面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的16路通用輸入模塊設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化專業(yè)

《面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的16路通用輸入模塊設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化專業(yè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的16路通用輸入模塊設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化專業(yè)（32頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)摘要摘要立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)作為一種用于存取的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，正被廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品存儲(chǔ)、配送以及生產(chǎn)運(yùn)輸過程中。由于現(xiàn)在的工業(yè)高度發(fā)達(dá)，市場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的控制要求越來(lái)越高，許多自動(dòng)化的設(shè)備和傳感監(jiān)測(cè)儀器都需要接入控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的接口能力就提出了更高的軟硬件要求，通用輸入模塊需求越來(lái)越迫切。目前通用輸入模塊的市場(chǎng)成本較高，兩路模擬量輸入，兩路開關(guān)量輸出的測(cè)控模塊售價(jià)高達(dá) 1800 元左右。如此高的價(jià)格阻礙了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)一步推廣，尤其是在中小企業(yè)的普及。每種單元模塊的通道數(shù)少，過少的通道會(huì)降低系統(tǒng)的集成度，提高集成的成本。不能自成系統(tǒng)獨(dú)立工作。很多應(yīng)

2、用場(chǎng)合既要求測(cè)控模塊在聯(lián)網(wǎng)后作為主機(jī)的輸入接口模塊使用，也要求其具有脫機(jī)可單獨(dú)進(jìn)行測(cè)控的能力。而目前的測(cè)控模塊僅可作為主機(jī)的接口模塊使用，不具備脫離主機(jī)獨(dú)立工作的能力。本文為了解決這些問題，利用單片機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)多通道數(shù)，或可以方便地對(duì)通道進(jìn)行擴(kuò)展的 16 路通用輸入模塊。盡可能做到使用戶對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，不重復(fù)選擇同一模塊，避免了造成不必要的硬件冗余，從而降低生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：立體倉(cāng)庫(kù)，通用模塊，單片機(jī)，輸入接口II Design of 16 Universal Input Modules for Stereoscopic Warehouse Control SystemAbstractA

3、s a storage system for access, the three-dimensional warehouse system is widely used in product storage, distribution, and production and transportation. Due to the highly developed industry, the market is increasingly demanding control of automated warehouse systems. Many automated equipment and se

4、nsing monitoring instruments require access control systems, and higher hardware and software are proposed for the interface capabilities of the system. Requirements, universal input module requirements are becoming more and more urgent.At present, the market cost of the universal input module is re

5、latively high, and the two-channel analog input and the measurement and control module of the two-way switch output are as high as 1,800 yuan. Such high prices have hindered the further promotion of computer control technology, especially in the popularity of SMEs. The number of channels per unit mo

6、dule is small, and too few channels will reduce the integration of the system and increase the cost of integration. Can not work independently as a system. In many applications, the measurement and control module is required to be used as the input interface module of the host after networking, and

7、it is also required to have the ability to be separately measured and controlled offline. The current measurement and control module can only be used as an interface module of the host, and does not have the ability to work independently from the host. In order to solve these problems, this paper us

8、es the single-chip technology to design a multi-channel number, or a 16-channel universal input module that can easily expand the channel. Whenever possible, the user can control the single device without repeatedly selecting the same module, thereby avoiding unnecessary hardware redundancy and redu

9、cing the production cost.Keywords: Stereo warehouse, General purpose module, Single chip microcomputer, Input interfaceIII目錄摘要.IVAbstract.V1 緒論.11.1 選題背景.11.2 課題意義.21.3 立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀.21.4 課題研究?jī)?nèi)容.32 系統(tǒng)總設(shè)計(jì).42.1 系統(tǒng)硬件總體方案.42.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖.53 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).83.1 電源模塊.83.2 顯示模塊.83.3 單片機(jī)控制模塊.113.4 報(bào)警模塊.123.5 RS232 轉(zhuǎn) US

