CS5532 的高精度电子天平毕业设计说明书

无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  1  毕业设计说明书目录  1 引言 3 2 CS5532 的高精度电子天平的组成 3 2.1 基于 CS5532 的高精度 电子天平的任务分析与实现 3 2.1.1 设计任务 3 2 1 2 工作原理 4 2.2 基于 CS5532 的高精度 电子天平的硬件方案设计 4  2.3 具有多种通讯方式的电子天平的软件方案设计 5 3 CS5532 的高精度 的电子天平的硬件设计 5 3.1 传感器的选择 5 3.1.1 应变式电阻传感器的测量原理 5 3.1.2 传感器的分类和选择 6 3.2 A/D 转换器 6 3.2.1 ADC 的分类 6 3.2.2 ADC 的选择 7 3.3CS5532 A/D 转换器 7 3.4 基于 CS5532 的高精度 电子天平的主要硬件部分功能及原理说明 9 3.4.1 电源部分 9 3.4.2 MCU 部分 12  3.4.3 滤波电路与 A/D 转换 部分 13 3.4.4 通讯接口电路 14 3.4.5 显示电路 17  4 基于 CS5532 的高精度 电子天平的软件设计 17  4.1 软件设计的任务 18 4.2 程序流程图 18 4.2.1 主循环程序流程图 18 4.2.2 键盘扫描子程序的设计 19 4.3 CS5532 初始化以及数据采样 20 4.3.1 CS5532 系统初始化函数 20 4.3.2 采样函数 20 无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  2  4.4 通讯接口驱动程序 21 4.4.1 RS232 通讯接口下位机的程序实现 21 4.4.2 RS-485 软件流程和程序清单 22 4.4.3 USB 软件流程和程序清单 22 5 附录  6 参考文献  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  3  基于 CS5532 的高精度电子天平的设计与制作  摘  要 ： 该设计利用 24 位 A/D 转换器 CS5532 实现称重数据采集 ,采用 具有噪声过滤的光电检测模块和具有相位补偿功能的 PID模块构建质量称量闭环调节电路。在称重数据处理中 ,应用均值移动滤波、漂移补偿和线性化处理技术 ,提高了电子天平的稳定性、准确度、可操作性。  关键词： 最小系统板 ； 高精度 ； 电子天平 ； CS 数据采集  1 引言  电子天平是一直那个高精度质量计量仪器，是广泛应用于科研 、 高等院校 、 实验室的质量计量标准器具，具有乘凉准确度高 、 响应速度快 、 稳定性好 、 全自动校准 、 故障自诊断 、 操作方便等 特点。  目前，国内生产的电子天平的电路集成度低，大多数采用由运算放大器 、 比较器等组成的双积分型 A/D 转换器，且采用模拟电路实现非线性修正和温度补偿，存在电路复杂 、 调试困难 、 准确度低 、 可靠性差等问题。 本设计 选用 24 位高精度 A/D 转换器 CS5532，结合高性能的基准芯片组成称重数据采集单元，优化了闭环调节系统的模拟电路，提高了电子天平的集成度和稳定性。运用微处理器 MSP430F449 进行数字过滤 、 漂移补偿和线性化处理，保证测量结果的稳定性 、 重复性和线性度。并开发了基于 模拟仪器的上微机系统，提高了电子天平的可操作性。  本 设计的电子天平量成为 210g,精度达到了 0.1mg，线性度 0.3mg，具有称量 、 去皮 、 百分比测定 、 计数 、 净重 -总和配方 、 参考称量 、 非公有制单位换算 、 全自动校准 、故障自诊断 、 操作提示等功能。  2 CS5532 的高精度电子天平的组成  2.1 基于 CS5532 的高精度 电子天平的任务分析与实现  2.1.1 设计任务  本 设计是 进行 高 精度电子衡器的设计，以电阻应变传送器结合单片机及外围电路实现对重物的测量与储存。  本课题设计的电子天平的性能与功能要求如下：   最大量程 : 300g 分辨率：  0.01g 具有零位、稳定、指示   能选择  g、 oz 等不同重量单位   具有内校和外校两种校准功能   使用 LCD 显示器， LED 背光可自动关断   具有多种通讯功能  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  4  2 1 2 工作原理  图 1 基于 CS5532 的高精度 电子天平组成框图  系统电路以 CIRRUS LOGIC 的 A/D 转换芯片 CS5532 和单片机 AT89C52 为核 心，硬件电路包括电源电路，单片机以及外围电路， A/D 转换电路，显示电路， 键盘电路， EEPROM 存储电路， RS232 通讯电路， RS485 通讯电路， USB 通讯电路 等几个部分。  