塔吊聲光報(bào)警設(shè)計(jì)

1、裝訂線長(zhǎng) 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）紙目錄第1章 緒論11.1 課題的背景和意義11.2 課題研究概況及發(fā)展趨勢(shì)11.3 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容和目標(biāo)3第2章 總體方案設(shè)計(jì)42.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求42.2 系統(tǒng)方案論證42.3 系統(tǒng)工作原理6第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)73.1 單片機(jī)部分73.1.1 AT89S52簡(jiǎn)介73.1.2 晶振電路103.1.3 復(fù)位電路103.2 數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換電路113.2.1 數(shù)據(jù)采集電路113.2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路143.2.3 測(cè)量算法173.3 顯示電路173.4 鍵盤電路183.5 電源電路193.5.1 穩(wěn)壓集成電路原理193.5.2 電源電路的設(shè)計(jì)203.

2、6 報(bào)警電路203.7 行程限位檢測(cè)電路213.8 監(jiān)控電路213.9 通訊電路23第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)254.1 主程序流程圖254.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序264.3 故障子程序284.4 鍵盤處理子程序284.5 顯示子程序30第5章 總結(jié)31致謝32參考文獻(xiàn)33共 2 頁(yè) 第 2 頁(yè)第1章 緒論1.1 課題的背景和意義自有人類文明以來(lái)，物料搬運(yùn)便成了人類活動(dòng)的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動(dòng)化程度的提高，作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的塔吊在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來(lái)越廣，作用愈來(lái)愈大，對(duì)塔吊的安全要求也越來(lái)越高。科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了現(xiàn)代設(shè)計(jì)和制造能力的提高。激

3、烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越依賴于技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。這些都促使塔吊的技術(shù)性能進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段，塔吊正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革。塔吊在現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)被廣泛使用，而且塔吊存在著很多危險(xiǎn)因素，為了保證塔吊的安全使用，要求我們應(yīng)該做好塔吊的安全裝置。1.2 課題研究概況及發(fā)展趨勢(shì)為了保正塔吊安全可靠的工作，塔吊應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的安全裝置，安全防護(hù)裝置的性能是否可靠，是塔吊安全檢查的重要內(nèi)容。安全裝置，是指通過自身的結(jié)構(gòu)功能，可以限制或防止起重作業(yè)的某種危險(xiǎn)發(fā)生的裝置。安全裝置可以是單一功能裝置，也可以是與防護(hù)裝置聯(lián)用的組合裝置。可分為：限位器重量限制器保護(hù)裝置報(bào)警及顯示記錄裝置。近十幾年來(lái)，隨著塔吊設(shè)計(jì)理論的發(fā)展和結(jié)構(gòu)形

4、式的創(chuàng)新，國(guó)際上對(duì)塔吊設(shè)計(jì)制造觀念發(fā)生了很大的變化，塔式塔吊產(chǎn)品正向著以下方向發(fā)展。通用產(chǎn)品向輕型化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展國(guó)外塔吊公司大多開發(fā)了一個(gè)以電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)機(jī)構(gòu)的輕型組合式標(biāo)準(zhǔn)塔吊系列，并在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動(dòng)零部件，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)。目前國(guó)外塔吊的結(jié)構(gòu)發(fā)面更多采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動(dòng)和全自動(dòng)操縱。系列產(chǎn)品向模塊化、組合性發(fā)展用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將塔吊上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的

5、塔吊。目前，德國(guó)、芬蘭、英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和日本的著名塔吊公司都采用塔吊模塊化設(shè)計(jì)，并取得顯著的效益。德國(guó)德馬格公司于 1963 年發(fā)明了柔性組合式懸掛塔吊，經(jīng)過近 46 年的創(chuàng)新與發(fā)展，已在世界各地得到廣泛應(yīng)用。專用產(chǎn)品向大型化、自動(dòng)化發(fā)展由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速塔吊的需求量不斷增長(zhǎng)。起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求。例如生產(chǎn)工程機(jī)械的美國(guó)卡特皮勒公司金屬結(jié)構(gòu)廠購(gòu)置了一條以橋式塔吊為主的物料自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)，用于鋼板的噴丸處理、切割和入庫(kù)的自動(dòng)裝卸搬運(yùn)作業(yè)，比原先采用單機(jī)操作工作效

6、率提高65。日本東芝浜川崎工廠用全自動(dòng)橋式塔吊組成的物料輸送系統(tǒng)來(lái)搬運(yùn)柔性加工線上的夾具和工件，為機(jī)床運(yùn)送毛坯或?qū)⒓庸ず玫牧慵偷较乱还ば蚧騻}(cāng)庫(kù)。這些在空間移動(dòng)的塔吊搬運(yùn)系統(tǒng)代替了過去通常使用的自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車，使車間地面面積得到充分利用。產(chǎn)品安全向多樣化、智能化發(fā)展塔吊安全技術(shù)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)塔吊的自動(dòng)化、智能化和高度安全性。例如德國(guó)采用激光裝置查找起吊物的重心位置，在取物裝置上裝有超聲波傳感器引導(dǎo)取物裝置自動(dòng)抓取貨物。

