公路超重監(jiān)測(cè)

1、介紹一種動(dòng)態(tài)測(cè)重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式，要緊功能動(dòng)態(tài)測(cè)量行駛車(chē)輛的輪胎受力，并計(jì)算相應(yīng)靜態(tài)車(chē)輛重量，完全自動(dòng)、不斷車(chē)測(cè)重。硬件設(shè)計(jì)中介紹數(shù)字電路的組成，A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)差分放大和LED顯示電路。軟件設(shè)計(jì)中提出了依如實(shí)際采樣波形而設(shè)計(jì)的獨(dú)特?cái)?shù)據(jù)處置方式。關(guān)鍵詞：目錄引言1緒論課題背景超重檢測(cè)器的概述研究的目的和意義系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要緊任務(wù)硬件問(wèn)題軟件問(wèn)題2系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)超重檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的大體思路方案比較和論證操縱器前級(jí)放大器A/D轉(zhuǎn)換器3系統(tǒng)組成壓力傳感器傳感器的概念傳感器的作用傳感器的組成傳感器的分類(lèi)傳感器設(shè)計(jì)要點(diǎn)儀器放大器采納op27模數(shù)轉(zhuǎn)換器采納A/D0809繼電器單片機(jī)采納AT89S

2、52MCS-51單片機(jī)的組成電源線端口線操縱線LED數(shù)碼管變壓器4硬件電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)利用的大體知識(shí)介紹芯片介紹及相關(guān)電路模塊設(shè)計(jì)測(cè)重傳感器電橋原理圖前端信號(hào)放大處置電路圖A/D0809轉(zhuǎn)換電路A/D電路的信號(hào)流程主操縱電路復(fù)位電路晶振電路下載接口人機(jī)交互界面鍵盤(pán)接口電路LED數(shù)碼管顯示電路電源電路其它擴(kuò)展電路警告電路引言：隨著運(yùn)算機(jī)技術(shù)的高速進(jìn)展，單片機(jī)以其自身的特點(diǎn)，已普遍應(yīng)用于智能化測(cè)控設(shè)備和產(chǎn)品普遍應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)嵌入到對(duì)象體系中的嵌入式系統(tǒng)已滲透到單位、家庭和個(gè)人，單片機(jī)技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備增進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。本次設(shè)計(jì)的高速公路超重檢測(cè)系統(tǒng)正是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一種。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

3、由硬件和軟件組成。硬件是指單片機(jī)擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、輸入/出設(shè)備和各類(lèi)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)操縱要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件；軟件是指單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定操縱功能的各類(lèi)工作程序和治理程序。只有系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、和諧一致，才可能組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的進(jìn)程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，和諧地進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)，以提高工作效率。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)程一樣包括系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試幾個(gè)時(shí)期。這幾個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)期并非是彼此獨(dú)立、各行其是的，而應(yīng)依照開(kāi)發(fā)的實(shí)際需要，彼此和諧、交叉，有機(jī)的進(jìn)行。高速公路超重檢測(cè)需要應(yīng)變片式壓力傳感器。從廣義上講，傳感器確實(shí)是

4、能感受外界信息并能按必然規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的裝置。狹義上講，傳感器確實(shí)是能將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。隨著新技術(shù)和自動(dòng)化的進(jìn)展，傳感器的利用數(shù)量愈來(lái)愈大，一切現(xiàn)代化儀器、設(shè)備幾乎都離不開(kāi)傳感器。在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)進(jìn)程中，用各類(lèi)傳感器來(lái)檢測(cè)和操縱生產(chǎn)進(jìn)程中的各個(gè)參數(shù)，如溫度、壓力、流量、PH值等，以便使設(shè)備工作在最正確狀態(tài)，產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)中所利用到的壓力傳感器確實(shí)是要測(cè)量行駛車(chē)輛車(chē)輪向壓力傳感器施壓致使電壓轉(zhuǎn)變的動(dòng)態(tài)信號(hào)，而且利用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)車(chē)輛超重的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)智能操縱。本次設(shè)計(jì)車(chē)輛超重檢測(cè)系統(tǒng)的確實(shí)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種典

5、型應(yīng)用，要求能夠檢測(cè)高速公路上行駛車(chē)輛的載重，而且對(duì)違章超重車(chē)輛進(jìn)行自動(dòng)稱(chēng)重、并顯示出相應(yīng)的信息警告司機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)抓拍系統(tǒng)，對(duì)違章車(chē)輛進(jìn)行抓拍。由于車(chē)輛超載引發(fā)大量交通事件、路面、橋梁隧道等嚴(yán)峻受損。為了保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)不受損失，保證人民的生命平安，愛(ài)惜公路暢通無(wú)阻，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重設(shè)備來(lái)限制超載車(chē)輛相當(dāng)重要。隨著電子技術(shù)與運(yùn)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，面對(duì)各類(lèi)檢測(cè)對(duì)象和大量的測(cè)試點(diǎn)，需要利用數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)將多路被測(cè)量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再通過(guò)單片機(jī)或微型運(yùn)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控。而現(xiàn)在采納單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)高速公路超重檢測(cè)不僅具有搜集操縱方便、簡(jiǎn)單、靈活等優(yōu)勢(shì)，而且能夠大幅度提高搜集點(diǎn)的技術(shù)指標(biāo)，從而大大提高系統(tǒng)的

6、可利用性。這次檢測(cè)系統(tǒng)正是把ADC080*AT89S52單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)，也符合了本設(shè)計(jì)的要求。本人在這次設(shè)計(jì)中要緊擔(dān)任了系統(tǒng)的硬件電路圖的設(shè)計(jì)、硬件的焊接和調(diào)試、軟件的設(shè)計(jì)、和各個(gè)芯片資料查找與整理等工作。1緒論課題背景我國(guó)的高速公路進(jìn)展比西方發(fā)達(dá)國(guó)家晚近半個(gè)世紀(jì)的時(shí)刻，從80年代末開(kāi)始起步,到2004年年末已經(jīng)超過(guò)3萬(wàn)千米。依照交通部最新發(fā)布的國(guó)家高速公路網(wǎng)計(jì)劃從2005年起到2030年，國(guó)家將斥資兩萬(wàn)億元，新建萬(wàn)千米高速公路，使我國(guó)高速公路里程達(dá)到萬(wàn)千米。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展，交通量的迅速增加，各類(lèi)運(yùn)輸車(chē)的數(shù)量和比重逐年遞增，專(zhuān)門(mén)是一些運(yùn)輸單位或個(gè)人不顧車(chē)輛、公路承載能

7、力及行車(chē)平安，擅自對(duì)車(chē)輛進(jìn)行改裝，致使公路、橋梁及其附屬設(shè)施受到嚴(yán)峻破壞，由此而引發(fā)大量交通事件、路面、橋梁、隧道等嚴(yán)峻受損。為了保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)不受損失，保證人民的生命平安，愛(ài)惜公路暢通無(wú)阻，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重設(shè)備來(lái)限制超載車(chē)輛相當(dāng)重要。同時(shí)，動(dòng)態(tài)稱(chēng)重設(shè)備能普遍應(yīng)用于自動(dòng)化交通調(diào)查、收費(fèi)系統(tǒng)、交通平安治理等場(chǎng)合，并能產(chǎn)生龐大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。還可推行應(yīng)用于企業(yè)、碼頭等載貨車(chē)輛稱(chēng)重和治理。動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)應(yīng)用面很廣，國(guó)內(nèi)外研究部門(mén)和企業(yè)都在研制、生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品，其中德國(guó)和美國(guó)研究水平較高。德國(guó)PAT公司生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)的精度已達(dá)±3%而國(guó)內(nèi)研制的固定式動(dòng)態(tài)車(chē)輛稱(chēng)重系統(tǒng)誤差為土5%，一樣都是

