(電子稱)自動(dòng)檢測技術(shù)綜合報(bào)告.ppt

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自動(dòng)檢測技術(shù)第一節(jié)自動(dòng)檢測系統(tǒng)及設(shè)計(jì)原則自動(dòng)檢測系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)就是獲得原始被測量的傳感器或有關(guān)的敏感元件，實(shí)現(xiàn)一次變換?？紤]到它們的敏感、變換原理或特性的限制以及外界影響，一次變換后的信號(hào)通常滿足不了測量與限制的要求。因此總要經(jīng)過一些中間環(huán)節(jié)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大、阻抗匹配、干擾抑制、濾波等功能。這樣可以依據(jù)確定的規(guī)律或方式構(gòu)成開環(huán)或閉環(huán)檢測系統(tǒng)。自動(dòng)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自動(dòng)檢測技術(shù)一、開環(huán)檢測系統(tǒng)二、閉環(huán)檢測系統(tǒng) 自動(dòng)檢測技術(shù)三、自動(dòng)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則在設(shè)計(jì)、綜合和配置檢測系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮以下要求：1、性能穩(wěn)定2、精度符合要求3、有足夠的動(dòng)態(tài)響應(yīng)4、具有實(shí)時(shí)和事后數(shù)據(jù)處理實(shí)力5、具有開放性和兼容性基于以上要求，在設(shè)計(jì)自動(dòng)檢測系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循一系列的原則，以保證測量精度和滿足所規(guī)定的運(yùn)用性能要求。 自動(dòng)檢測技術(shù)1、環(huán)節(jié)最少原則自動(dòng)檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則組成自動(dòng)檢測系統(tǒng)的各個(gè)元件或單元通常稱為環(huán)節(jié)。開環(huán)檢測系統(tǒng)的相對誤差為各個(gè)環(huán)節(jié)的相對誤差之和，故環(huán)節(jié)愈多，誤差放大。因此在設(shè)計(jì)檢測系統(tǒng)時(shí)，在滿足檢測要求的前提下，應(yīng)盡量選用較少的環(huán)節(jié)。2、精度匹配原則在對檢測系統(tǒng)進(jìn)行精度分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)各環(huán)節(jié)對系統(tǒng)精度影響程度的不同和實(shí)際可能，分別對各環(huán)節(jié)提出不同的精度要求和恰當(dāng)?shù)木戎?，做到恰到好處，這就是精度匹配原則。 自動(dòng)檢測技術(shù)3、阻抗匹配原則測量信息的傳輸是靠能量流進(jìn)行的，因此，設(shè)計(jì)檢測系統(tǒng)時(shí)的一條重要原則是要保證信息能量流最有效的傳遞。這個(gè)原則是由四端網(wǎng)絡(luò)理論導(dǎo)出的，亦即檢測系統(tǒng)中兩個(gè)環(huán)節(jié)之間的輸入阻抗與輸出阻抗相匹配的原則。4、經(jīng)濟(jì)原則要盡量接受合理的結(jié)構(gòu)型式與合理的工藝要求，恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行各環(huán)節(jié)的靈敏度支配和誤差支配，盡量以最少的環(huán)節(jié)、最低的成本建立起高精度的檢測系統(tǒng)。 自動(dòng)檢測技術(shù)5、標(biāo)準(zhǔn)化與通用性原則為縮短研制周期，便于大批量生產(chǎn)和運(yùn)用過程中的修理，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量接受已有的標(biāo)準(zhǔn)零部件，對新設(shè)計(jì)的零部件也要考慮到今后在其他方面可能運(yùn)用的通用性問題。 自動(dòng)檢測技術(shù)其次節(jié)自動(dòng)檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟自動(dòng)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟包括：自動(dòng)檢測系統(tǒng)的分析、系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成等。設(shè)計(jì)題目：電子稱設(shè)計(jì) 自動(dòng)檢測技術(shù)(1)首先明確檢測系統(tǒng)必需實(shí)現(xiàn)的功能和須要完成的測量任務(wù)一、自動(dòng)檢測系統(tǒng)的分析(2)了解設(shè)計(jì)任務(wù)所規(guī)定的性能指標(biāo)。