10、B 通信模塊.133.6 信號(hào)調(diào)理電路.144 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì).164.1 編程環(huán)境.164.2 主程序控制流程.164.3 各個(gè)通道模塊初始化子程序.174.4 數(shù)據(jù)處理子程序.194.5 LCD 驅(qū)動(dòng)子程序.224.5 報(bào)警電路子程序.245 總結(jié)與展望.25參考文獻(xiàn).26致謝.28面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)11 緒論1.1 選題背景從汽車制造業(yè)到食品生產(chǎn)業(yè)，從醫(yī)療護(hù)理行業(yè)到其他服務(wù)類行業(yè)，供應(yīng)鏈管理都是其中不可或缺的一部分，而倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)作為其中的核心環(huán)節(jié)一直受到廣泛的關(guān)注。因此在對(duì)倉(cāng)庫(kù)管理的研究中涌現(xiàn)出大量杰出的理論成果，并且在實(shí)際應(yīng)用中也獲得了很好的效果，如產(chǎn)品制造領(lǐng)

11、域適時(shí)生產(chǎn)(Just in time, JIT)和精益制造，原料供應(yīng)、產(chǎn)品銷售領(lǐng)域的零庫(kù)存模式，己經(jīng)成為一些大型公司的戰(zhàn)略支柱。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)作為該研究領(lǐng)域的一個(gè)重要的分支，自二十世紀(jì)_50 年代被提出至今，這一概念己被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造、物流運(yùn)輸、存儲(chǔ)管理等各行各業(yè)，并且對(duì)提高生產(chǎn)制造質(zhì)量，提升用戶服務(wù)滿意度，及降低全球物流運(yùn)輸成本等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)也可稱為高架倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，其定義為:一種使用自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備在貨架間的固定通道中行駛，完成存取搬運(yùn)貨物的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)是一種及規(guī)劃、管理、控制、通訊、機(jī)電一體化為一體的綜合性自動(dòng)化系統(tǒng)?，F(xiàn)在的立體倉(cāng)庫(kù)如圖 1-1 所示。通

12、常自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)由貨架、堆垛機(jī)、運(yùn)輸車、運(yùn)輸通道、主控系統(tǒng)等組成，可以在沒有人為干預(yù)的情況下完成對(duì)多種類型貨物的操作，是一種完全自動(dòng)化的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的主要職責(zé)就是通過自動(dòng)化的機(jī)械和管理系統(tǒng)，將正確的貨物在正確的時(shí)間送至正確的地點(diǎn)，并且保證貨物完整沒有破損。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)需要關(guān)注的關(guān)鍵之處涉及到各個(gè)方面，如貨物及工作人員的安全性，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，系統(tǒng)的工作效率，建設(shè)和維護(hù)該系統(tǒng)所耗費(fèi)的資本等。嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)21.2 課題意義與普通倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)相比，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)具有節(jié)省人工成本，減小倉(cāng)庫(kù)占地面積等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制提高了系統(tǒng)的可靠性，降低出入庫(kù)的出錯(cuò)率。但其缺點(diǎn)也

13、非常突出，如柔性化還需進(jìn)一步提高，建設(shè)費(fèi)用較高，其中控制系統(tǒng)的投資會(huì)比普通倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)明顯增加。這就需要更多的電路接口支持功能的實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的測(cè)控儀器越來(lái)越滿足不了倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的需要，主要表現(xiàn)在:現(xiàn)代測(cè)控要求儀器不僅僅能單獨(dú)測(cè)量到某個(gè)量，而更希望它們能實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程自動(dòng)化、智能化，測(cè)量功能多樣化，能夠互相通信，實(shí)現(xiàn)信息共享，從而完成對(duì)被測(cè)各系統(tǒng)的綜合分析、評(píng)估，得出準(zhǔn)確的判斷。對(duì)于復(fù)雜的被測(cè)系統(tǒng)，面對(duì)各個(gè)廠家的測(cè)試設(shè)備，使用者需要的知識(shí)很多，這樣的儀器不僅使用頻率和利用率很低，而且硬件存在冗余。本論文設(shè)計(jì)出了基于單片機(jī)的通用多通道控制模塊，用戶可以根據(jù)自己的需求設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需功能。相對(duì)于現(xiàn)行控制

