1、滨江学院毕业论文题 目 自动加料机控制系统设计 院 系 电子工程系 专 业 电子信息工程 学生姓名 祖 增 增 学 号 20092305940 指导教师 吴阳春 张银胜 职 称 高级工程师 二一三 年 五 月 十 日目 录1 引言 11.1 课题选择背景 .11.2 研究的目的 .21.3 课题研究的意义 .21.4 设计的主要完成的任务 .22 总体方案及比较 22.1 系统方案 .32.2 设计方案 .32.2.1 人工加料和自动加料的比较 32.2.2 程序设计语言的选择 43 系统的硬件电路设计 43.1 LCD1602 显示模块 53.2 系统传感器模块 .73.21 系统 AD 转
2、换芯片选择 .83.3 系统电源模块 .93.4.1 系统单片机最小系统 103.5 复位电路 .104 主要元器件介绍 124.1 压力传感器 .124.2 AT24C02 芯片介绍 124.3 MAX232EPE 芯片介绍 .134.4 STC89C52 功能特性概述 134.5 STC89C52RC 单片机的引脚 .145 软件设计 165.1 系统软件编程环境介绍 .165.2 系统主程序流 程图 .165.3 系统的调试 .176 结束语 18参考文献 .18致谢 .19附录 .211自动加料机控制系统设计祖增增南京信息工程大学滨江学院，南京 210044摘要：本文设计的自动加料机控
3、制系统是由 STC89C52RC单片机和 LCD1602显示器、压力传感器等组成的，其工作原理是：当加物料时压力传感器感测物料压力，24 位 AD转换芯片 HX711对传感器采集到的模拟量进行 AD转换，转换后的数据送到单片机进行处理从而液晶显示屏显示当前压力值，单片机显示当前压力与单片机设定的物料压力大小范围进行比较，从而实现自动控制物料在设定范围，实现智能控制物料大大节约成本提高了效率。关键词：STC89C52RC 单片机；自动加料机；控制系统1 引言随着人们生活水平的日益提高，人们对对生产生活的要求也趋增高，人们日益增长的物质文化迫切要求提高技术，但由于生产生活中人工控制生产，加料需要花
4、费巨大的人力且误差较大响应比较差，因此，为了满足生产生活的需要，开发自动加料机控系统就变得尤为重要。自动加料机控制系统可以对物料的重量的测量、分析、控制，使物料在合理的范围之中。从而大大节约了成本、生产效率得到了巨大的提高。在自动加料机系统中，首当其冲，选择合适的压力传感器是决定性因素，本文以STC89C52RC 单片机为核心，设计了一个能达到测量准确、调试方便，通过单片机模块、传感器模块及显示模块、使用发光二极管来模拟自动加料机控制系统。1.1 课题选择背景工厂及日常生产生活中所有者希望他们的设备能以最低的成本生产最多的产品，而在生产及石油、天然气和石化等多个行业，能源成本占总生产成本的 3
5、0-50%。因此，通过过程自动化技术增效节能是降低生产成本的有效途径。对于过程自动化技术而言，自动控制程序不仅能够监测和显示生产过程中的运行状况，还能模拟不同的运行模式，找到最佳策略以提高能效。这些程序的独特优势是能够“学习”和预测趋势，提高了对外界条件变化的响应速度 1。在目前提高自动控制过程数量，从而大大降低能耗，以及节省人力资源可以减少因工人疏忽产生的后果，给工业化生产带来了巨大的经济效益同时大大提高了人民的生活水平。21.2 研究的目的随着生产技术已经人民生活水平的提高，自动化控制也渐渐成为了当代社会的主流，自动控制水平的提高也代表着工业化水平提高是工业化发展的标志之一，自动加料机的设
6、计可以大大节省人力资源控制加料过程完成了自动控制提高了生产效率以及生产的质量，同时家庭使用自动加料机进行生产养殖也是可以节省人力资源可以创造更大的利益，给人民的生产生活带来方便，给工业化大生产带来巨大的利益效益及工作效率等。1.3 课题研究的意义在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起这愈来愈重要的作用，并且，随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。本设计的自动加料机控制系统就是采用自动控制技术来实现功能的，这样就大大提高了工作的效率，整个过程又快又稳。1.4 设计的主要完成的任务本论文设计是由单片机做为控制模块和 L