当物体放到秤盘上时，由于电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻 值发生变化，从而引起电压发生变化，即电桥的输出电压反映了相应的受力状态。利用全桥传感器测应力的变化，可以间接的测量物体的质量。传感器测出的信号经过整形滤波电路进入 A/D 放大器、经 A/D 转换器 CS5532 放大并转换成数字量 后输出给单片机，最后通过单片机运行软件程序进行计算，最后送交 LCD 显示器 显示。原理框图如图 1 所示 ：  2.2 基于 CS5532 的高精度 电子天平的硬件方案设计  首先由图 2了解 高精度的 电子天平的构成：  图 2 高精度的 电子天平的构成  根据任务的要求，基于 CS5532 的高精度电子天平的硬件部分分成以下几个部分：   压力传感器 :用 全桥传感器和振动台实现从非电量（质量）到电量（电压）的 转电源电路  传感器  A/D 转换器  MCU EEPROM 按键  LCD 显 示  RE232/RS 485/USB 通讯接口  压力传感器  滤波电路  A/D 转换器  MCU 89C52 键盘控制  LCD 显 示  通讯接口  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  5  换即  。   滤波电路：主要指滤波电路。传感器的输出信号，在实验条件下会产生噪声，为了避免干扰消除噪声，就需要滤波电路。由于全桥传感器的输出电压比较小，只有几个毫伏，而 A/D 转换器内部对电压进行放大，故运用滤波电路将电压信号 进行滤波并传送至 A/D 转换器内放大到所要求的的范围。   A/D 转换部分：计算机所能处理的是二进制的数字量，而传感器经过放大器 出来的信号是 模拟量，计算机不能处理，所以需要一个 A/D 转换电路完成从模拟量到数字量的转换。   单片机：采集的信号要进行显示等都要经过单片机的处理。单片机主要完成 数据处理，使显示值与称重值对应，并通过通讯接口进行数据传输。   键盘 /显示电路：控制与称重值显示。   低电压检测及蜂鸣器电路：当使用电池时，若电量不够则给出欠压提示，蜂 鸣器报警。   通讯部分：使用 RS-232、 RS-485、 USB 实现与上位机的数据传输。  2.3 具有多种通讯方式的电子天平的软件方案设计  根据模块化设计程序的思想设计程序，其中包括：数据处理子程序的设 计、数据采集子程序的设计、键盘扫描子程序的设计、显示子程序的设计、滤波子程序的设计、通讯电路程序的设计几大部分。  传感器输出值与显示值之间有一定的对应关系。 A/D 采样值为十六进制数， LCD 显示需要 BCD 码，所以数制之间需要转换。这些过程都需要通过数据处理子 程序来完成。  数据采集子程序是控制 A/D 转换的程序，通过它启动转换，并将采集的数据 存入数据存储区。这是数字化电子天平的关键。  键盘程序是实现对单片机的控制。  显示子程序是将测量结果送显示器显示。是电子天平的窗口部件。  3 CS5532 的高精度 的电子 天平的硬件设计  3.1 传感器的选择  3.1.1 应变式电阻传感器的测量原理  应变式电阻传感器的工作原理：当导体或全导体受到外力作用时，会产生机械变形，从而导致阻值变化。导体与全导体的电阻与电阻率及其几何尺寸有关。当导体受外力作用时，电阻率及几何尺寸的变化会引起电阻的变化。因此，通过测量电阻值的大小，就可以反映外界力的大小。  电阻型应变片传感器的测量电路可采用桥式测量电路。桥式测量电路有四个电阻，其中任何一个电阻均可以是应变片。  传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成，组成框图如图 3 所示：  图 3 传感器组成框图  敏感元件：感受压力，输出与被测量成一定关系的物理量的元件。  敏感元件  转换元件  转换电路  被测量  电量  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  6  转换元件：把敏感元件输出的物理量转换成电路参量。  转换电路：把上述电路参量转换成电量输出。  3.1.2 传感器的分类和选择  应变片式电阻传感器按其测量电路（桥式）可分为单臂式、半桥式、全桥式三种。  所谓全桥，即将电桥的四臂接入四应变片。其中：两片受拉，两片受压，故灵敏度比半桥式的大一倍。  本方案采用全桥式传感器。  图 4 电阻应变片式传感器的基本电路  3.2 A/D 转换器  3.2.1 ADC 的分类  当今世界上有各种类型的 A/D 转换器，如传统的并行和逐次逼近型，也有 最新发展起来的 - 型，可根据具体的要求选择合适的 A/D 转换器。