江西理工大学应用科学院
智能仪器仪表综合课程设计
报告
设计题目： 起重量限制器 设 计 者： 学 号： 班 级： 指导老师：
完成时间： 2011-12-24 平时考勤
论文设计 答辩
基于单片机制作的起重量限制器设计
摘要
起重量限制器是起重机械安全保护装置，专起重量限制器门用于各种型号规格的电动葫芦单梁式起重机。该装置具有声光报警、立即报警、切断起重机起升电机电路和显示起吊重物重量等功能，可避免起重设备因过负荷超载造成的设备和人身事故。因此它对冶金、机械、矿山、铁路、码头、仓库等行业现代化安全生产，具有极其重要的意义。 该产品在设计上采用了先进的计算机技术，有自动校核检查和零点自动跟踪能力，具有功能强，结构紧凑、操作校准方便、工作稳定、安装维修方便等优点。
关键字 C8051F340 单片机 拉力传感器 电动葫芦
目录
1智能仪器仪表的简介 ................................................ 4
1.1智能仪器仪表简介............................................. 4 1.2智能仪器仪表的作用........................................... 4 1.3应用效果..................................................... 4 1.4智能仪器..................................................... 4 1．5发展主流.................................................... 5 1.6性能......................................................... 5 1.7智能仪器仪表展望............................................. 6 2起重量限制器方案 .................................................. 7
2.1方案说明..................................................... 7 2.2起重量限制器说明............................................. 7 2.3项目要求..................................................... 7 2.4 传感器的介绍 ................................................ 8 2.5 CPU简介..................................................... 9 2.6显示部分.................................................... 10
2.6.1 显示器件.............................................. 10 2.6.2驱动部分 .............................................. 11 2.6.3位选驱动 .............................................. 11 2.7调解部分.................................................... 12 2.8电源部分.................................................... 13
2.8.1 UA7805................................................ 13 2.8.2 AMS1117-3.3芯片 ...................................... 13 2.8.3变压器 ................................................ 15 2.9继电器...................................................... 15 2.10声光报警................................................... 16 3整体电路图 ....................................................... 17
