25 河北工程大学毕业设计说明书 通过ISP技术，电路板上空白器件可以编程写入最终用户代码，即使将芯片焊接在电路板上，只要留出和上位机接口的这个串口，就可以实现芯片内部储存器的改写，而无需再取下芯片。已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程。ISP通过单片机上引出的编程线、串行数据、时钟线对单片机内部的Flash存储器进行编程，编程线与I/O线共用，不额外增加单片机的引脚。

4.6传感器接口设计

悬梁式称重传感器有四条接线，红色为激励正（EXC+），接10V电源，黑色为激励负（EXC-）接地，绿色为信号正（SIG+）接入AD7730的ANI（+）引脚，白色为信号负（SIG-）接入ANI（－）引脚，之间串联10K限流电阻。

图4-7为悬梁式称重传感器和E6B2-CWZ6C编码器接口设计电路原理图。

图4-7编码器与和称重传感器的接口电路

E6B2-CWZ6C编码器正常工作的激励电压为5~24V DC，激励电压的选择直接关系到数据脉冲的电压值。所以本系统选用5V DC作为激励电源，输出的脉冲信号可以直接送单片机计数。E6B2-CWZ6C编码器有6条接线，褐色为VCC，黑色为A相输出，白色为B相输出，橙色为Z相输出，蓝色为0V，最后一条为屏蔽线GND。A、B两相信号的脉冲表示码盘轴所转的角度，当A相超前B相90o时表示码盘正转，当B相超前A相90o时表示码盘反转。Z相为零脉冲信号，码盘每转一周变化一次。本系统中，因为传输皮带正常工作时方向不会改变，所以不存在鉴相问题。使用单片机的外部中断INT0，以边沿触发方式对A相输出的脉冲计数。

4.7 Profibus-DP接口扩展

PROFIBUS是由西门子等公司组织开发的一种面向工厂自动化、过程自动化的国际性

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26 河北工程大学毕业设计说明书 现场总线标准。PROFIBUS的开发始于1987年，1989年立项为德国标准DIN19245（Deutsche industrial Norman），1996年3月被批准为欧洲标准EN50170（European Standard），并于2000年成为IEC61158（International Electro technical Commission）。我国于2001年正式批准PROFIBUS现场总线成为我国机械行业工业控制系统用现场总线的国家标准。PROFIBUS的用户组织PI（PROFIBUS INTERNATIONAL）成立于1995年，在30多个国家和地区都有地区性的PROFIBUS用户组织，会员众多。我国的相应组织PROFIBUS专业委员会CPO（Chinese Profibus User Organization）成立于1997年，下设的“PROFIBUS产品演示及认证实验室”和“PROFIBUS技术中心”负责产品认证和技术支持。总之，PROFIBUS是一种具有广泛应用范围的、开放的数字通信系统，适合于快速、时间要求严格和可靠性要求高的各种通信任务。目前已广泛应用于制造业自动化、过程工业自动化、楼宇和交通电力等领域。PROFIBUS由三种兼容的通信协议类型组成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification，现场总线报文规范）。

RS-485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术其应用既适用于需高速传输的系统，也适合于简单、廉价、需快速铺设的场合。RS-485采用平衡差分传输方式，在一个两芯卷绕且有屏蔽层的双绞电缆上传输大小相同而方向相反的电流，以削弱工业现场噪声，且避免多个节点间接地电平差异的影响。其传输数据的速率为9.6Kbps~12Mbps，且一个系统中总线上的传输速率对连接在总线上的各个设备是统一设定的。各个设备均连在具有线型拓扑结构的总线上。每一个线段可以连入的最大设备数目为32，每个线段的最大长度为1200米。当设备数目多于32时，或扩大网络范围时，可以使用中继器连接各个不同的网段。

本系统采用创捷PQ20系列外置式Profibus-DP从站桥接模块实现现场总线接口扩展，该模块提供用户利用RS232/RS485串行通讯端口和Profibus总线系统通讯功能的现场总线网关设备。它可以采用标准的DIN轨道安装方式，采用直流24V电源供电，符合工业应用的标准要求。它完全兼容Profibus-DP总线协议，可以自由设定3～126的Profibus-DP从站地址。是为满足国内传统工控产品制造商在PROFIBUS现场总线领域的推广需求而专门设计开发的。广泛应用于仪器仪表、人机界面、智能高低压电器、变送器、智能现场测量设备、变频器、电机启动保护器等设备。该系列的产品具有独特的设备数据综合描述软件，使用户利用PC就能轻松设置从站地址、识别码、输入输出长度等信息，还可读取相关信息，并能自动生成GSD文件，使设备在现场总线控制系统中更加智能化，增强现场级信息集成能力，更突出本产品的可维护性、高集成性、互操作性和开放性。

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27 河北工程大学毕业设计说明书 4.8本章小结

本章对传输带动态称重系统的硬件设计做了详细的介绍，主要包括单片机和数模转换器的选择，数据采集电路和通信接口的设计和现场总线接口的扩展。着重阐述了基于AD7730芯片的称重传感器数据采集电路的设计与实现，这是硬件设计的核心功能部分。单片机的程序设计将在下一章中详细阐述。

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28 河北工程大学毕业设计说明书 5 单片机软件设计

前面章节已经介绍了系统数据采集硬件电路的设计，本章开始介绍系统软件部分的设计与编写。

常见的MCS-51系列单片机编程语言有4种，即汇编语言、C51语言、BASIC语言和PL/M语言。目前使用最多的单片机开发语言是汇编语言和C51语言，这两种语言都有良好的编译器支持，使用广泛。

一般来说汇编语言用于对效率要求较高的小型程序，C51语言用于编写较为复杂的程序。本系统由于涉及的功能模块较多，所以单片机软件主要采用C51语言编写。对于C51语言的开发，目前有很多成熟的开发环境，本系统采用Keil C51集成开发环境。

5.1 Keil C51开发工具介绍

Keil C51是美国Keil Software公司推出的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。C语言在功能上、可读性、可维护性、结构性上都明显优于汇编语言，因而易学易用。Keil C51目前已经达到uVision3版本，版本号为v7.50a。

Keil C51软件提供功能强大的集成开发调试工具和丰富的库函数，全部是Windows风格界面。值得一提的是，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，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。

Keil C51能够对51系列单片机以及51系列兼容的绝大部分类型的单片机进行设计。除了支持C51语言外，它也可以直接进行汇编语言的设计与编译。Keil C51是一个非常优秀的集成开发环境，受到广大单片机设计者的青睐。

5.2单片机系统软件设计

根据系统主要功能，将系统软件分为4个主要功能模块：主程序模块、AD7730转换模块、脉冲计数模块及串行通信模块。

该软件完成的任务是：通过AD7730转换模块采集称重传感器电桥输出的电压信号，并将转换得到的24位数据信号，同时由脉冲计数模块完成对测速传感器的输出脉冲进行计数，单片机通过串行通信模块将24位A/D转换数据和脉冲计数值发送到上位机进行最终处理。

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