流水线自动称重和计数毕业论文设计(编辑修改稿)

流水线自动称重和计数毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

的电流流入数码管中，因 此这时数码管发光（这里用的是共阴数码管）。 图 28 共阴数码管原理图 图 29 共阳数码管原理图 数码管实际上就是八个发光二极管，它们以两种方式连接，如果将其阴极连接在一起，这种方式构成的数码管成为共阴数码管；如果将其阳极连接在一起，这种方式构成的数码管为共阳数码管。 . LED 数码管的特点 、小电流条件下驱动发光，能与 CMOS、 TTL 电路兼容。 （ ），高频特性好，单色性好，亮度高。 ，重量轻，抗 冲击性能好。 8 ，使用天 10 万小时以上，甚至可达 100 万小时，且成本低。 显示部分采用软件译码方式，所谓软件译码就是把各字符的段选码组织到一个表中，要显示某字符先查表得到其段选码，然后送往显示器的段码线。 单片机应用系统中多采用软件译码的动态显示。 数码管动态扫描 由于多位 LED 数码管所有段选线皆由一个 8 位 I/O 口控制，因此，在每一瞬间，我位 LED 会显示相同的字符，要想每位显示不同的字符，就必须采用扫描方法轮流点亮各位 LED，即在每一瞬间只使某一位显示字符。 在此瞬间，段选控制 I/O 输出相 应字符段选码（字型码），而位选则控制 I/O 口在该显示位送入选通电平（因为 LED 为共阴时，则送入低电平， LED 为共阳时，则送入高电平），以保证该位显示相应字符，轮流，使每位分时显示该位应显示的字符。 段选码、位选码每送入一次后延时 1ms，因人眼的视觉暂留时间为 ：（ 100ms），所以每位显示的间隔不必超过 20ms，并保持延时一段时间，以造成视觉暂留效果，给人看上去每个数码管总在亮。 数码管驱动部分 图 210 74LS245 引脚图 引脚功能： A： A 总线端 B: B 总线端 G ：三态允许端（低电平有效） DIR：方向控制端 9 表 功能表 G DIR 操作 L L B 端流向 A 端 L H A 端流向 B 端 H X 高阻 利用 74LS245 可将单片机输出的 4 个 TTL 门电流提高到每人口为 8 个 TTL门，中样提高了数码管的段选输入电流，从而提高数码的亮度。 单片机计数及控制部分 图 211 单片机计数部分 计数部分如图 211 所示。 由单片机 AT89C51 控制完成。 基本原理为当红外检测部分检测到有物体经过时，红外接收电路的串联电阻会分压减小，从而使电压比较器的正向输入端小于负向输入端的电压，从而使电压比较器输出一个低电平信号，这个信号将供给单片机进行计数控制。 计数部分有三种方案：外部中断、 T0 或 T1 计数器脉冲统计、查询法。 T0 或 T1 计数器主要作用是在一定时间内计数脉冲的个数，我们在这里并非研究对象为在一定时间内通过物品的数量，而是实时地在显示器上显示数当前的计数值，故我们这 里不能采用 T0 或 T1 计数器的方式； 查询法是 CPU 在一定时间内或是时刻地在查询是否有计数脉冲产生。 我们知道， CPU每查询一个脉冲大约用到的时间是一个机器周期，也就是 12 个振荡周期，即 1 s 的时间，相对于单片机的运行速度而言，外部流水线的传输速度实在太慢，如果执意要用查询法进行统计物体的传输速度，这样对于单片机的时间资源太浪费，我们在设计单片机产品中，时间资源和空间资料特别珍贵，不能轻易浪费，故查询方案舍弃。 10 外部中断法是利用 口的 第二功能， INT0 中断，这时，当有一低电平产生时，单片机将自动进入中断服务程序，进行处理外部中断问题，但在这时，由于外界干扰或者物体的特性，可能会进行反复地中断触发，这样可能会造成误计，重计等错误后果，在这里我们处理的办法是我们不再利用电平触发，而采用负边沿触发方式，这样只有产生一个完整的脉冲，才会有负边沿产生，这样就可以在很大程序上解决了误差的问题。 综上所述，在本设计在最合理的是采用外部中断方式计数。 单片机控制部分： 单片机控制数码管显示有责任中方案，和种是查询法，另一种是中断法，这里的中断不再是外部 中断，而是利用单片机内部的定时器产生定时中断，从而控制数码管的显示。 查询法类似于上面所说的脉冲的查询方法，主程序在不停地查询并显示数码管的点亮，并且在每位数码管之间还要插入延时程序，而这些延时程序一般都是利用空操作的方法进行延时，这样浪费了大量的时间和空间资料。 