3.1整体系统构成................................................ 17 3.2 传感器 ..................................................... 18 3.3显示部分连线................................................ 19 3.4 CPU ........................................................ 20 3.5电源........................................................ 21 3.6按键........................................................ 21 3.7继电器控制.................................................. 22 3.8声光报警.................................................... 23 4软件 ............................................................. 24
4.1程序流程图.................................................. 24 4.2程序主要部分................................................ 25 5总结 ............................................................. 28 参考文献........................................................... 29 附录1—原理图 ..................................................... 30
1智能仪器仪表的简介
1.1智能仪器仪表简介
仪器仪表（英文：instrumentation）仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。
1.2智能仪器仪表的作用
科学技术是第一生产力，仪器是科学技术发展的重要“工具”。著名科学家王大珩先生指出，“机器是改造世界的工具，仪器是认识世界的工具”。仪器是工业生产的“倍增器”，是科学研究的“先行官”，是军事上的“战斗力”，是现代社会活动的“物化法官”。不言而喻，仪器在当今时代推动科学技术和国民经济的发展具有非常重要的地位。
1.仪器是科学技术发展的重要前提和根本保障。人类发展史上任何一次大的飞跃都是基于工具的巨大创新和根本变革驱动的，作为“工具”的科学仪器的发展和创新往往是催生科技创新的重要要素。
2.仪器是经济发展和国防安全的重要保障。仪器是保障经济发展、国家安全不可或缺的重要基础条件。首先，著名科学家钱学森先生指出：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术则是关键和基础”。
3.仪器是推进和谐社会建设的重要力量。目前，全球的资源枯竭、环境污染等问题成为社会健康发展的瓶颈；食品安全问题、公共突发事件、疾病诊断、易燃易爆化学危险品等给人民的生活带来了严重影响，这些重大问题的解决都离不开先进的检测技术和手段。
1.3应用效果
1、 集中管理各地客户资源，统一客户信息的平台。 2、 提高工作效率，并对现有资源进行整合、共享。
3、 使业务人员的行为更加有效，了解业务员的行动状态。 4、 梳理现在的业务状态，实现销售的过程化管理。
1.4智能仪器
智能仪器是把一个微型计算机系统嵌入到数字式电子测量仪器中而构成的独立式仪器。
嵌入的计算机系统可以是芯片级，如单片机、数字信号处理(Digital Signal
Processing,DSP)等，模板级如PC - 4。也可以是系统级，如微型计算机系统，可编程单芯片系统( System on a ProgrammableChip,SOPC)等。
智能仪器在结构上自成一体，有的仪器内部还带有专用的微型计算机系统和通用接口总线( General Purpose Interface Bus,GP IB)接口，能独立完成测试。智能仪器由于引入了计算机，功能强大，性能优异，使用灵活、方便，是现阶段高档电子仪器的主体。如离子污染测试仪，上PIN机，双盘研磨机，剥离强度测试仪，拉脱强度测试仪等都采用智能技术的现代化精密检测仪器，又比如纳米智能机器人。
随着新技术、新工艺和嵌入式系统技术的不断进步，智能仪器还在不断发展，不断推陈出新，不断提高智能水平。
1．5发展主流
随着科学技术的飞速发展和自动化程度的不断提高，中国仪器仪表行业也将发生新的变化并获得新的发展。仪器仪表产品的高科技化，必将成为日后仪器仪表科技与产业的发展主流。
