毕业设计（论文）-基于单片机的电子配料秤设计.doc

本科毕业设计说明书（论文） 第36页共36页第一章 引言生产、贸易、运输和日常生活都离不开称量电子秤，由于其具有快速、准确、直观等优点而在许多领域逐步取代机械杠杆秤。电子配料秤作为计量配料的主要设备广泛用于化工、冶金、食品等工业生产流程中。自动配料系统采用分次配料式的称量控制方式，用以控制几种原料的投入量、累计重量以及控制从称量漏斗中定量放出原料等。由mcs-51系列单片机作为控制核心的电子配料秤，具有更强的功能和更高的称量精度。1.1 方案论证 本系统基于 51系列单片机来实现，因为系统需要大量的控制液晶显示和键盘。不宜采用大规模可编程逻辑器件：cpld、fpga来实现。（因为大规模可编程逻辑器件一般是使用状态机方式来实现，即所解决的问题都是规则的有限状态转换问题。本系统状态较多，难度较大。）另外系统没有其它高标准的要求，我们最终选择了80c51通用的比较普通单片机来实现系统设计。内部带有8kb的程序存储器，在外面扩展了32k数据存储器，以满足系统要求。 由于设计中传感器的选择很重要直接影响这测量结果和精度，所以在传感器的选择上很注重，因为该设计中传感器测量对象是重力故以下对几种常见电阻式传感器加以介绍。电阻式传感器通过电阻参数的变化来达到非电量电测的目的。这是一种将被测信号的变化换成电阻值的变化，然后再经过相关测量电路处理后，在终端仪器、仪表上显示或记下被测量变化状态的测量装置。由于各种电阻材料在受到被测量作用时转换成电阻参数变化的机理各不相同，因而在电阻式传感器中就形成了许多种类。再次仅以电位器式电阻传感器、应变式电传感器和压阻式电感器做比较。1.2 电阻式传感器介绍电阻式传感器具有典型代表的有电位器式传感器、应变式电阻传感器和压阻式传感器。现对该三种电阻进行介绍如下：（1）电位器式电阻式传感器：电阻电位式传感器是由于被测量的变化而导致了电位器阻值变化。其工作原理是基于均匀界面导体的电阻计算公式:电阻=导体电阻率导体的长度导体的截面积。通过被测量量改变电阻丝的长度，即移动电刷的位置，则可实现位移与点组间的线性变换。电位器式传感器由骨架、电阻丝和电刷（活动触电）等组成。电刷有回转轴、滑动触电元件以及其他被测量相连接的机构来驱动。一般对电阻丝的要求是电阻率大、温度系数小，表面要有防腐措施、柔软、强度高。此外，要求能方便地锡焊或电焊以及在端部易镀铜镀银，熔点要高以免在高温下发生蠕变。对骨架材料要求形状稳定，表面绝缘电阻高，有较好的散热能力。电刷结构上往往反映出电位器的噪声电平。只有当电刷与电阻丝配合恰当、触电有较好的抗氧化能力、接触电压小、有一定的接触压力时，才能使噪声降低。否则，电刷可能成为引起整栋噪声的声源。采用高固有频率的电刷结构，效果较好。电位器式传感器具有结构简单、成本低、输出信号大、精度高、性能稳定等优点，在实际使用中电位器式电阻传感器的输出端是接负载的，所以很容易产生非线性的误差。而且存在着电噪声大、寿命短等缺点。（2） 应变式电阻传感器：电阻应变片式传感器具有悠久的历史，也是目前应用比较广泛的传感器之一。将电阻应变片粘贴在各种弹性敏感元件上，加上相应的测量电路就可以检测位移、加速度、力、力矩等参数变化，电阻应变片式电阻应变片式传感器的核心器件。这种传感器具有结构简单、使用方便、性能稳定可靠，易于自动化、多点同步测量、远距离测量和遥测等特点，并且测量的灵敏度、速度都很高，无论是静态测量还是动态测量都很适用。电阻应变片主要有金属应变片和半导体应变片两类。金属片又有丝式、箔式、薄膜式之分。金属电阻应变片是由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成，其核心部分是敏感栅，敏感栅由高电阻率的电阻丝排列成栅状，并粘贴在绝缘的基片上，上面粘贴起保护作用的覆盖层，两端焊接引出导线。其中丝式应变片敏感栅制作简单，性能稳定，成本低，易粘贴。薄膜式应变片灵敏度高，易于实现批量生产，特别是它可以直接制作在弹性敏感元件上，形成测量元件或传感器。金属电阻应变片受力后电阻变化主要是由于尺寸变化引起的，而半导体材料的应变片在受力后电阻变化主要是由于电阻率的变化引起的。所以相比金属式应变片半导体式的应变片其测量灵敏度高是主要优点。但相比金属应变片，其测量非线性误差大，电阻温度系数大，容易产生温度误差。电阻应变片式传感器在实际使用时，除了应力变化会导致应变片电阻值发生变化外，温度变化也会使应变片的电阻值发生变化。产生的原因主要来自两个方面：一是因温度变化引起的应变片敏感栅的电阻变化及附加变形；二是因被测物体材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。