7、吊具自動(dòng)防搖系統(tǒng)能在運(yùn)行速度200mmin、加速度0.5ms2情況下很快使起吊物搖擺振幅減至幾個(gè)毫米。塔吊可通過磁場(chǎng)變換器或激光達(dá)到高精度定位。塔吊上安裝近場(chǎng)感應(yīng)系統(tǒng)，可避免塔吊之間的互相碰撞。塔吊上還安裝了微機(jī)自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能提供大部分常規(guī)維護(hù)檢查內(nèi)容，如齒輪箱油溫、油位，車輪軸承溫度，塔吊的載荷、應(yīng)力和振動(dòng)情況，制動(dòng)器摩擦襯片的壽命及溫度狀況等。今后會(huì)更加注重塔吊的安全性研制新型安全保護(hù)裝置。重視司機(jī)的工作條件，應(yīng)用人體工程學(xué)設(shè)汁司機(jī)室，降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。德國(guó)近年為解決塔吊吊鉤的防擺控制，開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術(shù)，用神經(jīng)信息和模糊技術(shù)來(lái)尋找開始加速的最佳時(shí)刻，將有經(jīng)驗(yàn)司機(jī)防擺

8、實(shí)際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。國(guó)外先進(jìn)葫蘆的全部運(yùn)行信息、狀態(tài)信息和故障信息都實(shí)時(shí)保存在存儲(chǔ)器內(nèi)，類似于飛機(jī)上的“黑匣子”。塔機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱黑匣子）在國(guó)內(nèi)廣泛被應(yīng)用，是一款塔式塔吊安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。塔機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)將塔式塔吊的安全裝置（包括力矩限制器、起重量限制器、幅度限位器、回轉(zhuǎn)限位器及高度限位器）的各項(xiàng)功能進(jìn)行了有效集成，并且綜合利用了微電子技術(shù)、信息傳感技術(shù)及信息通訊技術(shù)，是新一代高質(zhì)量、高性能的塔式塔吊安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。塔吊黑匣子在塔吊安全監(jiān)控方面起到了一定做作用。但是它仍然存在一定的弊端。黑龍江天物科技發(fā)展公司自主研發(fā)的TBSTC-I塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)，基于傳感器

9、技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)融合處理、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信技術(shù)，高效率地完整實(shí)現(xiàn)建筑塔吊單機(jī)運(yùn)行和群塔干涉作業(yè)防碰撞的實(shí)時(shí)監(jiān)控與聲光預(yù)警報(bào)警功能，并在報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)中止塔吊危險(xiǎn)動(dòng)作。1.3 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容和目標(biāo)針對(duì)建筑上常用的塔吊車，了解塔吊車的主要工作過程，設(shè)計(jì)用于現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)的聲光報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)必要的保護(hù)和聲光報(bào)警，并通過監(jiān)控器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視，對(duì)故障情況進(jìn)行打印輸出。具體是利用電阻式傳感器檢測(cè)到信號(hào)，此信號(hào)由放大芯片AD522進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器AD574進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器89S52的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)矩陣鍵盤輸入內(nèi)

10、容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來(lái)控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到LCD顯示器顯示。一般地信號(hào)的放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。另外行程開關(guān)會(huì)起到限位保護(hù)的作用，并產(chǎn)生聲光報(bào)警，需要顯示時(shí)，同樣會(huì)送到LCD顯示器顯示。與此同時(shí)，還利用監(jiān)視器和攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。第2章 總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)完整的微機(jī)控制系統(tǒng)完成以下功能和要求：塔吊車吊臂橫向移動(dòng)間的限位保護(hù)和塔吊車的抓取重量限制保護(hù)，如有報(bào)警給出聲光提示，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的實(shí)時(shí)圖像監(jiān)視，對(duì)故障情況進(jìn)行打印輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高

11、，安全可靠。2.2 系統(tǒng)方案論證塔式塔吊(塔吊)的安全報(bào)警系統(tǒng)的控制有機(jī)械式控制、繼電器控制(Relay Logic Circuit)、PLC控制和微機(jī)控制系統(tǒng)(單片機(jī))控制。機(jī)械式的順序控制用分配軸上的凸塊去控制電器開關(guān)、液壓或氣壓閥門實(shí)現(xiàn)的一種順控。改變順序較容易，但是它控制不了執(zhí)行元件的位置，定位還要靠限位開關(guān)。 目前，商品化的凸輪控制的多點(diǎn)開關(guān)，對(duì)簡(jiǎn)單控制仍很實(shí)用。但這種方式已經(jīng)過于老式，體積龐大、精度不高、成本也貴，顯然已不適合于本系統(tǒng)，所以不予考慮。繼電器順序控制(RLC)傳統(tǒng)的順序控制使用繼電器組成的邏輯(Relay Logic Circuit，簡(jiǎn)稱RLC)，RLC具有下列優(yōu)點(diǎn)：