世界近20年来，微电子技术、计算机技术、精密机械技术、高密封技术、特种加工技术、集成技术、薄膜技术、网络技术、纳米技术、激光技术、超导技术和生物技术等高新技术得到了迅猛发展。
这一背景和形势，不断地向仪器仪表提出了更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、样品量更少、检测微损甚至无损、遥感遥测更远距、使用更方便、成本更低廉、无污染等，同时也为仪器仪表科技与产业的发展提供了强大的推动力，并成了仪器仪表进一步发展的物质、知识和技术基础。
尤其需要指出：近10年来，由于包括纳米级的精密机械研究成果、分子层次的现代化学研究成果、基因层次的生物学研究成果，以及高精密超性能特种功能材料研究成果和全球网络技术推广应用成果等在内的一大批当代最新技术成果的竞相问世，使得仪器仪表领域发生了根本性的变革。通过分析可以看出，高科技化不但是现代仪器仪表的主要特征，而且是振兴仪表工业的必由之路，也是新世纪仪器仪表及其产业的发展主流。
1.6性能
衡量仪器仪表性能的主要技术指标有精确度、灵敏度、响应时间等。精确度表示仪表测量结果与被测量真值的一致程度。仪器仪表的精确度常用精确度等级来表示，例如0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级等。0.1级表仪表总的误差不超过±1.0%范围。精确度等级数小，说明仪表的系统误差和随机误差都小，也就是这种仪表精密。灵敏度表示当被测的量有一个很小的增量时与此增量引起仪表示值增量之比，它反映仪表能够测量的最小被测量。响应时间是指仪表输入一个阶跃量时，其输出由初始值第一次到达最终稳定值的时间间隔，一般规定以到达稳定值的95%时的时间为准。此外，还有重复性、线性度、滞环、死区、漂移等性能技术指标。
科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。仪器仪表的发展趋势
是不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件，例如利用超声波、微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理和采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的小型化，减轻重量、降低生产成本和更便于使用与维修等。另一重要的趋势是通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能，提高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪表不仅供单项使用，而且可能过标准接口和数据通道与电子计算机结合起来，组成各种测试控制管理综合系统，满足更高的要求。
仪器仪表仪器仪表元器件“十五”及2010年前，尽快开发出一批适销对路、市场效果好的产品，品种占有率达到70%～80%，高档产品市场占有率达60%以上；通过科技攻关、新品开发，使产品质量水平达到国际20世纪90年代末水平，部分产品接近国外同类产品先进水平。
信息技术电测仪器主要发展电测仪器软件化、智能化技术，总线式自动测试技术，综合自动化测试系统，新型元器件测量技术及测试仪器，在线测试技术，信息产业产品测试技术，多媒体测量技术以及相应测试仪器，用电监控管理技术等。
1.7智能仪器仪表展望
智能科技在仪器仪表中的应用正日新月异地飞速发展，许多其他领域的新技术也不断融合进来。积极地利用人脑机制与生物DNA芯片的有机智能，与电子，光子计算速度的无机智能的高效、能动优势相结合，并使材料智能化，进而与虚拟化交互作用，共同提高。当今又有光互连技术正以极高的时空带宽、极小的电磁干扰和较小的互连功耗等一系列独特的物理性能，克服了电互连技术物理上的本质极限，为动态、灵活、高速、实时地重构网络互连结构，大大提高并行处理能力，开创出一个全新天地。这更将为人类创造出形形色色、开放的人机结合系统，和五光十色的拟人高智能、高效自动化系统奠定牢固基础，从而将人类社会生产力不断推向新的更高境界，使人类生活向着智能世界幸福美好的明天大步迈进！
模式识别是模拟人脑形象思维，根据事物的特征、形象或关系，辨识、判定 粗糙集理论则是在离散归一化处理其在测量中所得的数据集合，通过基于集合元素的不可分辨关系的代数运算，利用条件与结果属性中的大量有用特征、有效数据发现知识，在决策规则的初步简化计算中取得核值，然后进一步简化规则并根据问题要求选取最小决策算法给予实际应用，去除大量信息中的多余属性，降低信息空间的维数和属性数量。它可大大简化网络结构和样本数量，缩短训练时间，是智能科技中一种具有根本意义的分析方法。这种方法是基于测量数据集而获取知识的，故对虚拟仪器的智能化发展具有重大意义。
