轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計算出載重量；所得的載重量將通過RS485接口電路送到上位機(jī)，上位機(jī)與設(shè)定的載重量作比較并判斷是否超載，若超載顯示超載的重量并報警；參數(shù)可通過鍵盤設(shè)定，鍵盤還可解除聲光報警。系統(tǒng)的硬件設(shè)計本系統(tǒng)主要由看門狗模塊、通訊模塊、鍵盤模塊、采集模塊和顯示模塊組成，硬件框圖如圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)硬件框圖下面將具體介紹各個主要組成部分的功能、選型以及具體連接方式。3.1單片機(jī)AT89C51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。芯片圖如圖3.2采集模塊3.2.1惠斯登電橋1橋路形式在應(yīng)變計的電測技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛的測量電路是惠斯通電橋電路。測量電橋由于具有靈敏度高、測量范圍寬、電路結(jié)構(gòu)簡單、精度高、容易實現(xiàn)溫度補償?shù)葍?yōu)點，因此能很好地滿足應(yīng)變測量的要求。

電橋根據(jù)電源的性質(zhì)分直流電橋和交流電橋兩種，當(dāng)Ui為直流時該電橋為直流電橋。電橋電路如圖3.3所示，它的四個橋臂由R1、R2、R3、R4組成。當(dāng)四臂電阻R1=R2=R3=R4=R時，稱為等臂電橋；當(dāng)R1=R2=R,R3=R4=R'≠R時，稱為輸出對稱電橋；當(dāng)R1=R4=R，R2=R3=R'≠R時，稱為電源對稱電橋，本設(shè)計采用等臂電橋。圖3.3電橋電路2工作方式：單臂工作：電橋中只有一個臂接入被測量，其它三個臂采用固定電阻；雙臂工作：如果電橋兩個臂接入被測量，另兩個為固定電阻就稱為雙臂工作電橋，又稱為半橋形式；全橋方式：如果四個橋臂都接入被測量則稱為全橋形式。本設(shè)計采用全橋方式。3.輸出方式電橋的輸出方式有電流型和電壓型兩種，主要根據(jù)負(fù)載情況而定。本設(shè)計采用的是電壓輸出型，故只介紹電壓輸出型。當(dāng)電橋輸出端接有放大器時，由于放大器的輸入阻抗很高，所以可以認(rèn)為電橋的負(fù)載電阻為無窮大，這時電橋以電壓的形式輸出。輸出電壓即為電橋輸出端的開路電壓，其表達(dá)式為：

(1-3-1)對于等臂電橋R1=R2=R3=R4=R，當(dāng)R1的電阻增量ΔR1=ΔR時，可得輸出電壓為：(1-3-2)

在實際使用中為了進(jìn)一步提高靈敏度，常采用等臂電橋，四個被測信號接成兩個差動對稱的全橋工作形式，R1=R+ΔR,R2=R-ΔR,R3=R+ΔR,R4=R-ΔR，將上述條件代入式(1-3-1(1-3-3)

由式(1-3-3本設(shè)計中用的傳感器是WPL110，它輸入阻抗是770Ω，輸出阻抗是700Ω，即ΔR=70Ω，輸入電壓U=12V，代入公式1-3-3可知，電橋的輸出電壓即電橋輸出電壓范圍是0—1V.已知TLC0838的輸入電壓是0—5V，故需將電壓放大5倍。3.2.2稱重傳感器WPL1101電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個主要部分。彈性體是一個有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個高品質(zhì)的應(yīng)變場（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。2檢測電路檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。因為惠斯登電橋具有很多?yōu)點，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。3稱重傳感器的選擇稱重傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境，這點對正確選用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實際使用時，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。根據(jù)經(jīng)驗，一般應(yīng)使傳感器工作在其30%～70%量程內(nèi)，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的衡器，如動態(tài)軌道衡、動態(tài)汽車衡、鋼材秤等，在選用傳感器時，一般要擴(kuò)大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～30%之內(nèi)，使傳感器的稱量儲備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命。傳感器型式的選擇主要取決于稱量的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱量安全可靠；另一方面，要考慮廠家的建議。廠家一般會根據(jù)傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)型式、彈性體的材質(zhì)等特點規(guī)定傳感器的適用范圍，譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計價秤、平臺秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等；鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡、天車秤等；柱式傳感器適用于汽車衡、動態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。所以，采用的傳感器滿足儀表輸入靈敏度的要求，能夠與所選儀表匹配。滿足整臺電子秤準(zhǔn)確度的要求。一臺電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對傳感器準(zhǔn)確度選擇的時候，應(yīng)使傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計算值，因為理論往往受到客觀條件的限制，如秤體的強(qiáng)度差一點，儀表的性能不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準(zhǔn)確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)效益，確保達(dá)到目的。