在工程设计和产品制作中，一般不采用此方案。 中断法是利用单片机内部产生的溢出进行计数和定时，这样可以准确在某时刻或是是规定的时刻做相应的工作。 在本设计中，是用数码管每 1ms 轮循地扫描，点亮数码管。 但是，在以上的显示和计数的相应程序段中，可能会遇到 两者同时进入中断问题，如果遇到这样的问题，可能会导致单片机死机或者程序跑飞的情况，我们为了避免这样的情况产生，我们在这里必须设定优先级，在工业生产中，要计算出正确的数值才是最重要的，所以，我们这里就要设为检测外部脉冲优先级。 AT89C51 有以下标准功能： 4K 字节 FLASH 闪烁存储器、 128 字节内部 RAM、 32 个 I/O 口线、两个 16位定时 /计数器、一个 5 向量两级中断、一个全双工串行通信口、片内振荡电路、同时 AT89C51 可降至 0HZ 的静态逻辑操作，并支持两个软件的节电工作模式。 空闲方式停止 CPU 的工作，但 是允许 RAM、定时 /计数器、串行通信口及中断系统继续工作。 掉电后保存 ROM 的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。 11 图 212 AT89C51 单片机外型 图 213 AT89C51P3 口功能 AT89C51 共有四十个引脚，采用双列直插式封闭，各引脚功能如下： P0～ P3：数据输入输出端口。 P0 口：一个漏极开路的 8 位准双向 I/O 端口，作为漏极开路的输出端口，每位能驱动 8 个 LS 型 TTL 负载。 当 P0 口作为输入口使用时，应先向口锁存器（地址 80H）定入全 1，此时 P0 口的全部引脚浮 空，可作为高阻抗输入。 作输入口作用时要先写我，这就是准双向的含义。 P1 口：一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口， P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。 对端口写 1 时，能过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。 P1 作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（ ILI ）。 P2 口：一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 P2 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。 对端口写 1 时，通过内部的上接电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。 P2 作输入口使用时，因为有内部的上 12 拉电阻，那些被部信号拉低的引脚会输出一个电流（ ILI ）。 P3 口 :一个还内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。 对商品写 1 时，通过内部的上拉电阻把商品拉到高电位，这时可用作输入口。 P3 作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流：（ ILI ）。 在 AT89C51 中， P3 口还用于一些复用的功能，即第二功能，其复用功能如图 211 所示。 此外， RST 引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续 24 个振荡周期（即二个机器周期）以上，若使用频率为 6MHZ 晶振，则复位信号持续时间应超过 4 s，才能完成复位操作。 复位电路 整个复位电路包括芯片内、外两部分。 外部电路产生的复位信号送至施密特触发器，再由片 内复位电路在每个机器周期的 S5P2 时施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。 图 214 复位电路逻辑图 上电复位： 在加电瞬间电容通过充电来实现的，其电路如图 215 所示。 在通电瞬间，电容 C 通过电阻 R 充电， RST 端出现正脉冲，用以复位。 