12、(1)設(shè)計(jì)線路直觀易懂，無(wú)需掌握邏輯代數(shù)，設(shè)計(jì)自由度大。(2)成本低，制造生產(chǎn)機(jī)械的廠家均可自行制造。(3)繼電器具有擴(kuò)大節(jié)點(diǎn)數(shù)、增加開關(guān)電流容易的功能。(4)輸出電流很方便的通過電磁產(chǎn)生機(jī)械力。如電磁離合器、電磁閥、電動(dòng)機(jī)。(5)采用時(shí)間繼電器時(shí)，能實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。(6)維護(hù)技術(shù)要求較低。RLC的缺點(diǎn)是：(1)自動(dòng)化程度的提高，RLC的線路愈來(lái)愈復(fù)雜，增加了設(shè)計(jì)、連接、調(diào)試的工作量，維修的難度再度增加。(2)觸點(diǎn)的頻繁開閉產(chǎn)生電磁干擾信號(hào)，降低了使用壽命，使可靠性大為降低。(3)針對(duì)不同用途，要專門設(shè)計(jì)和制造控制線路板，控制用途若有改變，必須重新設(shè)計(jì)制作，這不利于系統(tǒng)的柔性化，阻礙了技術(shù)和生產(chǎn)

13、的發(fā)展?？梢娺@種控制方案實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化較難，功能也較少，不適宜于本系統(tǒng)?？删幊绦蝽樞蚩刂破?PLC)這種順控器將計(jì)算機(jī)通用靈活和繼電器邏輯控制簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，被稱為Programmable Logic Controller (可編程控制器)，簡(jiǎn)稱PLC.。PLC的優(yōu)點(diǎn)是：(1)PLC采用面向操作的邏輯語(yǔ)言，用原來(lái)所熟悉的繼電器邏輯梯形圖為表達(dá)式，很容易學(xué)會(huì)使用它。(2)程序的指令較少，編寫和輸入、變更也比較容易。(3)程序動(dòng)作的監(jiān)視和檢查簡(jiǎn)便。(4)由于硬件全部標(biāo)準(zhǔn)化、控制程序可變，所以在規(guī)模上具有擴(kuò)充性和互換性，即有很好的柔性。(5)安裝環(huán)境和條件不必像微機(jī)那樣有特殊

14、要求。(6)采用半導(dǎo)體和大規(guī)模集成電路元件和微機(jī)技術(shù)，可靠性很高，不需要進(jìn)行特殊的維護(hù)和保養(yǎng)。(7)可以和計(jì)算機(jī)直接連接，應(yīng)用在控制方面存在很大潛力。用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)順序控制單片機(jī)具有下面一些特性：體積小：由于單片機(jī)內(nèi)部集成了計(jì)算機(jī)的基本功能部件，能滿足很多領(lǐng)域?qū)τ布墓δ芤?，因此由單片機(jī)組成的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積特別小。可靠性高：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)CPU范圍存儲(chǔ)器、I/O接口的信息傳輸線(即總線地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線)大多數(shù)在內(nèi)部，因此不易受外界的干擾；另一方面，由于單片機(jī)微機(jī)體積小，在應(yīng)用環(huán)境比較差的情況下，容易采取對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行電磁屏蔽等措施。所以單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性比一般的微機(jī)系統(tǒng)高得多。性

15、價(jià)比高：由于單片機(jī)的大批量生產(chǎn)，及其已非常成熟的制造工藝，所以成本很低，加上單片機(jī)的功能性能不斷的完善，種類型號(hào)的增加，其應(yīng)用系統(tǒng)的印版小、接插件少、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單等一系列原因，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的性能價(jià)格比高于一般的微機(jī)系統(tǒng)?？刂乒δ軓?qiáng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)像計(jì)算機(jī)一樣是面向控制，它的實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)，CPU可以直接對(duì)I/O口進(jìn)行各種操作(輸入/輸出、位操作以及算術(shù)邏輯操作等)，運(yùn)算速度高，最高可達(dá)16MHZ。而且單片機(jī)對(duì)實(shí)時(shí)事件的響應(yīng)和處理速度快。使用方便：由于單片機(jī)內(nèi)部功能強(qiáng)，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，因此應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，又因?yàn)槭袌?chǎng)上提供多種多樣的單片機(jī)開發(fā)工具，它們具有很強(qiáng)的軟硬件調(diào)試功能和輔助設(shè)計(jì)的

16、手段。這樣使單片機(jī)的應(yīng)用極為方便，大大的縮短了系統(tǒng)研制的周期。功耗低：由于單片機(jī)集成度高，相應(yīng)其功耗相對(duì)于同功能的其他設(shè)備功耗低了很多。單片機(jī)以上的特性，縮短了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)研制到真實(shí)產(chǎn)品的過渡過程，使科研成果迅速轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力。2.3 系統(tǒng)工作原理本課題的原理是利用傳感器檢測(cè)到信號(hào)，此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來(lái)控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示。一般地信號(hào)的放