4稱重傳感器的基本應(yīng)用稱重傳感器主要應(yīng)用在各種電子衡器、工業(yè)控制領(lǐng)域、在線控制、安全過載報警、材料試驗機(jī)等領(lǐng)域如電子汽車衡、電子臺秤、電子叉車、動態(tài)軸重秤、電子吊鉤秤、電子計價秤、電子鋼材秤、電子軌道衡、料斗秤、配料秤、罐裝秤等。綜合考慮以上因素，本設(shè)計采用橋式稱重傳感器WPL110。橋式稱重傳感器WPL110.具有大力值、抗偏載，組合壓頭具有自動復(fù)位與調(diào)心功能。高精度、低功效、全密封適用于各類惡劣環(huán)境。適用于汽車衡、軌道衡以及各類電子衡器等。WPL110的技術(shù)參數(shù)如表1所示：表1WPL110的技術(shù)參數(shù)型號WPL110量程10～50t綜合精度0．02(線性+滯后+重復(fù)性)靈敏度2.0mV/V零點溫度影響±0.02％F?S/10輸出溫度影響±0.02％F?S/10工作溫度-20℃～+輸入阻抗770Ω輸出阻抗700Ω安全過載150％F?S供橋電壓建議12VDC材

質(zhì)合金鋼接線方式電源(+)紅線；電源(-)綠線；

輸出(+)黃線；輸出(-)白線3.2.3Op07芯片1.Op07簡介Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的單運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于OP07A最大為25μV），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為±2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。2.OP07特點OP07有許多特點，如不超過150μV的超低偏移；1.8nA的低輸入偏置電流；0.5μV/℃的低失調(diào)電壓漂移；±3V至±22V的高電源電壓范圍3.OP07芯片引腳功能說明：（引腳如圖3.4所示，說明如表2所示）圖3.4OP07芯片引腳圖表2OP07引腳說明OP07引腳說明OP07引腳說明1調(diào)零端5空腳2反向輸入端6輸出3正向輸入端7電源4接地8調(diào)零端4.OP07的接線方式如圖3.5所示為OP07的差分減法電路，根據(jù)“虛短”，“虛斷”，可得（1-3-4）當(dāng)R1=R2，R3=Rf時，（1-3-5）當(dāng)R1=R2，R3=Rf時，U0=UI2-UI1（1-3-6）由于信號需放大5倍，取R1=R2=10KΩ，R3=Rf=50KΩ,正好滿足要求。圖3.5OP07的差分減法電路3.2.4TLC0838芯片A／D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器，根據(jù)輸出的信號格式，可分為并行A／D和串行A／D。并行方式一般在轉(zhuǎn)換后可直接讀取數(shù)據(jù)，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少、封裝小，在PCB板上占用的空間也小，但需要通過軟件處理才能得到所需要的數(shù)據(jù)，故本設(shè)計采用TLC0838。1.TLC0838的主要特點TLC0838是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。具有輸進(jìn)可配置的多通道多路器和串形輸進(jìn)輸出方式。這些接口在與微控制器連接時可以配置成移位寄存器，其多路器可由軟件配置為單端或差分輸進(jìn)，也可以配置為偽差分輸進(jìn)。另外，其輸進(jìn)基準(zhǔn)電壓大小可以調(diào)整。存全8位分辨率下，它答應(yīng)任意小的模擬電壓編碼間隔。由于TLC0838采用的是串行輸進(jìn)結(jié)構(gòu)，因此封裝體積小，可節(jié)省51系列單片機(jī)I／O資源，價格也較適中。其種類有貿(mào)易級別，工作環(huán)境為0℃～+70℃，_T業(yè)級別，工作環(huán)境為－40℃～+85℃。更高的可達(dá)－TLc0838具有8位分辨率；易于和微處理器接口或獨立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通8輸進(jìn)通道；單5V供電，范圍為0～5V：輸進(jìn)和輸出與TTL、CMOS電平兼容；時鐘頻率為250kHz時，其轉(zhuǎn)換時間為32μs；總調(diào)整誤差為±1LSB。2.工作特點：TLC0838可通過和微控制器相連的串行數(shù)據(jù)鏈路來傳送控制命令，在使用前需要對通道進(jìn)行選擇和輸進(jìn)端進(jìn)行配置，其控制邏輯表如表3所列。表3TLC0838配置信息位的功能控制位選擇的模擬通道（CH0-CH7）ComDif/SglOdd/EvenSel1Sel0012345670000V+V-0001V+V-0010V+V-0011V+V-0100V+V-0101V+V-0110V+V-0111V+V-1000V+V-1001V+V-1010V+V-1011V+V-1100V+V-1101V+V-1110V+V-1111V+V-注：V+——輸入電壓的正端，V-——輸入電壓的負(fù)端。被轉(zhuǎn)換的電壓為V=V++V-.3.引腳功能描述圖3.6引腳排列TLC0838的引腳排列如圖3.6所示，其中CH0～CH7為模擬輸進(jìn)端；Cs為片選端；DI為串行數(shù)據(jù)輸進(jìn)，該端僅在多路器尋址時(MUXSettlingTime)才被檢測；DO為A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端；CLK為時鐘；SARS為轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出端，該端為高電平時，表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，為低電平則表示轉(zhuǎn)換完成；REF為參考電壓輸進(jìn)端；VCC為電源；DGTLGND為數(shù)字地，ANGLGND為模擬地，COM公共端；／SE為數(shù)據(jù)保持，輸出，該端為高電平時，數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)線上，該端為低電平時，數(shù)據(jù)輸出。4.與單片機(jī)的接口電路設(shè)計圖3.7TLC0838與AT89C51單片機(jī)的硬件接口電路TLC0838與AT89C51單片機(jī)的硬件接口電路的電路原理如圖3.7所示。