低功耗、 高速、高分辨率是 A/D 转换器的性能指标，同时也是发展的方向。但 A/D 转换器 的分辨率越高则转换时间就越长，转换速度也就越慢，故这些指标也是相互制约的。  表 1 各种结构 A/D 转换器对比  类型  并行比较型  分级型  逐次比较型   -型  积分型  VFC 主要特点  超高速  高速  速度、精度、价格等综合性比高  高分辨率、高精度  高分辨率、低 成本、高抗干扰能力  低成本、高分辨率  分辨率  （位）  6-10 8-16 8-16 16-24 12-16 8-16 转换时间  几十  ns 几十 -几百  ns 几 -几十 ms 几十 -几百ms 几十 -几百ms 几十 -几百ms 采样频率  几十  MSPS 几 MSPS 几十 -几百KSPS 几十 KSPS 几 -几十KSPS 几 -几十KSPS 价格  高  高  中  中  低  低  主要用途  超高速视频  视频处理、高速数据采集  数据采集、工业控制  音频处理、数字仪表  数字仪表  数字仪表、简易 ADC 并行 ADC 是各种 ADC 当中转换速度最快的一种，同时它的缺点是分辨率不高、 功无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  7  耗大、成本高。  逐次逼近型 ADC 速度很高同时功耗相当低，但分辨率同样也不高。且 12 位 分辨率以上的成本往往相当高。  积分型 ADC 可以具有较高的分辨率，但转换速度很低。  压频变换型 ADC 精度同样可以很高，但和积分型 ADC 一样，转换速率很低。  流水型 ADC 具有较高的吞吐率，电路结构简单，但转换速度依然不高。   - 型 ADC 是过取样的 ADC，它通过过取样，以时间换取精度，是当今实现 高精度 ADC 的最佳途径，但它的转换速率同时也是最低的，主要用在音频 和仪器 仪表等对速度要求不高的领域。电子天平的设计中一般使用 - 型 ADC。  3.2.2 ADC 的选择  在进行电子天平的设计时，模数转换器（ ADC）是信号处理的关键部分，因 为 ADC 的性能和位数直接影响和制约数据的采样精度，以致决定了整个电子天平 的品质，因此，选择一个符合要求的 A/D 转换器，对设计的实现上至关重要。对 A/D 转换器的选择应综合考虑以下几个要素：系统技术指标、成本、功耗、安装 调试等。综上所述，本课题选用 - 型 ADC。   - 型 ADC 的类型  电子天平最佳的 ADC 体系结构是 Delta-Sigma ADC,此种结构在更新速率 较低时具有低噪声和高线性度的优点，其噪声整形和数字滤波功能集成在片内。经过集成高频率调制器整形处理，数字滤波只通过低频信号。 ADC 还应包含一个低噪声可编程增益放大器（ PGA），它具有很高的内部 增益来放大来自称重传感器的微小电信号，且传感器可与之直接相连。   - 型 ADC 的位数  对于 Delta-Sigma ADC，衡量其技术指标的一个关键因素就是位数。 位数越高性能越好，但成本也越高。对于本课题的设计，要求的分辨率为 1:30,000，使用 16 位的 A/D 转换器就足够。但综 合成本和高精度的 考虑，则选择 24 位的 CS5532 A/D 转换器。  3.3CS5532 A/D 转换器  CS5532 是高集成度的 - 型 ADC，它通过采用电荷平衡技术达到了 24 位精度。它适合于测量称重仪、过程控制、科学和医疗应用中的单 /双极性小信号。  为了便于模数转换器和微控制器（ MCU）之间的通信，该转换器具有 一个简单的三线串行接口，它兼容 SPI 和 micro wire，串行时钟（ SCLK）  输入有一个施密特触发器。  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  8  图 5 CS5532 的引脚描述  图 6 CS5532 的原理图   芯片 内部有一个极低噪声的斩波稳定增益可编程仪表放大器，其增益可 选择为 1X、2X、 4X、 8X、 16X、 32X 和 64X。  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  9   线性误差： 0.0007%FS， FS 为最大满量程误差。   无噪声分辨率：最大 23 位。   内部有一个 4 阶的 - 调制器，其后跟随一个数字滤波器，提供 20 种 可选择的输出字速率：  6.25/7.5/12.5/15/25/30/50/60/100/120/200/240/400/480/800/960/1600/1920/3200/3840sps（ MCLK=4.1952MHz）。   