基于PIC18F4580的糧食稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2．2 傳感器及AD轉(zhuǎn)換電路
負(fù)荷傳感器作為系統(tǒng)信號采集的最前端，其性能直接決定了稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。為了滿足實(shí)際稱重時(shí)的精度要求，本系統(tǒng)中選用四線電橋式壓力傳感器，敏感度為1 mV／V，精度等級為0．05、量程為1kg。
AD7799是一款高精度、寬動態(tài)范圍、△-∑型3通道24位ADC，該芯片自帶低噪聲、可編程增益的儀表放大器，可以與mV級輸出信號的傳感器無縫相連，簡化電路板設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)可靠性。此外片上可直接實(shí)現(xiàn)內(nèi)部自校準(zhǔn)、系統(tǒng)校準(zhǔn)等，可以消除零點(diǎn)誤差、滿量程誤差及溫度漂移的影響，為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)提供方便。
AD7799在2．5 V參考電壓，4．17 Hz刷新率，128倍增益時(shí)RMS噪聲小于27 nV，如果采用敏感度為1 mV／V的傳感器，在激勵(lì)電壓為5 V時(shí)的滿量程輸出為5 mV，若要達(dá)到0．1 g的精度，最小可分辨的電壓為：
因此初步估算可以決定該AD芯片可以滿足本系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換精度的要求。
實(shí)際模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的電路設(shè)計(jì)如圖3所示，PIC18F4580通過三線SIP接口來讀寫片上寄存器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣和標(biāo)定等操作，其中AD7799上的SCK、MOSI、MISO信號分別與單片機(jī)上的RC3、RC4、RC5相連。數(shù)字和模擬部分的電源引腳都接上合適的去耦電容降低系統(tǒng)噪聲。參考電壓VREF+和VREF-由電源通過電阻分壓后得到。差分信號輸入端AIN1+及AIN1-通過無源低通濾波器后連接在負(fù)荷傳感器的差分輸出端。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/171921.htm
2．3 人機(jī)界面及USART電路
LCD顯示采用QC12864B漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，采用并行連接的方式。液晶工作電壓及背光電源為5 V供電，數(shù)據(jù)線DB0-DB7與IC181 74580的RA口相連，控制線RS、RW、E與RE口相連。用來顯示相關(guān)調(diào)試結(jié)果，加上單片機(jī)的部分RB口作為按鍵的輸入組成人機(jī)界面。
USART電路采用MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)PIC18F4580與上位機(jī)之間電壓及驅(qū)動電流的匹配。在實(shí)際調(diào)試中，需要通過USART接口向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)以調(diào)試單片機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)以及對AD采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和測試。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用HI-TECH公司針對PIC18系列設(shè)計(jì)的C語言編譯器進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，該編譯器支持多種數(shù)據(jù)變量類型和數(shù)據(jù)存儲位置的設(shè)定，并能高效的壓縮代碼長度。提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
3．1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)
單片機(jī)系統(tǒng)在上電后主程序首先初始化單片機(jī)內(nèi)部資源，包括各個(gè)IO的輸入輸出狀態(tài)，默認(rèn)輸出值；SPI接口的采樣點(diǎn)、數(shù)據(jù)輸出對應(yīng)的時(shí)鐘沿、總線空閑時(shí)的時(shí)鐘狀態(tài)和工作速度；USART接口的工作速度(波特率)，片上定時(shí)器的定時(shí)長度。然后是初始化系統(tǒng)板上資源，包括AD工作狀態(tài)的設(shè)定、AD的自標(biāo)定，并對LCD屏內(nèi)容清空并顯示初始化界面。初始化完成后根據(jù)按鍵輸入產(chǎn)生中斷進(jìn)入采集數(shù)據(jù)或系統(tǒng)標(biāo)定，若沒有中斷則按照定時(shí)器設(shè)定的15 Hz來刷新LCD顯示內(nèi)容，并清除看門狗以防止程序跑飛。系統(tǒng)主程序流圖如圖4所示。
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