2系统方案论证与选型
2.1 系统组成
按照本设计功能的要求,系统由5个部分组成:控制器部分、AD重量采集部分、数据显示部分、扫码和光电开关模块和电路电源部分,系统设计总体方案框图如图2-1所示。
图2-1
AD采集部分是利用称重传感器检测压力信号,得到微弱的电信号(本设计为电压信号),而后经处理电路(如滤波电路,差动放大电路,)处理后,送到A/D转换器,将模拟量转化为数字量输出,控制器接受来自A/D转换器输出的数字信号,经过复杂的运算,将数字信号转换为物体的实际重量信号,并将其送到显示单元中。
2.2控制器部分
本设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器,而且以单片机为主控制器的设计,可以容易地将计算机技术和测量控制技术结合在一起,组成新型的只需要改变软件程序就可以更新换代的“重量检测系统”。这种新型的智能仪表在测量过程自动化、测量结果的数据处理以及功能的多样化方面,都取得了巨大的进展。再则由于系统没有其它高标准的要求,又考虑到本设计中程序部分比较大,根据总体方案设计的分析,设计这样一个简单的的系统。
主控芯片采用AT89S51单片机作为微处理器,AT89S51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机。AT89S51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机,其指令集和传统的51单片机指令集是一样的。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
此外,AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
2.3 AD转换部分
由于本测试重量需要精确测量,一般的AD可能由于位数不够,因此会导致精确度大打折扣,因此本设计AD主要采用TLC2543芯片,TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构,能够节省51系列单片机I/O资源;且价格适中,分辨率较高,因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。
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