内部有一个与 SPI 和 micro wire 兼容的三线串行接口，在串行时钟口 (SCLK)有一个施密特触发器。   两通道差动输入，每通道都有可读 /写的校 准寄存器  3.4 基于 CS5532 的高精度 电子天平的主要硬件部分功能及原理说明  3.4.1 电源部分  电源是整个硬件电路的基石，具有至关重要的作用，若电源无法提供稳定的电压，则整个系统就无法正常工作。  电源电路分为两部分：供电电路和低电压检测及蜂鸣器电路。   供电电路  图 7 供电电路部分电路图  （ 1） 刚上电时 Q1,Q2 截止，当按下 POW_UP 键， Q1 的 be 极形成反偏 电压， Q1 导通，从而使 U2、 U3 输出 +5V 电压，分别为 +5VA、 +5VB。 MCU 上电复位 后开始工作，在MCU 将 P2.0 置为高电平之前，由于 C3 的 “ 惰性 ” ， Q2 的 be 极之间形成正向偏置电压， Q2 导通。 MCU 将 P2.0 置为高电平之后， Q2 维持导通，从而形成 Q1 总是能够满足 be 反向偏置的条件。整个系统 就完成了开机的过程。  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  10 （ 2） 当需要关机时，按下 POW_UP 键， K1 处由高电平变成低电平， MCU 探测到 这个变化后将 P2.0 置为低电平， Q2 截止，从而 Q1 截止，整个系统完成 关机。  图 8 供电电路部分电路图  （ 3） 系统采用两路独立电源供电，即 +5VA,+5VB。 +5VA 给传感器提供激励电 压并给 A/D 转换器 CS5532 提供电源及参考电压。 +5VB 为 MCU 及外设供 电。 +5VA 为采集部分供电电源， +5VB 为系统部分供电电源。二者相互独 立是为了避免系统电源干扰信号的采集。   低电压检测及蜂鸣器电路  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  11 图 9 低电压检测及蜂鸣器电路  （ 1）  蜂鸣器采用电感式， Q3 为驱动管。每次操作完成后，蜂鸣器都会发 出提示音。 P2.2 发出频率为 100Hz 的脉冲，由 Q3 驱动蜂鸣器发出声 音。  （ 2） D3 处于反向击穿状态，当使用电池的时候，如果电量足够，则 Q4 导通， P2.4 为低电平（ MCU 的 P2.4 端口内部有上拉电阻），否则 P2.4 为高电平，并通过 LED 灯给出欠压提示。  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  12 3.4.2 MCU 部分  图 10 MCU 及外围电路图   C12 和 R11 组成上电复位电路。上电一瞬间，利用电容 C14 的 “ 惰性 ” 在 R11端得到一个瞬间的高脉冲实现 AT89C52 的高电平复位要求。这个高脉冲的持 续时间和 R*C 的值成正比。   EEPROM 选择 1K BYTE 的  HT93LC46。   INT 检测 A/D 转换芯片 CS5532 是否有数据送出，该中断为下降沿中断，当电平由高到低时，说明 CS5532 完成一次转换。 MCU 可以去读取当前转换数据。数据读取完成后，由 MCU 向 CS5532 发送 “ 清除转换完成标志 ” 指令， CS5532的 SD0 重新保持高电平，直到下一次转换完成。   P2.1,P2.3,P1.2 完成和显示部分的交互，分别连至 HT1621 的 CS、 WR、 DATA，并将需要显示的数据传输至 HT1621。   P1.3,P1.4,P1.5,P3.3 完成和 A/D 采样部 分的交互 ,分别连至 CS5532_CS、CS5532_SDI、 CS5532_SCLK、 CS5532_SDO,并且 A/D 采样结束后将数字信号传 送无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  13 至 AT89C52。   RXD， TXD 完成外部通讯功能，使称重的数据通过 RS232/RS485 接口传至上位机，实现数据传输。   P2.0, P2.2, P2.4 为控制端，与供电电路的端口连接，主要完成开机，关机，欠压提示，驱动蜂鸣器等功能，具体实现可见上文对电源部分的说明。   P2.5,P2.6,P2.7 加上上拉电阻后完成按键功能，其功能分别为去皮、置零、 单位转换。   晶体振荡器采用 11.0592MHz，便于计算通讯波特率，系统通讯的波特率为9600bit/s。   P0 口与 PDIUSBD12 进行通讯。  