消除此干扰的方法主要有自补偿法和桥路补偿法。（3）压阻式传感器：为了改进金属丝和箔式电阻应变片应变丝的灵敏系数小这一不足，在20世纪50年代末出现了体型半导体应变片和扩散性电阻应变片。它的突出优点是灵敏度高，尺寸小，横向效应也小，之后和蠕变都小，因此适应于动态测量。体型半导体应变片是单晶锭按一定晶轴方向切割成薄片，进行研磨加工，再切成细条经过光刻腐蚀工序，然后安装内引线，并粘贴于贴有接头的基底上，最后安装外线而成。基底的作用使应变片容易安装并增大粘贴面积，使栅体与试件绝缘。半导体的杂质浓度增加，灵敏度系数就减小。压阻器件本身受到温度影响后，要产生零点温度漂移和灵敏度温度漂移，因此必须采用温度补偿措施。压阻式传感器是利用硅的压阻效应和微电子技术制成的传感器，具有灵敏度高、动态响应好、精度高、易于微型化和集成化等特点，是获得广泛应用而且发展非常迅速的一种传感器。1.3 相关图示与简介本次设计的电子配料称的结构框图如下图示：重物称重传感器调零电路供桥电压放大器a/dcpu显示键盘 被称重物通过拉、压等形式将重力传送给传感器（一次变换元件），称重传感器可将作用于其上的重量或力矩变为线性的电压输出。这微小的电压输出由低漂移的直流放大器放大至a/d转换所需的电压幅度，再通过a/d转换将模拟电压变换成相应的数字量，由cpu进行运算处理，并于通过键盘人为设定的参数进行比较。参数可显示，cpu通过比较的结果对放料速度进行控制，自动调整使得实际放料量与设定量相同并自动停止混合构成一次配料过程。相对于普通的配料秤该设计主要添加了配料设定输入、记忆和输出等作用。本设计的自动配料系统示意图如下图所示：配料电子秤料仓加料阀门称重传感器秤斗放料阀门皮带输送机加料输出线放料输出线配料量设定显示 首先人为设定八种原料的的设定量，然后cpu通过打开开关进行放料，当达到与设定值接近时自行减慢放料速度，在与设定值仅仅相差一个提前量时关闭放料阀门停止加料。关闭阀门后仍有少量残余在管道中的原料进入秤斗，这就是提前量的值。依此类推，直至8种原料加完，电子配料称就送出放料信号，打开放料阀门进行放料，混合原料从皮带输送机上送走。电子配料称检测到秤斗放空时就关闭放料阀门，完成一次配料过程。 此电子配料称具有如下一些指标：最多8种原料，配料量键盘设定且断电记忆，20种配料比，快加料慢加料自动变换，提前量自动修正。实际配料量的打印记录大屏幕显示（由于仿真及工作量有限故该处仅做讨论）第二章 输入调零电路2.1 输入调零电路调零电路用以抵消传感器的零点输出和秤体本身的自重引起的传感器输出信号。它是由高稳定的电阻、多圈线绕电位器和直流稳压源组成的电桥电路（如下图），称为调零电桥。将调零电桥串接在传感器输出和放大器之间，通过调节调零电桥内的可变电位器w1，改变桥路不平衡输出电压u02使之与传感器空载输出电压u01大小相等，极性相反。这样就可以使电子秤在空载时总的输出电压u0为零。 2.2 输入调零电路的相关计算 在上图中：w1 调零范围的计算：e2=12vw1的滑动臂在极端位置时，其输出电压为uw1,uw1=e2w1r1+r2+w1=12510+10+10=12v调零电桥的输出为u02,u02uw1r0r1/(r2+w1)+r3+r0=18.6mv第三章 放大环节3.1 放大环节简介称重传感器输出电压摆幅约为020mv。而a/d转换的输入电压要求为02v，因此该放大环节要有100倍左右的增益。对放大环节的要求是增益可调（70150倍），零点和增益的温度漂移和时间漂移极小。按照输入电压20mv，分辨率20000个码的情况，漂移要小于1uv。这里采用了自动稳零的斩波式运算放大器icl7650.由于其具有极低的失调电压的温漂和时漂（1uv），从而保证了放大环节对零点漂移的要求。残余的一点漂移依靠软件的自动零点跟踪来彻底解决。稳定的增益由决定增益量的负反馈回路的电阻稳定性保证，因此必须选用高稳定的电阻和多圈电位器。由7650组成一个同相放大器（如下图示）。r4c1是输入滤波，滤除一些高频干扰信号。 r5r6w2r7是负反馈网络，决定增益量。其中r7是一组电阻(r7=30k、60k、120k、240k、480k、960k组合)，由微波开关改变其阻值，变化范围为15.2k960k,作为增益的粗调。w2是增益的细调。3.2 主要计算下面计算增益粗调和细调的衔接和增益调节范围：放大倍数为：k=1+r5rxrx/r6+w2增益粗调最小粗调量：w2=4.7kr7=960k时，k=2增益细调最大细调量：r7=15.2kw2=4.7k时，k=4.3粗细调之间可以衔接。最大增益：r7=15.2k, w2=0时，k=199最小增益：r7=，w2=4.7k时，k=62 增益可调范围62199，对应配接传感器输出幅度为3210mv。