(3)了解測量系統(tǒng)的運(yùn)用條件和應(yīng)用環(huán)境。設(shè)計(jì)一種小型、簡便、精確度高的電子平臺(tái)秤，量程20Kg，分度值為20g，它用一個(gè)顯示窗口來顯示所稱物體的重量?；竟δ埽褐昧?、超重報(bào)警可選功能：去皮、標(biāo)定 自動(dòng)檢測技術(shù)置零：在開機(jī)或稱重過程中，儀表顯示偏離零點(diǎn)且在稱重范圍內(nèi)，則可按[置零]鍵，顯示零值并零點(diǎn)指示燈亮。去皮：在稱重顯示狀態(tài)下，按[去皮]鍵，則顯示零值并去皮指示燈亮；在去皮狀態(tài)下，拿掉皮重物時(shí)按[去皮]鍵，可以清除皮重值。標(biāo)定功能：為保證儀器預(yù)定精度的牢靠性和合法性，儀器必需定期校準(zhǔn)，為用戶供應(yīng)一種便利的自動(dòng)校準(zhǔn)方式。 自動(dòng)檢測技術(shù)二、自動(dòng)檢測系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)在檢測系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)之后，即可進(jìn)行總體方案的構(gòu)思與設(shè)計(jì)。所謂總體設(shè)計(jì)，是從總體角度動(dòng)身對自動(dòng)檢測系統(tǒng)的帶有全局性的重要問題進(jìn)行全面考慮、分析和設(shè)計(jì)計(jì)算?？傮w設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)的限制方式選擇、輸入輸出通道及外圍設(shè)備的選擇、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等幾個(gè)方面。 –物理重量指示表數(shù)值電子秤是利用物體的重力作用來確定物體質(zhì)量（重量）的測量儀器【設(shè)計(jì)思想】自動(dòng)檢測技術(shù) 1．電子秤的基本結(jié)構(gòu)電子秤是利用物體的重力作用來確定物體質(zhì)量（重量）的測量儀器，也可用來確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。不管依據(jù)什么原理制成的電子秤均由以下三部分組成：電子秤的基本結(jié)構(gòu)自動(dòng)檢測技術(shù) 自動(dòng)檢測技術(shù)（1）承重、傳力復(fù)位系統(tǒng)它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體，一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。(2)稱重傳感器即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號(hào)所用的一種幫助手段。對稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對被稱物體的狀態(tài)的影響要?。荒茉谳^差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定牢靠。 自動(dòng)檢測技術(shù)(3)測量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測量裝置即處理稱重傳感器信號(hào)的電子線路（包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào)整器、補(bǔ)嘗元件、疼惜線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等）。這部分習(xí)慣上稱載荷測量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測量電路中，通常包括前置放大、濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、限制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。 自動(dòng)檢測技術(shù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案比較與論證此方案利用數(shù)碼管顯示物體重量，簡潔可行，可以接受內(nèi)部帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)。缺點(diǎn)是：不能實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的輸入，無法依據(jù)實(shí)際狀況靈敏地設(shè)定各種限制參數(shù)。由于數(shù)碼管只能實(shí)現(xiàn)簡潔的數(shù)字和英文字符的顯示，不能顯示漢字以及其他的困難字符，不能達(dá)到顯示購物清單的要求。電子秤的功能過于單一，達(dá)不到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。方案一 自動(dòng)檢測技術(shù)方案二此方案設(shè)計(jì)的電子秤，可以實(shí)現(xiàn)稱物計(jì)價(jià)功能，但是局限于數(shù)碼管的功能，在顯示時(shí)只能顯示單價(jià)、購物總額以及簡潔的貨物代碼等。