基于單片機(jī)的乳粉自動(dòng)包裝稱重社稷

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） 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)行訪問和查詢。本論文所設(shè)計(jì)的自

2、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大器INA121和抗工頻干擾能力較強(qiáng)的雙積分A/D

3、轉(zhuǎn)換器MC14433。 本系統(tǒng)通過應(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。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The Design of Weighing and Packing of Milk Powder Based on SinglechipAbstractBasis on the researching of the progress of the weighing technology, this paper introduces the development of automatic weighing syste

4、m which has a complete function.With the progress of automation in industry and modernization in management, there is much progress in weighing online, fast and dynamic weighing and system of weighing.Adopting newer technology, developing diversified automatic weighing system, improving accuracy and

5、 enhancing network function are emphasized in every country nowadays. .Besides the function of collecting, processing, displaying and communication of data about weight, the automatic weighing system can also save data in database and print data in report form. It can also visit and query the record

6、s in database.The article introduced the automatic named weighing system which is applied in the industry, its realization has two processes, the first stage is the spiral propeller by the asynchronous machine belt to afford the material, this age which is worthy of looking at is because of the coar

7、se adjustment process,certainly it must be smaller than the schedule weight for the material weight. The second stage is impetus which is much more precise than the first spiral propeller feeding, it may be regarded as the special process. This system has been applied in the sensor, each kind of chi

8、ps and monolithic integrated circuits. This system is based on single chip AT89C51, it can make electronic scales basic control function come true. Systems hardware includes smallest system board and the acquisition of data. The smallest system part mainly realizes the demonstration of the diodes an

9、d the control of keyboard ,the part of datas acquisition is consists of the simulator of weighing meter , signal level processing (amplifier INA121) and the fraction of the double integral A/D conversion . Because of the high request in precision of the electric circuit of the weighing meter design

10、and the ability of anti-power frequency disturbance, the selection of the high precision appliance such as the amplifier INA121 and double integral A/D switch MC14433.The system would be stronger by using different elements,and it would have better performance in application of the industry.Key word

11、s double integral A/D transformation; measuring appliance enlargement; AT89C51 single chip; collection of data目 錄第1章 緒論11.1 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31.2.3 承載器41.3 論文研究的目的及意義41.4 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92.5 顯示模塊選擇102.6 本章小結(jié)10第3章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)113

12、.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INA121153.5 自動(dòng)稱重模塊163.6 顯示模塊與控制模塊的連接16 3.7 本章小結(jié).18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204.3.1 T0中斷程序214.3.2 T1中斷子程序.214.4 調(diào)零程序模塊圖.21 4.5 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).255.2 電源的干擾以及抑制措施2

13、55.3 空間干擾的防御措施26 5.4 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)276.2 軟件部分設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)27 6.3 本章小結(jié).27結(jié) 論28致 謝29參 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53附錄D 程序5556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)

14、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)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?？焖?、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

15、、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。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，發(fā)達(dá)國(guó)家在電子稱重方面，無論從技術(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O、l、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

16、一般在十年以上，儀表的平均故障間隔時(shí)（MTBF）都超過2000小時(shí)，有些產(chǎn)品達(dá)到5000小時(shí)。在生產(chǎn)過程用電子秤方面，由于加強(qiáng)了應(yīng)用技術(shù)開發(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，下面分別敘述其進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)。1.2.1稱重傳

17、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，近幾年來數(shù)字式稱重傳感器也被開發(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

18、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(EEPROM)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1。近幾年

19、來稱重儀表又增加了兩項(xiàng)新技術(shù)：(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

20、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：通過硬件或軟件的積木式組合來實(shí)現(xiàn)不同的功能需求。例如在儀表機(jī)箱內(nèi)通過不同電路板的組合或更換軟件存儲(chǔ)芯片，來實(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

21、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)。1.3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)

22、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)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、誤差來進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并要求具備較強(qiáng)

23、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0.1。 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：圖2-1 ADC0809引腳圖 它由8路模擬開關(guān)，8位A/D轉(zhuǎn)換器，三態(tài)輸出鎖存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，我們決定采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器。雙積分

24、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

25、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0.05%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1000M ；5.電源電壓：4.8V8V；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Q0Q3輪流輸出，同時(shí)在DS1DS4端輸出同步字位選通脈沖，很方便

26、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： 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)镃PLD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

27、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。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)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)，

28、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7。 單片機(jī)AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40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)器可有效地降低開發(fā)成本。如圖為AT89C51引腳圖：圖2-3 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)