c2作为交流负反馈，以抑制称重信号以外的其他干扰信号。r9c3是输出低通滤波，去除icl7650的调制峰泄漏。3.3 icl7650芯片介绍 icl7650是intersil公司利用动态校零技术和cmos工艺制作的斩波稳零式高精度运放，它具有输入偏置电流小、失调小、增益高、共模抑制能力强、响应快、漂移低、性能稳定及价格低廉等优点。3.3.1 芯片结构icl7650采用14脚双列直插式和8脚金属壳两种封装形式，图1所示是最常用的14脚双列直插式封装的引脚排列图。各引脚的功能说明如下： 图1cextb：外接电容cextb； cexta：外接电容cexta； in：反相输入端； in：同相输入端； v：负电源端； cretn：cexta和cextb的公共端； outclamp：箝位端；output：输出端； v：正电源端； intclkout：时钟输出端； extclkin：时钟输入端； int/ext时钟控制端，可通过该端选择使用内部时钟或外部时钟。当选择外部时钟时，该端接负电源端（v），并在时钟输入端（extclkin）引入外部时钟信号。当该端开路或接v时，电路将使用内部时钟去控制其它电路的工作。 3.3.2 工作原理 icl7650利用动态校零技术消除了cmos器件固有的失调和漂移，从而摆脱了传统斩波稳零电路的束缚，克服了传统斩波稳零放大器的这些缺点。 icl7650的工作原理如图2所示。图中，main是主放大器（cmos运算放大器），null是调零放大器（cmos高增益运算放大器）。电路通过电子开关的转换来进行两个阶段工作，第一是在内部时钟（osc）的上半周期，电子开关a和b导通，和c断开，电路处于误差检测和寄存阶段；第二是在内部时钟的下半周期，电子开关和c导通，a和b断开，电路处于动态校零和放大阶段。 由于icl7650中的null运算放大器的增益a0n一般设计在100db左右，因此，即使主运放main的失调电压vosn达到100mv，整个电路的失调电压也仅为1v。由于以上两个阶段不断交替进行，电容cn和cm将各自所寄存的上一阶段结果送入运放main、null的调零端，这使得图2所示电路几乎不存在失调和漂移，可见，icl7650是一种高增益、高共模抑制比和具有双端输入功能的运算放大器。 第四章 a/d转换电路4.1 电路简介为保证一定的分辨率和较低的成本，这里采用4位半积分式单片a/d转换电路icl7135（如下图示）,其分辨率达1/20000，并且为了降低对传感器供桥电压的要求，采用了比率型供桥电压，即a/d转换的基准电压与传感器供桥电压合用，这样可以大大减小供桥电压波动对测量结果的影响。4.2 转换电路相关计算icl7135 a/d转换的输出量：nx=10000vrvxvr为基准电压，vx为输入模拟电压在一个积分周期内的平均值。在上图中vr=e1r13r12+r13+r14=k3e1而传感器的输出u0=k1e1w1, k1为传感器系数mv/v,w为重量。设放大环节的增益为k2,则icl7135 a/d转换的输出量为：nx=10000vrvx=10000k3e1k1e1wk2=10000k3 k1k2w可见所得测量结果和供桥电压e1无关，仅和加载的重量成正比。r10r11c4为输入滤波，可以防止过高的输入电压损坏输入端。基准电压vr=12v525+5+30=1v,对应满量程20000个码的输入电压vx=nxvr10000=2v.a/d转换的时钟为125khz,由6mhz晶振48分频后得到。a/d转换的结果通过计算busy的宽度传送到cpu。4.3 icl7135芯片介绍icl7135为dip28封装,芯片引脚排列下图所示 ：icl7135引脚功能及含义如下: (1)与供电及电源相关的引脚(共7脚) -v:icl7135负电源引入端,典型值-5v,极限值-9v; +v:icl7135正电源引入端,典型值+5v,极限值+6v; dgnd:数字地,icl7135正,负电源的低电平基准; ref:参考电压输入,ref的地为agnd引脚,典型值1v,输出数字量=10000(vin/vref); ac:模拟地,典型应用中,与dgnd(数字地)一点接地; inhi:模拟输入正; inlo:模拟输入负,当模拟信号输入为单端对地时,直接与ac相连. (2)与控制和状态相关的引脚 (共12脚) clkin:时钟信号输入.当t=80ms时,fcp=125khz,对50hz工频干扰有较大抑制能力,此时转换速度为3次/s.