在顯示重量時(shí)，假如數(shù)碼管沒有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度必受到限制，所以此方案須要較多的數(shù)碼管接入電路中。這樣在處理輸入輸出接口時(shí)須要另行擴(kuò)展足夠多的I/O接口供數(shù)碼管運(yùn)用，比較麻煩。 自動(dòng)檢測技術(shù)方案三前端信號(hào)處理時(shí)，選用放大、信號(hào)轉(zhuǎn)換等措施，尤其在顯示方面接受具有字符圖文顯示功能的LCD顯示器。這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換的實(shí)力，而且滿足設(shè)計(jì)要求，可以顯示購物清單、所稱量的物體信息等相關(guān)內(nèi)容。 1、微型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)（選擇）由于該系統(tǒng)所處的工作環(huán)境并不是惡劣的條件，而且本電子秤的設(shè)計(jì)并不太困難，單片機(jī)完全能實(shí)現(xiàn)所需功能，所以在具體設(shè)計(jì)時(shí)，接受了第三種設(shè)計(jì)方案。AT89S系列單片機(jī)是繼AT89C系列之后推出的功能更強(qiáng)的新產(chǎn)品。AT89S系列與AT89C系列相比，運(yùn)算速度有了較大的提高，它的靜態(tài)工作頻率為0~33MHz，片內(nèi)集成有雙數(shù)據(jù)指針DPTR、定時(shí)監(jiān)視器(watchdogtimer，又稱看門狗)、低功耗休閑狀態(tài)及關(guān)電方式、關(guān)電方式下的中斷復(fù)原等諸多功能，極大地滿足了各種不同的應(yīng)用要求。三、自動(dòng)檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)自動(dòng)檢測技術(shù) 自動(dòng)檢測技術(shù)AT89S52單片機(jī)是AT89S系列中的增加型高檔機(jī)產(chǎn)品，它片內(nèi)存儲(chǔ)器容量是AT89S51的一倍，即片內(nèi)8KB的Flash程序存儲(chǔ)器和256B的RAM。另外，它還增加了一個(gè)功能極強(qiáng)的、具有獨(dú)特應(yīng)用的16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器2等多種功能。AT89S52是一種兼容MCS51微限制器，工作電壓4.0V到5.5V，全靜態(tài)時(shí)鐘0Hz到33MHz，三級(jí)程序加密，32個(gè)可編程I/O口，2/3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6/8個(gè)中斷源，全雙工串行通訊口，低功耗支持Idle和Power-down模式，Powerdown模式支持中斷喚醒,看門狗定時(shí)器，雙數(shù)據(jù)指針，上電復(fù)位標(biāo)記。我們在外面擴(kuò)展了32K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，以滿足系統(tǒng)要求 自動(dòng)檢測技術(shù)2、數(shù)據(jù)采集部分傳感器的定義：能感受規(guī)定的被測量，并依據(jù)確定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中敏感元件指傳感器中能干脆感受被測量的部分，轉(zhuǎn)換部分指傳感器中能將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電信號(hào)部分。 自動(dòng)檢測技術(shù)方案一壓電傳感器壓電傳感器是一種典型的有源傳感器，又稱自發(fā)電式傳感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。壓電傳感器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡潔、工作牢靠，適用于動(dòng)態(tài)力學(xué)量的測量，不適合測頻率太低的被測量，更不能測靜態(tài)量。目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力或壓力的測量。壓電器件的弱點(diǎn)：高內(nèi)阻、小功率。功率小，輸出的能量微弱，電纜的分布電容及噪聲干擾影響輸出特性，這對外接電路要求很高。 自動(dòng)檢測技術(shù)方案二電容式傳感器電容式傳感器是將被測非電量的變更轉(zhuǎn)換為電容變更的一種傳感器。它有結(jié)構(gòu)簡潔、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、可實(shí)現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。電容傳感器可用來檢測壓力、力、位移以及振動(dòng)學(xué)非電參量。雖然電容式傳感器有結(jié)構(gòu)簡潔和良好動(dòng)態(tài)特性等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有不利因素：（1）小功率、高阻抗，易受外界干擾。