7、CD1602 液晶显示屏做为显示模块、压力传感器是测量模块。原理是高低电平来控制红灯和绿灯从而实现自动加料机的模拟，首先应该选择制定好元器件清单，单片机我选择 STC89C52RC 单片机进行主程序控制，元器件的选择及各种传感器的选择制定自己设置的单个模块，例如存储器扩展电路的选择模块、显示模块、控制模块等。根据自己设定的单片机程序进行选择单片机的引脚连接以及单片机最小系统的焊接，进行各个模块组合后烧录单片机程序检测硬件电路板的焊接以及连线等进行加电测试、调试、分析、最终将设计好的硬件电路及实物组合好后基本完成自动加料机的模拟操作等，最终实现的效果是物料压力范围小于设定值时绿灯亮表示正在加料，
8、物料充足达到设定值上限时绿灯灭红灯亮表示物流充值停止加料。2 总体方案及比较本系统在大规模生产物料控制的监测、控制方面有着非常大的作用。如果要是用在控制其他场合，可以通过改变一些参数来达到此目的。在日常生活中，人们主要是通过自动加料机的压力传感器检测当前物料范围 LCD1602 显示，然后通过单片机控制加料或者停止加料，使得它保持在一个稳定的值内。这样不仅节省了巨大的成本，而且还可以准确的控制物料多少。效果是非常理想的。本系统主要以单片机为核心，通过 24 位 AD 转换芯片 HX711 对传感器采集到的3模拟量进行 AD 转换，转换后的数据送到单片机进行处理显示，数据显示由 LCD1602
9、液晶实现，液晶显示效果稳定无闪烁。2.1 系统方案主电路采用 STC89C52RC，由于 STC89C52RC 内含 4KB 容量，因此在设计中不需要外扩 ROM。硬件电路主要有传感器模块、LED 显示电路、继电器控制电路，下图是自动加料机控制系统硬件框图。图 1 自动加料机控制系统硬件框图LED 显示器单片机电机按键绿灯继电器控制红灯预定值电磁阀A/D 转换传感器D/A 转换图 1 自动加料机控制系统硬件框图2.2 设计方案2.2.1 人工加料和自动加料的比较方案一：人工加料主要是以往生产条件比较落后的前提使用的，这个方式是节省了机器购买的成本但是大大提高了人力的使用，当进行工业化大生产的时
10、候需要进行雇佣专门的人员进行观察和及时填补物料已达到工业正常的生产，生活中进行养殖等操作进行人工加料这样的操作使得效率降低，生产周期变成、生产企业效益低下、工人薪资降低、严重会导致工厂无法运行以致倒闭等。4方案二：随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。本设计的自动加料机控制系统就是采用自动控制技术来实现功能的，这样就大大提高了工作的效率，整个过程又快又稳、自动加料机的设计可以大大节省人力资源控制加料过程完成了自动控制提高了生产效率以及生产的质量，同时家庭使用自动加料机进行生产养殖也是可以节省人力资源可以创造更大的利益，
11、给人民的生产生活带来方便，给工业化大生产带来巨大的利益效益及工作效率等。2.2.2 程序设计语言的选择方案一：采用汇编语言进行程序设计。我们在学习单片机的时候虽然都是从汇编语言入手。但是我掌握的比较差。所以不会优先选择汇编语言。虽说汇编语言是低级语言，但其也是有自身优势的。就是在延时方面，它略高于 C 语言。当然作为低级语言的它，在设计比较大型的系统时很容易暴露出其不足，其程序描述能力远远比不上 C 语言。方案二：采用 C 语言进行程序设计。C 语言，是目前最为流行的一种语言之一。它有着非常多的优点，在编写程序时，它总能用简短的语言就可以编写出稍微复杂的系统，描述能力也非常的强。所以，在编写程
12、序时，人们往往优先采用它。当然，C 语言也存在一些不足，但与汇编语言向比较，C 语言唯一的不足就是在精确时间延时上没有汇编语言精确。综合两种方案，自动加料机控制系统优势巨大的，汇编语言占据了一些优势。但是，综合全局及自己自身考虑，本课题的自动加料机控制系统也是一个较为复杂的电子系统，如果想通过汇编语言来实现，其工作量也是极其巨大的。经过慎重的考虑后，最后决定采用 C 语言进行整个电子系统的程序设计语言。3 系统的硬件电路设计本文设计的自动加料机控制系统是由 STC89C52RC 单片机和 LCD1602 显示器、二极管、压力传感器等组成的，其工作原理是压力传感器感测物料压力传递给单片机、液晶显
13、示屏显示当前压力值，同时单片机显示当前压力与单片机设定的物料压力大小范围进行比较，单片机的程序中可以设定两个限定值,一个下限制一个上限值,传感器通过 A/D 转换器送入单片机从而控制两个指示灯,当物料低于设定值时单片机控制绿灯亮红灯灭表示正在进行加料,当物料达到设定的上限值时这时红灯亮绿灯灭表示物料已满,从而进行模拟自动加料机进行简单的工作 11。图 2 为自动加料机模拟硬件原理图。5P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178Reset9 RXD/P3010TXD/P3111 INT0/P3212INT1/P3313 T0/P3414T1/P3515 WR/P36