2起重量限制器方案
2.1方案说明
起重量限制器包涵传感器、CUP、显示、调节、电源、继电器、声光报警。首先通过传感器把模拟信号送到CPU中，经过CPU对模拟信号进行转换成数字信号，然后对转换之后的数字信号进行处理送去显示，案件调解部分能够对一些参数进行调节和设置。通过转换之后的数据与设定的数据进行比较，做出相应的响应。例如：继电器动作、声光预警、声光报警。
拉力传感器基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。把转化后的电信号传给MCU内部AD从而进行数模转换，把模拟信号转换成数字信号，从而对数字信号进行处理。
2.2起重量限制器说明
一、起吊前应检查设备的机械部分，钢丝绳、吊钩、限位器等应完好，检查电器部分应无漏电，接地装置应良好。每次吊重物时，在吊离地面10cm应停车检查制动情况，确认完好后方可进行工作。露天作业应设置防雨棚。
二、不准超载起吊，起吊时手不准握在绳索与物体之间，吊物上升时，严防冲撞。
三、起吊物体要捆扎牢固，并在重心。吊重行走时，重物离地不要太高，严禁重物从人头上越过，工作间隙不得将重物悬在空中。
四、电动葫芦在起吊过程中发生异味，高温应立即停车检查，找出原因，处理后方可继续工作。
五、电动葫芦钢丝绳在卷筒上要缠绕整齐，当吊钩放在最低位置，卷筒上的钢丝绳应不得少于三圈。
六、使用悬挂电缆电气开关启动，绝缘必须良好，滑动必须自如，并正确操作电钮和注意人站立位置。
七、在起吊中，由于故障造成重物下滑时，必须采取紧急措施，向无人处下放重物。
八、起吊重物必须作到垂直起升，不许斜拉重物，起吊物重量不清的不吊。九、在工作完毕后，电动葫芦应停在指定位置，吊钩升起，并切断电源。
2.3项目要求
1、按键：功能之间的切换、数码管间切换、调节增加、调节减小。 2、数码管：4位数码管所有数据都保留小数点后一位。
3、量程：安全量程是最大量程的90%，预警量程是最大量程的100%，超
是最大量程的105%；最大量程20T。
4、功能：运行、密码、检测、零点、标定、额重、超载。 5、界面：
（1）运行界面：正常运行。 （2）输入密码。 （3）进行AD采样。 （4）显示所测重量。
（5）判断是否有预警 /超重
6、灯：运行、预警、继电器的控制。 7、喇叭：报警频率不一样。
2.4 传感器的介绍
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 光敏传感器——视觉 声敏传感器——听觉 气敏传感器——嗅觉 化学传感器——味觉 压敏、温敏、流体传感器——触觉
传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。
化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。
有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。 传感器分类:
1.传感器按照其用途分类
压力敏和力敏传感器位置传感器 液面传感器能耗传感器 速度传感器加速度传感器 射线辐射传感器 热敏传感器 24GHz雷达传感器 2.传感器按照其原理分类 振动传感器湿敏传感器 磁敏传感器 气敏传感器
真空度传感器 生物传感器等。 3.传感器按照其输出信号为标准分类
模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。
数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。
传感器的型号：根据产品的外形还有安装、原理的因素，选用压力敏传感器，所以选择CLF-L5拉力传感器。
用途与特点：典型板环式结构，精度高、动态效应好，安装方便,抗偏载能力强。经过良好的防潮密封处理,适应各种起重吊装的恶劣工作环境。 技术参数
额定载荷：2～50t ; 综合精度：0.05～0.1 ; 灵敏度：2.0 mV/V ; 蠕变：±0.05～±0.1％F·S/30min ; 零点输出：±1％F·S ; 零点温度影响：±0.05～±0.1％F·S/10℃; 输出温度影响：±0.05～±0.1％F·S/10℃ 工作温度：-20℃-＋65℃ 输入阻抗：370±5Ω 输出阻抗：350±3Ω 绝缘电阻＞5000MΩ 安全过载：150％F·S 供桥电压：建议10VDC 材质：合金钢
图2-4-1 CLF-L5拉力传感器
2.5 CPU简介
CPU选择使用Silicon Laboratories公司的C8051F340单片机， Silabs 公司的C8051F340 作为核心控制器,在搭配该公司的CP2200 以太网控制芯片可完成工业以太网产品开发.C8051F340 单片机主要特性 ： (1)MCU 为美国Silabs 公司C8051F340,64KB FLASH、(4096+256)B RAM、最高48MIPS 执行速度;