（2）初始電容小，電纜電容、線路的雜散電路所構(gòu)成的寄生電容影響很大。 自動(dòng)檢測技術(shù)方案三電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的結(jié)構(gòu)型傳感器。另外，要接受轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的△R/R變更轉(zhuǎn)換成電壓或電流變更。其轉(zhuǎn)換電路常用測量電橋。直流電橋的特點(diǎn)是信號(hào)不會(huì)受各元件和導(dǎo)線的分布電感及電容的影響，抗干擾實(shí)力強(qiáng)，但因機(jī)械應(yīng)變的輸出信號(hào)小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放大器放大。應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)：（1）應(yīng)用和測量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機(jī)械量傳感器。（2）辨別力和靈敏度高，精度較高。（3）結(jié)構(gòu)輕小，對試件影響小，對困難環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可在高溫、高壓、強(qiáng)磁場等特殊環(huán)境中運(yùn)用，頻率響應(yīng)好。（4）商品化，運(yùn)用便利，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化測量。 自動(dòng)檢測技術(shù)方案四電渦流傳感器通過高頻電流的線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)有導(dǎo)電體接近時(shí)，因?qū)щ婓w渦流效應(yīng)產(chǎn)生渦流損耗，而渦流損耗與導(dǎo)電體離線圈的距離有關(guān)，因此可以進(jìn)行位移及相關(guān)物理量的測量。 自動(dòng)檢測技術(shù)通過以上對傳感器的比較分析，最終選擇了第三種方案。題目要求稱重范圍0～20Kg，重量誤差不大于50g，考慮到秤臺(tái)自重、振動(dòng)和沖擊重量，還要避開超重?fù)p壞傳感器，所以傳感器量程必需大于額定稱重20Kg。 自動(dòng)檢測技術(shù)3、放大電路部分經(jīng)由傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)換后輸出的信號(hào)一般電平較低；經(jīng)由電橋等電路變換后的信號(hào)亦難以干脆用來顯示、記錄、限制或進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。為此，測量電路中常設(shè)有模擬放大環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)目前主要依靠由集成運(yùn)算放大器的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放大器來完成。 自動(dòng)檢測技術(shù)方案一：測量放大器這種電路是由三個(gè)放大器構(gòu)成的，差動(dòng)輸入端與是兩個(gè)輸人阻抗和電壓增益對稱的同相輸入端。由于性能對稱,其漂移將大大削減，加上高輸入阻抗和高共模抑制比，對微小差模電壓很敏感，并適于測量遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)，因而適宜與傳感器協(xié)作運(yùn)用。多用于熱電偶、應(yīng)變電橋以及微弱輸出信號(hào)有較大共模干擾等場合。 自動(dòng)檢測技術(shù)方案二：好用測量放大器目前，各模擬器件公司競相推出了很多型號(hào)的單片專用測量放大集成電路供用戶選擇運(yùn)用。因此，在信號(hào)處理中需對微弱信號(hào)放大時(shí)，可以不必再用通用運(yùn)算放大器來構(gòu)成測量放大器。接受單片測量放大器芯片明顯具有性能優(yōu)、體積小、電路結(jié)構(gòu)簡潔、成本低等優(yōu)點(diǎn)。AD521和AD522是AD公司推出的單片精密測量放大器。 AD521具有高輸入阻抗、低失調(diào)電壓、高共模抑制比等特點(diǎn)。其增益可在0.1～1000之間調(diào)整，增益調(diào)整不需精密外接電阻，各種增益參數(shù)已進(jìn)行了內(nèi)部補(bǔ)償；有輸入輸出疼惜功能,有較強(qiáng)的過載實(shí)力。自動(dòng)檢測技術(shù) 經(jīng)過處理的模擬信號(hào)送入微機(jī)前，必需進(jìn)行量化，即A/D轉(zhuǎn)換。為削減轉(zhuǎn)換誤差，希望模擬信號(hào)盡可能大。在A/D輸入的允許范圍內(nèi)，輸入的模擬信號(hào)盡可能達(dá)到最大值。在另一種狀況下，由于被測量在較大的范圍內(nèi)變更，假如較小的模擬信號(hào)也放大成較大的信號(hào)，明顯只運(yùn)用一個(gè)放大倍數(shù)的放大器是不行的。