畢業(yè)設(shè)計論文智能配料儀的設(shè)計

1、本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計智能配料儀的設(shè)計 系部名稱： 電子工程系 專業(yè)班級： 測控技術(shù)與儀器 06-2 班學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 講 師 黑黑 龍龍 江江 工工 程程 學(xué)學(xué) 院院二一年六月the graduation design for bachelors degreedesign of intelligent ingredientscandidate：yan yongqiangspecialty：measurement & control technology and instrumentationsclass：06-2supervisor：lecturer. wu dongya

2、nheilongjiang institute of technology2010-06harbin摘 要測量和控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和效益。人工配料需要分別計算出各種物料的多少，然后從各個料倉中提取并放到電子稱上稱重，最后進(jìn)行混合。在這個過程中，工人操作復(fù)雜，出錯率高，稱重?zé)o監(jiān)測，生產(chǎn)數(shù)據(jù)不能被紀(jì)錄等不能保證企業(yè)的生產(chǎn)工藝。隨著現(xiàn)代自動檢測技術(shù)的發(fā)展、過程控制技術(shù)、通訊技術(shù)的發(fā)展，智能電子配料系統(tǒng)也逐漸的發(fā)展起來。本設(shè)計分為六部分：電子稱重及運(yùn)放，信號采集和模-數(shù)轉(zhuǎn)換，按鍵功能的設(shè)定，液晶的顯示，機(jī)械閥門和電機(jī)的控制，at89s52 中心處理器。通過設(shè)計的新型智

3、能配料系統(tǒng)它具有去皮、清零、凈重/毛重轉(zhuǎn)換、過載顯示及弱電源顯示等功能。此電子配料稱重系統(tǒng)最多可有 8 種物料同時進(jìn)行配置，配料量、配料比可隨意輸入，配料次序均可由鍵盤設(shè)定，簡單實用，通過 lcd 液晶直觀顯示，準(zhǔn)確無誤，方便記錄。關(guān)鍵詞：電子稱重；智能配料系統(tǒng)；自動稱量；壓力傳感器；機(jī)械閥門；直流電機(jī) abstractmeasurement and control is an important parameter in the process of industrial production, directly related to product quality and efficien

4、cy. need artificial ingredients of various materials were calculated how much, and then extracted from each silo and, put on the electronic weighing，and finally mixed. in the process, workers to operate complex, error rate is high, weighing no monitoring, production data can not be recorded and can

5、not guarantee the production process. along with the development of modern automatic detection technology, process control technology and communication technology, the development of intelligent electronic batching system gradually developed. the design is divided into six parts: electronic weighing

6、 and op-amp, signal acquisition and simulation - digital conversion, keys function setting, lcd display, mechanical and electrical control valve, as the processor processing at89s52. through the design of new intelligent batching system it has peeled, clear, net weight / gross weight change, overloa

7、d display and low power display. the ingredient weighing system will have up to eight kinds of materials at the same time configuration, ingredient content, ingredients than are free to enter, the order of ingredients can be set by the keyboard, simple, practical, intuitive lcd by lcd display, accur

8、ate, easy recording.key words: electronic weighing；intelligent batching system；automatic weighing；pressure sensor；mechanical valve；dc motor目 錄摘要iabstractii第 1 章 引言11.1 概述11.1.1 選題的背景11.1.2 課題研究的目的和意義11.2 國內(nèi)外智能配料系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢21.2.1 國內(nèi)外智能配料系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀21.2.2 智能配料系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢31.2.3 國內(nèi)外水平對比分析41.3 設(shè)計的研究內(nèi)容和擬達(dá)到的

9、結(jié)果41.3.1 設(shè)計的研究內(nèi)容41.3.2 擬達(dá)到的結(jié)果4第 2 章 方案選擇與論證52.1 總體方案的比較與論證52.2 電壓信號放大電路模塊的選擇52.3 a/d 采樣電路方案的選擇62.4 下料閥門的選擇62.5 電機(jī)驅(qū)動電路方案的選擇72.6 本章小結(jié)8第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計93.1 單片機(jī)電路93.2 稱重模塊123.2.1 傳感器的定義與組成123.2.2 壓力傳感器的選擇133.2.3 本設(shè)計采用的壓力傳感器133.3 電壓放大電路143.3.1 放大器芯片 tl084 的簡介143.3.2 本設(shè)計中 tl084 放大芯片的應(yīng)用143.4 a/d 轉(zhuǎn)換電路153.4.1 a/

10、d 轉(zhuǎn)換器的分類153.4.2 a/d 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)153.4.3 芯片 a/d 2543 的簡介163.5 顯示系統(tǒng)173.5.1 液晶的簡單描述173.5.2 本設(shè)計采用的顯示系統(tǒng)173.6 控制輸入193.7 電機(jī)控制模塊193.7.1 控制電路的設(shè)計193.7.2 l298n 電機(jī)驅(qū)動芯片介紹203.7.3 電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計213.8 總體電源設(shè)計223.9 本章小結(jié)22第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計234.1 編譯工具的選擇234.1.1 編程語言的選擇234.1.2 c 語言編程的簡單介紹234.1.3 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計244.2 軟件流程及介紹244.2.1 單片機(jī)數(shù)據(jù)

11、處理程序244.2.2 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計254.2.3 按鍵顯示程序設(shè)計264.3 本章小結(jié)27結(jié)束語28參考文獻(xiàn)29致謝31附錄32第 1 章 引 言1.1 概述智能電子配料系統(tǒng)1是隨著自動化檢測技術(shù)、過程控制技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。配料儀廣泛應(yīng)用于化工、冶金、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等輕重工業(yè)，但隨著社會的進(jìn)步，科技的發(fā)展，對設(shè)備精度和性價比的要求也越來越高，為了滿足不同的消費(fèi)群體，為了能夠更好的發(fā)揮其價值，為了滿足不同的功能需要，所以要根據(jù)不同的情況設(shè)計不同的配料儀，現(xiàn)在各大廠家生產(chǎn)的配料儀器對功能的實現(xiàn)上略有欠缺，不能夠針對一個行業(yè)制造出比較專業(yè)并切合實際的配料系統(tǒng)，為