14、設(shè)備存在的售價(jià)高、功能單一、多數(shù)不能獨(dú)立使用的缺點(diǎn)，本研究開發(fā)的通用控制模塊具有成本低、多通道輸入輸出、可獨(dú)立使用且便于作為其他擴(kuò)展使用。1.3 立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀世界上第一座引入計(jì)算機(jī)控制的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)于 1963 年在美國(guó)建成，隨后日本開始大量投資建設(shè)立體倉(cāng)庫(kù)，目前己經(jīng)是世界上自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)量最多的國(guó)家。我國(guó)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)建設(shè)起步較晚，1963 年才擁有第一臺(tái)自主研制的橋式堆垛機(jī)。我國(guó)第一次將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)引入立體倉(cāng)庫(kù)建設(shè)始于 1973年，該套自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)于 1980 年正式投產(chǎn)。迄今為止，我國(guó)己經(jīng)擁有超過 500 座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)主要應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涵蓋了與我

15、們生活息息相關(guān)的各行各業(yè)，包括煙草、醫(yī)藥、軍隊(duì)、汽車制造、食品和機(jī)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)?。倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的主要作業(yè)類型包括以下幾點(diǎn):原料物資或成品等的流動(dòng)、存儲(chǔ)、控制和管理。目前國(guó)際上，倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的不斷進(jìn)步主要依賴于自動(dòng)化控制領(lǐng)域的不斷完善和計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷進(jìn)步。當(dāng)今世界，全球化經(jīng)濟(jì)發(fā)展正變?yōu)橹髁髭厔?shì)，越來(lái)越多體制完善的國(guó)際化公司加入了世界經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的行列，這種全球化的競(jìng)爭(zhēng)不僅是為了爭(zhēng)取更多的客戶開拓更多新的市場(chǎng)，還為了爭(zhēng)取到全球更多的可用勞動(dòng)力資源。由于激烈的競(jìng)爭(zhēng)，生產(chǎn)消費(fèi)模式正經(jīng)歷著巨大的轉(zhuǎn)變，與此同時(shí)，全球化供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)與管理己經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)課題被越來(lái)越多的公司和研究機(jī)構(gòu)所關(guān)注。面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通

16、用輸入模塊設(shè)計(jì)3然而，全球化供應(yīng)鏈并不是一個(gè)由政策、供應(yīng)商合同和采購(gòu)商合同組成的抽象概念。一條供應(yīng)鏈能夠正常運(yùn)行，需要一套完整的實(shí)體物流系統(tǒng)作為支持，可以將各種各樣的物資以及時(shí)、高效、經(jīng)濟(jì)的方式送達(dá)目的地，隨著供應(yīng)鏈的全球化擴(kuò)張，各大公司開始意識(shí)到如何操作供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的原材料、半成品和成品存儲(chǔ)，直接影響到供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的靈活性，公司的服務(wù)能力與客戶需求響應(yīng)速度，以及供應(yīng)鏈的運(yùn)營(yíng)成本?；趥}(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)在供應(yīng)鏈中的核心地位，隨著全球供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)日漸擴(kuò)大與復(fù)雜化，許多公司認(rèn)識(shí)到倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)不僅是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，也是一個(gè)重要的信息節(jié)點(diǎn)，隨著供應(yīng)鏈對(duì)精簡(jiǎn)、及時(shí)、正確性的要求，特別是對(duì)庫(kù)存可視化、準(zhǔn)確性的要求，倉(cāng)

17、儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)在供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成敗發(fā)揮著決定性作用。1.4 課題研究?jī)?nèi)容課題為了滿足現(xiàn)在立體倉(cāng)庫(kù)對(duì)外接設(shè)備的需要，基于單片機(jī)的額基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了有 I/O 擴(kuò)展通用輸入模塊，模塊能夠支持其他上位機(jī)和外接設(shè)備傳感器上的接入和通信，模塊化設(shè)計(jì)，具備可裝配的，可以通過增加擴(kuò)展板來(lái)擴(kuò)充測(cè)控點(diǎn)數(shù);可通過 RS-485 接口與上位機(jī)交換信息；采用了串行移位寄存器 74HC165擴(kuò)展輸入，串并轉(zhuǎn)換芯片 74HC164 擴(kuò)展輸出，節(jié)省了 I/O 口線且增加了輸入輸出的點(diǎn)數(shù);輸入通道具有自驅(qū)動(dòng)和保護(hù)功能，能防止誤接入交流高壓而產(chǎn)生破壞;設(shè)計(jì)了掉電自動(dòng)轉(zhuǎn)存電路;輸出采用雙向可控硅輸出接口驅(qū)動(dòng) 24 路交流輸出，大功率