8、在高速公路入口收費(fèi)車(chē)道前安裝一臺(tái)低速測(cè)重系統(tǒng)，向收費(fèi)系統(tǒng)運(yùn)算機(jī)傳輸軸重、整車(chē)重、車(chē)速、車(chē)軸數(shù)量、車(chē)型、軸距、速度、車(chē)道號(hào)和行駛方向、日期和時(shí)刻、數(shù)據(jù)記錄序號(hào)、車(chē)輛加速度、超限判別標(biāo)識(shí)等信息，實(shí)現(xiàn)計(jì)重收費(fèi)和超限檢測(cè)功能。為此，咱們采納MCS-51系列ADC89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)一種動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)用于高速公路上的超重檢測(cè)。（本系統(tǒng)僅模擬其原理）MCS-51單片機(jī)是美國(guó)INTE公司于1980年推出的產(chǎn)品，AT89S52是MCS-51系列單片機(jī)中的代表產(chǎn)品，它的大尋址范圍和指令系統(tǒng)也超級(jí)適合數(shù)字信號(hào)處置，將AT89S52其引入動(dòng)態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)，使其系統(tǒng)的運(yùn)算速度更快、檢測(cè)更精度，而且的高速并行運(yùn)算方式能夠運(yùn)行

9、加倍復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算體系，為以后的系統(tǒng)完善留有充分余地。超重檢測(cè)器的概述長(zhǎng)期以來(lái)，超重汽車(chē)超載運(yùn)行是高速公路損害的要緊緣故之一，杜絕載重汽車(chē)超載是高速公路治理和平安運(yùn)行的重要方法，高速公路自動(dòng)超重檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)行駛車(chē)輛自動(dòng)測(cè)重，并發(fā)出警告信息提示司機(jī)，判定是不是超重運(yùn)行，保護(hù)了高速公路的平安運(yùn)行，保證了公路的利用壽命。研究的目的和意義設(shè)計(jì)出一種全自動(dòng)高速公路動(dòng)態(tài)超重檢測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)檢測(cè)超重車(chē)輛，并顯示紅燈警告，同時(shí)啟動(dòng)抓拍系統(tǒng)（抓拍系統(tǒng)不做）。目前的超重檢測(cè)系統(tǒng)多用于高速公路入口匝道出，通過(guò)手費(fèi)治理人員實(shí)行半自動(dòng)檢測(cè)，這種檢測(cè)系統(tǒng)不僅降低了工作人員的工作效率，而且阻礙了進(jìn)入高速公路的交通量。因此，本次

10、設(shè)計(jì)實(shí)行全自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)超重車(chē)輛抓拍，其優(yōu)勢(shì)在于：該產(chǎn)品無(wú)需專(zhuān)業(yè)人員操作，只要放在適合位置，通電即可，持續(xù)利用、方便簡(jiǎn)捷；此系統(tǒng)通過(guò)改良可同時(shí)檢測(cè)超限車(chē)輛（即單軸軸載）；同時(shí)本系統(tǒng)采納高運(yùn)算、大尋址范圍的AT89S52K片，有利于爾后對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)一步完善。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要緊任務(wù)本次設(shè)計(jì)利用單片機(jī)電路制作高速公路自動(dòng)動(dòng)態(tài)超重檢測(cè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)進(jìn)程中最關(guān)鍵的兩個(gè)部份：系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)和操縱軟件的編寫(xiě)。這也是在設(shè)計(jì)進(jìn)程中需要解決的最關(guān)鍵的問(wèn)題。硬件問(wèn)題高速公路動(dòng)態(tài)超重檢測(cè)系統(tǒng)的硬件要緊有3大部份，即壓力信號(hào)的搜集部份、主控部份和警告及抓拍部份。壓力信號(hào)搜集要緊由壓力傳感器組成，它是整個(gè)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的元件。主控

11、部份由單片機(jī)及其相關(guān)軟件組成，由程序?qū)纹瑱C(jī)進(jìn)行操縱。警告要緊由發(fā)光二級(jí)管組成，那個(gè)部份是對(duì)運(yùn)行車(chē)輛的載重發(fā)出警告信息，同時(shí)啟動(dòng)抓拍系統(tǒng)；對(duì)沒(méi)有超重的車(chē)輛，發(fā)出提示信息許諾通過(guò)。硬件的設(shè)計(jì)需要單片機(jī)、模電及其數(shù)電的相關(guān)知識(shí)。在解決這一問(wèn)題的進(jìn)程中，需要查閱大量資料，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，向教師獲取幫忙。軟件問(wèn)題它的軟件設(shè)計(jì)要緊包括主程序和中斷處置兩大部份：主程序要完成I/OO,按時(shí)器的初始化及對(duì)中斷輸入的設(shè)定，然后延時(shí)使傳感器進(jìn)入穩(wěn)固工作狀態(tài)，等待按時(shí)器的中斷；中斷處置程序依照具體情形需要有相應(yīng)的子程序。要對(duì)程序進(jìn)行多次調(diào)試，分塊編程。對(duì)各個(gè)子程序塊所解決的問(wèn)題要相當(dāng)明確。最后在制作完成硬件電路板后要

12、調(diào)試出設(shè)計(jì)要求的功能。2系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)確實(shí)是依照題目的要求而對(duì)硬件和軟件進(jìn)行計(jì)劃，并選擇最適合的硬件電路和軟件程序來(lái)達(dá)到目的。硬件設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析，對(duì)各類(lèi)元器件的了解，而得出分立元件與集成塊的某些連接方式，以達(dá)到設(shè)計(jì)的功能要求。而且把這些元器件焊接在一塊電路板上。它包括對(duì)各類(lèi)元器件的功能和接法的了解，和對(duì)各類(lèi)元器件的選擇和設(shè)計(jì)方案的選擇。軟件設(shè)計(jì)是分析設(shè)計(jì)的硬件用程序?qū)崿F(xiàn)其功能，而且調(diào)試優(yōu)化產(chǎn)品功能。超重檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求當(dāng)高速公路行駛的車(chē)輛進(jìn)入測(cè)重檢測(cè)區(qū)內(nèi)，車(chē)輪向壓力傳感器施壓時(shí)，壓力傳感器傳出微弱的電壓信號(hào)，通過(guò)差分運(yùn)放和單片機(jī)的判定等運(yùn)算，對(duì)違章超重車(chē)輛進(jìn)行自動(dòng)稱(chēng)重、并用發(fā)