圖中，單片機(jī)的P2.0接TLC0838的片選信號，P1.1用于產(chǎn)生A／D轉(zhuǎn)換的時鐘，P1.0為一個雙向I／O口，可用于對模擬輸進(jìn)進(jìn)行配置及輸出轉(zhuǎn)換所得的數(shù)據(jù)。在這里，模擬信號以單端方式輸進(jìn)，參考電壓為5V，即A／D模擬量的輸進(jìn)范圍為0～5V。3.2.5小結(jié)將惠斯登電橋、放大器、TLC0838與單片機(jī)連接起來，就組成了本系統(tǒng)的采集模塊。四個被測信號接成兩個差動對稱的全橋工作形式，測得的信號經(jīng)計算輸出范圍是0-1V,而TLC0838的輸入電壓范圍是0-5V，故信號需放大5倍。整體接口電路如圖3.8所示：圖3.8采集模塊整體硬件接口電路3.3鍵盤模塊矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)及工作原理：在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖3.9所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口(如P1口)就可以構(gòu)成4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵(9鍵)。圖3.9矩陣式鍵盤電路圖由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識別也要復(fù)雜一些，上圖中，列線通過電阻接正電源，行線所接的8255PC口（PC7—PC4）作為輸出端，列線所接的8255PC口（PC3—PC0）作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。具體的識別如下所述。介紹一種確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下的方法——“行掃描法”。行掃描法行掃描法又稱為逐行(或列)掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，如上圖所示鍵盤：判斷鍵盤中有無鍵按下：將全部行線PC7—PC4置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。判斷閉合鍵所在的位置：在確認(rèn)有鍵按下后，依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。3.4顯示模塊

如圖3.10是一種由8255A接口芯片、驅(qū)動器和共陰極LED顯示器構(gòu)成的數(shù)字顯示電路。圖3.10顯示電路

由圖可見，先從PB口選通要點亮的的數(shù)碼管代碼，然后CPU送來的二進(jìn)制數(shù)字代碼從8255A的A口輸出，并經(jīng)7407驅(qū)動后與LED相連。若要顯示數(shù)字0，應(yīng)使g段熄滅，其余段均點亮。為此，可編程使PA6輸出高電平(經(jīng)反相后輸出低電平)，其余位輸出低電平(經(jīng)反相后輸出高電平)，即數(shù)字0的編碼為01000000B＝40H，其中PA7未派用處，我們也將它置為0。同樣，可求出l的編碼為79H，2的編碼為24H等等。將數(shù)字0～F(也可以是0～9)所對應(yīng)的七段代碼組成一個表，進(jìn)行查表，就可求得各數(shù)字對應(yīng)的七段代碼值。把要顯示的數(shù)字的七段代碼從8255A輸出，就可點亮相應(yīng)的段，顯示這個數(shù)字。依次循環(huán)點亮4個數(shù)碼管。3.5通訊模塊在電參數(shù)儀的設(shè)計中，數(shù)據(jù)采集由單片機(jī)AT89C51負(fù)責(zé)，上位PC機(jī)主要負(fù)責(zé)通信（包括與單片機(jī)之間的串行通信和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通信），以及數(shù)據(jù)處理等工作。在工作中，單片機(jī)需要定時向上位PC機(jī)傳送大批量的采樣數(shù)據(jù)。通常，主控PC機(jī)和由單片機(jī)構(gòu)成的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相距較遠(yuǎn)，近則幾十米，遠(yuǎn)則上百米，并且數(shù)據(jù)傳輸通道環(huán)境比較惡劣，經(jīng)常有大容量的電器（如電動機(jī)，電焊機(jī)等）啟動或切斷。為了保證下位機(jī)的數(shù)據(jù)能高速及時、安全地傳送至上位PC機(jī)，單片機(jī)和PC機(jī)之間采用RS485協(xié)議的串行通信方式較為合理。3.5.1RS-485的優(yōu)點我們可以用RS-232接口連接兩臺計算機(jī)，但是，當(dāng)你需要在一個更長的距離上或者比RS-232更快的速度下進(jìn)行傳輸?shù)臅r候，RS-485就是一個解決的辦法。RS-485與RS-232相比有很多優(yōu)點：1)成本低:驅(qū)動器和接收器價格便宜，并且只需要單一的一個+5V（或者更低）的電源來產(chǎn)生差動輸出需要的最小1.5V的壓差。與之相對應(yīng)，RS-232的最小+5V與-5V輸出需要雙電源或者一個價格昂貴的接口芯片，這個接口芯片可以生成這些電源。2)網(wǎng)絡(luò)能力:RS-485是一個多引出線接口，這個接口可以有多個驅(qū)動器和接受器，而不是限制為兩臺設(shè)備。利用高阻抗接受器，一個RS-485連接可以最多有256個接點。3)長距離連接:一個RS-485連接最長可以達(dá)到4000ft,而RS-232的典型距離限制為50到100ft。4）快速:比特率可以高達(dá)10Mbps。電纜長度和比特率是有關(guān)的，較低的比特率允許較長的電纜。5）抗干擾:通常，485通訊具有較高的抗干擾能力，但是在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣的場合，難免會受到不同程度的干擾，為此，一般可使用120歐線路匹配電阻提高抗干擾能力。3.5.2MAX485芯片MAX485是用于RS—485通信的小功率收發(fā)器，含有一個驅(qū)動器和一個接收器。驅(qū)動器不是限斜率的，允許它們以每秒2.5Mbps的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。收發(fā)器的工作電流在120—500uA之間，只需一個+5V的電源。