13 图 215 上电复位电路 手动复位： 手动复位：所谓手动复位就是通过一按键开关，使单片机进入复位状态。 系统在上电运行后，需要复位，通过手动得利 位来实现，一般是阻容复位和手动复位相结合。 图 216 手动复 位电路 看门狗复位 看门狗（以 max813 为例）是一种监控单片机是否出问题和上电复位的一咱专用芯片，它在单片机上电的时候可以给出上电复位信号，当系统进行正常工作的时候，要在 秒之内要给出一个脉冲信号，否则看门狗就会发出一个复位信号至单片机的复位角，使单片机复位，这种操作一般在程序中处理。 图 217 看门狗复位电路 MAX813 特点： 14 MAX813 是具有监控电路的微处理芯片，它具有 4 个功能： ，如果看门狗输入在 内无变化，就会产生看门狗输出； 低于 时，产生掉电输出； 200ms 宽的复位脉冲； ，当人工复位端输入低电平时，产生复位信号输出。 MAX813 的各引脚功能： MR（ 1 脚）：手动复位端。 当该端输入低电平保持 140ms 以上， MAX813就能产生复位信号，该复位信号脉宽为 200ms。 Vcc（ 2 脚）：工作电源接 +5V。 GND（ 3 脚）：电源接地端。 PFI（ 4 脚）：电源故障输入端。 当该端输入电压低于 ， MAX813 使电源故障输出端产生的信号由高电平变为低电平。 PFO（ 5 脚）：电源故障输出端。 电源正常时，保持高电平，电源电压变低或掉电时，输出由高电平变为低电平。 WDI（ 6 脚）：看门狗信号输入端（喂狗信号）。 程序正常运行时，必须每隔 之内向该端送一次信号，若超过 ， MAX813 接收不到喂狗信号，则产生看门狗输出（见 8 脚）。 WDO(8 脚 )：看门狗信号输出端。 正常工作时输出保持高电平，看门狗输出时，该端输出信号由高电平变为低电平。 看门狗复位的原理 当干扰信号进入系统时，常导致程序的跑飞，而程序跑飞的根本原因是由于程序计数器 PC 错位引起的，在程序存储器中，指令码与存放指令的地址是一一对 应的，有的指令码是单字节，有的二字节，单片机最多三字节， PC 的内容正是要执行的指令码的地址，若修改了 PC 内容，打破单片机正常的取指操作，导致了程序的非正常运行，甚至出现至命故障（便修改重要的数据等），因此为克服这一问题，可用看门狗监视程序运行，若程序跑飞，则看门狗产生复位信号，使单片机重新返回程序正常运行。 3 自动称重系统的设计 硬件的选择 转换电路芯片选择 采用 8位 A/D转换器 ADC0809。 ADC0809是逐次逼近式 A/D转换 器 ，双列直插式，最快的转换速度为 100us，其引脚图如图 21所示： 15 I N 026m s b2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714lsb2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10 图 31 ADC0809引脚图 它由 8路模拟开关， 8位 A/D转换器，三态输出锁存器以及地址锁存器译码器等组成。 但由于其抗工频干扰能力较弱，因此综合考虑下来，我们决定采用双积分 A/D转换器。 双积分型 A/D 转换器具有很强的抗工频干扰能力。 对正负对称的工频干扰信号积分为零，所以对 50HZ 的工频干扰抑制能力较强，对高于工频干扰（例如噪声电压）已有良好的滤波作用 [5]。 只要干扰电压的平均值为零，对输出就不产生影响。 尤其对本系统，缓慢变化的压力信号，很容易受到工频信号的影响。 故而采用双积分型 A/D 转换器 可大大降低对滤波电路的要求。 作为称重仪，系统对 AD 的转换速度要求并不高，精度上 11 位的 AD 足以满足要求。 另外双积分型 A/D 转换器较强的抗干扰能力，和精确的差分输入，低廉的价格。 综合的分析其优点和缺点，我最终选择了 MC14433。 MC14433 是美国 Motorola 公司推出的单片 3 1/2 位 A/D 转换器，其 中集成了双积分式 A/D 转换器所有的 CMOS 模拟电路和数字电路。 具有外接元件少，输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只要外接少量的阻容件即可构成一个完整的 A/D 转换器，其主要功能特性如下： ：读数的 177。 %177。 1 字 ； ： 和 两档 ； ： 2— 25次 /。