极限值fcp=1mhz时,转换速度为25次/s. refc+:外接参考电容正,典型值1f. refc-:外接参考电容负. buffo:缓冲放大器输出端,典型外接积分电阻. into:积分器输出端,典型外接积分电容. azin:自校零端. low: 欠量程信号输出端,当输入信号小于量程范围的10%时,该端输出高电平. high:过量程信号输出端,当输入信号超过计数范围(20001)时,该端输出高电平. stor:数据输出选通信号(负脉冲),宽度为时钟脉冲宽度的一半,每次a/d转换结束时,该端输出5个负脉冲,分别选通由高到低的bcd码数据(5位),该端用于将转换结果打到并行i/o接口. r/h:自动转换/停顿控制输入.当输入高电平时;每隔40002个时钟脉冲自动启动下一次转换;当输入为低电平时,转换结束后需输入一个大于300ns的正脉冲,才能启动下一次转换. pol:极性信号输出,高电平表示极性为正. busy:忙信号输出,高电平有效.正向积分开始时自动变高,反向积分结束时自动变低. (3)与选通和数据输出相关的引脚(共9脚) b8b1:bcd码输出.b8为高位,对应bcd码; d5:万位选通; d4d1:千,百,十,个位选通.第五章 单片机电路5.1 80c51芯片介绍vcc：供电电压。 gnd：接地。 p0口：8位双向i/o口。在访问外部存储器时，p0口用于分时传送低8位地址（地址总线）和8位数据信号（数据总线）。p0口能驱动8个lsttl门。在不接外rom和外ram时，p0口可做双向i/o口用。p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位准双向i/o口，p1口负载能力为4个lsttl门。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。p2口：8位准双向i/o口。在访问外部存储器时，p2口用于传送高8位地址。p2口负载能力为4个lsttl门。 p3口：8位准双向i/o口。可做一般i/o口用，同时p3口每一引脚还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。p3口第二功能如下。 p3.0-rxd （串行输入口） p3.1-txd （串行输出口） p3.2-/int0 （外部中断0） p3.3-/int1 （外部中断1） p3.4-t0 （定时/计数器0外部输入） p3.5-t1 （定时/计数器1外部输入） p3.6-/wr （外部数据存储器写选通） p3.7-/rd （外部数据存储器读选通） p3口负载能力为4个lsttl门。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。 ale、/prog：正常使用为ale功能，用来锁存p0口送出的低8位地址。p0口一般分时传送低8位地址还是8位数据地址呢？当ale信号有效时，p0口传送的是低8位地址信号；ale信号无效时，p0口传送的是8位数据信号。通常在ale信号的下降沿，锁定p0口传送的内容，即低8位地址信号。需要指出的是，当cpu不执行访问外ram指令（movx）时，ale以时钟振荡频率1/6的固定速率输出，因此ale信号也可作为外部芯片clk时钟或其他需要。但是，当cpu执行movx指令时，ale将跳过一个ale脉冲。ale端可驱动8个lsttl门电路。/prog在固化片内存储器的程序（也称为“烧录程序”）时，此引脚用于输入编程脉冲，此时为低电平有效。/psen：外rom的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/psen有效。但在访问外ram或内rom时，这两次有效的/psen信号将不出现。 /ea、vpp：正常工作时，/ea为内外rom选择端。mcs-51型单片机rom寻址范围为64kb，其中4kb在片内，60kb在片外。当/ea保持高电平时，先访问内rom，但当pc(程序计数器)值超过4kb时，将自动转向执行外rom中的程序。当/ea保持低电平时，则只访问外rom，不管芯片内有否内rom。对80c31芯片，片内无rom，因此/ea必须接地。xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 xtal2：来自反向振荡器的输出。 5.2 振荡器特性晶振电路的设计80c51有内部时钟电路，但石英晶体和微调电容需要外接，时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，系统的晶振可以在033mhz之间，我们在设计过程中采用6mhz的晶振。80c51型单片机内有一高增益反相放大器，自激振荡电路，振荡频率取决于石英晶体的振荡电路，电容c1和c2的大小可起频率微调和稳定作用，电容可以在530pf之间选择，电容大小要和晶体的容性负载阻搞相匹配，否则不易起振，本设计电容取30pf。