因此，在模擬系統(tǒng)中，為放大不同的模擬信號(hào)，須要運(yùn)用不同放大倍數(shù)。為了解決上述問題，工程上接受變更放大器放大倍數(shù)的方法解決。在微機(jī)限制的測試系統(tǒng)中，希望用軟件限制實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)變換。具有這種功能的放大器稱做程控增益放大器。方案三：程控增益放大器自動(dòng)檢測技術(shù) 自動(dòng)檢測技術(shù)4、A/D轉(zhuǎn)換器部分A/D轉(zhuǎn)換器選用的原則：（1）A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。A/D轉(zhuǎn)換器確定辨別率的凹凸。在系統(tǒng)中，A/D轉(zhuǎn)換器的辨別率應(yīng)比系統(tǒng)允許引用誤差高一倍以上。（2）A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。不同類型的A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率大不相同。積分型的轉(zhuǎn)換速率低，轉(zhuǎn)換時(shí)間從幾豪秒到幾十毫秒，只能構(gòu)成低速A/D轉(zhuǎn)換器，一般用于壓力、溫度及流量等緩慢變更的參數(shù)測試。逐次靠近型屬于中速A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為納秒級(jí)，用于個(gè)通道過程限制和聲頻數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 自動(dòng)檢測技術(shù)（3）A/D轉(zhuǎn)換器的有關(guān)量程引腳。有的A/D轉(zhuǎn)換器供應(yīng)兩個(gè)輸入引腳，不同量程范圍內(nèi)的模擬量可從不同引腳輸入。（4）A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)束。一般A/D轉(zhuǎn)換器可由外部限制信號(hào)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，這一啟動(dòng)信號(hào)可由CPU供應(yīng)。轉(zhuǎn)換結(jié)束后A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)觸發(fā)器置位，并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)記電平。通知微處理器讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 自動(dòng)檢測技術(shù)由上面對傳感器量程和精度的分析可知，系統(tǒng)的辨別率為0.05/20=0.0025，所以A/D芯片的辨別率應(yīng)大于0.0025.12位A/D芯片的辨別率：20Kg/4096=0.0048；14位A/D芯片的辨別率：20Kg/16384=0.0012；12位A/D轉(zhuǎn)換器無法滿足系統(tǒng)精度要求。所以我們須要選擇14位的A/D轉(zhuǎn)換器。 自動(dòng)檢測技術(shù)逐次靠近型A/D轉(zhuǎn)換器，一般具有采樣/保持功能。采樣頻率高，功耗比較低，是志向的高速、高精度、省電型A/D轉(zhuǎn)換器件。但考慮到所轉(zhuǎn)換的信號(hào)為一慢變信號(hào)，逐次靠近型A/D轉(zhuǎn)換器的快速的優(yōu)點(diǎn)不能很好的發(fā)揮。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器雖然速度較慢，但轉(zhuǎn)換精度高，具有精確的差分輸入。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾實(shí)力。對正負(fù)對稱的工頻干擾信號(hào)積分為零，所以對50HZ的工頻干擾抑制實(shí)力特強(qiáng)。尤其對本系統(tǒng)，緩慢變更的壓力信號(hào)，很簡潔受到工頻信號(hào)的影響。故而接受雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器可大大降低對濾波電路的要求。綜合的分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，我們最終選擇了雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135。 自動(dòng)檢測技術(shù)5、人機(jī)交互部分（1）鍵盤輸入鍵盤輸入是人機(jī)交互界面中重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶指令的干脆途徑。鍵盤是由若干個(gè)按鍵開關(guān)組成，鍵的多少依據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的用途而定。鍵盤由很多鍵組成，每一個(gè)鍵相當(dāng)于一個(gè)機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)鍵按下時(shí)，觸點(diǎn)閉合，當(dāng)鍵松開時(shí)，觸點(diǎn)斷開。