13、光二極管顯示紅色警告信息，同時(shí)啟動(dòng)抓拍系統(tǒng)，對(duì)違章車(chē)輛進(jìn)行抓拍；關(guān)于不超重車(chē)輛那么綠燈亮，許諾車(chē)輛通過(guò)。設(shè)計(jì)的大體思路在高速公路測(cè)重檢測(cè)區(qū)，設(shè)置4個(gè)相同的壓力傳感器，具散布如圖1所示。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，車(chē)輪壓向承載板時(shí)，4個(gè)壓力傳感器輸出與車(chē)輪壓力對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，經(jīng)OP27差分比較器放大后，把模擬信號(hào)傳輸ADC0809專(zhuān)換成數(shù)字信號(hào)。然后把數(shù)字信號(hào)傳輸給單片機(jī)AT89S52進(jìn)行處置。通過(guò)單片機(jī)判定運(yùn)算，關(guān)于不超重車(chē)輛，傳送信號(hào)給發(fā)光二級(jí)管使綠燈亮，許諾車(chē)輛通過(guò)；關(guān)于超重車(chē)輛，那么傳送信號(hào)給發(fā)光二級(jí)管使紅燈亮，同時(shí)用LED顯示其車(chē)重，而且輸出一路信號(hào)啟動(dòng)抓拍系統(tǒng)（抓拍系統(tǒng)不做）。本次設(shè)計(jì)只是模擬

14、其原理，考慮到條件有限，只用了一個(gè)傳感器檢測(cè)其壓力信號(hào)，如圖1中填充部份。壓力傳感器承載板圖1壓力傳感器設(shè)置示用意方案比較和論證操縱器方案一基于51系列單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前單片機(jī)技術(shù)比較成熟，功能壯大，比較大的尋址空間，被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大整形后送入單片機(jī)，由單片機(jī)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處置并依照相應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系通過(guò)LED數(shù)碼管顯示出被測(cè)物體的重量。單片機(jī)操縱適合于功能比較簡(jiǎn)單的操縱系統(tǒng)，而且其具有本錢(qián)低，功耗低，體積小算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，技術(shù)成熟，尋址范圍廣，易于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等優(yōu)勢(shì)。方案二采納現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）為操縱核心采納現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）為操縱核心S利用EDA軟件編程，下載燒制實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)集成于

15、一片Xilinx公司的SpartanII系歹XC2s100出片上，體積有所減小、邏輯單元靈活、集成度高和適用范圍廣等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路。本次設(shè)計(jì)沒(méi)有必要用那個(gè)測(cè)量頻率范圍大，編程靈活等特點(diǎn)的高集成芯片，何況本錢(qián)比較高，不適合產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。因此，咱們決定采納方案一，即采納51單片機(jī)為操縱核心。前級(jí)放大器壓力傳感器輸出的電壓信號(hào)為毫伏級(jí)，因此對(duì)運(yùn)算放大器要求很高。咱們考慮能夠采納以下幾種方案能夠采納：方案一利用一般低溫漂運(yùn)算放大器組成多級(jí)放大器。一般低溫漂運(yùn)算放大器組成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。由于A/D轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，因此幾毫伏的干擾信號(hào)就會(huì)直接阻礙最后的測(cè)量精度。因此，

16、其中方案不宜采納。方案二由高精度低漂移運(yùn)算放大器組成差動(dòng)放大器。差動(dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，能夠利用一般運(yùn)放（如OP07）故成一個(gè)差動(dòng)放大器。優(yōu)勢(shì)：輸入級(jí)加入射隨放大器，增大了輸入阻抗，中間級(jí)為差動(dòng)放大電路，滑動(dòng)變阻器R6能夠調(diào)劑輸出零點(diǎn)，最后一級(jí)能夠用于微調(diào)放大倍數(shù)，使輸出知足滿量程要求。輸出級(jí)為反向放大器，因此輸出電阻不是專(zhuān)門(mén)大，比較符合應(yīng)用要求。方案三采納專(zhuān)用儀表放大器INA126實(shí)現(xiàn)。此芯片內(nèi)部采納差動(dòng)輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也超級(jí)好，且外部接口簡(jiǎn)單。但本錢(qián)很高，不易于開(kāi)發(fā)。基于以上分析，咱們決定采納方案二實(shí)現(xiàn)前級(jí)放大功能，既能維持精度，又方便實(shí)現(xiàn)A

17、/D轉(zhuǎn)換器由上本設(shè)計(jì)利用的壓力傳感器和精度的分析可知：A/D轉(zhuǎn)換器誤差應(yīng)在回謁以下8位A/D精度：10Kg/256=;12位A/D精度：10Kg/4096=方案一逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，如：ADC080舞。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換，一樣具有采樣/維持功能。采樣頻率高，功耗比較低，是理想的高速、高精度、省電型A/D轉(zhuǎn)換器件。高精度逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器一樣都帶有內(nèi)部基準(zhǔn)源和內(nèi)部時(shí)鐘，依照系統(tǒng)的要求，8位AD足以知足精度要求，太高的精度就反而浪費(fèi)了系統(tǒng)資源。因此此方案是理想的選擇。方案二雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器：如：TLC7135/ICL713五、ICL7109等。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器精度高，但速度較慢（

18、如：TLC7135），具有精準(zhǔn)的差分輸入，輸入阻抗高（大于103MQ）,可自動(dòng)調(diào)零，超量程信號(hào)，全數(shù)輸出于TTL電平兼容。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。對(duì)正負(fù)對(duì)稱(chēng)的工頻干擾信號(hào)積分為零，因此對(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。只要干擾電壓的平均值為零，對(duì)輸出就不產(chǎn)生阻礙。尤其對(duì)本系統(tǒng)，緩慢轉(zhuǎn)變的壓力信號(hào)，很容易受到工頻信號(hào)的阻礙。故而采納雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器可大大降低對(duì)濾波電路的要求。作為高速公路超重檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)A/D的轉(zhuǎn)換速度要求并非高，精度上8位的AD足以知足要求。8綜合的分析其優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，咱們最終選擇了方案一，即利用ADC080

19、9寸信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。3系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由壓力傳感器，儀器放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，繼電器，單片機(jī)，LE嗽碼管組成，變壓器，如圖2所示。圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)壓力傳感器傳感器的概念人們通常將能把非電量轉(zhuǎn)換為電量的器件稱(chēng)為傳感器，傳感器實(shí)質(zhì)是一種功能塊，其作用是以后自外界的各類(lèi)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)：它是實(shí)現(xiàn)測(cè)試與自動(dòng)操縱系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。若是沒(méi)有傳感器對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)靠得住的測(cè)量，那么，不管是信號(hào)轉(zhuǎn)換或信息處置，或最正確數(shù)據(jù)的顯示和操縱部將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。同時(shí)傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的要緊內(nèi)容之一。傳感器的作用(1)信息的搜集科學(xué)研究中的計(jì)量測(cè)試，產(chǎn)品制造與銷(xiāo)售中所需的計(jì)量等都要由測(cè)量而取得準(zhǔn)確的定量數(shù)據(jù)對(duì)某種特定要求，

20、需檢測(cè)目標(biāo)物的存在狀態(tài)，把某狀態(tài)的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)：對(duì)系統(tǒng)或裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也由傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，發(fā)覺(jué)異樣情形時(shí)，發(fā)出警告信號(hào)并啟動(dòng)愛(ài)惜電路工作。如此能夠?qū)ο到y(tǒng)或裝置進(jìn)行正常運(yùn)行與平安治理。判定產(chǎn)品是不是合格，或人體某部位的異樣診斷等都需由傳感器的測(cè)量來(lái)完成。(2)信息數(shù)據(jù)的互換把以文字、符號(hào)、代碼、圖形等多種形式記錄在紙或膠片上的信號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成運(yùn)算機(jī)、機(jī)等易處置的信號(hào)數(shù)據(jù)?；蜃x出記錄在各類(lèi)媒介體上的信息并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。例如，磁盤(pán)與光盤(pán)的信息讀出磁頭確實(shí)是一種傳感器。(3)操縱信息的搜集。檢測(cè)操縱系統(tǒng)處于某種狀態(tài)的信息，并由此操縱系統(tǒng)的狀態(tài)，或跟蹤系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的目標(biāo)值。傳感器的組成傳感器一樣由靈敏元