17、大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。因此，本課題的主要設(shè)計(jì)思路是：利用限位器和重量限制器采集電壓信號(hào)，經(jīng)過電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過相應(yīng)的處理后，得出塔吊的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后再顯示出來(lái)，此外還有過載提示和聲光報(bào)警功能。按照本設(shè)計(jì)功能的要求，系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：控制器部分、測(cè)量(傳感器)部分、報(bào)警部分、數(shù)據(jù)顯示部分、鍵盤部分和電源電路部分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖如圖2.1所示。傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī)鍵盤LCD顯示RS-232開關(guān)量輸出聲光報(bào)警圖2.1測(cè)量部分是利用傳感器檢測(cè)得信號(hào)，得到微弱的電信號(hào)（本設(shè)計(jì)

18、為電壓信號(hào)），而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)放大電路）處理后，送A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出。控制器部分接受來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號(hào)，并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中?？刂破鬟€可以通過對(duì)擴(kuò)展I/O的控制，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，而后通過鍵盤散轉(zhuǎn)程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)部分3.1.1 AT89S52簡(jiǎn)介單片機(jī)采用MCS-51系列單片機(jī)。由ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52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(chǔ)器。使用Atmel 公司高

19、密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在線系統(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、有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(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(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。而且，它還具

20、有一個(gè)看門狗（WDT）定時(shí)/計(jì)數(shù)器，如果程序沒有正常工作，就會(huì)強(qiáng)制整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位，還可以在程序陷入死循環(huán)的時(shí)候，讓單片機(jī)復(fù)位而不用整個(gè)系統(tǒng)斷電，從而保護(hù)你的硬件電路。AT89S52有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，片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。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。其芯片引腳圖如圖3.1所示。圖3.1 89S52引腳圖主要性能：·與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 ·8K字節(jié)在系統(tǒng)

21、可編程Flash存儲(chǔ)器 ·1000次擦寫周期 ·全靜態(tài)操作：0Hz33Hz ·三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 ·32個(gè)可編程I/O口線 ·三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 ·八個(gè)中斷源 ·全雙工UART串行通道 ·低功耗空閑和掉電模式 ·掉電后中斷可喚醒 ·看門狗定時(shí)器 ·雙數(shù)據(jù)指針 ·掉電標(biāo)識(shí)符單片機(jī)管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以

22、被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流

23、。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，如下表所示：表3.1 P3.0口引腳功能表P3口引

24、腳第二功能P3.0RXD（串行口輸入）P3.1TXD（串行口輸出）P3.2INT0（外部中斷0輸入）P3.3INT1（外部中斷1輸入）P3.4T0（定時(shí)器0外部脈沖輸入）P3.5T1（定時(shí)器1外部脈沖輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖輸出）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖輸出）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振

25、蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1

26、時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3.1.2 晶振電路AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路及單片機(jī)構(gòu)成。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運(yùn)行。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部

27、振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。圖3.2 晶振電路3.1.3 復(fù)位電路當(dāng)MCS-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器PC0000H，這表明程序從00

28、00H地址單元開始執(zhí)行。系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。51單片機(jī)的復(fù)位是由RESET引腳來(lái)控制的，此引腳與高電平相接超過24個(gè)振蕩周期后，51單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。如圖3.3。圖3.3 復(fù)位電路3.2 數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換電路3.2.1 數(shù)據(jù)采集電路傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確使用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器

29、能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全性。因此傳感器外圍電路的抗干擾能力是數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳感器檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?，由于惠斯登電橋具有很多?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等，又因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵消，所以在本設(shè)計(jì)中選用最終方案我們選擇的是電阻式傳感器。電阻應(yīng)變測(cè)量原理，是以電阻應(yīng)變片作為傳感元件，將其牢固地粘貼在構(gòu)件的測(cè)點(diǎn)上，構(gòu)件受力后由于測(cè)點(diǎn)發(fā)生應(yīng)變，應(yīng)變片也隨之變形而使應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化，再由專用儀器測(cè)得應(yīng)變

30、片的電阻變化大小，并轉(zhuǎn)換為測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值。電阻應(yīng)變片有多種形式，常用的有絲式和箔式。它是由直徑為0.020.05mm的康銅絲或者鎳鉻絲繞成柵狀（或用很薄的金屬箔腐蝕成柵狀）夾在兩層絕緣薄片（基底）中制成，用鍍錫銅線與應(yīng)變片絲柵連接作為應(yīng)變片引線，用來(lái)連接測(cè)量導(dǎo)線。電阻應(yīng)變片的測(cè)量原理為：金屬絲的電阻值除了與材料的性質(zhì)有關(guān)之外，還與金屬絲的長(zhǎng)度，橫截面積有關(guān)。將金屬絲粘貼在構(gòu)件上，當(dāng)構(gòu)件受力變形時(shí)，金屬絲的長(zhǎng)度和橫截面積也隨著構(gòu)件一起變化，進(jìn)而發(fā)生電阻變化。 其中，Ks為材料的靈敏系數(shù)，其物理意義時(shí)單位應(yīng)變的電阻變化率，標(biāo)志著該類絲材電阻應(yīng)變片效應(yīng)顯著與否。為測(cè)點(diǎn)處應(yīng)變，為無(wú)量綱的量，但習(xí)慣上仍給