(2)2 路10 位AD 输入,AIN1 到AIN2 输入信号量程0~+24.4V;
图2-5-1C8051F340组成最小系统
2.6显示部分
2.6.1 显示器件
显示部分使用的是0.4寸四位共阴数码管型号为SR420501。
图2-6-1四位共阴数码管
2.6.2驱动部分
驱动数码段选的是ULN2803芯片
高电压大电流达林顿晶体管ULN2803，采用AP=DIP18,AFW=SOL18封装方式。八路NPN达林顿连接晶体管阵系列特别适用于低逻辑电平数字电路和较高的电流/电压要求之间的接口，广泛应用于计算机，工业用和消费类产品中的灯、继电器、打印锤或其它类似负载中。所有器件具有集电极开路输出和续流箱位二极管，用于抑制跃变。ULN2803的设计与标准TTL系列兼容，而ULN2804 最适于6至15伏高电平CMOS或PMOS。包含8个NPN达林顿管高耐压，大电流 参数指标
封装类型:AP=DIP16,AFW=SOL16 输出击穿电压: 50(V) 输出电流: 500(mA) 输入电阻 :2.7k(Ω) 推荐输入电压:5(V) 温度范围:-40℃～+85℃
图2-6-2ULN2803
2.6.3位选驱动
位选使用的是4个PNP型8550三极管进行控制
它是一种低电压,大电流,小信号的PNP型硅三极管8550三级管参数:类型:开关型; 极性:PNP; 材料:硅; 最大集电极电流(A):0.5 A; 直流电增
益:10 to 60; 功耗:625 mW; 最大集电极发射电压（VCEO）:25; 频率:150MHz
图2-6-3NPN8550三极管
2.7调解部分
调解部分是通过四个按键进行参数的调节，选用的是四角按键因为四脚比较稳定。
图2-7-2四脚按键
2.8电源部分
电源首先是利用变压器将220V的交流电变压成6V的交流电，然后通过桥式整流送到LM7805进行变压成5V。因为CPU供电是3.3V，所以在此必须做一个5V变成3.3V的电源。 2.8.1 UA7805
是常见的三端稳压集成电路。三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。
图2-8-1 UA7805稳压芯片
2.8.2 AMS1117-3.3芯片
AMS1117系列稳压器有可调版与多种固定电压版，设计用于提供1A输出电流且工作压差可低至1V。在最大输出电流时，AMS1117器件的压差保证最大不超过1.3V，并随负载电流的减小而逐渐降低. AMS1117的片上微调把基准电压调整到1.5%的误差以内，而且电流限制也得到了调整，以尽量减少因稳压器和电源电路超载而造成的压力。
AMS1117器件引脚上兼容其他三端SCSI稳压器，提供适用贴片安装的SOT-223，8引脚SOIC，和TO-252(DPAK)塑料封装。 AMS1117 参数 AMS1117 基本参数 输出电流 (A) 1 输出电压 (V) Adj,1.5, 1.8, 2.5, 三端口可调节或固
定输出电压1.5V, 1.8V, 2.5V, 2.85V, 3.3V 和5.0V 输出电流1A 工作压差低至1V 线荷载调节：0.2% Max. 负载调节：0.4% Max. 可选SOT-223,TO-252和SO-8封装 。
图2-8-2ASM1117-3.3
2.8.3变压器
图2-8-3 220V转6V
2.9继电器
线圈部分得电后，产生磁场。在磁场力的作用下，执行机构联着触点，克服弹簧力动作。失电时，磁场力消失，在弹簧力作用下，触点回到原来的位置。根据线圈在不得电时，触点是否断开，分为常开（N0)和常闭（NC)两种情况。
图2-9-1 继电器
2.10声光报警
所谓的声光报警就是利用蜂鸣器的叫跟指示灯的不一样而做的声光报警。
图2-10-1蜂鸣器图 2-10-2高亮发光二极管
3整体电路图
3.1整体系统构成
图3-1-1 起重量限制器系统构成
电子秤测量系统的工作原理:
仪表通电后，在秤重过程中由货物重量经荷重传感器的信号转换，输出相应的毫伏电压，这个微弱信号通过运算放大器放大和标度变换转送A/D转换器。本系统的A/D转换器采用了V/F型积分转换器，它将输入的模拟信号转换成相应的以脉冲序列方式的频率输出。单片机C8051F340严格控制每一次采样时间，保持每一次计数的闸门时间间隔的一致性。单片机通过应用程序,把当次的采样频率f进行标度转换形成显示器可使用的串行代码数据。在测量荷重期间，系统可随时接受人机对话请求。人机对话仅通过键盘接受校正值。 校正有两个内容，其一，“零点校正”，按“设置”键，将空负荷下的采样值记录下来存入EEPROM型号为24LC02B；其二，“斜率校正”，将标准重量（砝码）作为秤重对象放入托盘，按“校正”键，单片机将采样值记录下来并通过计算将新的斜率存入EEPROM型号为24LC02B。这两种校正的方法如下：