21、件、傳感元件和測(cè)量電路三部份組成有時(shí)還加上輔助電源。通?？捎梅綁K圖來(lái)表示，如以下圖3所示：2d圖3傳感器構(gòu)造圖傳感器的分類(lèi)傳感器的分類(lèi)見(jiàn)表所示：傳感器設(shè)計(jì)要點(diǎn)依照以上對(duì)傳感器相關(guān)知識(shí)的介紹，咱們能夠明確傳感器是測(cè)量、操縱系統(tǒng)的入口，必需具有良好的性能。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)該注意以下要點(diǎn)：(1)輸入和輸出之間成比例，直線性好、靈敏度高、分辨力強(qiáng)、測(cè)量范圍寬。(2)滯后、漂移誤差小，(3)動(dòng)態(tài)特性良好。(4)功耗小。(5)時(shí)刻老化特性優(yōu)良，抗侵蝕性強(qiáng)。(6)與被測(cè)體匹配良好，即不因接入傳感器而使被測(cè)對(duì)象受到阻礙，受被測(cè)量之外的量阻礙小。(7)體積小、重量輕、價(jià)錢(qián)低廉。(8)故障率低，易于校準(zhǔn)和維修。(9)

22、由于傳感元件的輸出信號(hào)一樣比較小，為了便于能夠驅(qū)動(dòng)操縱電路，在傳感器電路中還應(yīng)該包括放大器。鑒于上述選擇要點(diǎn)，采納的LS-1型傳感器，外觀如圖4所示，他是一種應(yīng)變片式專(zhuān)用壓力傳感器，其中包括電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路幾個(gè)要緊的部份電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的散布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。彈性體彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個(gè)，第一是它經(jīng)受稱(chēng)重傳感器所受的外力，對(duì)外力產(chǎn)生反作使勁，達(dá)到相對(duì)靜平穩(wěn)；第二，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)(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)變秦電信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)。檢測(cè)電路檢測(cè)電路的功能

23、是把電阻應(yīng)變片的電阻轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變成電壓輸出。因?yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)勢(shì)，如能夠抑制溫度轉(zhuǎn)變的阻礙，能夠抑制側(cè)向力干擾，能夠比較方便的解決稱(chēng)重傳感器的補(bǔ)償問(wèn)題等。分類(lèi)方法傳感器的種類(lèi)說(shuō)明按輸入量分類(lèi)位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等傳感器按被測(cè)物理量命名按工作原理分類(lèi)應(yīng)義式、電容式、電感式、壓電式、熱電式等傳感器以工作原理命名按物理現(xiàn)象分類(lèi)結(jié)構(gòu)型傳感器傳感器依賴其結(jié)構(gòu)參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信息的變化物性型傳感器傳感器依賴其敏感元件的物理特性來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的變化按能量關(guān)系分類(lèi)能量轉(zhuǎn)換型傳感器傳感器直接將被測(cè)量的能量直接轉(zhuǎn)化成輸出量的能量能量控制型傳感器由外部供給傳感器能量，而由被測(cè)量來(lái)控制輸出能量按輸

24、出信號(hào)分類(lèi)模擬式傳感器輸出量為模擬量數(shù)字式傳感器輸出量為數(shù)字量表傳感器的分類(lèi)叵一圖4LS-1型傳感器儀器放大器采納OP27OP2這一種超低噪聲、高精度運(yùn)算放大器，具有很低的輸入失調(diào)電壓和漂移。OP27勺優(yōu)良特性使它專(zhuān)門(mén)適合作前級(jí)放大器，放大微弱信號(hào)。利用OP07-樣不用考慮調(diào)零和頻率問(wèn)題就能夠知足要求。要緊特點(diǎn)： 低輸入失調(diào)電壓：75uV（最大） 低失調(diào)電壓溫漂：C（最大） 低失調(diào)電壓時(shí)漂：月（最大） 低噪聲：P-P（最大） 寬輸入電壓范圍：±14V 寬電源電壓范圍：3V18V模數(shù)轉(zhuǎn)換器采納A/D0809A/D轉(zhuǎn)換器是測(cè)控系統(tǒng)中將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的重要器件。A/D轉(zhuǎn)換器的經(jīng)常使

25、用技術(shù)有：計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換；逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換；雙積分式A/D轉(zhuǎn)換；并行A/D、用/并行A/D轉(zhuǎn)換及V/F變換等。在這些轉(zhuǎn)換中，要緊區(qū)別是速度、精度和價(jià)錢(qián)，一樣來(lái)講速度越快、精度越高那么價(jià)錢(qián)也就越高。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換既照顧了轉(zhuǎn)換速度，又具有必然的精度，是目前應(yīng)用最多的一種。在對(duì)體積要求不高的應(yīng)用中，可采納由運(yùn)放、模擬開(kāi)關(guān)等組成的雙積分式A/D轉(zhuǎn)換電路，在速度、精度和價(jià)錢(qián)上具有必然的優(yōu)勢(shì)。V/F轉(zhuǎn)換器是輸出信號(hào)的頻率隨輸入電壓而轉(zhuǎn)變的器件，測(cè)出輸出的頻率即可求出所對(duì)應(yīng)的模擬量，它經(jīng)常使用于要求A/D輸出端引線較少的場(chǎng)合。通過(guò)以上綜合比較，咱們選用集成A/D芯片ADC0809ADC0809有

26、8路模擬量輸入,可在程序操縱下對(duì)任意通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出8位二進(jìn)制數(shù)字量。其結(jié)構(gòu)框圖如下圖。芯片的要緊部份是一個(gè)8為逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。為了能實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采樣，片內(nèi)設(shè)置了8路模擬選通開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的通道地址鎖存及譯碼電路。轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送入三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。ADC0809卜部引腳如圖5所示，其引腳功能為：IN7-IN0:8路模擬量輸入端，在多路開(kāi)關(guān)操縱下，任一時(shí)刻只能有一路模擬量實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。A、B、C:多路開(kāi)關(guān)地址選擇輸入端，當(dāng)取值000111時(shí)，與A/D轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的通道為IN0IN7。ALE地址鎖存輸入線，該信號(hào)的上升沿可將地址選擇信號(hào)A、B、C鎖入地址寄放器。START啟動(dòng)轉(zhuǎn)

27、換輸入線，該信號(hào)的上升沿用以清楚A/D內(nèi)部寄放器，具下降沿用以啟動(dòng)內(nèi)部操縱邏輯，開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換工作。EOC轉(zhuǎn)換完畢輸出線，其上顯現(xiàn)高電平常表示A/D轉(zhuǎn)換終止。OE許諾輸出操縱端，高電平有效。低電平常，數(shù)據(jù)輸出端為高電阻態(tài)；高電平常，將A/D轉(zhuǎn)換后的8位數(shù)據(jù)送出。CLOCK轉(zhuǎn)換按時(shí)脈沖輸入端。它的頻率決定了A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。利用頻率小于等于640kHZ；對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換速度大于等于100小。Ref(+),ref(-):是內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入線。VCC為+5V,GN的地。四一一圖5ADC080切腳結(jié)構(gòu)圖繼電器繼電器是一種電子操縱器件，如圖6所示，它具有操縱系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被操縱系統(tǒng)（

