0引言
在现有水泥包装机的称重器中总结有如下问题：AD数据采集转换器精度不够，影响整体称重效果，自行设计转换器导致电路复杂，成本上升；显示部分采用驱动芯片和达林顿管扩流设计，使电路板面积、成本均增加；普通键盘采用矩阵式设计，程序查询单片机端口并响应中断，导致程序执行时间较长，在生产中出现死机、设定值不能写入等情况。本设计就是在实际生产中针对以上问题，并考虑信号输入范围、信号放大、转换精度、程序执行、制作成本等因素，提出的如下解决方案。
1控制硬件电路设计
该设计以51系列单片机为核心，数据采集系统中应用TM7705对压力传感器的毫伏级信号进行采集。这里充分利用了TM7705的内置前置放大器放大倍数可以随时由程序更改的特点，根据系统精度要求对TM7705的输入通道进行设定增益，然后计算所需数据。显示电路由数码管显示驱动芯片CH451采用动态扫描动态驱动5位数码管，由8/3线八进位优编码器74LS148，通过外部中断“0”进行键盘输入。硬件电路连接如图1所示。

1.1AD数据采集转换电路
TM7705利用Σ-△转换技术实现了16位无失码性能。该器件可以接受直接来自传感器的低电平的输入信号，然后产生串行的数字输出。TM7705为4.75～5.25V单电源。TM7705是双通道全差分模拟输入，有一个差分基准输入。当电源电压为5V、基准电压为2.5V时，它的双极性输入信号范围是±10mV~±1．225V。TM7705以AIN(-)输入端为参考点，增益值可编程：1～128、信号极性以及更新速率的选择可用串行输入口由软件来配置。该器件还包括自校准和系统校准选项，以消除器件本身或系统的增益和偏移误差。
传感器直接与TM7705的输入端相连。由于模拟输入和基准输入是差分的，模拟调制器的大部分电压都是共模电压，TM7705良好的共模抑制性能能消除这些共模输入信号里的共模噪声，数字滤波器能抑制供电电源产生的除了调制器采样频率整数倍的频率以外的宽带噪声。P1.0口是外部的串行时钟发送脉冲给SCLK的输入端口，以访问TM7705的串行数据。2.4576MHz晶振接在CLKIN和MCLKOUT二引脚之间。注意在读写过程中串行数据的传输顺序为高位在先，低位在后。在读取A/D转换结果时,需先检测DRDY位，只有在该位为低电平时，才能读取已更新的A/D转换结果。通过向CS加低电平，TM7705串行接口能在三线模式下工作，CLK、IN、OUT线用来与TM7705进行通信。
1.2CH451驱动显示电路
数码管驱动芯片CH451与单片机的连接如图１
所示。CH451对数码管采用动态扫描驱动，顺序为DIG0~DIG7，当其中一个引脚吸入电流时，其它引脚则不吸入电流。CH451内部具有大电流驱动级，段电流不小于25mA，字电流不小于150mA，可以直接驱动0.5英。段驱动引脚SEG0～SEG6分别对应数码管的段A～G，段驱动引脚SEG7对应数码管的小数点，字驱动引脚DIG0～DIG7分别连接5个数码管的阴极。CH451的段驱动引脚串接的200Ω电阻用于限制和均衡段驱动电流。
CH451的串行接口是由硬件实现的，单片机可以频繁地通过串行接口进行高速操作，而不会降低CH451的工作效率。将TXD与DCLK连接可提供串行时钟，以使CH451在其上升沿从DIN输入数据，并在其下降沿从DOUT输出数据。LOAD用于加载串行数据，CH451一般在其上升沿加载移位寄存器中的12位数据以作为操作命令进行分析和处理。也就是说，LOAD的上升沿是串行数据帧的帧完成标志，此时无论移位寄存器中的12位数据是否有效，CH451都会将其当作操作命令来处理。应注意的是，在级联电路中，单片机每次输出的串行数据必须是单个CH451的串行数据的位数乘以级联的级数。
1.3优先编码器74LS148扩展中断
标准的51系列单片机只有2个外部中断输入端。而当系统的外部中断源大于或等于3个时，则考虑通过中断扩展获得更多的外部中断端口。该系统由8/3线八进位优编码器74LS148，通过外部中断“0”进行键盘输入。1片74LS148连接有8个按键，分别是“清零”、“瞬时计重”、“设置”、“复位”、“计重”、“↓计数”、“+”、“—”键，用来完成用户与系统的通信，方便用户对称重器的数值设置，控制系统的一切行为。
2软件程序设计
该控制系统具备瞬时计重显示、自动清零、目标值设定、袋数记忆、总重记忆等多种功能。其程序如下：
#include
#define nop _nop_();
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
#define th0_con 0xfe //500us定时
#define tl0_con 0x1c
#define t0_times 8 //4ms选通切换
//AD转换器SPI总线定义
sbit tmdrdy= P1^4; //AD转换准备完毕信号
sbit tmrst=P1^1; //AD转换器复位信号
sbit tmlk = P1^0; //AD转换器时钟信号
sbit tmdin= P1^2; //AD转换器数据输入输出口（复用）
uchar drdy,dat0_7705,dat1_7705;
sbit buzzer=P1^7; //蜂鸣器控制（高电平开）
sbit chload=P0^0; //CH451 load
sbit rxd1=rxd; //CH451 din
sbit txd1=txd; //CH451 dclk
float idata dianya; //AD转换电压值
float idata auto_shuju; //AD转换读取16进制值
void display(uchar xs_data,uchar xs_contrl);
uint rd_7705(void);
uchar rd_7705_b(void);
voidwr_7705(uchar x);
void ad7705_int(uchar pga);
uchar read_7705(void);
uint sam_7705(void);
void cath(void);
void delay(uint i);
uint rd_7705(void);
void main(void)
{
buzzer=0;
TMOD=0x21;
TH0=th0_con;
TL0=tl0_con;
ET0=1;
TR0=1;
EA=1;
reset=0;
delay(50);
reset=1;//AD7705复位命令
nop;
nop;
⋯⋯
}
3总结
该系统中的元件以低耗、高能、耐用、精确、易于操作等为优先考虑因素，经对实验样机的多次检验，证明该设计合理、结构简单、故障率低、操作简单、袋重合格率高、成本相对较低，达到了设计的预期目标，并且具有较好的通用性。
在实际自作时应注意：若电路板为双面板，要把模拟地和数字地严格分开，只在最后一点与电源地相连，地线尽量宽；TM7705的自校准功能能有效地抑制漂移，在编程时要定期进行校准；有条件的场合应做到印制线路板每一器件的“单点接地”，并且TM7705的器件下面不走信号线。

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