驅(qū)動器具有短路電流限制和使用熱關(guān)閉控制電路進(jìn)行超功耗保護(hù)。在超過功耗時，熱關(guān)閉電路將驅(qū)動器的輸出端置于高阻狀態(tài)。接收器輸入端具有自動防止故障的特性，當(dāng)輸入端開路時，確保輸出為高電平。MAX485是為半雙工應(yīng)用而設(shè)計的。MAX485有很多特點，如低靜態(tài)電流、三態(tài)輸出、半雙工工作方式、工作電源為單一+5V、總線可接32個收發(fā)器以及限流和熱敏控制電路為驅(qū)動器提供過載保護(hù)等。1.MAX485芯片引腳及功能MAX485芯片引腳圖如圖3.11所示，引腳說明如表4所示圖3.11MAX485芯片表4MAX485引腳說明MAX485引腳名稱功能1RO接收器輸出端。若A大于B200mVRO為高，若相反RO為低2/RE接收器輸出使能端。當(dāng)為低時RO有效，為高時RO為高阻狀態(tài)3DE驅(qū)動器輸出使能端。4DI驅(qū)動器輸入端。5GND地6A同向接收器輸入和同向驅(qū)動器輸出端7B反向接收器輸入和反向驅(qū)動器輸出端8VCC正電源輸入端：4.75V—5.25V2.MAX485的接口電路MAX485在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用連接電路如圖3.12所示：圖3.12MAX485在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用連接電路圖3.6看門狗模塊隨著計算機(jī)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以智能芯片為核心的單片機(jī)系統(tǒng)集成化和小型化程度的日益提高，使系統(tǒng)具備了完全的自診斷、自檢測等性能。目前，在一些測控系統(tǒng)中，存在電源開斷、瞬時電壓不穩(wěn)等不安全因素，將會造成系統(tǒng)死機(jī)、信息丟失、運行不穩(wěn)定等故障。為解決這些問題，可利用MAX813L芯片，實現(xiàn)了單片機(jī)系統(tǒng)的看門狗電路、電源故障監(jiān)視電路和手動、自動復(fù)位電路，可有效地解決程序運行中出現(xiàn)的“死機(jī)”現(xiàn)象和電源故障帶來的不利影響。3.6.1MAX813L芯片1芯片特點MAX813L在加電、掉電以及供電電壓下降情況下有復(fù)位輸出；有獨立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在1．6s內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖剑?.25V門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或＋5V以外的電源監(jiān)控；低電平有效的手動復(fù)位輸入。2MAX813L的引腳及功能MAX813L芯片引腳排列見圖3.13，引腳功能如表5表5MAX813L引腳功能引腳名稱引腳功能/MR當(dāng)該段輸入低電平保持140ms以上，MAX813就輸出復(fù)位信號，該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效的消除開關(guān)的抖動VCC工作電源，接+5V電壓GND電源接地端PFI當(dāng)該輸入端電壓小于1.25V時，/PFO引腳的輸出電壓由高電平變?yōu)榈碗娖?PFO電源正常時，輸出高電平，當(dāng)電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖絎DI程序正常運行時，必須在1.6s的時間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)出一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時器。若超過1.6s該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部定時器溢出，WDO由高電平變?yōu)榈碗娖?RESET上電時，自動產(chǎn)生200ms的復(fù)位脈沖；手動復(fù)位端輸入低電平時，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號輸出/WDO正常工作時，輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖?MAX813的接口電路(1)基本工作原理工業(yè)環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現(xiàn)，而最終造成微機(jī)系統(tǒng)故障的多數(shù)現(xiàn)象為“死機(jī)”。究其原因是CPU在執(zhí)行某條指令時，受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，致使該條指令出錯。這時，CPU執(zhí)行隨機(jī)拼寫的指令，甚至將操作數(shù)作為操作碼執(zhí)行，導(dǎo)致程序“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”。為使這種“跑飛”或進(jìn)入“死循環(huán)”的程序自動恢復(fù)，重新正常工作，一種有效的辦法是采用硬件“看門狗”技術(shù)。用看門狗監(jiān)視程序的運行。若程序發(fā)生“死機(jī)”，則看門狗產(chǎn)生復(fù)位信號，引導(dǎo)單片機(jī)程序重新進(jìn)入正常運行。此外，工業(yè)現(xiàn)場由于諸多大型用電設(shè)備的投入或撤出電網(wǎng)運行，往往造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)，當(dāng)電源電壓降低或掉電時，會造成重要的數(shù)據(jù)丟失，系統(tǒng)不能正常運行。若設(shè)法在電源電壓降至一定的限值之前，單片機(jī)快速地保存重要數(shù)據(jù)，將會最大限度地減少損失。圖3.14單片機(jī)的掉電工作方式電路原理圖單片機(jī)的掉電工作方式電路原理圖如圖3.14所示：當(dāng)PD設(shè)置為1時，激活掉電方式，與非門輸出為低電平，時鐘發(fā)生器停止工作，單片機(jī)內(nèi)所有運行狀態(tài)均被停止，只有片內(nèi)RAM和SFR中的數(shù)據(jù)被保存起來。