12、了能夠滿足畜牧行業(yè)的配料儀4，故提出了智能電子配料儀的設(shè)計。1.1.1 選題的背景在建材、化工、冶金、礦山、電力、食品、飼料加工等行業(yè)中，有許多產(chǎn)品是將某幾種原料按一定的比例混合，通過加工而成。這種按一定的比例混合原料的過程就是配料過程。配料過程中，物料混合比例是否按預(yù)先的配比進(jìn)行，將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。現(xiàn)在各行業(yè)對配料的效率和精度要求越來越高，人工配料已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足連續(xù)化、自動化生產(chǎn)的要求。所以研制高效率、高精度自動配料生產(chǎn)線勢在必行，而配料控制器7是關(guān)鍵的設(shè)備之一。在以往的配料設(shè)備8中存在以下幾方面不足：給料方式上只有快慢速給料，配料精度的合格率達(dá)不到要求；控制信號只有給料控制，其他動作控

13、制滿足不了 ，即使采用 plc 動作配合也不理想，且控制算法也難以實現(xiàn)；一般均是單物料工作方式，不適合連續(xù)自動配料生產(chǎn)線。同時，一般配料工業(yè)現(xiàn)場粉塵大、工作環(huán)境惡劣、勞動強(qiáng)度大、污染環(huán)境，不利于操作人員的身心健康；配料種類多，標(biāo)準(zhǔn)量各不相同，對每種物料下料速度和稱量精度都要求嚴(yán)格，生產(chǎn)也要求較高；因原料供應(yīng)廠家不同，料樣為粉料的情況下，物料的粘度、比重各不相同，且物料溫度、濕度變化易粘連、結(jié)塊，使物料的流動性降低，對稱量精度有一定的影響。基于綜合考慮，特研制了一種用 at89s52 為控制中心的智能配料控制器。1.1.2 課題研究的目的和意義智能電子配料系統(tǒng)的設(shè)計目的是提高控制和作業(yè)精度。用于

14、畜牧流程中的新型的電子配料稱量系統(tǒng)，作為計量配料的主要設(shè)備，由于其具有快速準(zhǔn)確、直觀等優(yōu)點(diǎn)，正在逐步取代機(jī)械稱量系統(tǒng)。以單片機(jī)11作為控制核心的電子配料稱量系統(tǒng)，具有可設(shè)定、測量精度高、性能穩(wěn)定、成本低廉、使用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)，是簡單、小型電子配料稱量系統(tǒng)的發(fā)展方向。它具有去皮、清零、自動零跟蹤處理、凈重/毛重轉(zhuǎn)換、過載顯示及弱電源顯示等功能。此電子配料稱重系統(tǒng)最多可有 8 種物料同時進(jìn)行配置，配料量、配料比可隨意輸入，配料次序均可由鍵盤設(shè)定，且可斷電記憶，簡單實用。實際配料量打印、記錄和 lcd13顯示出來。通過以上的設(shè)計和功能的實現(xiàn)徹底滿足廣大顧客的需求。著重體現(xiàn)在以下方面：（1）配料精度：

15、配料精度是一個重要的技術(shù)指標(biāo)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和回報率；（2）可靠性：可靠性是重要的質(zhì)量指標(biāo)，直接影響故障率的發(fā)生；（3）性能價格比：這是產(chǎn)品競爭力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。自動配料裝置的核心設(shè)備是配料秤, 配料秤性能好壞直接影響配料質(zhì)量的優(yōu)劣。隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的要求。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設(shè)計中將智能化、自動化、人性化用在了電子秤重的控制系統(tǒng)中。此設(shè)計在于通過自主進(jìn)行課題研究和探索，了解和掌握基本的科學(xué)研究方法和手段，本系統(tǒng)主要由單片機(jī)來控制，測量物體重量部分由稱重傳感器17及a/d轉(zhuǎn)換器組成，加上顯示單元，此電子秤量系統(tǒng)具備了功

16、能多、性能價格比高、功耗低、系統(tǒng)設(shè)計簡單、使用方便直觀、速度快、測量準(zhǔn)確、自動化程度高等特點(diǎn)。在設(shè)計過程中，需要掌握智能配料多路巡檢測量系統(tǒng)的設(shè)計方法，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計，配料儀電路的設(shè)計、顯示電路的設(shè)計及相關(guān)軟件的編寫22等，學(xué)會對典型智能測試實例進(jìn)行分析，掌握智能配料系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)步驟。對于配料系統(tǒng)是一門永遠(yuǎn)和社會同步的技術(shù)問題，對于不同工作環(huán)境所造成的現(xiàn)實問題，是智能稱量系統(tǒng)主要研究的課題。每年我國召開智能電子稱量系統(tǒng)的會議，希望能夠交流，研發(fā)出更現(xiàn)代化、更準(zhǔn)確化、更高效化、更廉價化的適合現(xiàn)代社會發(fā)展需要的儀器和儀表。在原有機(jī)械配料、現(xiàn)有自動配料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)改造，使生產(chǎn)過程