29、運(yùn)算放大器精度的要求很高。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 Instr

30、uments 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。故剛開始首先考慮采用MC7812(正壓)MC7912MC（負(fù)壓）構(gòu)成的的12V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)壓器是輸出電壓可以連續(xù)調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓器，有輸出正電

31、壓的CW317系列（LM317）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)部含有過流、過熱保護(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：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ASC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，

32、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題，靈活性降低10。因此經(jīng)過反復(fù)比較決定選用七段LED數(shù)碼管顯示，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：（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

33、。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A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成BCD碼，然后把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。輸入信號(hào)前級(jí)放大A/D

34、轉(zhuǎn)換AT89C51數(shù)碼管顯示鍵盤處理圖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XTAL1。XTAL1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：圖3-2 晶振電路圖3復(fù)位RST。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（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P

35、0P3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處開始運(yùn)行程序，如圖3-3所示：圖3-3 復(fù)位RST電路圖4輸入輸出引腳 (1) P0端口P0.0-P0.7 P0是一個(gè)8位漏極開路型雙向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)，要求外接上拉電阻。在訪問外部程序和外部數(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，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。(2) P1端口P1.0P1.7 P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電

36、阻的8位雙向I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。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)，接收低8位地址信息。(3) P2端口P2.0P2.7 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。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。(4) P3端口P3.0P3.7 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)T

37、TL。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(1) ALE/PROG 30 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（

38、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)；在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，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PROG。(2) PSEN 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。但訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不會(huì)有脈沖輸出。(3) EA/Vpp 31 外部訪問允許端。當(dāng)該引腳訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，應(yīng)輸入低電平。要使AT89C51只訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH）,這時(shí)該引腳必須保

39、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。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：圖3-5 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖3.3 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)

40、，在DS1DS4出現(xiàn)同步字位選通信號(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8051單片機(jī)的并行口P1或通過擴(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：圖3-6 MC14433與單片機(jī)連接圖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：圖3-7 INA121構(gòu)成的放大器這里通過調(diào)節(jié) R3的阻值來改變放大倍數(shù)。微弱信號(hào)V-和V+被分別放大后從IN

41、A121的第6腳輸出。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/cm2，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：圖3-8 CYY-1型壓力傳感器圖中RP是電橋調(diào)零電位

42、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與控制模塊的連接圖3-10 顯示模塊2與控制模塊的連接3.7 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。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

43、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)在無外部中斷申請(qǐng)時(shí)，單片機(jī)通過循環(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：開始調(diào)用查詢子程序?qū)⑶?百.十.個(gè)位依次放入R1. R2. R3. R4中調(diào)用顯示子程序返回圖4-1 系統(tǒng)總流程圖4.2子程序模塊查詢子程序流程圖見圖4-2所示：開始P2口送入A千位選通信號(hào)DS1=1？NY千位送入20H高4位5位P2口送入A百位選通信號(hào) DS2=1？NY百位送入20H低4位P2口送入A十位選通信號(hào) DS3=1？NY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AN

44、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：恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鍵功能散轉(zhuǎn)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)讀鍵值開始清除鍵存放單元開中斷，中斷返回圖4-3 中斷服務(wù)程序流程圖4.3.1 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。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)。4.4 調(diào)零程序模塊圖該系統(tǒng)設(shè)

45、置調(diào)零鍵，以方便調(diào)整硬件零件。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。程序流程如圖4-4所示： 轉(zhuǎn)換為BDC碼調(diào)顯示子程序是RETURN？恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回NY采樣并濾波停異步電機(jī)啟動(dòng)A/D保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)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：圖4-5顯示鍵程序流程圖停步進(jìn)電機(jī)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)A/D采

46、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(chǎng)返回NYNY4.6退出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。程序如圖4-6所示：停異步電機(jī)是RETURN？返回NY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：BDC碼轉(zhuǎn)換調(diào)顯示子程序是RETURN？恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回NY保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)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

47、一。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。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)和制造過程中，考慮到系統(tǒng)的抗干擾性能的要求，從

48、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)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

49、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。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。5.3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。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

50、遞方向盡可能一致，以增強(qiáng)抗噪聲能力?？偟膩碚f，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)精度低的問題。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。6.1 硬件部分設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)本設(shè)計(jì)硬件具有簡(jiǎn)單化，

51、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，這種思想比控制系統(tǒng)本身更為重要。6.3 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

52、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)。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。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。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。本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種稱重控制系

53、統(tǒng)，究其實(shí)質(zhì)是一個(gè)嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)。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(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)可通過數(shù)碼顯示，清楚的觀測(cè)到稱重值，超過限定值進(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

54、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(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。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，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(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 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。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。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(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們！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,2002.2 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).1999,209210.3 陳龍三.8051