在單片機(jī)系統(tǒng)中可借助于一定的外部附加電路監(jiān)測電源電壓，并在電源發(fā)生故障時及時通知單片機(jī)（如通過引發(fā)中斷來實現(xiàn)）快速保存重要數(shù)據(jù)，且斷開外圍設(shè)備用電電源，使整個應(yīng)用系統(tǒng)的功耗降到最少。當(dāng)電源恢復(fù)正常時，取消掉電工作方式，通過復(fù)位單片機(jī)，使系統(tǒng)重新正常工作。(2)硬件實現(xiàn)電路圖圖3.15給出了MAX813L在單片機(jī)系統(tǒng)中的典型應(yīng)用線路圖。此電路可以實現(xiàn)上電、瞬時掉電以及程序運行出現(xiàn)“死機(jī)”時的自動復(fù)位和隨時的手動復(fù)位；并且可以實時地監(jiān)視電源故障，以便及時地保存數(shù)據(jù)。圖3.15MAX813L在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用連接電路圖本電路巧妙地利用了MAX813L的手動復(fù)位輸入端。只要程序一旦跑飛引起程序“死機(jī)”，端電平由高到低，當(dāng)變低超過140ms，將引起MAX813L產(chǎn)生一個200ms的復(fù)位脈沖。同時使看門狗定時器清0和使引腳變成高電平。也可以隨時使用手動復(fù)位按鈕使MAX813L產(chǎn)生復(fù)位脈沖，由于為產(chǎn)生復(fù)位脈沖端要求低電平至少保持140ms以上，故可以有效地消除開關(guān)抖動該電路可以實時地監(jiān)視電源故障（掉電、電壓降低等）。圖3.15中R1的一端接未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電源。電源正常時，確保R2上的電壓高于1．26V，即保證MAX813L的PFI輸入端電平高于1.26V。當(dāng)電源發(fā)生故障，PFI輸入端的電平低于1．25V時，電源故障輸出端電平由高變低，引起單片機(jī)中斷，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，保護(hù)數(shù)據(jù)，斷開外部用電電路等。3.6.224C02芯片1芯片特點串行E2PROM是基于C-BUS的存儲器件，遵循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點，在儀器儀表及工業(yè)自動化控制中得到大量的應(yīng)用。220C02的引腳及功能24C02芯片引腳排列見圖3.16，引腳功能如表6圖3.1624C02芯片引腳表624C02芯片引腳功能引腳名稱功能A0、A1、A2器件地址選擇SDA串行數(shù)據(jù)/地址SCL串行時鐘WP寫保護(hù)VCC1.8V—6V工作電壓GND地324C02與單片機(jī)的接口電路圖3.17給出了24C02與單片機(jī)的接口電路。圖中,WP接P1.2,當(dāng)WP為0時是寫操作，當(dāng)WP為1時是讀操作，SCL接單片機(jī)P1.3,SDA接單片機(jī)P1.4。圖3.1724C02與單片機(jī)的接口電路3.7報警模塊系統(tǒng)要求一旦監(jiān)測到機(jī)動車超載，就要立即報警，等待工作人員來檢查，并解除報警。本次設(shè)計選用蜂鳴器。蜂鳴器用三極管放大驅(qū)動。接口電路如圖3-18所示。圖3.18報警接口電路3.8電源模塊設(shè)計中的電源主要有2種：+5V和+12V,采用傳統(tǒng)的單片集成穩(wěn)壓電源，接線圖如3-19所示：圖3.19電源電路單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最重要且危害最嚴(yán)重的干擾來源于電源的污染。由于電源通常是由市電電網(wǎng)經(jīng)變換后得到的，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，市電電網(wǎng)電源污染問題越來越嚴(yán)重，各種干擾極易耦合到供電線路中。同時，電源本身也會產(chǎn)生干擾，對本設(shè)計有較大影響的是電網(wǎng)干擾和電源干擾，因此，為了減少干擾因素，需要在設(shè)計時采用一系列抗干擾的措施，這里主要包括電源接地和電源濾波技術(shù)。電源接地時應(yīng)遵循以下原則：在接地面上，電源接地和數(shù)字信號接地相互隔離，減少地線間的耦合。分別建立交流、直流和數(shù)字信號的接地通路。將幾條接地通路接到電源公共點上，以保證電源電路有低的阻抗通道。電源濾波的主要目的是抑制在電源線上的傳導(dǎo)高頻干擾。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電源濾波不僅能有效地防止外界環(huán)境的電磁干擾傳入系統(tǒng)，而且能有效地抑制系統(tǒng)本身產(chǎn)生的干擾向外界傳遞，造成電磁環(huán)境污染，同時還能較好地克服電源本身產(chǎn)生的干擾信號對系統(tǒng)工作的影響。單片機(jī)系統(tǒng)的電源濾波通常包括交流端的濾波和直流端的濾波。本次設(shè)計不只做了直流端濾波，還有交流端濾波。直流端的濾波主要是抑制整流電路和開關(guān)電路所產(chǎn)生的高頻干擾，通常用電容濾波就足夠了。如圖3-19所示，輸入采用容量較小的電容改善紋波和抑制輸入的過電壓保證集成三端穩(wěn)壓器的輸入-輸出電壓差不會瞬間超過允許值；輸出采用容量較小的電容改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。第四章軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序的設(shè)計4.1.1設(shè)計思想主程序分五個模塊，包括看門狗模塊、通訊模塊、鍵盤模塊、采集模塊、顯示模塊。用外部中斷0實現(xiàn)掉電保護(hù)功能；利用串行口實現(xiàn)上位機(jī)與單片機(jī)的半雙工通信；在8通道采集結(jié)束后，查詢一次鍵值，即8通道在同一輪采集過程中上限值是一樣的。當(dāng)檢測到超載時，報警并顯示超載量。4.1.2資源分配表7用戶寄存器說明用戶寄存器符號存儲單元說明LIMIT0030H鍵盤輸入的設(shè)定值地址OVER0031H超載重量值首址WEIGH0039H機(jī)動車實際質(zhì)量首址QIAN004AH顯示超載重量的千位地址表8主程序工作寄存器說明寄存器名說明寄存器名說明R0需要采集的通道數(shù)R2通道0實際質(zhì)量的地址R1通道0超載量的地址4.1.3主程序流程圖當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位后，先檢查有沒有掉電標(biāo)志，若有，則調(diào)用恢復(fù)參數(shù)子程序?qū)ΡＷo(hù)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，然后系統(tǒng)初始化，包括端口、8255、看門狗等；如果沒有掉電標(biāo)志就直接進(jìn)行初始化。