31、以單位微應(yīng)變，常用符號(hào)表示。 由此可知，金屬絲在產(chǎn)生應(yīng)變效應(yīng)時(shí)，應(yīng)變與電阻變化率dR/R成線性關(guān)系，這就是利用金屬應(yīng)變片來(lái)測(cè)量構(gòu)件應(yīng)變的理論基礎(chǔ)。由于傳感器輸出的電壓信號(hào)很小，是mV級(jí)的電壓信號(hào)，因此為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在傳感器外圍電路的設(shè)計(jì)過程中，增加了放大器AD522。如圖3.4為傳感器外圍電路。圖3.4 傳感器外圍電路AD522集成數(shù)據(jù)采集放大器可以在環(huán)境惡劣的工作條件下進(jìn)行高精度的數(shù)據(jù)采集。它線性好，并具有高共模抑制比、低電壓漂移和低噪聲的優(yōu)點(diǎn)，適用于大多數(shù)12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。AD522通常用于電阻傳感器（電熱調(diào)節(jié)器、應(yīng)變儀等）構(gòu)成的橋式傳感器放大器以及過程控制、儀器儀表、信息處

32、理和醫(yī)療儀器等方面。AD522具有如下特性：低漂移：2.0V/(AD522B)；非線性低：0.005%（G=100）；高共模抑制比：>110dB(G=1000)；低噪聲：1.5Vp-p(0.1100Hz)；單電阻可編程增益：1G1000；具有輸出參考端及遠(yuǎn)程補(bǔ)償端；可進(jìn)行內(nèi)部補(bǔ)償；除增益電阻外，不需其它外圍器件；可調(diào)整偏移、增益和共模抑制比。AD511采用14腳DIP封裝，其結(jié)構(gòu)外形和常用的AD521相似。圖1給出了AD522的引腳排列。表1是各引腳的功能說明。表1 引腳功能說明引  腳名    稱功    能1+IN

33、PUT正輸入端2R GAIN增益被償端3-INPUT輸入端4NULL空端5V-負(fù)電源端6NULL空端7OUTPUT輸出端8V+正電源端9GND地參考端10NC不接11REF參考端12SENSE補(bǔ)償端13DATA GUARD數(shù)據(jù)保護(hù)端14R GAIN增益補(bǔ)償端AD522可以提供高精度的信號(hào)調(diào)理，它的輸出失調(diào)電壓漂移小于1V/，輸入失調(diào)電壓漂移低于2.0V/,共模抑制比高于80dB(在G=1000時(shí)為110dB)，G=1時(shí)的最大非線性增益為0.001%，典型輸入阻抗為10 9。AD522使用了自動(dòng)激光調(diào)整的薄膜電阻，因而公差小、損耗低、體積小、性能可靠。同時(shí)，AD522還具有單片電路和標(biāo)準(zhǔn)組件放大

34、器的最好特性，是一種高性價(jià)比的放大器。為適應(yīng)不同的精確度要求和工作溫度范圍，AD522提供有三種級(jí)別。其中“A”和“B”為工業(yè)級(jí)，可用于-25+85?！癝”為軍事級(jí)，用于-55+125。AD522可以提供四種漂移選擇。輸出失調(diào)電壓的最大漂移隨著增益的增加而增加。失調(diào)電流漂移所引起的電壓誤差等于失調(diào)電流漂移和不對(duì)稱源電阻的乘積。另外，AD522的非線性增益將隨關(guān)閉環(huán)增益的降低而增加。AD522放大器的共模抑制比的測(cè)量環(huán)境條件為±10V,使用阻值為1k的不對(duì)稱電阻。在低增益情況下，共模抑制比主要取決于薄膜電阻的穩(wěn)定性，但由于增益帶寬的影響，AD522在60Hz以下頻率時(shí)相對(duì)比較恒定。但在

35、有限的帶寬中，AD522的相移將隨著直流共模抑制比的升高而增加。在動(dòng)態(tài)性能方面，AD522的穩(wěn)定時(shí)間、單位增益帶寬和增益成正比。3.2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路AD574是美國(guó)Analog Device公司生產(chǎn)的12位單片A/D轉(zhuǎn)換器。它采用逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為25us，轉(zhuǎn)換精度為0.05%，所以適合于高精度的快速轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng)。芯片內(nèi)部包含微處理器借口邏輯（有三態(tài)輸出緩沖器），故可直接與各種類型的8位或者16位的微處理器連接，而無(wú)需附加邏輯接口電路，切能與CMOS及TTL電路兼容。AD574采用28腳雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝，其引腳如圖3.5下:圖3.5 AD574管腳圖A/D574有5