14、16RD/P3717 X218X119 GND20 P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30EA/VP 31P07 32P06 33P05 34P04 35P03 36P02 37P01 38P00 39VCC 40U4RP110KGND P10P24P11P23LED2灯灯P22LED1灯灯P21P20P10P11P12P13P14P15P16P17X2X1 C730PC830PS0HX711AD串串串串串R510KRSETC610u/16vC1+1 V+2C1-3 C2+4C2-5 V-6T2OUT7 R
15、2IN8 R2OUT 9T2IN 10T1IN 11R1OUT 12R1IN 13R1OUT 14GND 15VCC 16U2MAX232C15104C16104 C17104C14 104C18104C210.1ufP30P31162738495J0DB9T2OUTP21T2OUT P20R2INR2IN232串串串串串串A01 A12A23 VS4 SDA 5SCL 6WP 7VDD 8U3AT24C02R151kR141k123456J4CON6C191ufC220.1ufP36C201ufP37EEPROM51串串串串串串串R138.2KD01N4007R1220KC1220U/16V
16、SW1C2104 C447U/16VR01KQ29012LED0C230.1ufVCC12345678 910111213141516U7HX711J112345678J6CON8串串串串321U178L05VCCR41kVCCVCCVCCY1VCCVCCVCC C5104R110k R210kVCCGND1 VCC2VO3 RS4WR5 E6DB07 DB18DB29 DB310DB411 DB512DB613 DB714BG VCC15 BG GND16LCD1LCD1602R62.2K口 口 口 口图 2 系统硬件原理图3.1 LCD1602 显示模块本系统采用了 LCD1602 液晶显
17、示屏，LCD1602 液晶是显示电路最常用到的一款显示屏。尤其在显示字符上，更为普遍。它的屏幕大小可以显示 2 行字符，每行可以显示 16 个字符。它的屏幕颜色清晰可调，背光以黄绿色为底，在显示字符或者数字的同时，可以通过调节来改变它的对比度。使得符号和数字容易被观察。与单片机的连接电路如图 3 所示。 6图 3 LCD1602 显示器模块原理图1602 液晶显示器是一种点阵型液晶模块，在显示形式上面是有一定的要求的，一些不规范的图形它都不能显示出来，只能显示一些字母、数字和符号。这是因为它的点阵字符排位决定。我们常见的点阵字符主要有由若干个 57 结构形式，或者也有 511 的结构形式。这些
18、点阵字符位只能显示出一个字符，并且每个字符之间还有一个点阵字符的距离，行与行之间也有一个点阵字符的距离。使得屏幕能够达到字符之间和行距之间都有空位。所以不能构成一个连体的图像。 LCD1602 是一种最常用到的显示器。16 表示它的显示屏幕每行能显示 16 位字符或者数字，02 表示它可以表示两行。 LCD 1602 有 16 个管脚，每一个管脚都有其固定的作用，管脚如图 4 所示。图 4 LCD1602 管脚图1 脚 VSS 为电源地；2 脚 VDD 为+5V 逻辑电源；显 示 屏 幕73 脚 V0 为对比控制端，可以通过 1K 阻值的电阻接地；4 脚 RS 为寄存器选择端，当引脚为高电平
19、1 时，表示其为 数据寄存器；当引脚为低电平 0时，表示其为指令寄存器。5 脚 R/W 为读写信号线，当引脚为高电平 1 时，表示其为读操作，当引脚为低电平 0 时，表示其为写操作；6 脚 E（或 EN）端为使能信号端，当其为高电平或者是下降沿的时候有效；714 脚 D0D7 为 8 位数据总线；15 脚 LEDA 为背光+5V ；16 脚 LEDK 为背光地线。3.2 系统传感器模块本系统主要应用压电传感器，它是一种比较常见的传感器。该传感器的工作原理是根据某些材料受到外力作用后在它相应的特定表面将会产生电荷的压电效应。它的特点是体积相对教小、结构比较简单、重量轻、且工作比较可靠，适用于物体