初始化完畢后，調(diào)用鍵盤子程序，檢查設(shè)定值；檢查完后，調(diào)用采集子程序，采集數(shù)據(jù)，若超載則調(diào)用顯示子程序，顯示超載量。圖4.1主程序流程圖4.2參數(shù)恢復(fù)子程序的設(shè)計4.2.1設(shè)計思想24C02是基于C-BUS的存儲器件，A0，A1，A2為器件地址線，WP為寫保護(hù)引腳，SCL，SDA為二線串行接口。對參數(shù)進(jìn)行恢復(fù)，就是把保存在24C02中的數(shù)據(jù)取出來存到單片機(jī)中。讀若干個連續(xù)單元的數(shù)據(jù)可以當(dāng)前地址開始，也可以從制定的地址開始。單片機(jī)接收到8位數(shù)據(jù)后應(yīng)作出應(yīng)答。只要24C02檢測到應(yīng)答信號，其內(nèi)部的地址寄存器就自動加1指向下一單元，并順序?qū)⒅赶騿卧臄?shù)據(jù)送到SDA串行數(shù)據(jù)線上。當(dāng)需要結(jié)束讀操作時，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后在需要應(yīng)答的時刻發(fā)送一個非應(yīng)答信號，接著再發(fā)送一個停止信號即可。4.2.2資源分配表9參數(shù)恢復(fù)子程序寄存器說明寄存器名說明寄存器名說明R0緩沖區(qū)首地址指針R1位傳送計數(shù)器R2字節(jié)數(shù)據(jù)傳送計數(shù)器R3讀控制字DPTR待讀單元首地址指針表10參數(shù)恢復(fù)子程序存儲器器說明存儲器地址說明存儲器地址說明30H鍵盤設(shè)定重量值恢復(fù)值31H通道0超載量恢復(fù)值32H通道1超載量恢復(fù)值33H通道2超載量恢復(fù)值34H通道3超載量恢復(fù)值35H通道4超載量恢復(fù)值36H通道5超載量恢復(fù)值37H通道6超載量恢復(fù)值38H通道7超載量恢復(fù)值39H通道0實際重量恢復(fù)值3AH通道1實際重量恢復(fù)值3BH通道2實際重量恢復(fù)值3CH通道3實際重量恢復(fù)值3DH通道4實際重量恢復(fù)值3EH通道5實際重量恢復(fù)值3FH通道6實際重量恢復(fù)值40H通道7實際重量恢復(fù)值4.2.3參數(shù)恢復(fù)子程序流程圖當(dāng)系統(tǒng)上電后檢測到掉電標(biāo)志位為1，會通知單片機(jī)對參數(shù)進(jìn)行恢復(fù)，被恢復(fù)的參數(shù)存在24C02中，即對24C02進(jìn)行讀操作。先關(guān)中斷，發(fā)送標(biāo)志碼，測試響應(yīng)信號，響應(yīng)后發(fā)送24C02單元首地址代碼，然后發(fā)送讀控制字，開始讀數(shù)據(jù)，讀完后將所讀數(shù)據(jù)存到緩沖區(qū)，發(fā)送結(jié)束信號，開中斷，通知單片機(jī)清掉電標(biāo)志。圖4.2參數(shù)恢復(fù)子程序流程圖4.3看門狗中斷子程序的設(shè)計4.3.1設(shè)計思想程序正常運行時，由主程序在小于1．6s的時間間隔內(nèi)周期性地從P1．7端向MAX813L的WDI輸入端發(fā)送一個脈沖信號，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時器。若超過1．6s該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部看門狗定時器溢出，8號引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健Ｒ餗AX813L產(chǎn)生一個200ms的復(fù)位脈沖。同時使看門狗定時器清0和使引腳變成高電平。當(dāng)電源發(fā)生故障時，引起單片機(jī)中斷，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，保護(hù)數(shù)據(jù)，斷開外部用電電路等。為了做到這一點，必須把中斷優(yōu)先級（PX0）設(shè)為最高，特別是系統(tǒng)中還有其它中斷時，更應(yīng)如此。中斷優(yōu)先級的設(shè)置可通過中斷優(yōu)先寄存器IP實現(xiàn)，此外還要設(shè)置中斷允許寄存器IE的總允許位（EA）及外部中斷0中斷允許位（EX0）。至于中斷源的觸發(fā)方式。如果選擇電平觸發(fā)，則中斷擦除時必須外加輔助電路，否則中斷不能正常執(zhí)行；如果選擇跳變觸發(fā)，當(dāng)端出現(xiàn)負(fù)跳變時，CPU內(nèi)部硬件自動置位中斷標(biāo)志IE0，CPU響應(yīng)中斷，通過向量地址轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序時IE0被硬件清0。所以基于上述分析，必須選用跳變觸發(fā)方式。觸發(fā)方式由定時器控制寄存器TCON中的IT0位決定。設(shè)計好中斷服務(wù)程序?qū)τ谙到y(tǒng)的連續(xù)可靠運行具有重要意義。在中斷服務(wù)程序中，先保存重要數(shù)據(jù)到24C02,保存完畢后把電源控制寄存器PCON的PD位置1，激活掉電工作方式，中斷返回。往24C02中保存數(shù)據(jù)時，采用頁寫入方式，單片機(jī)先發(fā)送啟動信號，接著發(fā)送1個字節(jié)的控制字，再發(fā)送1個字節(jié)的起始地址，上述各字節(jié)均得到應(yīng)答后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)，并順序放在以指定起始地址開始的相繼單元中。每送一個字節(jié)數(shù)據(jù)都要求24C02應(yīng)答，最后以停止信號結(jié)束。