36、根控制線，邏輯控制輸入信號(hào)有：A0：字節(jié)選擇控制信號(hào)。CE：片啟動(dòng)信號(hào)。/CS：片選信號(hào)。當(dāng)/CS=0，CE=1同時(shí)滿足時(shí)，AD574才處于工作狀態(tài)，否則工作被禁止。R/-C：讀數(shù)據(jù)/轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。12/-8：數(shù)據(jù)輸出格式選擇控制信號(hào)。當(dāng)其為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)12位并行輸出；為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)8位輸出。當(dāng)R/-C=0，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換：當(dāng)A0=0，啟動(dòng)12位A/D轉(zhuǎn)換方式；當(dāng)A0=1，啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換方式。當(dāng)R/-C=1，數(shù)據(jù)輸出，A0=0時(shí)，高8位數(shù)據(jù)有效；A0=1時(shí)，低4位數(shù)據(jù)有效，中間4位為0，高4位為三態(tài)。輸出信號(hào)有：STS：工作狀態(tài)信號(hào)線。當(dāng)啟動(dòng)A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，STS為高電平；當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束

37、時(shí)為低電平。則可以利用此線驅(qū)動(dòng)一信號(hào)二極管的亮滅，從而表示是否處于A/D轉(zhuǎn)換。其它管腳功能如下：10Vin,20Vin：模擬量輸入端，分別為10V和20V量程的輸入端，信號(hào)的另一端接至AGND。DB11DB0：12位數(shù)字量輸出端，送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。REF OUT ：10V內(nèi)部參考電壓輸出端。REF IN ：內(nèi)部解碼網(wǎng)絡(luò)所需參考電壓輸入端。BIP OFF ：補(bǔ)償校正端，接至正負(fù)可調(diào)的分壓網(wǎng)絡(luò)，0輸入時(shí)調(diào)整數(shù)字輸出為0；AGND：接模擬地。DGND：接數(shù)字地。由于對(duì)AD574 8、10、12引腳的外接電路有不同連接方式，所以AD574與單片機(jī)的接口方案有兩種，一種是單極性接法，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)0

38、10V或者020V的轉(zhuǎn)換；另一種為雙極性接法，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)-5+5V或者-10+10V之間轉(zhuǎn)換。我們采用單極性接法，電路接線圖如下圖3.6所示:圖3.6 AD574與AT89S52的接線圖根據(jù)芯片管腳的原理，無(wú)論啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換還是結(jié)果輸出，都要保證CE端為高電平，所以可以將單片機(jī)的/RD引腳和/WR端通過與非門與AD574的CE端連接起來(lái)。轉(zhuǎn)換結(jié)果分高8位、低4位與P0口相連，分兩次讀入，所以12/-8端接地。同時(shí)，為了使CS、A0、R/-C在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)保持相應(yīng)的電平，可以將來(lái)自單片機(jī)的控制信號(hào)經(jīng)74LS373鎖存后再接入。CPU可采用中斷、查詢或者程序延時(shí)等方式讀取AD574的轉(zhuǎn)換結(jié)果，本

39、設(shè)計(jì)采用中斷方式，則將轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)STS端接到P3.2（外部中斷/INT0）。其工作過程如下：A.當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫指令，并使CE=1，/CS=0，R/-C=0，A0時(shí)，進(jìn)行12位A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。B.CPU等待STS狀態(tài)信號(hào)送P3.2口，當(dāng)STS由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，就表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，單片機(jī)通過分兩次讀外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作，讀取12位的轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。C.當(dāng)CE=1，/CS=0，R/-C=1，A0=0時(shí)，讀取高8位；當(dāng)CE=1，/CS=0，R/-C=1，A0=1時(shí)，讀取低4位。3.2.3 測(cè)量算法 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果D與被測(cè)量x存在以下關(guān)系： （3-9）式中：S傳感器及其測(cè)量電

40、路的靈敏度（即被測(cè)量X轉(zhuǎn)換成電壓U的轉(zhuǎn)換系數(shù)） K放大器的放大倍數(shù) A/D轉(zhuǎn)換器滿量程輸入電壓 A/D轉(zhuǎn)換器滿量程輸出數(shù)字而被測(cè)量X總是以其測(cè)量數(shù)字N和測(cè)量單位x1表示 （3-10）將式（3-10）代入（3-9）得 （3-11）由上式可見只要滿足以下條件 （3-12）就可以使A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果D與被測(cè)量x的數(shù)值N相等，即D=N，在這種情況下將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果作為被測(cè)量的數(shù)值傳送到顯示器顯示出來(lái)。3.3 顯示電路本設(shè)計(jì)采用是LCD顯示。在LCD驅(qū)動(dòng)時(shí)，需在段電極和公共電極上施加交流電壓。若只在電極上施加DC電壓時(shí)，液晶本身發(fā)生劣化。液晶驅(qū)動(dòng)方式包括靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)方式。（1)靜態(tài)驅(qū)動(dòng) 所有的段