3.4.3 滤波电路与 A/D 转换部分   滤波电路  图 11 滤波电路  （ 1） CONN-H4 为传感器的为传感器接入端口， C24,C25,C26 主要抑制高频差模干扰， L4,L5,L6,L7 主要抑制电源端来的共模高频干扰。  （ 2） 经过滤波的差分信号进入 A/D 转换器 CS5532 的差分信号输入端 AIN+,AIN-，随后经过差分放大和差分信号转换为单 端信号后 A/D 转换器开始采样。   A/D 转换部分  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  14 图 12 A/D 转换电路  （ 1） AINl+， AIN是 A/D 转换器的差分信号输入端，接收来自滤波电路的 差分信号：  （ 2） R20， R21 串联分压，提供 CS5532 的采样参考电压；  （ 3） CS5532 和 MCU 的数据交换由四条线来完成，分别是： CS， SDI， SD0， SCLK。其中：  CS：片选线，逻辑低有效；  SDI：串行数据输入端；  SDO：数据串口输出端；  SCLK：串行时钟输入端，数据在时钟的高电平时锁存；  （ 4） R19 完成 CS5532 模拟电源和 数字电源的隔离；  （ 5） 经过干扰抑制措施的传感器差分信号进入 A D 转换器件 CS5532 的差分 信号输入端 AIN+， AIN-，通过差分放大及差分信号转换为单端信号后进行 A D采样。  3.4.4 通讯接口电路   RS232 通讯接口  （ 1） 节点 RXD， TXD 分别连接到 MCU 的异步串行通讯口 RXD， TXD：  （ 2） 节点 R2IN， T20UT 为 RS232 电平，可以直接连接 PC 机的 COM 口；  （ 3） TXD， RXD 的数据格式为典型的异步串行通讯 (UART)，实现天平和计算机通讯， 以配合上位机管理软件进行计量 工作。  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  15 图 13 RS232 通讯接口电路   RS485 通讯接口  图 14 RS485 通讯接口电路  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  16 （ 1） A 口与 B 口实现通过 RS485 与上位机进行通讯。  （ 2） 节点 RXD， TXD 分别连接到 MCU 的异步串行通讯口 RXD， TXD。  （ 3） P1.6 连接至 MCU。   USB 通讯接口  图 15 USB 通讯接口电路  （ 1） DATA 与 MCU 的 P0 口进行数据传输。  （ 2） RS_N， WR_N 分别连至 MUC 的 P1.0 和 P1.1。  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  17 3.4.5 显示电路  显示部分可以将处理得出的信号在显示 器上显示，让人们直观的看到被测体的质量，也可以进行报警提示。  LCD 液晶显示器是一种极低功耗显示器，从电子表到计算器，从袖珍时仪表 到便携式微型计算机以及一些文字处理机都广泛利用了液晶显示器。  图 16 显示电路  HTl621 为 LCD 驱动芯片，最大驱动能力为 16x32，和 MCU 的交互通过P2.1,P2.3,P1.2 三条线实现。通过这三条线， MCU 将需要显示的数据以 ASCII 码的形式送入到 HTl621 的显示缓存区， HTl621 驱动 LCD 显示屏显示数据及其它 信息。  系统硬件总图见附录。  4 基 于 CS5532 的高精度 电子天平的软件设计  软件设计一般按下列步骤进行：即先分析设计的仪器系统对软件的要求；然后在此基础上进行软件总体设计，包括程序整体结构设计和对程序进行模块化设计，模块化设计即将程序划分为若干个相对独立的模块；接着画出每一个专用模块的详细流程图，并选择合适的语言编写程序；最后按照软件总体设计时给出的结构框图，将各模块连接成一个完整的程序。在主程序的设计中要合理地调用各模块程序，特别注意各模块的入口、出口及对硬件的、资源占用情况。  采用模块化设计方法以后依据仪表的功能要求将软件的初始化模块、 转换模块、显示模块、低压报警模块、键功能处理模块、延时模块、通讯模块。分别进行设计和调试，然后把它们连接起来，进行总调。  而硬件分成主机、过程通道、人机联系部件、通信接口和电源等模块。模块化设计无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  18 的优点是：无论是硬件还是软件，每一个模块都相对独立，故能独立地进行设计、研制、调试和修改，从而使复杂的工作得以简化。上述各种软、硬件模块的研制调试完成之后，还需要将它们按一定的方法连接起来，才能构成完整的仪表，以实现数据采集、传输、处理和输出等各种功能。  