單片機(jī)接收到按鍵的觸點(diǎn)信號(hào)后作相應(yīng)的功能處理。因此，相對于單片機(jī)系統(tǒng)來說鍵盤接口信號(hào)是輸入信號(hào)。 自動(dòng)檢測技術(shù)方案一矩陣式鍵盤設(shè)計(jì)矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。用I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。矩陣式鍵盤相對于專用芯片式可以節(jié)約成本，且更為靈敏。缺點(diǎn)就是須要用軟件處理消抖、重鍵等問題。 自動(dòng)檢測技術(shù)方案二專用鍵盤Intel8279是一種為8位微處理器設(shè)計(jì)的比較成熟的通用鍵盤/顯示器接口芯片，其功能有：接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)，并作預(yù)處理；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的限制。但是在與單片機(jī)的連接時(shí)占用較多的接口資源。ZLG7289是周立功單片機(jī)公司設(shè)計(jì)的串行輸入輸出可編程鍵盤/顯示芯片，有強(qiáng)大的鍵盤顯示功能，支持64鍵限制，可以比較便利地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)。另外ZLG7289內(nèi)部有譯碼電路，大大簡化了程序。因此，我們選擇功能更好的專用鍵盤顯示芯片ZLG7289作為鍵盤掃描顯示芯片。 自動(dòng)檢測技術(shù)（2）輸出顯示方案一全部接受數(shù)碼管顯示，數(shù)碼能顯示時(shí)鐘，以及被測物體的重量等信息。此方案顯示直觀，而且編程簡潔，但若要同時(shí)顯示單價(jià)，金額售貨員編號(hào)等諸多信息則須要要大量的數(shù)碼管，而且不能顯示中文。由此增加了電路的困難程度，也加大了編程的難度。LED顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。我們運(yùn)用的為動(dòng)態(tài)顯示方式。在多位LED顯示時(shí)，為了簡化電路，降低成本，將全部位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口限制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由響應(yīng)的I/O口線限制。其中兩片74LS244分別用于段信號(hào)和位信號(hào)的驅(qū)動(dòng)，74LS273用于段信號(hào)的鎖存，其鎖存地址為7FFFH。 自動(dòng)檢測技術(shù) 自動(dòng)檢測技術(shù)方案二接受可以設(shè)置顯示單價(jià)，金額，中文，購物日期等的LCD，它具有低功耗、可視面大、畫面友好及抗干擾實(shí)力強(qiáng)等功能，其顯示技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。我們選擇了點(diǎn)陣式128×64型LCD—OCM4x8C。 自動(dòng)檢測技術(shù)6、系統(tǒng)電源部分系統(tǒng)須要多種電源，單片機(jī)須要＋5V電源，A/D轉(zhuǎn)換器須要±5V，+1V，傳感器須要＋10V以上的線性電源（不能用開關(guān)電源，否則稱重?cái)?shù)據(jù)不穩(wěn)定）。方案一接受三端固定穩(wěn)壓芯片7805和7812為系統(tǒng)供應(yīng)穩(wěn)定的電源。這個(gè)部分由整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等組成。78系列是輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器，輸出為正電壓，輸出電流可達(dá)1A。方案二以LM317和LM337型號(hào)的芯片為核心來設(shè)計(jì)電源電路。選用初級(jí)220V、次級(jí)18V，功率為10W的變壓器兩只供應(yīng)溝通電源，經(jīng)過整流穩(wěn)壓濾波后，再分別由LM317和LM337供應(yīng)系統(tǒng)所需的直流穩(wěn)壓電源。 自動(dòng)檢測技術(shù)系統(tǒng)傳感器電源的設(shè)計(jì)干脆影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。實(shí)踐證明，電橋電源接受一級(jí)穩(wěn)壓，穩(wěn)壓器接受78系列，稱重誤差為10%，屏幕顯示的稱重?cái)?shù)據(jù)變更較大，各部分之間協(xié)調(diào)性較差。若接受二級(jí)穩(wěn)壓，穩(wěn)壓器接受78系列，稱重誤差為3%左右，各部分之間協(xié)調(diào)性較好。由此可見電橋電壓的重要性。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)覺，接受差動(dòng)式電源可將電源的波動(dòng)部分中和掉，大大提高電橋輸出精度及穩(wěn)定性。另外，系統(tǒng)要求擴(kuò)大輸出電壓的調(diào)整范圍，故運(yùn)用它很不便利。