28、又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)操縱電路中，它事實(shí)上是用較小的電流去操縱較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)劑、平安愛(ài)惜、轉(zhuǎn)換電路等作用。本設(shè)計(jì)選用的是HRS2H-S-DC5V電器，他是一種電磁式繼電器，由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩頭加上必然的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)必然的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作使勁返回原先的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原先的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。如此吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。關(guān)

29、于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，能夠如此來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為“常閉觸點(diǎn)”c圖6繼電器單片機(jī)采納AT89S52MCS-5律片機(jī)是美國(guó)INTE公司于1983推出的產(chǎn)品，8051是MCS-5保列單片機(jī)中的初期典型代表產(chǎn)品，它內(nèi)部集成了功能壯大的中央處置器，包括了硬件乘除法器、21個(gè)專(zhuān)用操縱寄放器、4kB的程序存儲(chǔ)器、128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、4組8位的并行口、兩個(gè)16位的可編程按時(shí)/計(jì)數(shù)器、一個(gè)全雙工的用行口和布爾處置器。咱們采納的是AT89S52,外觀如圖6所示，是一種性能更強(qiáng)運(yùn)算更快的升級(jí)產(chǎn)品,MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)和功能大體

30、相似，具有比較大的尋址空間，地址線寬達(dá)16條，即外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器的尋址范圍達(dá)216=64kB,這作為單片機(jī)操縱來(lái)講已是比較大的，這同時(shí)具有對(duì)I/O的訪問(wèn)能力。因?yàn)镸CS-51采納模塊化結(jié)構(gòu)，因此能夠方便地增刪一個(gè)模塊就可引腳和指令兼容的新產(chǎn)品。從而容易使產(chǎn)品形成系列化。圖6MCS-51系列單片機(jī)MCS-51單片機(jī)的組成MCS-51單片機(jī)包括CPU（進(jìn)行運(yùn)算、操縱卜RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器/ROM（程序存儲(chǔ)器）、I/O口（串口、并口）、內(nèi)部總線和中斷系統(tǒng)等。組成框圖如圖7。圖7MCS-51單片機(jī)組成框圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8。圖8MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖(1)中央處置器(CPU)中央處置器有

31、運(yùn)算器和操縱器組成。運(yùn)算器組成：8位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU(ArithmeticLogicUnit)8位累加器A(Accumulator)、8位寄放器B、程序狀態(tài)字寄放器PSW(ProgramStatusWord)、8位暫存寄放器TMP1和TMP2等。功能：完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。操縱器組成：程序計(jì)數(shù)器PC(ProgramCounter)指令寄放器IR(InstructionRegister)指令譯碼器ID(InstructionDecoder)、堆棧指針SP、數(shù)據(jù)指針DPTR、按時(shí)操縱邏輯和振蕩器OSC等電路。功能：CPU依口PC中的地址將欲執(zhí)行指令的指令碼從存儲(chǔ)器中掏出，寄存在IR中，ID

32、對(duì)IR中的指令碼進(jìn)行譯碼，按時(shí)操縱邏輯在OSC配合下對(duì)ID譯碼后的信號(hào)進(jìn)行分時(shí)，以產(chǎn)生執(zhí)行本條指令所需的全數(shù)信號(hào)。(2)存儲(chǔ)器MCS-51的存儲(chǔ)器可分為程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，又有片內(nèi)和片外之分。程序存儲(chǔ)器一樣將只讀存儲(chǔ)器(ROM)用做程序存儲(chǔ)器?？蓪ぶ房臻g為64KB,用于寄存用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一樣將隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)用做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?？蓪ぶ房臻g為64KB。MCS-51數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可分為片內(nèi)和片外兩部份。片外RAM:最大范圍：0000HFFFFH,64KB;用指令MOVX訪問(wèn)。片內(nèi)RAM:最大范圍：00HFFH,256B;用指令MOV訪問(wèn)。又分為兩部份：低128B(007FH

33、)為真正的RAM區(qū)，高128B(80FFH)為特殊功能寄放器(SFR)區(qū)。如右圖9所示。圖9片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的配置圖內(nèi)部RAM的行尋址。位地址為00H7FHCPU能直接尋址這些位（稱(chēng)MCS-51具有布爾處置功能），位地址20H2FH單元為位尋址區(qū)，既可作為一樣單元用字節(jié)尋址，也可對(duì)它們的位進(jìn)分派如表所示。表位地址分派表（3）特殊功能寄放器（SFR）MCS-51有21個(gè)特殊功能寄放器（也稱(chēng)為專(zhuān)用寄放器），包括算術(shù)運(yùn)算寄放器、指針寄放器、I/O鎖存器、按時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口、中斷、狀態(tài)、操縱寄放器等，它們被離散地散布在內(nèi)部RAM的80HFFH地址單元中（不包括PC）,共占據(jù)了128個(gè)存儲(chǔ)單元，組成了

34、SFR存儲(chǔ)塊。其字節(jié)地址可被8整除的SFR可位尋址。SFR反映了MCS-51單片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。程序計(jì)數(shù)器PC（ProgramCounter）程序計(jì)數(shù)器PC在物理上是獨(dú)立白1它不屬于SFR存儲(chǔ)器塊。PC是一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器，專(zhuān)門(mén)用于寄存CPU將要執(zhí)行的指令地址（即下一條指令的地址），尋址范圍為64KB,PC有自動(dòng)加1功能,不可尋址，用戶無(wú)法對(duì)它進(jìn)行讀寫(xiě)，可是能夠通過(guò)轉(zhuǎn)移、挪用、返回等指令改變其內(nèi)容，以操縱程序執(zhí)行的順序。累加器A（Accumulator）累加器A是8位寄放器，又記做ACC,是一個(gè)最經(jīng)常使用的專(zhuān)用寄放器。在算術(shù)/邏輯運(yùn)算頂用于寄存操作數(shù)或結(jié)果。寄放器B寄放器B是8位寄放器，是專(zhuān)門(mén)為

35、乘除法指令設(shè)計(jì)的，也作通用寄放器用。工作寄放器內(nèi)部RAM的工作寄放器區(qū)00H1FH共32個(gè)字節(jié)被均勻地分成四個(gè)組（區(qū)），每一個(gè)組（區(qū)）有8個(gè)寄放器，別離用R0R7表示，稱(chēng)為工作寄放器或通用寄放器，其中，R0、R1還常經(jīng)常使用于間接尋址的地址指針。在程序中通進(jìn)程序狀態(tài)字寄放器（PSW）第3、4位設(shè)置工作寄放器區(qū)。程序狀態(tài)字PSW（ProgramStatusWord）程序狀態(tài)字PSW是8位寄放器，用于寄存程序運(yùn)行的狀態(tài)信息，PSW中列位狀態(tài)一般是在指令執(zhí)行的進(jìn)程中自動(dòng)形成的，但也能夠由用戶依照需要采納傳送指令加以改變。其概念格式如表所示。|IMa.,4aa.i區(qū)表PSW列位概念表其中：Cy：進(jìn)借位