软件模块的连接，一般是通过监控主程序调用各种功能模块，或采用中 断的方法实时地执行相应的服务模块来实现，并且按功能层次继续调用下一级模块。模块之间的联系是由数据接口（数据缓冲器和标志状态）来完成的。硬件模块的连接，是通过商业化的模板进行连接完成的。  4.1 软件设计的任务  电子天平的功能实现是在硬件设计的基础上，通过软件来完成。主要功能如下 : 满量程 300 克，最小分度值 0.01 克 ; 自动归零 ; 单位转换功能 ; 校准功能 ; 交流供电和直流电池供电 ; 欠压指示 ; 蜂鸣器 ; RS-232 通讯 ; RS-485 通讯   USB 通讯。  4.2 程序流程图  系统软件流程图主要包 括主循环程序流程图、按键扫描流程图和外部中断 1处理流程图。  4.2.1 主循环程序流程图  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  19 图 17 主循环程序流程图  4.2.2 键盘扫描子程序的设计  在程序中可以先判断按键编码，然后根据编码将键盘代表的数值送到相应的存储单元，再进行功能选择或数据处理。  当有按键被可靠按下的时候，相应的控制脚为 O 电平，电子天平有 4 个按键的功 能，分别为电源开关机按键，置零按键，单位转换按键，去皮按键 。按键扫描处理流程图如下 : 开始  初始化  是否有新数据  滤波分析  显示  通 讯 发 送 数 据  是否有按键  按键处理  Y N  Y  N  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  20 图 18 按键扫描处理流程图  4.3 CS5532 初始化以及数据采样  CS5532 的初始化以及数据采样是数据处理的基础。限于篇幅，下面给出 CS5532 初始化以及数据采样的核心部分源码如下 : 4.3.1 CS5532 系统初始化函数  CS5532 的系统初始化分为 SYNCO 和 SYNCI 两条命令， SYNCO 命令的本质是向 CS5532 写 OXFE，而 SYNCI 的本质是向 CS5532 写 15 个字节的 OXFF，在本方案中 ， 这两条命令在 SYNC 函数中统一完成，调用 SYNC 函数的过程很简单，只需要给 SYNC 函数中的形参赋值为 127。  4.3.2 采样函数  采样函数的本质是 MCU 对 CS5532 的采样数据寄存器进行读操作的过程， CS5532 的采样数据寄存器是 32 位的，其中采样数据占 24 位，其它八位是极性、 采样数据溢出等标志位。  Void EXE_OUTER_INT1(void)/*外部中断 l 处理 */ UCHARREAD_LOOP_CONTER=0: UCHARREAD_LOOP_CONTERZ=O: CS5532_SCLK=0; 开始  按键控制口初始化  调用键盘扫描 子程序  是否有按键  键值判别程序  去皮功能键  处理程序  置零功能键  处理程序  单位转换功能键处理程序  N Y 无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  21 CS5532_SDI=0; For (READ_LOOP_CONTER=0;READ_LOOP_CONTER>8;/*读出最后字节 */ Void READ_ONE_BYTE_FROM_CS55532(void)/*向 Cs5532 读一字节 */ ueharREAD_LOOP_CONTER1=0; CS5532_CLK=0; DELAY (2); ONE_CONVERTED_BYTE=0; For (READ_L00P_CONTER1=0; READ_LOOP_CONTER1<8:READ_LOOP_CONTERl+) ONE_CONVERTED_BYTE=ONE_CONVERTED_BYTE|CS5532_SDO: CS5532_SCLK=l; DELAY (2); CS5532_SCLK=0; DELAY (2); If (READ_LOOP_CONTER1<7) ONE_CONVERTED_BYTE=ONE_CONVERTED_BYTE<<l ; 4.4 通讯接口驱动程序  4.4.1 RS232 通讯接口下位机的程序实现  下位机采用 AT89C52 单片机，应用 RS-232 接口使 AT89C52 的全双工串行口 与 PC 机的串行通信口 (COM1 或 COM2)相连，具体软件设计如下 : （ 1） 在 AT89C52 单片机的片内 RAM 中开辟一个长度为 8 个字节的发送数据缓冲区(30H 一 37H)，此区用于存放待发送数据 (包括握手信号 )。  （ 2） 主程序中通过设置 AT89C52 的定时器 T1 和串口控制寄存器 SCON，使 AT89C52无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  22 的串行口工作于方式 1，串行通信的波特率为 9600bps。 根据串行通信协议的要求先将握手信号存人发送数据缓冲区，调用发送子程序发送握手信号，然后启动接收程序接收回握手信号，如果正确再将要发送的数据存入发送数据缓冲区，又一次调用发送子程序即 可。具体应用时只要定时刷新发送数据缓冲区的数据的同时调用发送子程序即可实现上、下位机的通信。本方法是将上、下位机的通信任务设置成独立的模块，从而将使下位机的通信任务与其它任务相分离，较好地解决了下位机软件资源的分配问题，具有一定的借鉴意义。  RS-232 通讯部分中的 RXD， TXD 完成接受 MCU 的数据的通讯功能，并使称重 的数据通过 RS232 接口传至上位机，实现数据传输。  具体程序见附录。  4.4.2 RS-485 软件流程和程序清单  为保证通信畅通和从节点的本地事务顺利执行 ,设计了限时退出的通信方法 ,既在收到与自己地址不匹配的数据帧时 ,临时关闭通信口。这样既保证了本地事 务的执行时间 ,又可避免从节点常在网上可能引起的双向干扰。因此在上、下位 机的软件设计中采用二次检错、重发和限时退出并重新握手建立连接等通信机制。现场调试中发现 ,在某些节点工作异常 ,甚至通信网络完全瘫痪的情况下其他 各节点也能独立完成数据采集、异常报警和实时数据存储等本地事务。一旦故障节点排除 ,既可恢复通信。 RS-485 通讯部分中的 RXD， TXD 完成接收 MCU 的数据的通讯功能，并使称重 的数据通过 RS485 接口传至上位机，实现数据传输。  4.4.3 USB 软件流程和程序清单  USB 通讯部分中的 P0 口完成对 MCU 数据的接收，并通过 D+，  D-完成外部通 讯功能，使称重的数据通过 USB 接口传至上位机，实现数据传输。 USB 单片机控制程序通常由三部分组成：  第一、初始化单片机和包括 PDIUSBD12 在内的所有的外围电路；  第二、主循环部分其任务是可以中断的；  第三、中断服务程序其任务是对时间敏感的，必须马上执行。  在编写 USB 的单片机程序时需要注意：   单片机的中断应设置为电平触发中断后一定要读上次传输状态寄存器命 令40-45H,以清除 中断寄存器中的中断标志这样 PDIUSBD12 的中断输出才能变回 高电平这一点非常重要。   在接收到 Setup 包后一定要调用 ACK setup 命令重新使能端口 0。   在向 IN 端点写完数据后一定调用 Validate Buffer 命令 FAH 指明缓冲区 中的数据有效可以发送到主机。   当读完数据后一定调用 Clear Buffer 命令 F2H 以保证可以接收新的包。   可以通过调用 Read Chip ID 命令 FDH 检查 PDIUSBD12 是否工作该命令要 读两个字节数据。  USB 初始化过程为：   Set Address En able Set Endpoint En able 此时 LED 亮   Disconnect Delay 12 s Connect 即用 43h 参数调用 Set Mode 此时 LED 灭   Read Interrupt Register 完成初始化工作后就可作其它的前台工作了并在前台判断是否有 Setup 包通过 一个变量当中断服务程序检测到有 Setup 包时设置该变量然无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  23 后执行响应的控制 传输。  在调试 USB 单片机程序时还要特别注意 Windows 对 USB 设备的枚举顺序：   GetDeviceDescriptor 主机主要对 Length 域感兴趣发送内容一定要正确特别是第 2 字节 type 一定为 0x01 即 Device 否则主机将不响应或者再重复 2 次后 放弃可检查一下对 EP0 的 RX TX 的设置次序。   Set Address 一般为 02 或 03 连续 3 次 GetDeviceDescriptor 读取全部设备描述符一般为 18 B 分为多次传输如果不正确主机将不响应或重复 2 次后放弃。   Get Coning Descriptor r 注意第 2 字节一定为 0x02 即 coning。   Get String Descriptor 可能没有根据在设备描述符中是否有 String 索引而定 一般先读取 Language 再读取 product string。   读取全部 Coning Descriptor 次数根据描述符的大小决定端点个数不同描述 符大小不同如果不正确主机将不响应或再重复 2 次后放弃。   