17、實現(xiàn)智能化和信息化；方便快捷是設(shè)計的基本追求，稱重準(zhǔn)確是計量的根本要求，低廉通用是行業(yè)的一直期待，一定要保質(zhì)保量使得生產(chǎn)得到更大的人性化。所以說此課題的研究對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和完善現(xiàn)代企業(yè)管理具有十分重要的現(xiàn)實意義。1.2 國內(nèi)外智能配料系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢1.2.1 國內(nèi)外智能配料系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀自國務(wù)院頒布1994-2000年全國飼料工業(yè)發(fā)展納要正式將飼料工業(yè)綱入國家國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展計劃之后，我國的飼料工業(yè)發(fā)展迅猛，取得了令人矚目的成就。目前，隨著自動化控制程度的提高，在冶金、建材、化工、食品加工、飼料加工等行業(yè)廣泛地需要配料控制器來進(jìn)行物料配比自動控制。比如在建筑

18、業(yè)，混凝土的配置就是很重要的環(huán)節(jié)，它不僅關(guān)系到工程質(zhì)量而且還關(guān)系到人身安全，在最早的混凝土配置中完全依靠大量的人力來完成，勞動強(qiáng)度大而且由于水泥粉塵的污染損壞了工人的身體健康和周圍的環(huán)境?，F(xiàn)在許多建筑工程和筑路，建橋、房屋建筑、工廠大規(guī)模的建設(shè)等都要求，承建建設(shè)任務(wù)的建筑公司必須使用智能配料控制器來控制物料的自動配比，利用智能配料控制器進(jìn)行配料，只需一人或幾人就可以在現(xiàn)場或遠(yuǎn)離物料配料場所進(jìn)行控制配料的完成，不僅節(jié)省了人力物力，也減少了環(huán)境污染，大大提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本。物料必須實現(xiàn)科學(xué)的配比，如建筑業(yè)中的混凝土24并非是水泥越多越好。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，物料必須實現(xiàn)科學(xué)的配比，

19、在食品加工、冶金、化工、飼料加工等行業(yè)也越來越注重物料配比的精度和配料的控制速度，也就需要高精度、高速度的智能配料控制器來進(jìn)行自動控制。此設(shè)計的智能配料控制器也正是為了此目的。近十年來，我國各大廠商從英國、日本等地引進(jìn)了多種配料系統(tǒng)，也有一些廠商自主研發(fā)了各種形式的配料系統(tǒng)。但從稱量方式上看，有單秤累計稱量、多秤分別稱量和多秤部分累計稱量三種。單秤累計稱量結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但由于需要選用大量程傳感器，稱量精度差，累計稱量速度慢，只能適用于小型廠小粉料配料速度、精度要求不高的場合。多秤分別稱量為一種物料采用一種秤，統(tǒng)一收集。它結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、自動化程度高、稱量精度25高、秤量速度快。多秤部分累

20、計稱量一般采用 24臺秤，同時對幾種物料進(jìn)行累計稱量，其特點(diǎn)介于二者之間。從自動化程度分，有較簡易的人工取料自動稱量方式，也有自動給料自動稱量的全自動配料系統(tǒng)。但不論每一種都很難做到普遍通用性，畢竟很難適合各種工作環(huán)境。1.2.2 智能配料系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢為了能夠最大滿足用戶需要，每年各大配料研究機(jī)構(gòu)都努力的研究最新的產(chǎn)品以滿足市場的需要。技術(shù)不斷更新，專家不斷科研，配料系統(tǒng)也逐漸的走向了成熟。各種儀器廣泛應(yīng)用于建材工業(yè)、日化產(chǎn)品、干粉砂漿、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、飼料行業(yè)、水泥行業(yè)、以及較難處理的橡膠行業(yè)等等配料控制系統(tǒng)。所以說自動配料系統(tǒng)是未來社會發(fā)展的必然趨勢。目前，在各方面對配料控制器的

21、要求逐漸趨向智能化、數(shù)字化。在智能化上要求儀器能自動完成物料的稱重、自動調(diào)校測量誤差、自動進(jìn)料和卸料、以及能夠?qū)崿F(xiàn)微機(jī)集成控制，使操作人員坐在控制中心就可完成所有的工作，節(jié)省人力物力。在數(shù)字化上要求信號的處理及傳輸向數(shù)字方向發(fā)展，目的是提高系統(tǒng)的抗干擾性和精確度，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。1.2.3 國內(nèi)外水平對比分析1配料精度配料精度是一個重要的技術(shù)指標(biāo)，直接關(guān)系到飼料產(chǎn)品的質(zhì)量、報酬率。目前國內(nèi)的智能配料系統(tǒng)一般都能達(dá)到靜態(tài) 0.1%f.s、動態(tài) 0.2%f.s，與國外水平相當(dāng)。2可靠性可靠性是重要的質(zhì)量指標(biāo)。由于機(jī)械工藝、電子元件等基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展的滯后，國內(nèi)的智能配料系統(tǒng)可靠性與國外產(chǎn)品

22、相比尚有一定差距。3性能價格比這是產(chǎn)品競爭力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。國外的智能配料系統(tǒng)是國內(nèi)同等水平的產(chǎn)品的35 倍之多，而且售后服務(wù)不如國產(chǎn)企業(yè)的及時和便利。由此可見，國內(nèi)生產(chǎn)的智能配料系統(tǒng)，配料精度已達(dá)國外同等水平，其主要性能指標(biāo)也與國外同類裝置相差無幾，但可靠性、穩(wěn)定性及使用壽命等與國外先進(jìn)設(shè)備相比差距較大。優(yōu)勢是價格較低，僅為進(jìn)口的一半，維修服務(wù)也方便，因而國內(nèi)飼料企業(yè)還是樂意采用國產(chǎn)的配料系統(tǒng)。1.3 設(shè)計的研究內(nèi)容和擬達(dá)到的結(jié)果1.3.1 設(shè)計的研究內(nèi)容根據(jù)國內(nèi)外配料行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)有很多方面還需要進(jìn)一步改進(jìn)和提高，所以提出了以下幾個方面內(nèi)容：（1）價格低廉、體積在原有基礎(chǔ)上變?。?）