xtal2外接电容和石英晶体的一端，是单片机内部振荡电路反相放大器的输出端，其振荡频率为固有振荡频率，若采用外部时钟电路，该引脚输入外部时钟脉冲，如下图所示，整个电路的作用是提供一个时间基准。c122pfc222pfx1crystalfreq=6mhz选用石英晶体振荡器，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定，电路中两个电容c1、c2的作用有两个：一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调。时钟周期是指单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外直接的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期。其大小是时钟信号频率的倒数，用f osc表示，图中时钟频率为6mhz，即fosc=1/6 us5.3 复位电路的设计复位是计算机的一个重要工作状态，在单片机工作时，上电需要复位，断电后需要复位，发生故障时同样需要复位。复位电路有：上电复位，手动复位，自动复位三种。本次设计中采用的是手动复位与上电复位相结合。单片机是属于数字电路，数字电路就只有“0”低电平和“1”高电平两个状态。这两种状态是已知状态，但在电路上电时候或电压波动不稳定的时候，当给单片机上电那一瞬间，电压在几微秒内（有的是几毫秒内）不是直接跳变到5v的而是一个直线上升的阶段，这时候，单片机不能正常工作，需要复位电路给它延时以等到电压稳定，这叫上电复位。上电复位是由电容的充放电在rst引脚上得到一个大于两个机器周期的高电平脉冲，使单片机复位。在运行过程中出现死机，需要手动复位，实际上是将电容上充好的电，通过放电回路放掉，使rst上得到大于两个机器周期的高电平，使单片机复位。如下图所示：复位后p0p3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器sfr全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为rom的0000h处开始运行程序。由于单片机是高电平复位，所以当按键按下时，单片机的9脚reset管脚处于高电平，此时单片机处于复位状态。5.4电源电路设计在上述电路中，都需要提供一个+5v的电源为其供电，故我们需要设计一个+5v电源。+5v电源的设计方法有很多种，有开关电源设计、线性电源设计、阻容降压设计，考虑到经济型和安全性，我们采用了线性电源的设计方法。 先通过变压器将220v交流电变为8v交流电，再通过整流电路将交流电变为直流电滤波后送给7805三端稳压块。电源电路图如下图所示：5.5 芯片擦除 整个perom阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ale管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦除操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外，at89c52设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，cpu停止工作。但ram，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存ram的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。5.6 主要性能 和mcs-51产品兼容； 8kb可重编程flash存储器（1000次）； 2.76v电压范围； 全静态工作：0hz-24khz 2级程序存储器保密锁定 128*8位内部ram 15条可编程i/o线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 可编程串行通道 直接led驱动输出 5.7 存储器2864a介绍 构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个cmos晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。 一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节（按字节编址）。每个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。