4.3.2資源分配表11看門狗中斷子程序寄存器說明寄存器名說明寄存器名說明R0緩沖區(qū)首址R1數(shù)據(jù)位數(shù)R2發(fā)送計數(shù)器DPTR待寫單元首地址指針表12看門狗中斷子程序存儲器器說明存儲器地址說明存儲器地址說明30H鍵盤設(shè)定的重量值31H通道0超載量保存值32H通道1超載量保存值33H通道2超載量保存值34H通道3超載量保存值35H通道4超載量保存值36H通道5超載量保存值37H通道6超載量保存值38H通道7超載量保存值39H通道0實際重量保存值3AH通道1實際重量保存值3BH通道2實際重量保存值3CH通道3實際重量保存值3DH通道4實際重量保存值3EH通道5實際重量保存值3FH通道6實際重量保存值40H通道7實際重量保存值0000H24C02頁面單元首地址4.3.3看門狗中斷子程序流程圖當(dāng)MAX813L檢測到故障，會通知單片機(jī)保存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)保存在24C02中。保存時，先關(guān)中斷，發(fā)送標(biāo)志碼，測試響應(yīng)信號，響應(yīng)后發(fā)送24C02單元首地址代碼，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后開中斷，通知單片機(jī)激活掉電方式。圖4.3看門狗中斷主程序流程圖4.4通訊子程序的設(shè)計4.4.1設(shè)計思想利用串行口實現(xiàn)上位機(jī)與單片機(jī)的半雙工通信。設(shè)數(shù)據(jù)位為8位，其中最高一位用來做奇偶校驗位，采用偶校驗方式，傳送的波特率為1200b/s。發(fā)送緩沖區(qū)的首址為WEIGH，接收緩沖區(qū)首址為LIMIT，時鐘頻率為6MHz。根據(jù)系統(tǒng)要求，7位ASC=2\*ROMANII碼加1位校驗位共8位數(shù)據(jù)，采用串行口方式1進(jìn)行通信。AT89C51單片機(jī)的奇偶校驗位P是當(dāng)累加器A中“1”的個數(shù)為奇數(shù)時P=1，為偶數(shù)時P=0.直接把P的值放入ASC=2\*ROMANII碼的最高位。對于串行口方式1，波特率由定時器T1的溢出率和SMOD決定，定時器T1采用工作方式2，可以避免計數(shù)溢出后用軟件重裝定時初值。通過查表確定X=F3H。確定參數(shù)：(SCON)=0101000B=50B(PCON)=00H(TMOD)=0010000B=20H4.4.2資源分配表13通訊子程序寄存器說明寄存器名說明寄存器名說明R0要發(fā)送的數(shù)據(jù)個數(shù)R1接收單元首址R2發(fā)送單元首址表14通訊子程序存儲器器說明存儲器地址說明存儲器地址說明30H接收上位機(jī)的鍵值39H要發(fā)送的通道0的重量40H要發(fā)送的通道1的重量41H要發(fā)送的通道2的重量42H要發(fā)送的通道3的重量43H要發(fā)送的通道4的重量44H要發(fā)送的通道5的重量45H要發(fā)送的通道6的重量46H要發(fā)送的通道7的重量4.4.3通訊子程序流程圖進(jìn)入串行中斷時，先判斷是接收數(shù)據(jù)還是發(fā)送數(shù)據(jù)，若是接收數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)接收子程序，若是發(fā)送，則轉(zhuǎn)發(fā)送子程序。接收數(shù)據(jù)時，先將要接收的數(shù)據(jù)讀入接收緩沖區(qū)，并校驗是否正確，若正確，刪去校驗位后存入接收緩沖區(qū)，修改接收緩沖區(qū)指針，然后清接收中斷后返回。發(fā)送數(shù)據(jù)時，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)取到A，將偶校驗位賦予C后送入ASCII碼最高位中，修改發(fā)送數(shù)據(jù)指針，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送完畢后，清中斷標(biāo)志后返回。圖4.4通訊子程序流程圖4.5鍵盤子程序的設(shè)計4.5.1設(shè)計思想4*4行列式鍵盤表示有4根行線和4根列線，在每根行線和列線交叉點上有一個按鍵，組成了一個有16個按鍵的矩陣鍵盤。列線通過上拉電阻接到+5V上。當(dāng)無鍵按下時，列線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時，行、列線將導(dǎo)通，此時，列線電平將由此列線相連的行線電平?jīng)Q定，這是識別按鍵是否按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個鍵相連，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。鍵盤采用行掃描法方式工作，鍵盤掃描子程序應(yīng)具有以下功能：（1）判斷有無鍵按下。（2）消除抖動。（3）逐行掃描。（4）計算閉合鍵的的鍵值。（5）判斷按鍵是否釋放。4.5.2資源分配表15鍵盤子程序寄存器說明寄存器名說明寄存器名說明R0行掃描號R1列掃描號R2延時程序首次循環(huán)值R3延時程序二次循環(huán)值4.5.3鍵盤子程序流程圖圖4.5鍵盤子程序流程圖開始時，先掃描第0行，行輸出值為1110B，第0行為“0”，其余3行為“1”（通常，把行輸出值為0的行稱為當(dāng)前行），然后讀入列信號，判斷是否為全“1”。若列輸入值為全“1”，則當(dāng)前行無鍵按下，行輸出1101，再掃描下一行……4.6采集子程序的設(shè)計4.6.1設(shè)計思想TLC0838是TI公司的8bit分辯率串行借口的逐次逼近型ADC器件。在轉(zhuǎn)換時鐘頻率為250kHz時，完成一次轉(zhuǎn)換的典型時間為32us。TLC0838的數(shù)字借口部分采用4線同步方式，控制信號包括低電平有效的芯片工作使能信號/CS、同步時鐘輸入信號CLK、同步數(shù)據(jù)輸入端DI和同步數(shù)據(jù)輸出端DO。其中同步時鐘信號同時還作為TLC0838的轉(zhuǎn)換時鐘。帶有獨立的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號輸出端SARS，在轉(zhuǎn)換過程中，該信號保持高電平，一旦完成一次轉(zhuǎn)換，SARS立即轉(zhuǎn)為低電平，通知微控制器“轉(zhuǎn)換操作完成”。TLC0838在轉(zhuǎn)換期間需要微控制器提供時鐘信號，而且必須保持/CS為低電平。