23、性能穩(wěn)定26、精確度在進(jìn)一步提高（3）抗干擾能力、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，并且可以滿足市場上較難處理的固體物料（4）整體操作簡單，便于直觀讀數(shù)，可隨意更改配料比例，滿足不同顧客的需求（5）配料種類多，需求工作人員少，有比較明顯的推廣價值1.3.2 擬達(dá)到的結(jié)果通過此智能配料系統(tǒng)的設(shè)計可以滿足多種飼料的配比，并且根據(jù)自身需要可隨意更改比例，精確度高、性能穩(wěn)定、操作簡單、抗干擾等適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。它具有去皮、清零、自動零跟蹤處理、凈重/毛重轉(zhuǎn)換、過載顯示及弱電源顯示等功能。第 2 章 方案選擇與論證2.1 總體方案的比較與論證方案一：采用把若干個控制回路以及所有的變量的顯示、操作和控制集中在單一計算機(jī)上來實

24、現(xiàn)，結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.1 所示。dcs 系統(tǒng)接口主機(jī)系統(tǒng)配置功能稱重設(shè)備 1稱重設(shè)備 n 圖 2.1 集中型配料系統(tǒng)框圖方案二：采用單片機(jī)，壓力傳感器設(shè)計出具有智能配料功能的精確測量控制系統(tǒng)。智能配料稱量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 2.2 所示。重物稱重傳感器調(diào)零電路放大器顯示器電源a/dcpu鍵盤圖 2.2 智能配料稱量系統(tǒng)框圖方案比較：方案一的做法會產(chǎn)生問題：即集中的脆弱性問題，單臺計算機(jī)控制著所有的回路，把危險也集中了，一旦計算機(jī)有故障，則導(dǎo)致全面癱瘓；方案二的設(shè)計體積小、成本低、計量精度高、工作穩(wěn)定的小量程電子稱。2.2 電壓信號放大電路模塊的選擇方案一：應(yīng)用 op07 是一種低噪聲,非斬波穩(wěn)零

25、的雙極性運(yùn)算放大電路，具有非常低的輸入失調(diào)電壓，無需額外的調(diào)零措施，超低偏移，低輸入偏置電流穩(wěn)定性好，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方面，op07 信號放大器如圖 2.3 所示。oa1-in2+in3v-4nc5out6v+7oa8uo1op07圖 2.3 op07 信號放大器功能框圖方案二：采用集成運(yùn)放芯片 tl084 將基本的差分放大電路和正相放大電路有機(jī)的組合起來。對電壓信號進(jìn)行放大處理，根據(jù)系統(tǒng)的需要可以選擇不同的阻值就可以產(chǎn)生不同的放大倍數(shù)。使之成為適合 a/d 轉(zhuǎn)換的（010v）的模擬電壓信號。方案比較：雖然方案一的運(yùn)放在

26、各個方面都有出色的表現(xiàn)和明顯的優(yōu)勢，tl084雖然在放大倍數(shù)、溫度漂移以及其它很多特性上比不上 op07，但是從本設(shè)計應(yīng)用的角度來考慮，其工作環(huán)境以及其它方面要求的條件，tl084 完全可以勝任，其中最為關(guān)鍵的是 tl084 價格低廉、通用性好，而 op07 單片價格昂貴、成本高，從成本上考慮本設(shè)計，選擇通用性更好、價格更低的 tl084。2.3 a/d 采樣電路方案的選擇方案一：adc0809 轉(zhuǎn)換器采用 cmos 工藝制造，8 位分辨率 a/d 轉(zhuǎn)換器、5v單電源供電、8 通道輸入、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并行輸出，工作溫度范圍為 0至 70，共有 28個引腳，占用單片機(jī) i/o 數(shù)量多，接口復(fù)雜，不易操

27、作。方案二：tlc254327采用 cmos 工藝，具備 12 位分辨率、11 個模擬輸入通道，該芯片采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)接口（spi）與外設(shè)通信，只需 4 條信號線便可與單片機(jī)等微控制器連接。片內(nèi)集成采樣-保持電路，且具有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出引腳 eoc。方案比較：綜合考慮，方案一 adc0809 為 8 位，轉(zhuǎn)換精度低，轉(zhuǎn)換速度慢，且轉(zhuǎn)換精度受環(huán)境溫度影響較大，引腳數(shù)量多，在硬件電路的設(shè)計上占用的空間大；方案二 tlc2543 為 12 位分辨率精度轉(zhuǎn)換器，采用標(biāo)準(zhǔn)的 spi 通信模式，引腳數(shù)量少，節(jié)省空間，與單片機(jī)接口簡單，轉(zhuǎn)換速度快，抗干擾能力強(qiáng)。2.4 下料閥門的選擇方案一：蝶閥又叫翻版閥2

28、9，是一種結(jié)構(gòu)簡單的調(diào)節(jié)閥，用圓形蝶板作啟閉件并隨閥桿轉(zhuǎn)動來開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流體通道的一種閥門。蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤形蝶板繞著軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為 090之間，旋轉(zhuǎn)到 90時，閥門則處于全開狀態(tài)。廣泛應(yīng)用在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業(yè)上。方案二：旋塞閥是關(guān)閉件或柱塞形的旋轉(zhuǎn)閥，通過旋轉(zhuǎn)90 度使閥塞上的通道口與閥體上的通道口相同或分開，實現(xiàn)開啟或關(guān)閉的一種閥門。旋塞閥最適于作為切斷和接通介質(zhì)以及分流適用，但是依據(jù)適用的性質(zhì)和密封面的耐沖蝕性，有時也可用于節(jié)流。由于旋塞閥密封面之間運(yùn)動帶有擦拭作用，而在全開時可完全防止與流動介質(zhì)的接觸，故它通常也能用