所以，具體設(shè)計(jì)時(shí)考慮到運(yùn)算放大器的放大實(shí)力與工作電壓的大小關(guān)系，以及電源芯片的自身優(yōu)勢等因素，最終選用了性價(jià)比比較高的LM317和LM337來設(shè)計(jì)電源電路，給系統(tǒng)供應(yīng)正、負(fù)電壓，滿足系統(tǒng)正常工作電源的要求。 自動(dòng)檢測技術(shù)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 自動(dòng)檢測技術(shù)電器原理圖（1）主控電路P1口和P2.0～P2.6口作為地址總線，其中P1口作為低地址線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，P2.0～P2.6口做高地址線。P2.7作為62256的片選限制總線，ALE接鎖存器74LS373的使能端。P3.6和P3.7作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫/讀選通信號(hào)輸出端分別接62256的/WE和/OE端。主控電路圖如下： 自動(dòng)檢測技術(shù) (2)電源電路選用初級(jí)220V、次級(jí)18V，功率為10W的變壓器兩只供應(yīng)溝通電源，經(jīng)過整流穩(wěn)壓濾波后，再分別由LM317和LM337供應(yīng)系統(tǒng)所需的直流穩(wěn)壓電源。具體電路如下圖：自動(dòng)檢測技術(shù) 自動(dòng)檢測技術(shù)（3）信號(hào)的提取處理部分圖中電容C1、C2用來濾除采樣信號(hào)電壓中的高頻噪聲，選用0.1uF的一般獨(dú)石電容；電容C3、C4用來濾除采樣信號(hào)電壓中的低頻噪聲，選用22uF的一般獨(dú)石電容. 自動(dòng)檢測技術(shù)ICL7135是一種雙積分式4位半單片A/D轉(zhuǎn)換器，其工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間（脈沖寬度信號(hào)）或頻率（俯沖頻率），再通過定時(shí)器（計(jì)數(shù)器）獲得數(shù)字信號(hào)。芯片引腳封裝如下圖所示：（4）A/D轉(zhuǎn)換部分 自動(dòng)檢測技術(shù)1腳（Ｖ－）：－５Ｖ電源端；2腳（ＶＲＥＦ）：基準(zhǔn)電壓輸入端；3腳（ＡＧＮＤ）：模擬地；4腳（ＩＮＴ）：積分器輸入端，接積分電容；5腳（ＡＺ）：積分器和比較器反相輸入端，接自零電容；6腳（ＢＵＦ）：緩沖器輸出端，接積分電阻；7腳（ＣＲＥＦ＋）：基準(zhǔn)電容正端；8腳（ＣＲＥＦ－）：基準(zhǔn)電容負(fù)端；9腳（ＩＮ－）：被測信號(hào)負(fù)輸入端；10腳（ＩＮ＋）：被測信號(hào)正輸入端；11腳（Ｖ＋）：＋５Ｖ電源端；12、17～20腳（Ｄ１～Ｄ５）：位掃描輸出端；13～16腳（Ｂ１～Ｂ４）：ＢＣＤ碼輸出端；21腳（ＢＵＳＹ）：忙狀態(tài)輸出端；22腳（ＣＬＫ）：時(shí)鐘信號(hào)輸入端；23腳（ＰＯＬ）：負(fù)極性信號(hào)輸出端；24腳（ＤＧＮＤ）：數(shù)字地端；25腳（Ｒ／Ｈ）：運(yùn)行／讀數(shù)限制端；26腳（ＳＴＲＢ）：數(shù)據(jù)選通輸出端；27腳（ＯＲ）：超量程狀態(tài)輸出端；28腳（ＵＲ）：欠量程狀態(tài)輸出端。 自動(dòng)檢測技術(shù)ICL7135與單片機(jī)的連接 自動(dòng)檢測技術(shù)（5）人機(jī)交互界面鍵盤限制電路ZLG7289接受串行方式與微處理器通訊,串行數(shù)據(jù)從DATA引腳送入芯片，并由CLK端同步。當(dāng)片選信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶?，DATA引腳上的數(shù)據(jù)在CLK引腳的上升沿被寫入ZLG7289的緩沖寄存器。P1.5口接/CS；P1.6口接CLK；P1.0口接DIO；P3.2口接/KEY，利用中斷0通知AT89S52讀數(shù)。鍵盤限制芯片ZLG7289限制鍵盤的掃描，當(dāng)監(jiān)測到有鍵按下后ZLG7289的9腳便產(chǎn)生一個(gè)低電平通知單片機(jī)，單片機(jī)可以接受查詢或者中斷方式將數(shù)據(jù)通過P3.0口以串行方式讀入。因?yàn)椴樵兎绞綍?huì)奢侈大量的時(shí)間，所以本系統(tǒng)接受的是中斷方式。 自動(dòng)檢測技術(shù) 自動(dòng)檢測技術(shù)液晶顯示電路OCM4x8C是具有串/并接口，其內(nèi)部含有中文字庫的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。OCM4x8C的液晶顯示屏為128×64點(diǎn)陣，可顯示4行、每行8個(gè)漢字。為了便于簡潔、便利地顯示漢字，該模塊具2Mb的中文字型CGROM，該字型ROM中含有8192個(gè)16×16點(diǎn)陣中文字庫；同時(shí)，為了便于英文和其它常用字符的顯示，具有16Kb的16×8點(diǎn)陣的ASCII字符庫；為便于構(gòu)造用戶圖形，供應(yīng)了一個(gè)64×256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區(qū)域，且為了便于構(gòu)造用戶所需字型，供應(yīng)了4組16×16點(diǎn)陣的造字空間。