C8051F064在SLBT-1型便攜式細紗條干儀中的應用

石長勇

（遼寧新眾網絡科技有限公司 遼寧 沈陽 110000）

0 引言

條干儀是一種測量紗線條干的儀器，可以測量出紗線的條干不均率、條干變異系數CV%，測出紗疵并做出紗疵分級，繪制出紗線的質量分布圖。普通的條干儀是在實驗室里進行紗線的測量工作，而SLBT-1型便攜式細紗條干儀則是在現場進行測量，方便快捷的反映出紗線的條干質量。由于現場和實驗室相比較，在溫度和濕度上都有較大的差異，因此對本儀器采用的CPU有很高的要求。

1 系統總體設計

1.1 CPU 的選擇

通過對現場環境的分析，我們選用了C8051F系列單片機里的C8051F064。由于系統的采集電壓輸入是毫伏級的，因此對CPU的AD采集在速度和分辨率上都有比較高的要求，C8051F064有非常豐富的片上資源，有2個16位、1Msps并帶有DMA控制器的ADC。16位的高速ADC可以對毫伏級的輸入電壓有非常精確的采集結果，從而保證了采集數據的速度和準確，對下步的數據處理打下好的基礎。C8051F064單片機具有高速的、流水線結構的、與8051兼容的CIP-51內核，在相同的晶振頻率下，C8051F系列單片機的指令速度要比普通的51單片機快10倍，這也保證了大量的數據采集和數據處理對CPU處理速度的要求，從而也可以把每一次的測量結果快速準確的顯示到人機界面上。

1.2 RAM 的擴展

由于每次測量需要采集1000～2000組16bit的數據，這些數據全部需要保存到RAM中，在測量結束以后再對RAM中的數據進行計算處理，這就需要有大量的RAM空間，而C8051F064的內部RAM只有4352字節，這就必須要擴展RAM存儲器。C8051F064具有外部的存儲器的接口，可以方便擴展外部存儲器。本系統采用了IS61LV5128存儲器，IS61LV5128是低功耗高速的、512K字節隨機存儲器，符合了本系統的大數據量高速度的要求。

1.3 TLC7528組成的DA轉換系統

由于受紗線種類和支數的影響，輸入的采集電壓最高可以達到600毫伏左右，如果在次種紗線的測量過程中出現棉節紗疵，電壓將會提高4倍以上，這樣就會有可能超過AD采集的基準電壓2.4V，因此在輸入級設計了由TLC7528組成的DAC系統，該電路系統可以對輸入的采集電壓分壓，在本系統中實現了兩檔紗線的測量，對30Ne以下的紗線采用低支檔測量，TLC7528對電壓減半，輸入到AD的輸入端，對30Ne以上的紗線采用高支檔測量，TLC7528把電壓1：1的輸入到AD輸入端。從而保證了系統數據采集的可靠性。

1.4 人機界面

本系統采用了320*240點陣的單色帶觸摸的LCD。屏自帶的觸摸屏代替了外接鍵盤，使得操作更加方便，也縮小了手持式設備的體積。320*240點陣可以有足夠的空間顯示出數據表格，曲線等界面。

1.5 與PC機通信

C8051F064的ROM空間有限，通過擴展外部FLASH存儲器也不能滿足數據的存儲要求，因此采用了與PC機通信的方式，把數據表上傳到PC機打印保存。本系統設計為C8051F064采用RS485接口，通過RS232～RS485轉接器和PC機進行通信。

2 C8051F064的工作流程

本系統中C8051F064主要工作包括：數據采集、數據分析處理、人機界面的數據交換、與PC機的數據通信等。

2.1 參數設定

直接通過人機界面的觸摸屏來進行參數的設定，C8051F064通過讀取相應的設定值，得到TLC7528的電壓倍數，并通過計算得出系統必要的參數，最后將參數保存到24C64存儲器。

2.2 數據采集

C8051F064具有帶DMA控制器AD轉換，本系統中為了提供CPU的效率和數據采集的靈活性，沒有采用DMA方式，而采用了定時器中斷的采集方式，數據采集的時間可以通過人機界面設置的參數計算得出。在每次采集數據的間隔時間，分析上一次采集數據的可用性，利用軟件濾波的方法濾除噪聲等一些電壓干擾信號。將正確可用的數據保存到外部RAM中，供測量結束以后計算使用。

2.3 數據分析處理

每次測量結束后C8051F064要進行大量數據的分析處理，需要計算出紗線的支數和材料系數、條干變異系數、質量分布圖和數據表格。

2.4 將數據顯示到人機界面

將數據處理結束以后計算出的參數顯示到人機界面，包括支數、材料系數、條干變異系數、質量分布圖等。

2.5 數據上傳PC機并打印

將多次測量的結果保存到數據表格中，將數據通過RS232通信上傳到PC機打印。PC機的上位機界面采用VB編寫，數據上傳到PC機后可以將表格打印，或者直接保存到PC上，方便紡織廠分析紗線的質量問題。

3 結束語

在本系統中，C8051F064 充分發揮了16 位高速AD 的優勢，使采集數據高速而準確，是本系統設計功能得以實現的關鍵所在。本系統也充分利用了C8051F 系列單片機的高速指令系統，使得整個系統在快速采集大量數據的同時，有充分的時間進行分析計算。

［1］趙亮，侯國銳.單片機C語言編程與實例[M].人民郵電出版社.