半导体存储器基本上可分为两大类，即只读存储器（rom）和随机存取存储器（ram，又称为读写存储器）。两者最主要的差别是，正常工作时，ram能读能写，rom只能读；断点以后，ram中所存的数据将全部丢失，即具有易失性；rom则不同，其数据可以长久保存。根据是否允许用户对rom写入数据，又可将rom分为固定rom（或掩模rom）和可编程rom（prom）。prom又可分为一次可编程rom（prom），光可擦除可编程存储器（eprom），电可擦除可编程存储器（e2prom）和闪烁存储器（flash memory）。2864a为电可擦除只读存储器(e2prom)。 一次可编程(prom) 光可擦除可编程存储器（e2prom） 电可擦除可编程存储器（e2prom）存储器2864a是8k8位电可擦除只读存储器(e2prom)，有8根数据线与13根地址线，单一+5v供电，最大工作电流为160ma，维持电流为60ma。读出时间最大为250ns，写入时间约为16ms，由此可见2864a的读写速度是较慢的。由于片内设有编程所需高压脉冲电路，因而无需外加编程电压与写入脉冲即可工作。存储器2864a的引脚图如下图所示：各重要的引脚含义如下：a0a12：地址输入线，决定存储器的容量；i/o0i/o7（d0-d7）：双向三态数据线；ce：片选信号输入线；oe：读选通输入信号线；we：读选通信号输入线；vcc：工作电源输入线（常为+5v）；gnd：工作时接地线。2864a的读操作与普通eprom的读出相同，所不同的是可以在线进行字节的写入。2864a在写一个字节的指令或数据之前，自动将要写入单元进行擦除，因而无需专门的擦除操作。可见使用2864a就如同使用ram一样方便。当向2864a发出字节写命令后，2864a便锁存地址、数据及控制信号，从而启动一次写操作。2864a的写入时间约为16m左右，在此期间，2864a的 信号处于低电平0状态，表示目前正在进行写入数据的操作。其数据线处于高阻状态与总线断开，禁止cpu在此期间写入新的数据，但允许cpu执行其它操作。一旦一次字节写入操作完毕，2864a便将 信号升为高电平1，用此信号通知cpu可以写入新的数据。此时，cpu可对2864a进行新字节的读写操作。 读外部程序存储器时序：alepsen送地址取出指令上述时序是在取指令过程中自动产生第六章 显示、键盘部分由80c51串行口送出的穿行数据从送到164-0的穿行数据输入端，在端送出的移位脉冲作用下移位进串行联接的7个164中，并所存在164的输出端，直接点亮7段led数码管如下图所示，由于164无输出允许端，在移位过程中显示器有些闪烁，所以加装一个由组成的电子开关，作为显示数据过程中的消隐. 键盘包括数字键和一些功能键。读键盘程序安装在每次更新显示之前，每次读一列键。读显示的过程如下： 1 消隐 送出0feh 读得到第0列键的闭合情况 送出7位显示数据 0 显示 返回在第二次更新显示时，先送出0fdh就可读到第一列键盘、的闭合情况，一直到第七列键。这样，扫描一遍键盘需用=80ms。模拟量的标准电流和电压输出为远距离传送数据，可使用恒流输出，使信号不受长传输线电阻变化的影响。从放大环节出来的2v信号，经过下图所示的v-i变换器得到420ma恒流输出。从运算放大器7650输出的信号经过组成的滤波器，送到运放的同相输入端。由于电阻和电位器的阻值固定, 又接成深度负反馈，两端的电压就等于输入电压。流过的电流,集电极电流，挑选较大且稳定的三极管，就可以认为是个常数，即，实现v-i转换。 组成分压器得约6v电压送入的同相输入端,是一个常数。输出电流调整，使调整，使这样，当变化时，输出电流。负载电阻允许电流为。当需要05v标准电压输出时，只要将端接点a短接，接上回路，短接点b断开,切断4ma回路。调整使，就可以使016ma变为05v的标准电压输出。25 键盘与显示系统模块2.5.1 键盘系统本模块采用的是行列式键盘，将i/o口线的一部分作为行线，另一部分作为列线，按键设置在行线和列线的交叉点上，4行4列=16个按键。行线是p1.4p1.7输入，cpu通过其电平的高低来判断键是否被按下。每根线上有就实现了4个键，采用“时分复用”的方法，即在一个查询周期里把时间分为4个间隔，每个时间间隔对应一个键，在哪个时间间隔检查到低电平，则代表是与之对应的键被按下。时间间隔的划分是通过p1.0p1.3来实现的。依次使列线p1.0p1.3中的一根输出为低电平，则只有与之对应的键按下时，才能使行线为低电平，此时其他列线都输出高电平，与它们对应的键按下，不能使行线电平变低，所以就实现了时分复用。在图2.6中由左至右、由上至下的按键分别为0、1、2、3、4、 12、13、14、15。