20、重力的测量。目前其主要用到物体加速度及动态力以及压力大小测量。压电器件传感器的弱点：小功率和高内阻。因为比较功率小，因此输出的能量很弱。电阻应变式传感器工作原理就是利用电阻应变效应，最终把各种力学量转换成电信号的作用的传感器。它是变片式传感器的核心元件，工作原理是基于材料的电阻应变效应，作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器也可以单独作为传感器使用。电阻应变片把机械应变信号转换为R/R 后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的R/R 变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感
21、及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。图 3 为一直流供电的平衡电阻电桥 3。图 5 传感器内部连接图8当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出 4。应变片式传感器有如下特点：（1）应变片可制成各种机械量传感器，和测量范围广。（2）精度较高、灵敏度高。（3）对试件影响小，强磁场等特殊环境中使用、复杂环境适应性强，频率响应比较好。（4）使用方便，可以实现远距离、自动化测量的效果。 通过对压力传感器以及电阻应变式传感器的分析比较，最终选择了第二种方案。最后我选择的量程范围是 05Kg,满量程量误差不
22、大于 0.005Kg，传感器量程必须小于额定称重 5Kg。我们选择的是电阻式应变传感器量程为 5Kg，精度为 0.01% ，满足本系统的精度要求，这样做可以比较满足我的自动加料机控制系统的测量环节 4。3.21 系统 AD 转换芯片选择HX711 芯片是一个主要为高精度压力传感器而设计的 24 位 A/D 转换器。和同类型其它的转换芯片相比，这个芯片集成了片内时钟振荡器、稳压电源等其它同类型转换芯片所需要的外围电路，HX711 的集成度比较高、抗干扰性强、响应速度较快等可观的优点。它的特征将会降低了压力传感器的整机成本，从而提高了整机的可靠性及性能。HX711 芯片与后端 MCU 芯片的接口和
23、编程非常简单，主要的特点是所有控制信号都是由管脚驱动，不需要对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道 A、B，它是和其内部的低噪声可编程放大器相连组成的。通道 A 的可编程增益为 64 或者 128，与其相对应的满额度差分输入信号幅值分别为40mV 或20mV。通道 B 就是固定的 64，它是用来系统参数检测。HX711 的内部提供的稳压电源具有直接向外部传感器和芯片内的 A/D 转换器提供电源的作用，板上不再需要另外的模拟电源。同时芯片内部的时钟振荡器也不需任何外接元器件。芯片管脚图如图 4 所示 5。图 6 HX711 管脚定义我 门 可 以 了 解 下 HX711 典 型 应
24、用 电 路 ， 下 面 就 是 运 用 专 门 的 软 件 绘 制 的 HX711 主 要 的典 型 应 用 电 路 图 如 图 5 所 示 。912345678 910111213141516U7HX711VCCC230.1ufQ29012R1220KR138.2KC201ufC220.1ufC191uf123456J4CON6R14 1kR151kP20P21C210.1uf图 7 HX711AD 模块电路图3.3 系统电源模块自动加料机控制系统中 51 单片机及 AD 转换芯片及液晶显示器所需供电电压均为 5V 电压，所以要保证系统稳定可靠的工作，需要设计一个可以稳定提供+5V 电压的供
25、电系统。本设计采用双电源接口供电方式，也可采用外置电源作为系统的供电电源，但是需另加三端稳压器件LM7805 作为系统电源的稳压器件以保证系统电压为稳定的直流 5V 电压，同时外置电源的输出电压要高于+5V 输出，系统电源输入接口要加滤波电容以确保工作电压稳定。电源输出接口加上LED 电源指示灯，用来判定电源是否正常工作该系统 6。电源电路设计如图 5 所示。D01N400 7C1220U/16VSW 1C2104C447U/16VR01KLED0J1串 串 串 串3 2 1U178L0 5 VCC图 8 电源接口电路10C1，C2 实现对电源滤波，以滤除可能存在的高频杂波对电源的影响，C4