41、都有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路，表示段電極與公共電極之間連續(xù)施加電壓。它適合于簡(jiǎn)單控制的LCD。 （2)多路驅(qū)動(dòng)方式  構(gòu)成矩陣電極，公共端數(shù)為n，按照1/n的時(shí)序分別依次驅(qū)動(dòng)公共端，與該驅(qū)動(dòng)時(shí)序相對(duì)應(yīng)，對(duì)所有的段信號(hào)電極作選擇驅(qū)動(dòng)。這種方式適合于比較復(fù)雜控制的LCD。 在多路驅(qū)動(dòng)方式中，像素可分為選擇點(diǎn)、半選擇點(diǎn)和非選擇點(diǎn)。為了提高顯示的對(duì)比度和降低串?dāng)_，應(yīng)合理選擇占空比（duty）和偏壓(bias)。 多路驅(qū)動(dòng)方式可分為點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)適合于低占空比應(yīng)用，它在各段數(shù)據(jù)輸出時(shí)，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)適合于高占空比應(yīng)用，它在各幀輸出時(shí)，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。

42、 對(duì)于多灰度和彩色顯示的控制方法，通常采用幀頻控制(FRC）和脈寬調(diào)制(PWM)方法。幀頻控制是通過減少幀輸出次數(shù)，控制輸出信號(hào)的有效值，來(lái)實(shí)現(xiàn)多灰度和彩色控制。而脈寬調(diào)制是通過改變段輸出信號(hào)脈寬，控制輸出信號(hào)的有效值，來(lái)實(shí)現(xiàn)多灰度和彩色控制。 如圖3.7所示是顯示電路和單片機(jī)的接口示意圖。圖3.7 顯示電路與單片機(jī)的接線圖3.4 鍵盤電路矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)與工作原理： 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成3*3=9個(gè)按鍵，

43、比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成12鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。矩陣式鍵盤的按鍵識(shí)別方法 ：確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，如上圖所示鍵盤，介紹過程如下。判斷鍵盤中有無(wú)鍵按下 將全部行線Y0-Y3置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與3根行線相交叉的3個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無(wú)鍵按下。 判斷閉合鍵

44、所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 其中：S1 上，S2 下，S3 左，S4 右，S5 確定，S6關(guān)閉 ，S7 開啟， S8 停止，S9 復(fù)位。在本系統(tǒng)中鍵盤采用矩陣式鍵盤并采用中斷工作方式。采用中斷工作方式提高了CPU的利用效率，沒鍵按下時(shí)沒有中斷請(qǐng)求，有鍵按下時(shí)，向CPU提出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷程序中才對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。鍵盤如圖3.8。圖3.8

45、鍵盤電路3.5 電源電路3.5.1 穩(wěn)壓集成電路原理三端穩(wěn)壓器的工作原理是和串聯(lián)型穩(wěn)壓電源是完全相同的，只是多集成了一些保護(hù)電路，其調(diào)壓過程就是通過調(diào)整外接的電位器調(diào)節(jié)分壓比，具體的公式為其中R1為采樣電阻（一般為120歐或240歐），R2為可變電阻，R2的變化就會(huì)使輸出電壓可調(diào)，但最小為1.25V,最大為37V左右。3.5.2 電源電路的設(shè)計(jì)小功率穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成，本系統(tǒng)用到的是+5V、+15V、-15V的直流電源,+5V電源給各個(gè)元器件供電，±15V電源給A/D轉(zhuǎn)換芯片AD574供電。其電路圖如圖3.9所示：圖3.9 ±15

46、V及+5V的電源電路3.6 報(bào)警電路當(dāng)電路檢測(cè)到稱重的物體超過儀器的測(cè)量限制時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)給報(bào)警電路。使報(bào)警電路報(bào)警從而提醒工作人員注意，超限報(bào)警電路如圖3.10所示。圖3.10 聲光報(bào)警電路它是有89S52的P1.7口來(lái)控制的，當(dāng)超過設(shè)置的重量時(shí)，通過程序使P1.7口值為高電平，從而使三極管導(dǎo)通，報(bào)警電路接通，使蜂鳴器SPEAKER發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)使報(bào)警燈LED發(fā)光。由于持續(xù)的聲音不能夠引起人們的關(guān)注，所以本系統(tǒng)的報(bào)警電路采用間斷的聲音和頻閃的燈光來(lái)實(shí)現(xiàn)。這一任務(wù)的實(shí)現(xiàn)主要靠程序來(lái)完成，在此不再贅述。3.7 行程限位檢測(cè)電路 限位開關(guān)又稱行程開關(guān),可以安裝在相對(duì)靜止的物體(如固定架、門框

47、等，簡(jiǎn)稱靜物)上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車、門等，簡(jiǎn)稱動(dòng)物）上。當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作。本系統(tǒng)通過限位開關(guān)來(lái)限制塔吊的吊臂的幅度，當(dāng)超過規(guī)定幅度時(shí)，會(huì)觸碰到限位開關(guān)，以開關(guān)量輸入方式傳給單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的處理，會(huì)出現(xiàn)聲光報(bào)警，并且正在工作中的塔吊會(huì)復(fù)位或停止。如圖3.11是限位開關(guān)與單片機(jī)的連接。圖3.11 限位開關(guān)與單片機(jī)接線圖3.8 監(jiān)控電路由于施工現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜、危險(xiǎn)而且環(huán)境惡劣，所以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的難度較大，但是如果采用監(jiān)控電路，通過單片機(jī)控制繼電器，通過控制監(jiān)視器和攝像頭的通斷來(lái)達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)