如果以上步骤都正确主机将找到新设备提示安装驱动程序否则找到未知设备 不可用安装驱动程序后以后的每次 Plug In 枚举次序与以上步骤略有不同之 后会有 Set Configuration、 Get Configuration 和 Get Interface 等调用。  结  论  随着集成电路和计算机技术的迅速发展，使电子仪器的整体水平发生巨大变化，传统的仪器逐步的被智能仪器所取代。智能仪器的核心部件是单片机，因其极高的性价比得到广泛的应用与发展，从而加快了智能仪器的发展。而传感器作为测控系统中对象信息的入口，越来越受到人们的关注。传感器是一种能将特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置  本次课设中的基于 CS5532的高精度电子天平就是在以上仪器的基础上设计而成的。因此，只有充分了解有关智能仪器、单片机、传感 器、 ADC 以及各部分 之间的关系才能达到要求。  本论文讨论了高精度电子天平的系统设计。通过对电阻应变片式传感器和DehasigmaADC 的理论分析，结合电子天平的分辨率要求，确定了实际所采用的 具体型号。对于电子天平的硬件、软件设计，论文也做了详细的介绍。最后，实现了一款量程为 300g，最小分度值 0.01g，分辨率为 1:30， 000 的电子天平。  首先是传感器的精密度，它将直接影响电子天平的称重准确度。课设时由于传感器发出的信号不是很稳定，所以称重时误差很大。如果使用精密度较高的传感器，效果会好的多。  其次 是数据采集处理阶段，此阶段是对传感器发出的信号进行量化、采集，主要分为信号滤波、放大、采集，然后进行 A/D 转换。该阶段需注意的地方是对 传感器输出的信号进行滤波时，应选取合适的滤波电路。还有就是进行数据处理时，选取适当的数据转换系数，使输出满足量程要求。  最后是结果的显示。本次设计使用 LCD 液晶显示器，显示效果较好。 在实际的工业生产过程中，对于高精度电子天平的设计还远远不止这些，例如 :电子天平结构部分的设计，传感器的装备等等都对于天平的技术性能有很大 的影响。对于电子天平的设计和研究还有待进一步提高。  本次 设计 给我最大的启示是要敢于进行大胆的尝试，还有就是要有科学的严谨的态度，这是做好本次课设所必需的。当然，最重要的还是坚实的知识做基础，这样当你遇到各种问题时才能用最快的速度解决。  无锡职业技术学院  毕业设计说明书（论文）  1  附录：系统原理总图  L1C1C3C210 4R1R3R4R2D1D2X3Q1Q2P 2 0+ 5 V B12V C CV C C6V B6V B IN O U TG N D G N DG N D G N DNC NCU2L M 293 1M - 5012345678C410 4IN O U TG N D G N DG N D G N DNC NCU3L M 293 1M - 506V BC510 412345678J1C822 0uC922 0uC610 4C710 4+ 5 V A+ 5 V B供电电路C 2 2R 1 9 R 2 0R 2 1C 2 3P O W  U PA I N 1+1A I N 1-2C13C24V A +5V A -6A07A18O S C 29O S C 110A I N 2+11A I N 2-12V R E F +13V R E F -14D G N D15V D +16CS17S D 118S D 019S C L K20C S 5532U8A I N 1 +A I N 1 -C S 5 5 3 2 _ C SC S 5 5 3 2 _ S D 1C S 5 5 3 2 _ S D 0C S 5 5 3 2 _ S C L KA / D 转换电路EA31X T A L 119X T A L 218R E S E T9P 3 .7/ R D17P 3 .6/ W R16P 3 .2/ I N T 012P 3 .3/ I N T 113P 3 .4/ T 014P 3 .5/ T 115P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 0 .0/ A D 039P 0 .1/ A D 138P 0 .2/ A D 237P 0 .3/ A D 336P 0 .4/ A D 435P 0 .5/ A D 534P 0 .6/ A D 633P 0 .7/ A D 732P 2 .0/ A 821P 2 .1/ A 922P 2 .2/ A 1023P 2 .3/ A 1124P 2 .4/ A 1225P 2 .5/ A 1326P 2 .6/ A 1427P 2 .7/ A 1528P S E N29A L E3