一種基于STC90C514AD的單片機(jī)起重量限制器的設(shè)計(jì)

【摘 要】 本文介紹一種以STC90C514AD第七代單片機(jī)為控制器（CPU）的起重量限制器。該設(shè)計(jì)集傳感技術(shù)、液晶顯示技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、軟件技術(shù)等多種技術(shù)為一體構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】 起重量限制器 單片機(jī)STC90C514AD 軟件技術(shù)

1 工作原理

起重量限制器是通過對(duì)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)壓力傳感器輸出的模擬量（0～20mv）電壓信號(hào)經(jīng)過濾波去除高頻諧波信號(hào)，進(jìn)入儀表放大器變成（0～5V），再輸入到單片機(jī)內(nèi)部模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換芯片中，由軟件采集、讀取、比較判斷及處理后，實(shí)時(shí)顯示載荷重量值。當(dāng)超載時(shí)，起動(dòng)報(bào)警程序發(fā)出聲光報(bào)警，并立即切斷起重機(jī)起升電源防止超載事故發(fā)生。

2 硬件組成

該系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，硬件以STC90C514AD單片機(jī)為核心，它包括電源電路、傳感器電路、濾波前置放大電路、單片機(jī)控制電路、漢字液晶顯示電路、鍵盤輸入電路、聲光報(bào)警電路、鍵盤輸入電路、繼電器輸出電路，詳見圖1。

2.1電源電路

電源電路是供給符合起重量限制器電路要求的電源電壓。限制器中有各種不同電路，單片機(jī)（CPU）、LCD漢字液晶顯示屏的電源是5V直流電壓，而傳感器、前置放大器電路的電源是±6V直流電壓，在電源前端采用電源濾波器，有效抑制竄入電源部分各種干擾尖峰脈沖、雜波和電源啟動(dòng)時(shí)的輸入浪涌，增強(qiáng)電源線上干擾的吸收及濾除能力。

2.2濾波前置放大器電路

壓力傳感器輸出0～20mv帶有雜波微小毫伏電壓，無法直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，因此需要進(jìn)行濾波、放大處理（0～5V），放大器采用了斬波穩(wěn)零式高精密運(yùn)算放大器ICL7650，它具有輸入偏置電流小、失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強(qiáng)、響應(yīng)快、漂移低、性能穩(wěn)定及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

2.3單片機(jī)控制器（CPU）電路

單片機(jī)是整個(gè)起重量限制器的核心，壓力傳感器受力輸出與外力成正比的微弱電壓信號(hào)經(jīng)濾波放大直接到控制器（CPU），采用第七代超強(qiáng)抗靜電、超強(qiáng)抗干擾、寬電壓、超低功耗、超低價(jià)、高速高可靠、高性能CMOS 8位單片機(jī)（STC90C514AD），片內(nèi)有56K字節(jié)程序存儲(chǔ)器（Flash）及片內(nèi)高達(dá)4352字節(jié)靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、看門狗、8通道10位高速ADC，4路PWM或D/A、EEPROM。

2.4漢字液晶顯示電路

起重量限制器的顯示部分采用FM-12864L帶中文字庫(kù)的液晶顯示器，通過液晶顯示起重機(jī)的工作狀態(tài)、起重量的數(shù)值、故障記錄查詢等功能。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。

2.5鍵盤輸入電路

起重量限制器的控制參數(shù)等信息，由鍵盤輸入電路來實(shí)現(xiàn)。通過按下不同的按鍵，實(shí)現(xiàn)不同的功能。可實(shí)現(xiàn)報(bào)警值設(shè)定、故障記錄查詢、立即停止值設(shè)定等相關(guān)功能。單片機(jī)STC90C每隔一個(gè)運(yùn)行周期就對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，當(dāng)掃描到某按鍵按下時(shí)則跳轉(zhuǎn)到按鍵程序，執(zhí)行相應(yīng)的功能程序。

2.6聲光報(bào)警電路

當(dāng)起重機(jī)發(fā)生危險(xiǎn)狀況時(shí)，起重量限制器發(fā)出預(yù)報(bào)警及超載報(bào)警，拉響蜂鳴器，紅黃色報(bào)警燈亮起，以提示操作人員。

3 軟件模塊設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)字濾波模塊、起重量數(shù)據(jù)采集運(yùn)算處理模塊、LCD液晶漢字顯示模塊、預(yù)報(bào)警處理模塊、超載報(bào)警處理模塊、看門狗模塊、鍵盤輸入模塊、故障監(jiān)測(cè)模塊等九大程序組成，各模塊相對(duì)獨(dú)立，便于算法改進(jìn)及功能擴(kuò)展。

由于起重量限制器采用廉價(jià)的高性能的STC90C514AD單片機(jī)，所以與同類產(chǎn)品相比具有很高的性價(jià)比，操作簡(jiǎn)單，安裝方便等特點(diǎn)，便于推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]STC90C58AD系列單片機(jī)指南.南通國(guó)芯電子有限公司

[2]何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編（1～8）.北京航空航天大學(xué)出版社

[3]王福瑞等.單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全.北京航空航天大學(xué)出版社，2002