各键的功能分别为：按下0号键，显示第一路信号的实时数据ab相的线电压；按下1号键，显示第二路信号的实时数据bc相的线电压；按下2号键，显示第三路信号的实时数据ca相的线电压；按下3号键，显示第四路信号的实时数据a相的线电流；按下4号键，显示第五路信号的实时数据b相的线电流；按下5号键，显示第六路信号的实时数据c相的线电流；按下6号键，显示第七路信号电动机绕组温度的实时数据；按下7号键，显示第八路信号电动机转速的实时数据；按下8号键，显示第九路信号室内温度的实时数据；按下9号键，显示第十路信号电动机正常工作时电压平均值数据；按下10号键，显示第十一路信号电动机正常工作时电流平均值数据；按下11号键，显示第十二路信号电动机正常工作时电动机绕组温度的数据；按下12号键，时间的“时”设置键；按下13号键，时间的“分”设置键；按下14号键，时间的“秒”设置键；按下15号键，整个系统返回到时钟显示实时时间。图2.6 键盘输入2.5.2 显示系统在静态显示方式下，每位数码管的和端与一个8位的i/o 相连。要在某一位数码管上显示字符时，只要从对应的i/o 口输出其显示代码即可。其特点为：数码管中的发光二极管恒定地导通或截至，直到显示字符改变为止。静态显示方式程序非常简单，占用cpu时间资源很少，只是在显示字符改变时调用一下显示程序。但硬件电路繁多，每个数码管需要一个8位i/o口、一个8位驱动器、8个限流电阻。一般用于数码管较少的场合。每段的最大驱动电流约为15ma,共有八个发光二极管，每个发光二极管是用300欧姆的电阻和单片机相连接的。流过发光二极管的电流为10ma,所需的电压为1.8-2.2v, 10ma=5v-2v/r所以r=300欧姆。为了简化电路，降低成本，本系统采用的动态扫描方式。动态扫描方式的工作原理是：逐个地循环点亮各位显示器，也就是在任一时刻只有1位显示器在显示。为了使人看到所有显示器都在显示，就得加快循环点亮各位显示器的速度，提高扫描频率，利用人眼的视觉残留效应，给人感觉到与全部显示器持续点亮的效果一样。一般地，每秒循环扫描不低于50次，为了达到与持续点亮一样的效果，必须加大显示器的驱动电流。图2.7 数码显示系统本设计单独采用了89c2051来进行显示，p1口作为8位数据输出口，p3口作为显示位驱动口，轮流导通相应的数码管。电路采用的位驱动器型号为8550的pnp三极管，电流为150ma，放大倍数约为150倍。将三极管的发射极接+5v电压作为导通电压，集电极则接通发光led,基极在与单片机相连接时,中间加了一个4.3k的电阻1ma=5v-0.7v/rr=4.3千欧姆当单片机的p3口设置为零时,促使三极管导通,从而使led点亮。显示器显示的数据从主机89c51通过串行口发送而来。整个显示系统由六个数码管组成，正常显示时间的“时”、“分”、“秒”各两位。按下上述相应的按键以后，最左面的数码管显示路数、后三位显示相应的数值。 以下注：1正文中表格与插图的字体一律用5号宋体；2正文各页的格式请以此页为标准复制，页眉中的页码用阿拉伯数字表示（本文档的页码已设置成自动格式）；3为保证打印效果，学生在打印前，请将全文字体的颜色统一设置成黑色。（空2行） 结 论（小3号黑体，居中）（小4号宋体，1.5倍行距）（空2行） 致 谢（小3号黑体，居中）（小4号宋体，1.5倍行距）致 谢这次毕业设计的课题是基于单片机控制的电子配料称，在此要感谢我的指导老师陶玉鸿以及以前的任课老师姚云珍，许志鸿等对我悉心的指导和帮助。通过向老师们的请教，学习中我不仅学到的是知识，更是一种治学精神：严谨。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与老师交流经验和和同学交流等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。这次设计是一次锻炼的好机会，使我在学习和巩固新、老知识的同时，训练了自己综合运用知识的能力、分析解决新问问题的能力。在毕业设计过程中，我发现了自己的不足，今后应加强学习,并且加强理论与实践的相结合，把所学的知识应用于实际当中。在整个项目开发过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益，对自己找工作打下良好的基础。参考文献（1）、郁有文，常建，程继红.传感器原理及工程应用.西安：西安电子科技大学出版社，2003（2）、周乐挺.传感器与检测技术.北京：高等教育出版社，2008（3）、王效华，张咏梅单片机原理与应用.北京：北京交通大学出版社2008（4）、徐恕宏.传感器原理及其设计基础.北京:机械工业出版社，1999（5）、黄贤武，郑筱霞.传感器原理及应用.