4.6.2資源分配表16采集子程序寄存器說明寄存器名說明寄存器名說明R0循環(huán)次數(shù)R1通道0號碼R2移位次數(shù)R3解除報警鍵表17采集子程序存儲器器說明存儲器地址說明存儲器地址說明30H鍵盤或上位機(jī)設(shè)定的限值31H通道0的超載量32H通道1的超載量33H通道2的超載量34H通道3的超載量35H通道4的超載量36H通道5的超載量37H通道6的超載量38H通道7的超載量39H通道0所測的重量40H通道1所測的重量41H通道2所測的重量42H通道3所測的重量43H通道4所測的重量44H通道5所測的重量45H通道6所測的重量46H通道7所測的重量4.6.3采集子程序流程圖圖4.6鍵盤子程序流程圖開始時，先將/CS置為低電平，將要進(jìn)行轉(zhuǎn)換的通道數(shù)存入A中，在/CS為低電平期間，在同步時鐘的每個上升沿處，同步數(shù)據(jù)輸入端DI的數(shù)據(jù)被移入TLC0838，DI發(fā)送的第一個位是邏輯“1”4.7顯示子程序的設(shè)計4.7.1設(shè)計思想動態(tài)顯示是一位一位輪流的點亮各位數(shù)碼管，在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并選出相應(yīng)的字形代碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的字形代碼。依次規(guī)律循環(huán)，逐個循環(huán)點亮各位數(shù)碼管，每次顯示1ms，即可使各位數(shù)碼管顯示要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，可以給人以同時顯示的感覺。本設(shè)計中，數(shù)碼管采用共陰極LED，字型碼輸出口74ls373經(jīng)過8路同相驅(qū)動器7407后接至數(shù)碼管各段，當(dāng)位線（PA口）輸出“1”時，驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光。當(dāng)位選(PB0—PB3)控制口的某位輸出“1”4.7.2資源分配表18顯示子程序寄存器說明寄存器名說明寄存器名說明R0顯示緩沖區(qū)指針R1位碼R2延時程序首次循環(huán)值R3延時程序二次循環(huán)值表19顯示子程序存儲器器說明存儲器地址說明存儲器地址說明47H顯示超載量個位48H顯示超載量十位49H顯示超載量百位4AH顯示超載量千位4.7.3顯示子程序流程圖當(dāng)系統(tǒng)檢測到機(jī)動車超載時，會發(fā)出報警，并且顯示超載的重量。由于存在存儲單元的中的數(shù)據(jù)沒有辦法一次性在LED上顯示出來，故在開始時要將超載量的千位、百位、十位、個位分離出來。顯示時，先顯示個位，即數(shù)碼管最后一位，然后是十位、百位、千位，數(shù)碼管的位選通過從PB口向LED送位選碼實現(xiàn)。4位數(shù)顯示完畢后返回。圖4.7顯示子程序流程圖第五章總結(jié)5.1系統(tǒng)先進(jìn)性本次畢業(yè)設(shè)計的先進(jìn)性體現(xiàn)在以下幾個方面：1.通信采用RS-485串行總線標(biāo)準(zhǔn)，通信距離可達(dá)幾十米到上千米。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應(yīng)用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。2.采用串行TLC0838。串行方式所用芯片引腳少、封裝小，在PCB板上占用的空間也小。TLC0838是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。具有輸進(jìn)可配置的多通道多路器和串形輸進(jìn)輸出方式。它有8位分辨率；易于和微處理器接口或獨立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通8輸進(jìn)通道；單5V供電，范圍為0～5V。3.看門狗用MAX813L。MAX813L在加電、掉電以及供電電壓下降情況下有復(fù)位輸出；有獨立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在1．6s內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖剑?.25V門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或＋5V以外的電源監(jiān)控。5.2系統(tǒng)局限性本次畢業(yè)設(shè)計也有一定的局限性，在實際應(yīng)用中，大多數(shù)普通PC機(jī)只有常用的RS232串行通信口，而不具備RS485通信接口。因此，為了實現(xiàn)RS485協(xié)議的串行通信，應(yīng)該在PC機(jī)側(cè)配置RS485/RS232轉(zhuǎn)換器，或者購買適合PC機(jī)的RS485卡。這些附加設(shè)備的價格一般較貴，尤其是一些RS485卡具有自己獨特的驅(qū)動程序，上位PC機(jī)的通信一般不能直接采用WINDOW95/98環(huán)境下有關(guān)串口的WIN32通信API函數(shù)，程序員還必須熟悉RS485卡的應(yīng)用函數(shù)。參考文獻(xiàn)[1]沙占友.集成化智能傳感器原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004[2]沙占友.智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005[3]劉迎春.現(xiàn)代新型傳感器原理與應(yīng)用[M].北京:國防工業(yè)出版社，1998[4]單成祥.傳感器的理論與設(shè)計基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，1999[5]馮英.傳感器電路原理與應(yīng)用[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，第一版，1997[6]黃繼昌.傳感器工作原理及應(yīng)用實例[M].北京：人民郵電出版社，第一版，1998[7]曲波，肖圣兵.工業(yè)常用傳感器選型指南[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002[8]白英彩.微型計算機(jī)常用芯片手冊[M].上海：上?？萍汲霭嫔?，2000[9]謝宜仁.單片機(jī)實用技術(shù)問答[M].北京：人民郵電出版社，2005[10]劉必虎.中小規(guī)模集成電路的原理與應(yīng)用[M].上海：上?？萍汲霭嫔纾?000[11]李勛．單片機(jī)微型計算機(jī)大學(xué)讀本．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002

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