29、于帶懸浮顆粒的介質(zhì)。方案三：電動機(jī)械閥門30，是通過電帶動電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過機(jī)械構(gòu)造完成操作的一種閥門。適應(yīng)能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單，精確度可根據(jù)需要調(diào)整，適應(yīng)現(xiàn)場需要。特別適合顆粒狀材質(zhì)，是目前對待大塊堅固顆粒下料的最為有效的閥門。由大功率的電機(jī)帶動，驅(qū)動強(qiáng)勁。方案比較：方案一的使用壓力和工作范圍小，主要用于液體，密封性差；方案二廣泛地應(yīng)用于油田開采、輸送和精練設(shè)備中，價格比較昂貴，但對于不適合大體顆粒物質(zhì)。方案三專為固體物質(zhì)設(shè)計，特別是較難處理的大顆粒物質(zhì)，通過占空比設(shè)置時間的控制，輸入脈沖信號實現(xiàn)電機(jī)的開關(guān)，并可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)操作等功能。2.5 電機(jī)驅(qū)動電路方案的選擇方案一：采用三極管驅(qū)動電機(jī)，設(shè)計中應(yīng)

30、用了 h 橋臂開關(guān)電路，如圖 2.5 所示。q28050q39013q58550q18050q48550d14148d34148d24148d44148mm1motorr11kvccgndr21kq69013r31kvccgndr41kvccgndpwm1pwm2圖 2.5 三極管驅(qū)動電機(jī)電路方案二：利用專業(yè)的 l298n 芯片來驅(qū)動直流電機(jī)，性能穩(wěn)定，通過對功能模塊的設(shè)定，可以實現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并提供了一種用單片機(jī)軟件實現(xiàn) pwm 調(diào)速的方法，如圖 2.6 所示。d7d8d9d10d11d12d13d14gndvcc_9vin1in2in3in4gndmm3motormm4motorin

31、412in310in27in15enableb11enablea6csb15csa1vss9gnd8vs4out12out23out313out414u8l298nvccgndvcc_9vvcc圖 2.6 l298n 驅(qū)動直流電機(jī)電路方案比較：方案一的設(shè)計雖然也能實現(xiàn)其功能，通過放大功率倍數(shù)驅(qū)動電機(jī)，安裝了二極管的保護(hù)功能，防止電流過大致使電機(jī)燒毀，但是只能驅(qū)動小功率的電機(jī)，對于大功率的電機(jī)不能很好的體現(xiàn)其性能，正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時間過長，不易于操作；方案二采用了專業(yè)的芯片，增設(shè)了外圍電路，整體結(jié)構(gòu)簡單，而且可保護(hù)過壓、過流、過熱等情況的發(fā)生，造成燒毀電機(jī)。并通過對 pwm 的設(shè)置可調(diào)節(jié)電機(jī)速度，從功

32、能上滿足設(shè)計的需求。2.6 本章小結(jié)本章介紹了兩種智能配料系統(tǒng)的總體設(shè)計方案和各模塊選擇的方案對比，經(jīng)過對控制功能的實現(xiàn)，硬件電路的設(shè)計，各個器件性能的優(yōu)劣，成本造價的高低等方面的綜合考慮，選擇出了合理的設(shè)計方案。本次設(shè)計各器件的選擇均滿足需求，得到了實用性的最大化。第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 單片機(jī)電路單片機(jī)采用具有 8 位微控制器和 8k 字節(jié)系統(tǒng)可編程 flash 的 at89s52，它是一種低功耗、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，與工業(yè) 80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 flas

33、h 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 cpu 和在系統(tǒng)可編程 flash，使得 at89s52 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。at89s52 的具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié)的 flash，256 字節(jié)的 ram，32 位的 i/o口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個具有 6 個向量的 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，at89s52 可降至 0hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉

34、電保護(hù)方式下，ram 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。at89s52 主要性能如下：（1） 與 mcs-51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容（2） 8k 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 flash 存儲器（3） 1000 次擦寫周期（4） 全靜態(tài)操作：0hz33hz（5） 32 個可編程 i/o 口線（6） 三個 16 位定時器/計數(shù)器（7） 八個中斷源（8） 全雙工 uart 串行通道（9） 低功耗空閑和掉電模式（10）掉電后中斷可喚醒（11）看門狗定時器（12）雙數(shù)據(jù)指針（13）掉電標(biāo)識符（14）三級加密程序存儲器at89s52 的引腳如圖 3.1 所示。p1.0/t21p1

35、.1/t2 ex2p1.23p1.34p1.45p1.5/mosi6p1.6/miso7p1.7/sck8p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.5/t115p3.6/wr16p3.7/rd17a8/p2.021p2.122p2.223p2.324p2.425p2.526p2.627a15/p2.728ad7/p0.732p0.633p0.534p0.435p0.336p0.237p0.138ad0/p0.039rst9xtl218xtl119gnd20vcc40psen29ale/prog30ea/vpp31uo2at89s

36、52 圖 3.1 at89s52 引腳圖vcc：電源。gnd：地。p0 口：p0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 i/o 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個ttl 邏輯電平。對 p0 端口寫 1 時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，p0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時，p0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。p1 口：p1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 ttl 邏輯電平。對 p1 端口寫 1 時，內(nèi)部上拉電阻把端口