26、实现对电源电压的平滑稳定作用，当 USB 接口输出电压高时 C4 用来储能，当后续电路负载过高 USB 供电不足时电解电容 C4 通过释放储存的电能来保证电源电压不跌落。LED0 用作电源指示，其亮灭代表电源工作与否，R0 用来限流，以保证 LED 不被烧坏。3.4.1 系统单片机最小系统系 统 主 控 电 路 由 STC89C52RC 单 片 机 及 晶 振 电 路 和 复 位 电 路 组 成 ， 该 电 路 作 为 整 个 系 统功 能 实 现 的 核 心 单 元 ， 其 连 接 方 式 如 图 6 所 示P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178Reset9
27、 RXD/P3010TXD/P3111 INT0/P3212INT1/P3313 T0/P3414T1/P3515 WR/P3616RD/P3717 X218X119 GND20 P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30EA/VP 31P07 32P06 33P05 34P04 35P03 36P02 37P01 38P00 39VCC 40U4RP110KP24P23P22P21P20P10P11P12P13P14P15P16P17X2X1 C730PC830PS0R510KC610u/16v51串串串串串
28、串串R41kVCCY1GND1 VCC2VO3 RS4WR5 E6DB07 DB18DB29 DB310DB411 DB512DB613 DB714BG VCC15 BG GND16LCD1LCD1602口 口 口 口R62.2KVCCVCCVCC12345678J6CON8RSET图 9 51 单片机最小系统3.5 复位电路复位电路大大提高了自动加料机电路的工作稳定性，所以复位电路在整个控制系统中非常重要。在通电的一瞬间来使得高电平复位是复位电路的第一要务。本系统使用手动复位，手动复位不需要复杂的步骤，只要通过一键操作，就能使单片机达到复位状态。系统上电运行后，如果需要复位，只需通过手动复位
29、就可以实现。本系统使用的复位为手动复位，电路如图 7 所示。11图 10 手动复位电路为了确定单片机能正常的工作，以及在工作工程中出现问题有所解决措施，复位电路在单片机使用过程中必不可少。一些单片机在一开始工作的时候就需要复位，这样是要使得单片机的各个部分都处在一种初始化状态，这样在运行程序过程中才不会出现错误。按下复位按钮时，单片机初始化的值为 0000H。另一方面，当程序在运行的过程中，如果出现错误就会使得单片机进入死循环，得不到正常的结果，这时候只要通过复位按键，就能使单片机重新进入到初始状态，重新工作。单片机内部有一个施密特触发器，外端有一个引脚是 RST 引脚，通过引脚与触发器相连就
30、能使得单片机复位有效。此时如果 RST 引脚上获取一个时间大小为 2 个机器周期以上的持续高电平，那么 CPU 就可以将系统复位。手动按钮复位和上电自动复位是最常见的两种复位方式。（1）手动按钮复位手动按钮复位非常简单，只要一个按钮把正电源线和复位输入端 RST 相连就可以。当需要复位的时候，只需要有人用手指按下按钮，此时 RST 端就会得到一个高电平，由于人的反应有一定的时间，所以按钮按下保持电路通畅的时间足以使单片机复位。（2）上电自动复位STC89C52 的上电复位电路结构更为简单，但原理较为复杂。它是在 RST 复位输入引脚上没有直接与电源线相连，而是中间接一电容，然后接至 VCC 端
31、，最后在电容下接一个电阻到地即可。CMOS 型的单片机的复位端是连接一个电阻的，所以在对 CMOS 型的单片机进行连接上电复位电路时，下拉电阻可以省掉，外接电容的大小也减至 1uF。上电复位电路的原理是电源给电容通电，通电过程中会给复位端一个短暂的高电平，充电过程中，由于电容的特性，复位端在收到一个的短暂的高电平之后，随着电容存储电量的增加，高电平信号会慢慢减小。所以，复位端接收到高电平信号的时间长短主要取决于电容的充电时间长短。复位端必须得到足够的高电平信号时间，才能够进行复位。（3）积分型上电复位积分型上电复位与其他两种复位电路不同，在复位端的引脚上必须要接一个非门电路。接至 5V 电源后
32、，由于电容 C 的充电特性和非门电路的作用，会使复位电路出现两种操作。一是通RST5V10uF5.1KRESET12电，会使复位端得到高电平；二是通过复位按键使得复位引脚得到一段时间高电平。这样就能够实现上电复位和开关复位两种操作。在一般使用过程中，这种上电复位方式很少使用。单片机复位电路主要有四种类型。（1）微分型复位电路；（2）积分型复位电路；（3）比较器型复位电路；（4）看门狗型复位电路。本系统采用的是手动按钮复位。4 主要元器件介绍4.1 压力传感器压力传感器选择 5kg 电阻应变式压力传感器的特点是精度高、易加工、结构简单紧凑、抗偏载能力强、固有频率高，满量程输出电压=激励电压 X