48、時(shí)監(jiān)控的目的，就能達(dá)到安全監(jiān)控的目的。監(jiān)控電路由監(jiān)視器和攝像頭組成。單片機(jī)發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過NPN放大，控制繼電器，進(jìn)而控制監(jiān)視器和攝像頭。如圖3.12所示為監(jiān)控電路以及兩個(gè)繼電器電路。圖3.12 控制電路當(dāng)單片機(jī)的P10口和P33口輸出信號(hào)時(shí)，+5V電源能通過C、E給繼電器供電，繼電器得電后，監(jiān)視器和攝像頭開啟。攝像頭對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的塔吊進(jìn)行拍攝，并通過監(jiān)視器顯示攝像頭所拍攝的圖像。如圖3.123.9 通訊電路在微機(jī)控制技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，由PC機(jī)與多臺(tái)單片機(jī)構(gòu)成的主從系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。在這種主從系統(tǒng)中，由單片機(jī)并行采集，處理現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作已完成多參數(shù)實(shí)時(shí)控制，PC機(jī)對(duì)各單片機(jī)集

49、中管理，PC機(jī)與單片機(jī)以通訊方式交換信息。在眾多的通訊接口中，232串行通訊口應(yīng)用普遍。Max232是一種把電腦的串行口rs232信號(hào)電平(-10,+10v)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)所用到的TTL信號(hào)電平(0,+5v)的芯片，這個(gè)芯片的價(jià)格比較貴大約要6元。其引腳圖如圖3.13所示。圖3.13 Max232引腳圖232通訊電路如圖3.14所示。圖3.14第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和方法。其步驟可概括為以下三點(diǎn)： 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對(duì)復(fù)雜的問題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計(jì)算方法及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。這是能否編制出高質(zhì)量

50、程序的關(guān)鍵。 根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯(cuò)的可能性。編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋?lái)，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，即程序。程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對(duì)利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗疲貏e是限制轉(zhuǎn)向語(yǔ)句(或指令)的使用，從而控制了程序的復(fù)雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程序和延時(shí)程序等組成。整個(gè)軟件部分在系統(tǒng)硬件配合的基礎(chǔ)上主要完成以下幾項(xiàng)功能：

51、對(duì)系統(tǒng)的初始化，以及對(duì)超重、超位信號(hào)的采集工作和對(duì)鍵盤的掃描及對(duì)所發(fā)生的故障進(jìn)行相應(yīng)的處理。主要包括以下幾個(gè)部分：換中斷子程序，故障子程序，鍵盤處理子程序。下面具體介紹一下每個(gè)部分的情況：4.1 主程序流程圖功能：系統(tǒng)初始化，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，采集超位報(bào)警信號(hào)及進(jìn)行鍵盤掃描。流程圖：本程序初始化初始化A/D芯片開中斷系統(tǒng)自檢故障處理子程序鍵盤處理子程序有超過故障？有鍵按下？YNYN4.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序 功能：壓力傳感器輸出信號(hào)采集開始現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)采集A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果與超重的限值進(jìn)行比較調(diào)故障處理子程序監(jiān)視定時(shí)器啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換超重？A/D轉(zhuǎn)換完成？數(shù)據(jù)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)顯示NY4.3 故障子程序 功能：獲取故

52、障信息后對(duì)所發(fā)生的故障進(jìn)行相應(yīng)的處理。開始輸出聲光報(bào)警取故障碼故障情況打印輸出返回啟動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng) 4.4 鍵盤處理子程序 功能：完成系統(tǒng)各部分功能自檢及測(cè)重量程的轉(zhuǎn)換。其中：P1.0 打印機(jī)測(cè)試鍵，P1.1監(jiān)視器切換鍵，P1.2量程切換鍵，P1.3加鍵，P1.4減鍵，P1.5燈測(cè)試鍵。開始取P1口數(shù)據(jù)輸出一個(gè)字符啟動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視子程序關(guān)閉監(jiān)視系統(tǒng)送顯示燈返回測(cè)重值下限減少一檔檢測(cè)顯示燈標(biāo)志位取反調(diào)用ZDpscnt測(cè)重上限值增加一檔送顯示燈P1.0=0？P1.1=0？標(biāo)志位=FF？P1.4=0？P1.2=0？P1.3=0？P1.5=0？YNYNYYYYYNNNNN4.5 顯示子程序顯示子程序主要是來(lái)判斷是否需要顯示,以及如何去顯示,也是十分重要的程序之一。而顯示子程序是其他程序所需要調(diào)用的程序之一，因此，顯示子程序的設(shè)計(jì)就顯得舉足輕重，設(shè)計(jì)的時(shí)候也要十分的小心和賣力。設(shè)計(jì)顯示子程序的流程圖如下圖所示：顯示程序R0：顯緩地址R2：最左位選碼取段碼段碼送B口位碼送A口延時(shí)35ms返回R0+1R2右移5位顯示完？第5章 總結(jié)隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)的儀器逐步的被智能儀器所取代。智能儀器的核心部件是單片機(jī)，因其極高的性價(jià)比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。而傳感器作