36、標(biāo)志；AC:輔助進(jìn)借位標(biāo)志；F0:用戶標(biāo)志；RS一、RS0:工作寄放器組（區(qū)）選擇（如下表所示）；OV:溢出標(biāo)志位，有溢出時(shí)置1;P:奇偶標(biāo)志位。A中有奇數(shù)個(gè)1時(shí)置1。數(shù)據(jù)指針DPTR（DataPointer）數(shù)據(jù)指針DPTR是16位的專(zhuān)用寄放器，即可作為16位寄放器利用，也可彳為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄放器DPH（高8位）、DPL（低8位）禾1J用。DPTR要緊用作16位間址寄放器，訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)寄放器。堆棧指針SP（StackPointer）堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是內(nèi)部RAM的一段區(qū)域。堆棧存取數(shù)據(jù)的原那么是“后進(jìn)先出”。堆棧指針SP是一個(gè)8位寄放器，用于指示堆棧的棧頂，它決定了堆棧在內(nèi)部

37、RAM中的物理位置。MCS-51單片機(jī)的堆棧地址向大的方向轉(zhuǎn)變（與微機(jī)堆棧地址向小的方向轉(zhuǎn)變相反）。系統(tǒng)復(fù)位后，SP初值為07H,實(shí)際應(yīng)用中通常依照需要在主程序開(kāi)始處對(duì)堆棧指針SP進(jìn)行初始化，一樣設(shè)置SP為60H。設(shè)立堆棧的目的是用于數(shù)據(jù)的暫存，中斷、子程序調(diào)歷時(shí)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)的愛(ài)惜與恢復(fù)。I/O口專(zhuān)用寄放器(P0,P1,P2,P3)8051片內(nèi)有4個(gè)8位并行I/O接口P0,P1,P2和P3,在SFR中相應(yīng)有4個(gè)I/O寄放器P0,P1,P2和P3。按時(shí)器/計(jì)數(shù)器（TL0,TH0,TL1和TH1）MCS-51單片機(jī)中有兩個(gè)16位的按時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1,它們由4個(gè)8位寄放器（TL0,TH0,TL1

38、和TH1）組成，2個(gè)16位按時(shí)器/計(jì)數(shù)器是完全獨(dú)立的。能夠單獨(dú)對(duì)這4個(gè)寄放器進(jìn)行尋址，但不能把T0和T1當(dāng)做16位寄放器來(lái)利用。串行數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF）串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF用于寄存需要發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，它由兩個(gè)獨(dú)立的寄放器組成（發(fā)送緩沖器和接收緩沖器），要發(fā)送和接收的操作其實(shí)都是對(duì)串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF進(jìn)行的。（4） I/O接口I/O接口是MCS-51單片機(jī)對(duì)外部實(shí)現(xiàn)操縱和信息互換的必經(jīng)之路，用于信息傳送進(jìn)程中的速度匹配和增加它的負(fù)載能力。8051內(nèi)部有4個(gè)8位并行接口P0,P1,P2,P3,有1個(gè)全雙工的可編程串行I/O接口。（5）按時(shí)器/計(jì)數(shù)器8051內(nèi)部有兩個(gè)16位可編程序的按時(shí)器/

39、計(jì)數(shù)器，均為二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器，別離命名為T(mén)0和T1。T0和T1均有按時(shí)器和計(jì)數(shù)器兩種工作模式。在按時(shí)器模式下，T0和T1的計(jì)數(shù)脈沖能夠由單片機(jī)時(shí)鐘脈沖經(jīng)12分頻后提供。在計(jì)數(shù)器模式下，T0和T1的計(jì)數(shù)脈沖能夠從和引腳上輸入。對(duì)T0和T1的操縱由按時(shí)器方式選擇寄放器TMOD和按時(shí)器操縱寄放器TCON完成。（6）中斷系統(tǒng)中斷：指CPU暫停原程序執(zhí)行，轉(zhuǎn)而為外部設(shè)備效勞（執(zhí)行中斷效勞程序），并在效勞完后返回到原程序執(zhí)行的進(jìn)程。中斷系統(tǒng)：指能夠處置上述中斷進(jìn)程所需要的硬件電路。中斷源：指能產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)的源泉。8051可處置5個(gè)中斷源（2個(gè)外部，3個(gè)內(nèi)部）發(fā)出的中斷請(qǐng)求并可對(duì)其進(jìn)行優(yōu)先權(quán)處置。外部中

40、斷的請(qǐng)求信號(hào)能夠從，（即和）引腳上輸入，有電平或應(yīng)網(wǎng)師觸發(fā)力哺部中斷源有3個(gè)，2個(gè)按時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷源和1個(gè)串行口中斷源。8051的中斷系統(tǒng)要緊由中斷許諾操縱器IE和中斷優(yōu)先級(jí)操縱器IP等電路組成。MCS-51單片機(jī)外部引腳：MCS-51系列單片機(jī)中，各類(lèi)單片機(jī)都是彼此兼容的，只是引腳功能略有不同。MCS-51系列單片機(jī)引腳分為端口線、電源線和操縱線三類(lèi)。其引腳如圖7所示。圖7MCS-51單片機(jī)外部引腳電源線GND:接地引腳。VCC:正電源引腳。接+5V電源端口線P0P3口：4X8=32條。（1） P0口（）8位雙向三態(tài)I/O口，可作為外部擴(kuò)展時(shí)的數(shù)據(jù)總線/低8位地址總線的分時(shí)復(fù)用口。又可作為

41、通用I/O口，每一個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。對(duì)EPROM型芯片（如8751）進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，P0口用于輸入/輸出數(shù)據(jù)。（2） P1口（）8位準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻，可作為通用I/O口。每一個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。（3） P2口（）8位準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻，可作為外部擴(kuò)展時(shí)的高8位地址總線。又可作為通用I/O口，每一個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。對(duì)EPROM型芯片（如8751）進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，用來(lái)接收高8位地址。（4） P3口（）8位準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻。它是雙功能復(fù)用口，作為通用I/O口時(shí)，功能與P1口相同，經(jīng)常使用第二功能。每一個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL

42、負(fù)載。作為第二功能利歷時(shí)，列位的作用如下表所示。操縱線（1） RST/VPDRST/VPD引腳是復(fù)位信號(hào)/備用電源線引腳。當(dāng)8051通電時(shí)，在RST引腳上顯現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。（2） ALE/團(tuán)1,地址鎖存許諾/編程引腳。當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)，以便P0話柄現(xiàn)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。當(dāng)不訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將輸出一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)。ALE國(guó)至珈弓|腳，其第二功能是對(duì)EPROM型芯片（如8751）進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，此引腳傳送52ms寬的負(fù)脈沖選通信號(hào)，程序計(jì)數(shù)器PC的16位地址數(shù)據(jù)將出此刻P0和P2口上，外部程序存儲(chǔ)器那

43、么把指令碼放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。（3）囪P許諾訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器/編程電源引腳。關(guān)于片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器的MCS-51單片機(jī)（如8031）,必需血垃片內(nèi)有程序存儲(chǔ)器的MCS-51單片機(jī)（如8051）,必需接高電平?；豂/VPP是復(fù)用引腳，其第二功能是片內(nèi)EPROM編程/校驗(yàn)時(shí)的電源線，在編程時(shí)，VPP腳需加上21V的編程電壓。（4） XTAL1和XTAL2XTAL1腳為片內(nèi)振蕩電路的輸入端，XTAL2腳為片內(nèi)振蕩電路的輸出端。8051的時(shí)鐘有兩種方式,一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，但需在XTAL1和XTAL2腳外接石英晶體（頻率為12MHz）和振蕩電容，振蕩電容的值一樣取1030pF,典型值