33、灵敏度 1.0mv/v 例如：供电电压是 5v乘以灵敏度 1.0mv/v=满量程 5mv 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器。一般普通压力传感器的输出为模拟信号，模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造成的，这样的传感器也称为压电传感器，压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量轻，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质
34、量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着 MEMS 技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高 4。4.2 AT24C02 芯片介绍AT24C02 是美国 ATMEL 公司的低功耗 CMOS 串行 EEPROM，AT24C02 内含 2568 位存储空间，工作电压范围是 2.55.5V 檫写次数大于 10000 次，写入的速度小于 10ms 等特点。AT24C02中带有片内寻址寄存器。每写入或者读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加 1，这样以实现对下一个存储器单元的测试。所有字节都以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，因此一次操作可以写入多大 8 字节的数据。SCL：串行
35、时钟。当在该引脚的上升沿时，系统将数据输入到每个 EEPROM 器件，在下降沿时输出。SDA：串行数据。该引脚为开漏极驱动，可以双向传输数据，2 线串行接口完全兼容 I2C总线，具有这样的特点。13A0、A1、A2：器件页面寻址，为器件地址输入端。WP：硬件写保护。当该引脚为高电平时禁止写入，为低电平时可以正常读取写入数据，具有高可靠性。Vcc：电源一般输入为+5V。Vss：接地。目前不论是智能仪器仪表还是单片机工业控制系统都要求其内部数据可以安全可靠而不受任何的干扰，特别是一些重要的设定参数等（如温度控制设定值）受到干扰后变成一个很大的数值，那么就有可能发生烧箱毁物的破坏性后果或者引起火灾，
36、给生产和经济带来损失，选用可靠的 24C02 器件作为数据储存单元是非常必要的。4.3 MAX232EPE 芯片介绍MAX232EPE 芯片是美信（MAXIM）公司专为 RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5V 单电源供电其特点是符合 RS-232所有的技术标准、只需要单一 +5V 电源供电、功耗低，典型供电电流5mA 、内部集成2个 RS-232C 驱动器、高集成度，片外最低只需4个电容即可工作等特点。4.4 STC89C52 功能特性概述STC89C52RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速单片机，它是一种低功耗、高性能 CMOS 8位微控制器，具有 8K 在系统可编程 F
37、lash 存储器。与工业 80C51 产品指令完全兼容。主要特性如下：增强型 8051 单片机，6 时钟/机器周期和 12 时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统 8051 单片机。1.工作电压：5.5V3.3V（5V 单片机）/3.8V2.0V（3V 单片机） 。2.工作频率范围：040MHz，相当于普通 8051 的 080MHz，实际工作频率可达 48MHz。3.用户应用程序空间为 8K 字节。4.片上集成 512 字节 RAM。5.通用 I/O 口（32 个） ，复位后为：P1/P2/P3/P4 是准双向口/弱上拉，P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作
38、为 I/O 口用时，需加上拉电阻。6.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。7.具有 EEPROM 功能。8.具有看门狗功能。9.共 3 个 16 位定时器/计数器。即定时器 T0、T1、T2。1410.外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。11.通用异步串行口（UART） ，还可用定时器软件实现多个 UART。12.工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级） 。13.PDIP 封装 7