37、拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（i）。此外，p1.0 和 p1.2 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)（p1.0/t2）和時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體如表 3.1 所示，在 flash 編程和校驗時，p1 口接收低 8 位地址字節(jié)。表 3.1 p1 口的描述引腳號第二功能p1.0t2 定時器/計數(shù)器 t2 的外部引腳時鐘輸出p1.1t2ex 定時器/計數(shù)器 t2 的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制p1.2mosi 在系統(tǒng)編程用p1.3miso 在系統(tǒng)編程用p1.4sck 在系統(tǒng)編程用p2 口：p2 口是一個

38、具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 ttl 邏輯電平。對 p2 端口寫 1 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2 口輸出 p2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗時，p2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。p3 口：p3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p3 輸出緩沖器

39、能驅(qū)動4 個 ttl 邏輯電平。對 p3 端口寫 1 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。當(dāng)作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。p3 口亦作為 at89s52 特殊功能（第二功能）使用，在 flash 編程和校驗時，p3 口也接收一些控制信號。p3 口的第二功能描述如表 3.2 所示。表 3.2 p3 口的描述引腳號第二功能p3.0rxd 串行輸入p3.1txd 串行輸出p3.2int0 外部中斷 0p3.3int1 外部中斷 1p3.4t0 定時器 0 外部輸入p3.5t1 定時器 1 外部輸入p3.6wr 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通p3.7rd 外部數(shù)

40、據(jù)存儲器讀選通rst：復(fù)位輸入。晶振工作時，rst 腳持續(xù) 2 個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計時完成后，rst 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 auxr（地址8eh）上的 disrto 位可以使此功能無效。disrto 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ale/：地址鎖存控制信號（ale）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位prog地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。在一般情prog況下，ale 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ale 脈沖將會跳過。如果需要，通過

41、將地址為 8eh 的 sfr 的第 0 位置 1，ale 操作將無效。這一位置 1，ale僅在執(zhí)行 movx 或 movc 指令時有效。否則，ale 將被微弱拉高。這個 ale 使能標(biāo)志位（地址為 8eh 的 sfr 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。：外部程序存儲器選通信號（）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)psenpsenat89s52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機(jī)器周期被激活兩次，而psen在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不被激活。psen/vpp：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000h 到 ffffh 的外部程ea序存儲器讀取指令，必須接 gnd。為了執(zhí)

42、行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接 vcc。eaea在 flash 編程期間，也接收 12 伏 vpp 電壓。ea單片機(jī)的應(yīng)用都是建立在最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的，最小系統(tǒng)也就是單片機(jī)工作的必要條件。at89s52 最小系統(tǒng)原理圖如圖 3.2 所示。1kr910ufc8vccgndrsts1gnd1m iso2rst3m osi4sck5vcc6is1isp6gndvccp16rstp15p1730pfc930pfc10p1.0/t21p1.1/t2 ex2p1.23p1.34p1.45p1.5/m osi6p1.6/m iso7p1.7/sck8p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3

43、.3/int113p3.4/t014p3.5/t115p3.6/wr16p3.7/rd17a8/p2.021p2.122p2.223p2.324p2.425p2.526p2.627a15/p2.728ad7/p0.732p0.633p0.534p0.435p0.336p0.237p0.138ad0/p0.039rst9xtl218xtl119gnd20vcc40psen29ale/prog30ea/vpp31u3at89s5212y1xtalgndgndrst123456789u24.7k123456789u64.7k123456789u14.7k123456789u54.7kvccgndvc

44、cvccvccp14p15p16p17in1in2in3in4p34p35p36p37shstdsadcsdataaddradclklcdrsrwlcdenret2key1key2key3key4key5圖 3.2 at89s52 最小系統(tǒng)原理圖3.2 稱重模塊3.2.1 傳感器的定義與組成傳感器（transducer/sensor）在我國國家標(biāo)準(zhǔn)（gb76651987）中的定義是：“能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置”。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成，組成框圖如圖 3.3 所示。被測量電量敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路圖 3.3 傳感器組成

45、框圖敏感元件：它是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。基本轉(zhuǎn)換電路：將電路參量接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。傳感器只完成被測參數(shù)至電量的基本轉(zhuǎn)換，然后輸入到測控電路，進(jìn)行放大、運(yùn)算、處理等進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，以獲得被測值或進(jìn)行過程控制。3.2.2 壓力傳感器的選擇各種傳感器，由于原理、結(jié)構(gòu)不同，使用環(huán)境、條件、目的不同，其技術(shù)指標(biāo)也不可能相同。但是有些一般要求，卻基本上是共同的，包括：可靠性、靜態(tài)精度、動態(tài)性能、量程、抗干擾能力、分辨力、靈敏度、成本、能耗、對被測對象的影響等。傳感器是通過檢測

46、功能來達(dá)到各種技術(shù)指標(biāo)的目的，很多傳感器要在動態(tài)條件下工作，精度不夠、動態(tài)性能不好或出現(xiàn)故障，整個工作就無法進(jìn)行。在某些系統(tǒng)中或設(shè)備上往往裝上許多傳感器，若有一個傳感器失靈，會影響全局。所以傳感器的工作可靠性、靜態(tài)精度和動態(tài)性能是最基本的要求。3.2.3 本設(shè)計采用的壓力傳感器本設(shè)計中采用的是中原電測儀器廠生產(chǎn)的微型稱重傳感器 1b，可滿足 1-20kg量程范圍內(nèi)的測量；鋁合金材料，平衡梁結(jié)構(gòu)；硅橡膠密封，表面陽極化，耐腐蝕性佳；整體結(jié)構(gòu)簡單，安裝使用方便；適用于電子天平等各類電子稱重設(shè)備。微型傳感器 1b 的技術(shù)指標(biāo)如表 3.3 所示。表 3.3 微型傳感器 1b 技術(shù)指標(biāo)量程kg5,6,1

