摘 要

51单片机是一个独立的可编程控制芯片，具有强大的数据处理能力，本次设计就是基于51单片机来做的。电阻应变式压力传感器是一个将压力信号转换成电压信号的传感器件，因为51单片机只能处理数字信号，所以要将传感器产生的模拟信号通过A/D转换，在传给单片机进行处理。在这里用到的A/D转换芯片是ADC0804，它能将输入的模拟信号转换成8位数字信号。显示模块使用的是LCD1602液晶，通过编写程序，将压力信号经过处理在液晶上显示出来。本次设计主要包括了信号采集模块，通过电阻应变式压力传感器采集压力信号；信号放大模块，通过运算放大器（INA2126）将传感器产生的小电压信号放大；A/D转换模块；将放大的模拟信号转换成8位的数字信号；显示模块（LCD1602液晶）；程序编写，用来控制单片机的运行，从而达到设计目的；驱动模块，驱动一个电机，使电机的转速随着压力的变换而变换。本次设计很好的应用了单片机的可控制性，实现了对配料器的自动控制，所以本次设计的自动换配料系统是具有可行性的。

关键词：51单片机；压力传感器；A/D转换；液晶显示；电机

Abstract

51MCU is an independent programmable chip and has strong ability of data processing, the designed is based on 51MCU.Piezoresistive pressure sensor is a sensors that can take pressure sensor signal into voltage signal.51MCU can only process digital signal, so we should produce analog signal into digital signal by A/D, then process the digital signal by 51MCU.Here, A/D chip is ADC0804, it can produce the analog signal into the eight digital signals. Displaying module used the LCD1602, the pressure signal is displayed on the LCD with writing program. This design mainly includes signal acquisition module, it collects signal by the pressure sensor. The signal amplification module can amplify a small voltage signal by the operational amplifier(INA2126). The A/D module can produce the analog signal into the digital signal. The programming is used to control the operation of the MCU. The driver module can control the speed of motor with the change of pressure change. The design applied the MCU and can automatically control the batcher. So the design of automatic batching system is feasible.

Keyword: MCU; Pressure Sensor; A/D; LCD; The Motor

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 自动配料控制系统的研究现状 1

1.3 本次设计主要的工作 2

1.4 预期目标及章节安排 3

1.5 本章小结 3

第2章 自动配料控制系统的总体设计方案 4

2.1 配料系统的功能分析和模块划分 4

2.2 配料系统各个模块分析 5

2.2.1 信号采集模块分析 5

2.2.2 信号放大模块 6

2.2.3 控制模块 7

2.2.4 A/D转换模块 7

2.2.5 信号显示模块 8

2.2.6 电机驱动模块 9

2.3 本章小节 9

第3章 系统各个模块的电路设计 10

3.1 压力传感器的内部电路设计 10

3.2 信号放大电路设计 11

3.3 A/D转换电路设计 12

3.4 控制模块电路的设计 14

3.5 液晶显示模块电路的设计 15

3.6 电机驱动电路的设计 17

3.7 本章小结 17

第4章 配料控制系统软件设计 19

4.1 系统流程框图设计 19

4.2 系统软件设计与实现 20

4.2.1 延时的实现 20

4.2.2 按键扫描的实现 20

4.2.3 液晶控制的实现 20

4.2.4 A/D控制的实现 21

4.2.5 电机驱动的实现 22

4.3 本章小结 24

第5章 系统调试与分析 25

5.1 系统初始化调试 25

5.2 系统的按键测试 25

5.3 系统功能测试 27

5.4 本章小结 28

第6章 结论 29

参考文献 31

附录A 配料控制系统的原理图 32

附录B 配料控制系统的PCB图 33

附录C 配料控制系统程序 34

致谢 41

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

随着社会的进步，人们的需求也越来越大，因此，经济的发展也需要不断的加快。制造业作为我国经济发展的重要一块，必须经过不断的发展和完善，才能适应我国当前的社会发展，才能满足当前的国人需求。所以仅仅依靠传统的制造技术根本达不到要求，但是随着科技的飞速发展，我国的制造技术也会进一步得到提高。

怎样的制造技术才能满足当前的需求呢？解放人力的同时，增加制造企业的生产力，这将会是解决问题最有效的方向。而电脑的产生很好的解决了这一问题，所以单片机在某种意义上来说作为最小的计算机将会起到非常重要的作用。将传感器和单片机的结合，就会很好的实现自动化以及智能化的目的。这里，所说的传感器是压力传感器，在制造业中（特别是配料行业），很多都用到了压力传感器，因此，了解压力传感器将会是非常有必要的。当然，压力传感器也分为了许多种类，这些各种各样的传感器是为了满足各种各样的情况而被制造出来的。在将来，人们也会对它们的要求越来越高，希望传感器的精确度更高，单片机的运行更快。这就需要科技的不断发展，以及研究者的不断创新。只有这样，人们的生活才会更趋向于智能化和自动化^[1]。

本次设计正是为了应对未来可能出现的问题而进行的一次科研探索。这次的设计对比以往传统的配料系统，具有更高的精确度，操作上也更简单方便，当然在成本上也更低。该设计采用的是51单片机作为核心控制芯片，利用压力传感器来采集重量信号，然后将传感器产生的模拟信号经过A/D转换成数字信号供单片机来处理。最后，将处理的结果通过LCD1602液晶显示出来，同时也对配料器中的电机进行控制，实现配料生产的全自动化。所以，本次设计的目的在于不增加成本，操作环境安全的前提下，使配料器更加趋向于智能化和自动化。

1.2 自动配料控制系统的研究现状

在最早期，人们进行一些配料工作时，使用的基本都是人工。但随着社会的发展，这种模式的配料方式渐渐跟不上经济的发展需求。大量劳动力的使用使得配料行业的成本太高，人们的消费力度远远无法满足这种高成本，因此许多配料行业开始亏本。为了解决这个问题，人们开始发明了自动配料控制器，这不仅解决了劳动力成本过高的问题，还大大增加了生产速率。