（1）零点校正：电子秤的长期使用，由于传感器，放大器的零点漂移，使得出厂时调整好的零点发生偏移而导致秤重时引起恒定误差Δ，经过“设置”键校正，实际上把零漂值存储起来，以后每次侧重时采样值调整： Xy = Xi - Δ 去除零漂误差。
（2）斜率校正：系统除了零点漂移不可避免外，秤重机构的灵敏度，放大器的增益也会受到使用时间的影响而发生变化，斜率校正实际上是满度调整。
关系式： K =f / Xy
其中，可K为斜率， f 为采样频率，Xy荷重。
图3-1-1 标度关系
3.2 传感器
电阻应变片的工作原理：金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示：R=ρL/S
式中： ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m）
我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变压力。
拉力传感器又叫电阻应变式传感器，隶属于称重传感器系列，是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置，它使用两个拉力传递部分传力，在其结构中含有力敏器件和两个拉力传递部分，在力敏器件中含有压电片、压电片垫片，后者含有基板部分和边缘传力部分。
拉力传感器原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。 考虑到使用地点的策略加速度和空气浮力对转换的影响，拉力传感器的性能指标主要包括有线性误差、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度特性和灵敏度温度特性等。
拉力传感器的优点是精度高，测量范围广,寿命长,结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。
送入AD的是差分信号，在AD内部使用了基准电压这样作为一个表定的常数能够精确的知道AD转换之后的值，能大大的提高仪器的精确度跟正确度。相比单端方案，差分信号传输还有另一个 LVDS 好处，因为它不易受到共模噪声的影
响，并且产生更少的电磁干扰 (EMI)。 由于接收机只响应差分电压，因此同邻近信号线迹耦合的噪声被接收机视作共模调制，从而被拒绝。另外，由于两个差分对导体传导电流相等但极性相反，因此它们的磁场基本互相抵消，从而实现 EMI 最小化。
根据数据速率的不同，标准 LVDS IC 可以驱动长达 10 米的距离。然而，不应强制高性能 ADC 驱动这一距离。取而代之的是，建议使用两英尺以内的短输出线迹长度，以防止邻近电路的噪声耦合到 ADC 输出端，因为其可能会反馈耦合至 ADC 模拟输入端。
尽管低功耗、低 EMI 和高噪声抗扰度使得 LVDS 成为高速数据转换器的接口选择，但是必须运用精心的布局技术，以避免阻抗不连续和信号时延差，否则就抵消了上述 LVDS 的好处。
图3-2-1 传感器内部电路
3.3显示部分连线
数码管选用四位共阴数码管，位选由三极管控制，段选使用ULN2803达林顿管控制，这样可以增加数码管的亮度。对于ULN2803的使用很简单，就是一个反相器，所以在使用的时候只要理解好反相器的使用。电阻是限流的作用。
3.4 CPU
图3-3-1 显示部分
C8051F340在使用之前先看数据手册，了解他的工作方式和寄存器的定义。在这里没有使用外部晶振，而是使用芯片内部的48MHz晶振。工作电压是3.3V。
图3-4-1 MCU
3.5电源
3.6按键
号单片机就会做出相应的动作。
图3-5-1电源模块
通过按键按下给单片机一个低电平，只要单片机接收到了一个低电平的信
图3-6-1 按键控制
3.7继电器控制
单片机是一个弱电器件,一般情况下它们大都工作在5V甚至更低.驱动电流在mA级以下.而要把它用于一些大功率场合,继电器驱动就是一个典型的、简单的功率驱动环节.在这里,继电器驱动含有两个意思:一是对继电器进行驱动,因为继电器本身对于单片机来说就是一个功率器件;还有就是继电器去驱动其他负载,比如继电器可以驱动中间继电器,可以直接驱动接触器,所以,继电器驱动就是单片机与其他大功率负载接口.这个很重要,
简单的来说三极管有两个作用一个是放大作用,一个是开关作用.(严格来讲开关作用是放大作用的极限情况,不过没关系,把两者分开,更便于理解它的工作原理).
三极管是一个开关器件,其实你真的可以将它看成是一个开关,只不过它不是用手来控制,而是用电压(电流)来控制的,因此,三极管有些时候也被称做电子开关(与机械开关相区别).