47、0,12,15,20綜合誤差0.03輸出靈敏度mv/v1.80.1非線性%f.s0.02重復(fù)性%f.s0.02滯后%f.s0.03蠕變(5min)%f.s0.03零點(diǎn)溫度漂移%f.s/100.3額定輸出溫度漂移%f.s/100.03零點(diǎn)輸出mv/v0.1輸入電阻105510輸出電阻100010絕緣電阻m3000推薦激勵電壓v10工作溫度范圍-10+40過載能力%f.s150微型傳感器 1b 的樣品如圖 3.4 所示。圖 3.4 微型傳感器 1b3.3 電壓放大電路3.3.1 放大器芯片 tl084 的簡介tl084 系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器，與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放

48、大器相比，他們有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)。該放大器工作在低到 3.0v，高到 32v 的電源下，靜態(tài)電流大致為其他放大器靜態(tài)電流的五分之一。tl084 的特性如下：（1）寬泛的供電范圍（2）低輸入偏置和偏置電流（3）短路保護(hù)輸出（4）j-fet 高阻抗輸入（5）內(nèi)部頻率補(bǔ)償放大器 tl084 的管腳圖如 3.5 所示。out11in1-2in1+3vcc+4in2+5in2-6out27out38in3-9in3+10vcc-11in4+12in4-13out414uptl084圖 3.5 tl084 的管腳圖3.3.2 本設(shè)計中 tl084 放大芯片的應(yīng)用采用集成運(yùn)放芯片 tl084 將基本的差分放大

49、電路和正相放大電路有機(jī)的組合起來。對電壓信號進(jìn)行放大處理，其放大電路圖如圖 3.6 所示。前端模擬信號來自壓力傳感器，信號很微弱，不足以顯示出來，通過 tl084 放大后作為 ad2543 的輸入。在放大的過程中，根據(jù)系統(tǒng)的需要可以選擇不同的阻值就可以產(chǎn)生不同的放大倍數(shù)。使之成為適合 a/d 轉(zhuǎn)換的的模擬電壓信號。圖中輸出的前端采用了 rc 濾波電路，有效的濾出了高次諧波，去除干擾。r13 100kr16 100kr171mgndr111mvccr15 100kr6100kgndr101mvccr14 100kr7100kr81mvccr122kc1281093411u7ctl08475624

50、11u7btl0841321411u7atl084dc_indc_inad_inad_in圖 3.6 電壓信號放大處理電路3.4 a/d 轉(zhuǎn)換電路3.4.1 a/d 轉(zhuǎn)換器的分類a/d 轉(zhuǎn)換器的種類很多，可以按各種不同的方法進(jìn)行分類。一般按 a/d 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)、精度、速度、工作原理進(jìn)行分類。比較式 a/d 轉(zhuǎn)換器的工作原理實質(zhì)上是將被轉(zhuǎn)換的模擬量與轉(zhuǎn)換器內(nèi)部產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，從而將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。由于基準(zhǔn)電壓的產(chǎn)生及比較方法不同，比較式 a/d 轉(zhuǎn)換器中又分為若干種。其中斜坡比較式屬于開環(huán)比較式，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換的是被測量的瞬時值，但抗干擾能力差，準(zhǔn)確度低。逐次逼近式屬于閉環(huán)比較式，

51、速度快，準(zhǔn)確度高，應(yīng)用廣泛。此外還有技術(shù)比較式、跟蹤比較式等。積分式 a/d 轉(zhuǎn)換器通過對被測量進(jìn)行積分，將被測量轉(zhuǎn)換成中間量時間或頻率，然后再將中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。積分式 a/d 轉(zhuǎn)換器測量的是被測量的平均值，它的抗干擾能力強(qiáng)，準(zhǔn)確度高，但速度較慢。積分式 a/d 轉(zhuǎn)換器可分為電壓時間 v/t 轉(zhuǎn)換式和電壓頻率 v/f 轉(zhuǎn)換式，每一種根據(jù)轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)又分為若干類。3.4.2 a/d 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)a/d 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有：轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速度等。選擇 a/d 轉(zhuǎn)換器時除考慮這兩項技術(shù)指標(biāo)外，還應(yīng)注意滿足其輸入電壓的范圍、輸出數(shù)字的編碼、工作溫度范圍和電壓穩(wěn)定度等方面的要求。（1）分辨

52、率：a/d 轉(zhuǎn)換器的分辨率用輸出二進(jìn)制（或十進(jìn)制）數(shù)的位數(shù)表示。它說明 a/d 轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力。（2）轉(zhuǎn)換時間：是指 a/d 轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。a/d 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換電路的類型有關(guān)。其中并行比較 a/d 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度最高，逐次比較型 a/d 轉(zhuǎn)換器次之，間接 a/d 轉(zhuǎn)換器的速度最慢。3.4.3 芯片 a/d 2543 的簡介tlc2543 采用 cmos 工藝，具備 12 位分辨率、11 個模擬輸入通道，該芯片采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)接口（spi）與外設(shè)通信，只需 4 條信號線便可與單片機(jī)等微控制器連接。片內(nèi)集成采樣-保

53、持電路，且具有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出引腳 eoc33。tlc2543 引腳圖如圖 3.7 所示。ain11ain22ain33ain44ain55ain66ain77ain88ain99ain1011ain1112gnd10res-13res+14cs15dout16din17clk18eoc19vcc20uttlc2543圖3.7 tlc2543引腳圖串行輸出線dataout是串行數(shù)據(jù)輸出總線，讀周期內(nèi)數(shù)據(jù)從此引腳上移出，數(shù)據(jù)由串行時鐘的下降沿同步輸出。數(shù)據(jù)從tlc2543傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。串行輸入線datain是串行數(shù)據(jù)輸入引腳。通道地址選擇在此引腳上輸入，數(shù)據(jù)由串行時鐘的上升沿鎖存。數(shù)據(jù)從單片機(jī)傳輸?shù)?/p>