39、。4.5 STC89C52RC 单片机的引脚STC89C52RC 单片机内部的总线是单总线结构,就是数据总线和地址总线是公用的。STC89C52RC 具有 40 条引脚, 和其他系列单片机引脚是兼容的。这 40 条引脚可分为 I/O 接口线、电源线、控制线、外接晶体线 4 部分组成 8。STC89C52RC 单片机是双列直插式结构，如图 7 所示。图 11 STC89C52RC 引脚分配图STC89C52RC单片机是在一块芯片中集成了CPU、存储器 、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件。其内部主要包括1个8位CPU、1个振荡器及时钟电路、RAM、 ROM内存、2
40、个16位定时器/计数器、32条可编程的I/O线和一个可编程的全双工串行接口、5个中断源、2个中断优先级中断结构 8。STC89C52RC 单片机引脚功能如下。VCC（40 引脚）：接电源电压。VSS（20 引脚）：接地。P0 端口（P0.0P0.7 ，3932 引脚）：P0 口它是一个漏极开路的 8 位双向 I/O 口。作为输15出端口，每个引脚可以驱动 8 个 TTL 负载，对端口 P0 写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在 Flash ROM 编程时，P0 端口接收指令字节
41、；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻即可。P1 端口（P1.0P1.7 ，18 引脚）： P1 口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4 个 TTL 输入。对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这个是可用作输入口。P1 口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。（1）电源和接地引脚（2 个）GND：接地脚；VCC ：正电源脚，接+5V 脚。（2）外接晶体引脚（2 个）XTAL1：接到晶体的一端。在振荡电路中，它作为输出端。振荡电路的频率直接影响着晶体本身具有的频率
42、。当外部的时钟电路提供频率时，这个引脚就会得到时钟电路送至的外部脉冲，这也是检查振荡电路的方法，只要外接一个示波器，然后观察脉冲信号就可判断振荡电路的好坏。XTAL2：接外部晶体的另一端。它是振荡电路反向放大器的输入端。采用外部时钟的时候，这个引脚必须要接地 9。（3）复位引脚（1 个）REST：该引脚为单片机的上电复位引脚，高电平有效。当单片机电源电压和单片机工作电压一致的时候，与此同时单片机振荡器也进入正常工作状态，复位引脚如果能连续得到两个机器周期大小的高电平，就可以实现复位操作，使单片机恢复到最初始的状态。（4）控制引脚（3 个）ALE/PROG：地址锁存允许信号。当访问外部存储器时，
43、ALE 用来锁存 P0 扩展地址低 8 位的地址信号；当外部存储器没有得到访问时，ALE 端就会以其自身的频率输出，大小是时钟振荡频率的 1/6。当然它也可用于外部定时或其他需要。另外，该引脚还是一个复用脚，在编程期间，将用于输入编程脉冲。PSEN：外部 程序存储器 的选通信号。不是每个时候都会出现/PSEN 有效，只有当外部程序存储器取指令的时候，才会出现/PSEN 信号，而且是每个机器周期出现两次。在其他情况，每个周期出现的这两次有效的/PSEN 信号将不会出现，比如在访问外部 数据存储器的时候，而且此时/PSEN 产生的是负脉冲，它的作用是对外部程序存储器进行读操作 10。EA/VPP：
44、内外程序存储器选择控制引脚。当/EA 接高电平时，单片机先从内部程序存储器取指令；当程序长度超过 FLASH ROM 的容量时，自动转向外部程序存储器；当/EA 为低电平时，单片机则直接从外部程序存储器取指令。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为重新复位；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，/EA/VPP 引脚也可提供12V 编程电源（VPP） 。16（5）输入/输出引脚（32 个）P0 口：P0 是一个漏极开路的 8 位准双向输入输出口，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 在锁存器写入的电平全为高电平的时候，