成都：电子科技大学出版社，1999（6）、贾伯年.传感器技术.南京：东南大学出版社，1998（7）、杨素行.模拟电子技术基础简明教程.北京：高等教育出版社，1991（8）、张毅坤.单片微型计算机原理及应用.山西：西安电子科技大学出版社，1998（9）、刘迎春.现代新型传感器原理与应用.北京：国防工业出版社，2003（10）、孙育才.mcs-51系列单片微型计算机及其应用（第4版）.南京：东南大学出版社，2008（11）李维諟，郭强.液晶显示器应用技术.北京：电子工业出版社,2003（12）、来清民.传感器与单片机接口及实例.北京：北京航空航天大学大学出版社，2008（13）、单成祥.传感器的理论与设计基础及其应用.北京：国防工业出版社，2002（14）、王明时.现代传感器技术.北京：电子工业出版社，2005(15)、侯国章.测试与传感器技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005（16）、沙占友，孟志强，王彦朋.单片机外围电路设计.北京：电子工业出版社,2006 参 考 文 献（小3号黑体，居中）1 （小4号宋体，行距18磅）2 org 0000hljmp ajorg 00e0haj: mov dptr,#0bf04hmov a,#30hmovx dptr,amov dptr,#0bf05hmov a,#40hmovx dptr,amov dptr,#0bf00hmov a,#0cfhmovx dptr,asetb tr1setb et1mov tmod,#90hsetb it1setb ex1setb eamov 24h,#00hloop: sjmp looporg 0013hljmp intiporg 0001binc 24hretiorg 0120hintip: mov 23h,th1mov 24h,tl1clr clp1:mov r2,#02hmov a,24hrrc amov 24h,amov a,23hrrc amov 23h,amov a,22hrrc amov 22h,adjnz r2,lp1clr cmov a,22hsubb a,#11hmov 22h,amov a,23hsubb a,#27hmov 23h,amov th1,#0mov tl1.#0mov 24h,#0mov r0,#22hmov r1,#25hmov r7,#03hacall subdmov a,25hmov b,#10hdiv abmov 50h,bmov 51h,amov a,26hmov b,#10hdiv abmov 52h,bmov 53h,amov 54h,27hljmp disporg 01a0hdisp: mov r1,#55hmov r2,#07hmov p1,#0ffhloop2:mov a,r1add a,#15hmov a,a+pcmov subf,adec r1nopnopnopnopdjnz r2,loop2mov p1,#0f7hretiorg 0200hsudb:push pswpush accpush bmov a,r0mov r5,amov a,r1mov r6,amov a,r7inc amov r3,aclr amov r1,ainc r1djnz r3,sd10mov a,r7mov b,#08hmul abmov r3,asd14:mov a,r5mov r0,amov a,r7mov r2,aclr csd11:mov a,r0rlc amov r0,ainc r0djnz r2,sd11mov a,r6mov r1,amov a,r7mov r2,ainc r2sd13:mov a,r1addc a,r1da amov r1,ainc r1djnz r2,sd13djnz r3,sd13pop bpop accpop pswretorg 01cdhdb 40h,79h,24h,30hdb 19h,12h,02h,78hdb 00h,18h,08h,03hdb 46h,21h,06h,0eh ； 七段字母表4、显示、键盘部分 本次显示用led数码管显示。在车间上方可以装一个大屏幕显示器，以便更直观的了解配料秤的工作情况。按屏幕显示器可以采用大型led数码管或用小电珠组成七段数码显示。由于屏幕和配料秤之间距离较远，为防止长线引入干扰而影响计算机工作，信号的远传输出采用光电隔离。38键盘包括数字键和一些功能键。读键盘程序安插在每次更新显示之前，每次读一列键。2.2 led七段数码管显示器 发光二极管led是一种通电后能发光的半导体器件，其导电性质与普通二极管类似。led数码显示管就是由发光二极管组合而成的一种新型