保护二极管,只要是用三极管驱动继电器的场合,一般都有它的存在.需要特别注意的是它的接法:并联在继电器两端二极管阴极一定是接Vcc.继电器线圈是一个电感性质的东东，电感有一个特性，流经电感线圈的电流不能突变，如果突然切断电感线圈的电流，电感本身就会产生一个很强的电动势，来试图维持电流不变，这个电动势往往非常强，它会击穿试图阻断电流开关，无论是空气开关，还是半导体开关。如果是空气开关，就会击穿空气，造成不能断电，如果是半导体开关，就会烧毁这个开关。那个二极管就是为这个电动势提供一个泄放的通路，由于电动势的方向与电源的方向相反，所以叫做反向电动势，二极管也是反向接入的。有了它，电动势就不会太高了，保护了开关和其他元器件不至于损坏。
图3-7-1 继电器控制
3.8声光报警
声光报警只是几个灯的变换跟蜂鸣器的发声频率不一样而已。
图3-8-1 声光报警
4软件
4.1程序流程图
图4-1-1 程序流程图
4.2程序主要部分
#include #define SYSCLK 48000000 //晶振定义 #define BAUDRATE 115200 //波特率定义 #define ANALOG_INPUTS6 sfr16 ADC0=0xBD; sfr16 TMR2RL = 0xca; sfr16 TMR2 = 0xcc; uchar d,e,f,h,adn; //定义的变量 unit dataad, num1,num3,dataad1,testV,heavr,datadc, dy,dy1,datad[10]; uint sum ; //引脚绑定 sbit LED1 = P0^0;//红 sbit LED2 = P0^1;//蓝 sbit LED3 = P0^2;//彩灯 sbit beep = P0^3; //蜂鸣器引脚绑定 sbit jdq = P0^4;//继电器引脚绑定 //数码管位选 sbit wei1 = P3^0; sbit wei2 = P3^1; sbit wei3 = P3^2; //按键引脚绑定 sbit key1 = P3^7; sbit key2 = P3^6; sbit key3 = P3^5; ucharcodetable[]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x19,0x71,0xfd}; uchar temp, flag,flag1,flag2,flag3,num,j,num2,deel,a,b,c,g; uchar cm[3],cmx[3]={1,1,1}; //函数申明 void ADC0_Init (void); // ADC初始化 void Timer2_Init(void); //定时器2初始化 uchar pandun( ); //密码函数 void delay(uint z); //延时函数 void disp(uchar a); //显示函数 void key1scan(); //功能健函数 void key2scan(); //切换键函数 void key3scan(); // 增加健函数 void keyscan1(); //功能键 切换 void keyscan2(); //数码管切换 void keyscan3(); //数字增加 void GPIO_Init( void ); // I/O 使能 void Clock_Init_Internal(void ); // 内部晶振使能 uchar ADCuse(); //AD使用 void deeldisp1();// 处理数据 void Timer1_init(); //定时器 void UART0_Init (void); //I/O口的定义跟使能 /*---------------------------主函数-------------------------------------*/ void main() { sum = 0 ; PCA0MD &= ~0x40; //关闭看门狗 Clock_Init_Internal( ); //内部晶振定义 GPIO_Init( ); // 引脚初始化 Timer2_Init(); // 定时器2初始化 UART0_Init(); //I/O口使能 //ADC 初始化 ADC0_Init() ; Timer0_init(); //定时器0初始化 while(1) { key1scan(); } } 5总结 通过这次课设，我们感觉自己的水平还是有待提高。我们虽然有很多的灵感和创意非常好，但技术上却无法将它变成实物呈现给消费者面前。对于仪器仪表的认识更加清晰了，知道许多仪器仪表是为了检测某一个东西而应运而生的。如果没有技术，再好的创意也是纸上谈兵，毫无用处。经过这次课设让我懂得51单片机和增强型单片机的区别在那里并且应该怎么对他进行操作。消除了以前对于增强型的恐惧，现在感觉只要弄明白了几个地方其实跟普通的51没有什么区别。而在于软件调试这个方面得出的总结是要能静的下心来，每个很小的细节都能想到，并且能够发现他在什么地方没有按照自己想的效果。 参考文献 1：《智能仪器仪表原理与设计》 李昌禧 化学工业出版社 2005-3月第1版； 2：《智能仪器仪表》孙宏军 清华大学出版社 2007-8月； 3：《智能仪表技术》柳桂国，葛鲁波 北京师范大学出版社2008-11月； 4：《电路》 邱光源 高等教育出版社2006-5月第5版； 5：《模拟电子技术》童诗白、华成英 高等教育出版社 2006-5 第4版； 6：《数字电子技术》阎石 高等教育出版社 2006-5月 第5版； 7：《测控电路及装置》孙传友、孙晓斌、李胜玉、张一 北京航空航天大学出版社 2002-5 第2版； 8：《LED驱动电路设计》steve Winder 著 谢运祥 王晓刚 译 人民邮电出版社 2009-10第1版 附录1—原理图 附录1-1总原理图 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容