45、就表示 P0 口此时是作为输入口使用，而当 P0 口全部端口不接任何外围设备的时候，可以把此时的 P0 口当做一个输入，而且是阻抗值非常高的输入。在单片机访问片外存储器时，P0 口作为一种数据总线，而且只能提供低 8 位，并且是分时提供。在访问期间，作为 P0 口内部的上拉电阻，其表示有效。对其他一些单片机，比如 8751，它不需要对 EPROM 进行外扩，所以 P0 口可作为一个数据输入输出口。此时若 P0 口被用作输入口时，就必须接上拉电阻。P1 口：P1 口内部有上拉电阻，因此可以作为准双向 I/O 口。P1 口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。由于内部上拉的缘故，当 P1 口的管脚写入
46、“1”后，内部上拉为高电平时，就表示其可用作输入端口，当 P1 口被外部下拉为低电平时，表示其将作为输出电流端口。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为低八位地址接收 11。 5 软件设计软件设计包括总系统设计和局部系统设计，局部系统设计主要包括传感器的软件设计、物料大小范围的设计、LCD1602显示器的设计等。5.1 系统软件编程环境介绍自动加料机系统软件设计采用 C 语言编程，编译环境为 keil UV4。keil C51 是美国 Keil Software 公司推出的 51 系列兼容比较完善的单片机 C 语言软件开发系统，和汇编相比，C 在功能上、结构性、可读性、查错上有明显的优势，
47、个人感觉易学易用，很容易进行把握。Keil C51 软件同时提供较为丰富的库函数和功能非常强大的集成开发调试工具，全Windows 操作界面。另外更有使用意义的方面，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到keil C51 生成的目标代码效率非常之高，很容易引导使用者找到编程的错误之处、容易理解。此外当开发大型软件时更能体现高级语言的优势 14。Keil C51软件可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。程序编写人可用IDE或汇编源文件，然后分别有C51及A51编辑器编译连接生成单片机可执行的二进制文件（.HEX）文件，然后通过单片机的烧录软件在这里我使用的是STC-ISP官方烧
48、录工具将HEX 文件烧入单片机内。软件主要3个方面：1是初始化系统；2是按键检测；3是数据采集、数据处理并进行显示。这三个方面的操作分别在主程序中来进行。程序采用模块化的结构，采用这样的方式程序结构清楚，同时易编程和易读性好，也便于调试和修改 15。175.2 系统主程序流程图系统软件主程序流程图如图 8 所示开始启动 A/D 转换数据处理LCD 显示物料重量压力传感器置零处理初始化物料小于 1kg驱动自动加料绿灯闪红灯亮加料停止 绿灯亮表示在加料YN结束LCD1602 显示器STC89C52图 12 主程序流程图5.3 系统的调试将电路板实物做完以后，接下来需要做的工作就是调试。这是理论指导
49、实践最重要的一步。18调试工作需要耐心与细心。因此在调试过程中必须保持冷静的头脑，同时应该具备较强的电路分析能力。自动加料机控制系统的调试需要软硬件结合起来调试。在软硬件结合调试的过程中所遇到的部分问题：1、电子电路的设计中对各种影响因素的考虑不够完全，比如 PCB 板忘记设计安装红灯和绿灯的位置。2、系统设计不够优化，有待改善，需要加强思考完善方案。3、对各种实用芯片价格了解不够，购买时候比较盲目、选择上任有欠缺，如所选的电桥式压力传感器价格较贵，这些都为我今后的学习和工作留下了积极的影响、值得思考。6 结束语本设计是基于 STC89C52RC 的自动加料系统没有外扩 ROM 和 RAM，程序直接放在 STC89C52RC内部闪存中。自动加料机由 STC89C52RC 单片机和 LCD1602 显示器、二极管、压力传感器等组成的，其工作原理是压力传感器感测物料压力传递给单片机、液晶显示屏显示当前压力值，同时单片机显示当前压力与单片机设定的物料压力大小范围进行比较，从而实现自动控制物料在设定范围，实现智能控制物料大大节约成本提高了效率，但是做的不足的地方是部分功能还没有完善、同时