44、為30pF;另外一種是外部時(shí)鐘方式，即將XTAL1接地，外部時(shí)鐘信號(hào)從XTAL2腳輸入，如以下圖所示。（5） |國(guó)7片外ROM選通線。在執(zhí)彳T訪問(wèn)片外ROM的指令MOVC時(shí)，8051自動(dòng)在國(guó)岷現(xiàn)一個(gè)負(fù)脈沖，用于對(duì)片外ROM的選通。其他情形下，該引腳均為高電平封鎖狀態(tài)。LED數(shù)碼管將發(fā)光二級(jí)管做成段狀并按數(shù)碼形式組合即組成LEC段狀數(shù)碼管。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最經(jīng)常使用的是七段LED。在生產(chǎn)數(shù)碼管時(shí)，為了減少引線數(shù)量，通常將發(fā)光二極管的所有陽(yáng)極或陰極連在一路作為公共端引出，也就組成了共陽(yáng)極型與公陰極型的兩種LED數(shù)碼管。通常的七段數(shù)碼管中有8個(gè)發(fā)光二極管，其中7個(gè)發(fā)光二極管組成“8”字型，1個(gè)發(fā)光

45、二極管用來(lái)顯示小數(shù)點(diǎn)。七段LEEB碼管的顯示可采納硬件譯碼如二七段譯碼邏輯芯片74LS47、74LS4將直接譯碼顯示，也能包采納軟件譯碼，用I/O線直接操縱顯示，即將欲顯示數(shù)碼管所組成對(duì)應(yīng)段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮即可。變壓器本設(shè)計(jì)選用的是將220V專(zhuān)變成12V勺小型變壓器。變壓器是電工、電子技術(shù)中經(jīng)常使用的電氣設(shè)備，它是由兩個(gè)耦合線圈在一個(gè)一起的心子上制成，其中，一個(gè)線圈作為輸入，接入電源后形成一個(gè)回路，稱(chēng)為原邊回路（或低級(jí)回路）；另一個(gè)線圈作為輸出，接入負(fù)載后形成另一個(gè)回路，稱(chēng)為邊回路（或次級(jí)回路）。為了使司機(jī)和工作人員能看到車(chē)輛車(chē)載信息，咱們采納發(fā)光二級(jí)管發(fā)出警告信息，進(jìn)去測(cè)試區(qū)車(chē)輛的單軸軸載沒(méi)

46、有超重時(shí)，發(fā)光二級(jí)管綠燈亮，許諾車(chē)輛通過(guò)；關(guān)于超重車(chē)輛，發(fā)光二級(jí)管紅燈亮，同時(shí)用LEES示其車(chē)重（單軸軸載），輸出一路信號(hào)啟動(dòng)抓拍系統(tǒng)（抓拍系統(tǒng)不做）。實(shí)際應(yīng)用中可用多組發(fā)光二級(jí)管作為紅綠信號(hào)燈發(fā)出警告信息，而且用LEDK陣構(gòu)造的漢字提示司機(jī)是不是超重，設(shè)置了超亮大型數(shù)碼管顯示器。顯示器可由74HC164區(qū)動(dòng)，靜態(tài)顯示。4硬件電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)利用的大體知識(shí)介紹咱們?cè)趯W(xué)校里學(xué)到的幾乎都屬于大體知識(shí)，它是指最基礎(chǔ)的東西，咱們只有把握了它才能作更深一步的學(xué)習(xí)。在實(shí)際的應(yīng)用中，大體知識(shí)的把握程度相當(dāng)重要，它阻礙到應(yīng)用的好壞。本設(shè)計(jì)應(yīng)用到的大體的硬件和軟件知識(shí)將在本節(jié)里作簡(jiǎn)單的介紹。本設(shè)計(jì)用到的硬件知識(shí)要緊

47、有：模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子線路的設(shè)計(jì)與調(diào)試、單片機(jī)的輸入輸出、用口通信技術(shù)、ADC080馱數(shù)轉(zhuǎn)換器的利用方式。在模擬電子技術(shù)方面，要緊用來(lái)放大傳感器檢測(cè)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管以顯示傳感器檢測(cè)到車(chē)輛軸載。數(shù)字電子技術(shù)用來(lái)把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，把從傳感器檢測(cè)到的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)綜合操縱。芯片介紹及相關(guān)電路模塊設(shè)計(jì)集成塊顯現(xiàn)使硬件電路設(shè)計(jì)加倍簡(jiǎn)單易懂，從而取得了普遍的應(yīng)用。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)頂用到的要緊芯片有單片機(jī)89S5二、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC08Q/L、LED數(shù)碼顯示器等。下面詳細(xì)介紹它們具體的應(yīng)用方式。測(cè)重傳感器電橋原理圖依照設(shè)計(jì)的要求，只能模擬其測(cè)重原理，咱們選用的傳感器是

48、湖南宇航科技限公司生產(chǎn)的LS-1型傳感器，其工作原理：外界的作使勁使傳感器的彈性梁發(fā)生形變，隨之使貼在彈性梁部位的應(yīng)變片也發(fā)生阻止轉(zhuǎn)變，四個(gè)應(yīng)變片是接成橋式測(cè)量電路，在鼓勵(lì)電壓的作用下，輸出信號(hào)也發(fā)生正比的轉(zhuǎn)變（電量）。傳感器的精度直接阻礙稱(chēng)量的精度。表1為稱(chēng)重傳感器的技術(shù)指標(biāo)。其量程為20Kg,精度為土匚E，滿量程時(shí)誤差匚|。其原理如圖8所示靈敏度mv/v1士(13kg)2土(625kg)非線性%FS土重復(fù)性蠕變%FS/30min±零點(diǎn)輸出%FS±1零點(diǎn)溫度系數(shù)%FS/10C土輸入電阻Q420土15輸出電阻350±3絕緣電阻MQ>5000供橋電壓V10(D

49、C/AC)MAX:15(DC/AC)溫度補(bǔ)償范圍C10+50允許溫度范圍20+60允許過(guò)負(fù)荷%FS150連接電纜mm4X400連接方式輸入：紅（十）、黃（-）輸出：藍(lán)（+）白（）表1LS-1型傳感器的技術(shù)指標(biāo)圖8稱(chēng)重傳感器電橋原理圖LS-1稱(chēng)重傳感器是利用電阻應(yīng)變?cè)斫M成，當(dāng)外力F直接作用在貼有R1,R2,R3,R4四片應(yīng)變的彈性體上時(shí)，彈性體發(fā)生變形，電阻應(yīng)變片的阻值發(fā)生轉(zhuǎn)變，致使電橋發(fā)失去平穩(wěn)，在R、R3輸入額定橋壓時(shí)，R二、R4上剛有與外力成正比的電壓信號(hào)輸出。輸出信號(hào)電壓可由下式給出:前端信號(hào)放大處置電路圖當(dāng)汽車(chē)以10km/h的速度通過(guò)測(cè)重板時(shí)，1只輪胎通過(guò)測(cè)重板的時(shí)刻為，在這段時(shí)刻采