利用上述功能，OCM4x8C可實(shí)現(xiàn)漢字、ASCII碼、點(diǎn)陣圖形、自造字體的同屏顯示。為便于和多種微處理器、單片機(jī)接口，模塊供應(yīng)了4位并行、8位并行、2線串行、3線串行多種接口方式。 自動(dòng)檢測技術(shù) 四、自動(dòng)檢測系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的質(zhì)量干脆關(guān)系到系統(tǒng)的正確運(yùn)用和效率。軟件的設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試及維護(hù)常要花費(fèi)巨大的精力和時(shí)間。一個(gè)好的軟件應(yīng)具有正確性、牢靠性、可測試性、易運(yùn)用性及易維護(hù)性等多方面的性能。1、軟件的總體結(jié)構(gòu)當(dāng)明確軟件設(shè)計(jì)的總?cè)蝿?wù)之后，即可進(jìn)入軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般接受模塊化結(jié)構(gòu)自頂向下把任務(wù)從上到下逐步細(xì)分，始終分到可以具體處理的基本單元為止，如下圖所示自動(dòng)檢測技術(shù) 模塊的劃分時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）每個(gè)模塊應(yīng)具有獨(dú)立的功能，能產(chǎn)生明確的結(jié)果；（2）模塊之間應(yīng)盡量相互獨(dú)立，以限制模塊之間的信息交換，以便利于模塊的調(diào)試；（3）模塊長度適中。若模塊太長，分析和調(diào)試比較困難；若過短則模塊的連接太困難，信息交換太頻繁，附加開銷太大。自動(dòng)檢測技術(shù) 自動(dòng)檢測技術(shù)2、軟件開發(fā)平臺(tái)開發(fā)環(huán)境的任務(wù)是供應(yīng)用戶編寫程序代碼，編譯和連接程序并生成可執(zhí)行程序的環(huán)境。依據(jù)自動(dòng)檢測系統(tǒng)硬件組成形式不同，其軟件開發(fā)環(huán)境也不盡相同。對于標(biāo)準(zhǔn)總線檢測系統(tǒng)，只需選擇一種高級(jí)語言進(jìn)行編程，所以可以干脆接受現(xiàn)有的商品程序開發(fā)環(huán)境，如LabVIEW、VC++、VB等，對于單片機(jī)檢測系統(tǒng)，須要選擇匯編語言或C語言進(jìn)行開發(fā)。 3、軟件程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)運(yùn)用模塊化子程序設(shè)計(jì)方式，將程序分成簡潔管理的小塊，使程序結(jié)構(gòu)簡潔清晰，易于查錯(cuò)和維護(hù)。整個(gè)系統(tǒng)由主程序、數(shù)據(jù)處理子程序、按鍵中斷子程序、顯示子程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序等。自動(dòng)檢測技術(shù) 自動(dòng)檢測技術(shù)主程序流程圖 自動(dòng)檢測技術(shù)ICL7135A/D中斷子程序 自動(dòng)檢測技術(shù)按鍵ZLG7289中斷子程序 4、軟件調(diào)試為了驗(yàn)證編制出來的軟件無錯(cuò)，須要花費(fèi)大量的時(shí)間調(diào)試，有時(shí)調(diào)試工作量比編制軟件本身所花費(fèi)的時(shí)間還長。軟件調(diào)試也是先按模塊分別調(diào)試，直到每個(gè)模塊的預(yù)定功能完全實(shí)現(xiàn)，然后再鏈接起來進(jìn)行總調(diào)。5、軟件的運(yùn)用、維護(hù)和改進(jìn)經(jīng)過測試的軟件照舊可能隱含著錯(cuò)誤。同時(shí)用戶的要求也常常會(huì)發(fā)生變更。事實(shí)上，用戶在儀表或整個(gè)系統(tǒng)未正式運(yùn)行之前，往往并沒有把全部的要求都提完全。當(dāng)投運(yùn)后，用戶常常會(huì)變更原來的要求或提出新的要求。自動(dòng)檢測技術(shù) 五、系統(tǒng)集成經(jīng)過硬件、軟件單獨(dú)調(diào)試后，即可進(jìn)入硬件、軟件系統(tǒng)集成，即將硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)集成在一起進(jìn)行聯(lián)調(diào)，找出硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)之間不相匹配的地方，反復(fù)修改和調(diào)試，直至解除全部錯(cuò)誤并達(dá)到設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)室調(diào)試工作完成以后，即可組裝成機(jī)，移至現(xiàn)場進(jìn)行運(yùn)行和進(jìn)一步調(diào)試，并依據(jù)運(yùn)行及調(diào)試中的問題反復(fù)進(jìn)行修改。自動(dòng)檢測技術(shù)