54、tlc2543。tlc2543引腳功能如表3.4所示。表3.4 tlc2543引腳功能引腳號名稱功能引腳號名稱功能19、11、12in0in10模擬輸入端18clk輸入輸出時鐘15cs片選端14ref+正基準(zhǔn)電壓端17datain串行輸入端13ref-負(fù)基準(zhǔn)電壓端16dataouta/d轉(zhuǎn)換輸出端20vcc正電源端19eoca/d轉(zhuǎn)換結(jié)束10gnd負(fù)電源端a/d 轉(zhuǎn)換首要的考慮因素就是精度和速度。在設(shè)計中人們往往即要要求速度，又要求精度。為了在溫度采集時有一個較高的精度的同時又能保持較高的采樣率，所以選取tl2543作為ad轉(zhuǎn)換電路。tlc2543電壓采集電路如圖3.8所示。tlc2543 的

55、主要特性如下： （1）11 個模擬輸入通道 （2）266ksps 的采樣速率 （3）最大轉(zhuǎn)換時間為 10s （4）spi 串行接口 （5）線性度誤差最大為1lsb （6）低供電電流（1ma 典型值） （7）掉電模式電流為 4a1234567891011px1vccc7104+c5100ufc6104vccgnda01a12a23a34a45a56a67a78a89a911a1012vcc20gnd10clk18ref-13ref+14cs15da/o16add17eoc19u4 tlc2543adclkaddrdataadcsad_in圖3.8 tlc2543電壓采集電路tlc2543采取ms

56、b高位先發(fā)的方式進(jìn)行串行通信，若設(shè)置為12位a/d采集，可以采取兩種形式：12位數(shù)據(jù)輸出格式和16為數(shù)據(jù)輸出格式。一開始，片選為高，csclk和datain被禁止，dataout為高阻狀態(tài)，變低，開始轉(zhuǎn)換過程，clk和csdin使能，并使dataout脫離高阻狀態(tài)。8位數(shù)據(jù)流從din端輸入，在clk的上升沿存入輸入寄存器。在傳送這個數(shù)據(jù)流的同時，輸入/輸出時鐘的下降沿也將前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果從輸出數(shù)據(jù)寄存器移到dataout端。輸入的數(shù)據(jù)是一個8位的數(shù)據(jù)流。設(shè)計中采用了12位的通信方式，因此采用了軟件模擬的spi通信，對于單片機(jī)一方來說，可以使用任意4個空閑的i/o來模擬spi時序完成通信。3.5

57、 顯示系統(tǒng)3.5.1 液晶的簡單描述液晶顯示器（lcd）是現(xiàn)在非常普遍的顯示器。它具有體積小、重量輕、省電、輻射低、易于攜帶等優(yōu)點(diǎn)。lcd 是基于液晶電光效應(yīng)的顯示器件。包括段顯示方式的字符段顯示器件；矩陣顯示方式的字符、圖形、圖像顯示器件；矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時導(dǎo)通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時，排列則變得混亂，阻止光線通過。液晶在一般情況下，分子結(jié)構(gòu)排列整齊有序，非常透明。但加上直流電場后，分子結(jié)構(gòu)被電場擾亂了，使透射光或反射光的強(qiáng)度和方向發(fā)生變化，液晶變得不透明了，這叫電光效應(yīng)。這是計算器液晶顯示屏顯

58、示數(shù)字的原理。3.5.2 本設(shè)計采用的顯示系統(tǒng)本設(shè)計采用的是型號為 ms12864a-1 的液晶，通過液晶可以顯示更加直觀，方便操作，便于記錄。可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個中文漢字（1616 點(diǎn)陣） 、128 個字符（816 點(diǎn)陣）及 64256 點(diǎn)陣顯示 ram（gdram） 。1模塊引腳說明12864 液晶詳細(xì)引腳說明如表 3.5 所示。表 3.5 12864 液晶引腳說明引腳號引腳名稱方向功能說明1vss模塊的電源地2vdd模塊的電源正端3v0lcd 驅(qū)動電壓輸入端4rs(cs)h/l并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號5r/w(sid)h/l并行的讀寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口

59、6e(clk)h/l并行的使能信號；串行的同步時鐘7db0h/l數(shù)據(jù) 08db1h/l數(shù)據(jù) 19db2h/l數(shù)據(jù) 210db3h/l數(shù)據(jù) 311db4h/l數(shù)據(jù) 412db5h/l數(shù)據(jù) 513db6h/l數(shù)據(jù) 614db7h/l數(shù)據(jù) 715psbh/l并/串行接口選擇：h-并行，l-串行16nc 空腳17reth/l復(fù)位，低電平有效18nc 空腳19led_a背光源正極（led+5v）20led_k背光源負(fù)極（led-0v）2主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性（1）電源：vdd +3.3v+5v（內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓）（2）顯示顏色：黃綠（3）顯示角度：6：00 鐘直視（4）與 mcu 接口：8 位或

60、4 位并行/3 位串行（5）配置 led 背光（6）多種軟件功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等（7）邏輯工作電壓（vdd）：4.55.5v（8）電源地（gnd）：0v（9）工作溫度（ta）：060（常溫）/ -2075（寬溫）為了節(jié)省單片機(jī)上的 i/o 口，本設(shè)計采用了單片機(jī)外接 74s595 擴(kuò)展外部接口，這樣節(jié)省了單片機(jī)七個引腳，74s595 與液晶的連接如圖 3.9 所示。gndvcclcdrsrwlcdengndvccgndvccq015q11q22q33q44q55q66q77q79vcc16gnd8m r10oe13ds14shcp11stcp12u_174595123456