50、樣200個(gè)點(diǎn)，能夠取得采樣值v和時(shí)刻t的關(guān)系曲線如下圖。由圖能夠看出，此曲線近似梯形。又由于壓力傳感器輸出的信號(hào)為毫伏級(jí)信號(hào)，比A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)低2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，故需要設(shè)計(jì)一個(gè)前置放大器。通過(guò)方案比較和論證，咱們選擇了儀用放大器op07,組成一個(gè)前級(jí)差分比較放大電路和后級(jí)反向比例運(yùn)算放大電路。其電路原理圖如下圖。（參考）動(dòng)態(tài)測(cè)重曲線圖前置放大硬件電路圖圖中，通過(guò)運(yùn)放電路設(shè)置了固定的放大倍數(shù)。其放大增益為微弱信號(hào)|-$口|區(qū)*皮別離放大后傳送給A/D0809的IN0腳，A/D轉(zhuǎn)換器0809的輸入電壓轉(zhuǎn)變范圍是0+10V,傳感器的輸出電壓信號(hào)在020mv左右，因此放大器的放大倍數(shù)在1000左

51、右。由于要對(duì)壓力傳感器的輸出的微弱信號(hào)放大1000倍，因此本設(shè)計(jì)采納兩極放大，前級(jí)差分比較放大電路，后級(jí)反向比例運(yùn)算放大電路。A/D0809轉(zhuǎn)換電路A/D0809是一個(gè)8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)刻為1000。其工作原理：是由地址鎖存信號(hào)ALE的上升沿將引腳ADDAADDBF口ADDCh的信號(hào)鎖存到地址寄放器內(nèi)用以選擇模擬量輸入通道；START信號(hào)的下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器開(kāi)始工作；轉(zhuǎn)換終止時(shí)，ADC0809使EOC引腳由低電平變成高電平，程序能夠通過(guò)查詢EOC讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，也能夠通過(guò)中斷方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。CLOCK為轉(zhuǎn)換時(shí)鐘輸入端，頻率為100KHz-,推薦值為640KHz。其工作時(shí)序如

52、下圖國(guó)A/D電路的信號(hào)流程傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)前級(jí)op07進(jìn)行差分放大，再通過(guò)反相較例運(yùn)算放大，由反饋網(wǎng)絡(luò)操縱放大倍數(shù)，取得穩(wěn)固的彳t號(hào)，該信號(hào)進(jìn)入A/D電路的模擬輸入口進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，A/D電路必需有穩(wěn)固的工作電壓，穩(wěn)固的基準(zhǔn)電壓，穩(wěn)固的低漂移的輸入信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)，在單片機(jī)的操縱下轉(zhuǎn)換出數(shù)字信號(hào)(BCD碼?！癐NT1,INT0”中斷信號(hào)使系統(tǒng)識(shí)別被測(cè)對(duì)象的量值轉(zhuǎn)變。其要緊性能是：(1) .分辨率：8位；(2) .轉(zhuǎn)換時(shí)刻：100ds;(3) .相對(duì)精度:±1LSB;(4) .采納單電源供電、電源電壓為+5V、功耗為15mW數(shù)據(jù)搜集系統(tǒng)電路圖如所示：系統(tǒng)電路圖ADC0809是帶

53、有8:1多路模擬開(kāi)關(guān)的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，因此它可有8個(gè)模擬量的輸入端,由芯片的A,B,C三個(gè)引腳來(lái)選擇模擬通道中的一個(gè)。A,B,C三端別離與8051的相接。地址鎖存信號(hào)（ALE）和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)（START）,由和/WR或非取得。輸出許諾，由和/RD或非取得。時(shí)鐘信號(hào)，可有8051的ALE輸出取得，只是當(dāng)采納6M晶振時(shí)，應(yīng)該先進(jìn)行二分頻，以知足ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)必需小于640K的要求。由于A/D轉(zhuǎn)換器精度與外接的積分電阻、積分電容的精度無(wú)關(guān)，故能夠降低對(duì)元件質(zhì)量的要求。只是積分電容和積分電容的介質(zhì)損耗會(huì)阻礙到A/D轉(zhuǎn)換器的精度，因此應(yīng)采納介質(zhì)損耗較小的聚丙乙烯電容。主操縱電路本設(shè)計(jì)以AT

54、ME公司的MCS-51系列的89S52芯片為操縱核心，該高速公路超重檢測(cè)系統(tǒng)以89S52為操縱器實(shí)現(xiàn)測(cè)重的各項(xiàng)功能。主控電路包括復(fù)位電路、晶振電路、下載接口和開(kāi)關(guān)等組成，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能要緊通過(guò)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。復(fù)位電路單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)需要復(fù)位，使CPU和其他功能部件處于一個(gè)確信的初始狀態(tài)（如PC的值為0000H）,并從那個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，單片機(jī)應(yīng)用程序必需以次作為設(shè)計(jì)前提。另外，在單片機(jī)工作進(jìn)程中，若是顯現(xiàn)死機(jī)時(shí)，也必需對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，使其從頭開(kāi)始工MCS-51的復(fù)位電路包括上電復(fù)位電路和按鍵（外部）復(fù)位電路，不管是何種復(fù)位電路，都是通過(guò)復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)（高電平有效）由RST/VPD引腳送入到

55、內(nèi)部的復(fù)位電路，對(duì)MCS-51進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位信號(hào)要持續(xù)兩個(gè)機(jī)械周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）以上，才能使MCS-51單片機(jī)靠得住復(fù)位。按鍵復(fù)位電路又包括按鍵脈沖復(fù)位和按鍵電平復(fù)位。按鍵脈沖復(fù)位電路由外部提供一個(gè)復(fù)位脈沖，復(fù)位脈沖的寬度應(yīng)大于兩個(gè)機(jī)械周期。按鍵電平復(fù)位電路是按下復(fù)位按鍵，電容C被充電，RST/VPD端的電位慢慢升高為高電平，實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，按鍵釋放后，電容器經(jīng)內(nèi)手下拉電阻放電，RST/VPD端恢復(fù)低電平。本設(shè)計(jì)用的是按鍵電平復(fù)位。其電路如下圖。按鍵電平復(fù)位電路晶振電路運(yùn)算機(jī)執(zhí)行指令的進(jìn)程可分為取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個(gè)步驟，每一個(gè)步驟又由許多微操作所組成，這些微操作必需在一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖的操縱下才能依照正確的順序執(zhí)行。時(shí)鐘脈沖由時(shí)鐘振蕩器產(chǎn)生，MCS-51的時(shí)鐘振蕩器是由單片機(jī)內(nèi)部反相放大器和外接晶振及微調(diào)電容組成的一個(gè)三點(diǎn)式振蕩器，將晶振和微調(diào)電容接到89S52的XTAL1和XTAL2端即可產(chǎn)生自激振蕩。通常振蕩器輸出的時(shí)鐘頻率fosc為676MHz調(diào)劑微調(diào)電容能夠微調(diào)振蕩頻率fosc。MCS-51也能夠利用外部時(shí)鐘。單片機(jī)的時(shí)序是指CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需操縱信號(hào)的時(shí)刻循序。時(shí)序信號(hào)是以時(shí)鐘脈沖為基準(zhǔn)產(chǎn)生的。CPU發(fā)出的時(shí)序信號(hào)有兩類(lèi)：一類(lèi)用于片內(nèi)各功能部件的操縱，由于這種信號(hào)在CPU內(nèi)部利用，