18、管輸出接口驅(qū)動(dòng) 8 路直流輸出，無(wú)需固體繼電器可直接接入 10A 以下的外設(shè)，且在輸出接口電路中設(shè)有過流保護(hù)等措施;74HC 164 驅(qū)動(dòng) 32 個(gè)發(fā)光二極管作為 32 路輸入工作狀態(tài)的指示，在輸出通道中串接發(fā)光二極管來(lái)指示各路輸出的狀態(tài)，一個(gè)數(shù)碼管作為計(jì)數(shù)的顯示，設(shè)有按鍵以便于用戶設(shè)置參數(shù)和選擇命令。嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)42 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)系統(tǒng)總設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件總體方案本文設(shè)計(jì)輸入模塊需要完成模塊硬件的設(shè)計(jì)，單片機(jī)的邏輯設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)等程序設(shè)計(jì)等，下面分別對(duì)不同部分進(jìn)行描述。硬件設(shè)計(jì)總體框圖如圖 2-1 所示。圖 2-1 硬件電路總體設(shè)計(jì)框圖其中 16 路模擬量測(cè)量通道主要包括幅度

19、調(diào)理電路、電壓跟隨器、數(shù)位比較電路(AD+比較器)、隔離電路等，不同通道能夠?qū)崿F(xiàn)電氣隔離，并在通道輸入端設(shè)有穩(wěn)壓二極管保護(hù)后續(xù)電路。在進(jìn)行通道設(shè)計(jì)時(shí)，采用通用化思想，16 路通道除分壓情況不同外，其余設(shè)計(jì)均相同，這樣不僅大大減少了板卡硬件調(diào)試的工作量，后續(xù)若想添加額外的輸入通道，也可以對(duì)輸入通道直接進(jìn)行復(fù)制，僅需改動(dòng)輸入端的幅度調(diào)理電路即可完成新通道的設(shè)計(jì)，減小了設(shè)計(jì)難度，方便模塊的維護(hù)。針對(duì)不同電壓范圍的輸入信號(hào)，16 路測(cè)量通道設(shè)計(jì)各自的幅度調(diào)理電路，將調(diào)理后的電壓穩(wěn)定在 3V 左右，后續(xù)電路采用一致化的設(shè)計(jì)思路。具體設(shè)計(jì)情況如圖 2-2 所示。面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊

20、設(shè)計(jì)5圖 2-2 模擬通道測(cè)量框圖圖 2-2 為輸入通道設(shè)計(jì)示意圖，圖中虛線左部為前端，右部為后端。對(duì)于每一路模擬量輸入信號(hào)，設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的電氣系統(tǒng)，完成不同通道電源與信號(hào)的隔離緩沖模塊部分包括緩沖芯片，由于模擬量輸入模塊的輸出信號(hào)高電平為5 V 與 FPGA 的接口電平(3.3 VTTL)不一致，緩沖模塊可以起到電平緩沖的作用。電源電路。電源電路設(shè)計(jì)時(shí)，也采用通用化的設(shè)計(jì)思想，選用輸出電壓可調(diào)的電壓芯片，減少采購(gòu)壓力。2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖整個(gè)系統(tǒng)總體軟件設(shè)計(jì)又兩種方案，分別為方案一和方案二。設(shè)計(jì)模塊針對(duì)技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了兩種固件設(shè)計(jì)方案，兩種方案不同之處在于模擬通道中有效值與直流值的計(jì)

21、算方式不同。方案一的單片機(jī)固件總體框圖如圖 2-3 所示，對(duì)于有效值與直流值測(cè)量，方案一利用總線與外部邏輯模塊之間的通信，通道數(shù)據(jù)處理模塊將采集到的數(shù)據(jù)依次送到一次可以存 2048個(gè) 16 位的采集數(shù)據(jù)。讀取的同時(shí)完成數(shù)據(jù)累加以及數(shù)據(jù)平方和計(jì)算等數(shù)據(jù)處理工作，在數(shù)據(jù)采集完成后，此時(shí)將處理完的數(shù)據(jù)通過內(nèi)核發(fā)送至雙端口 RAM中，以備處理單片機(jī)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。圖 2-3 軟件總體設(shè)計(jì)方案一嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)6方案二總體框圖如圖 2-4 所示。方案二與方案一不同，方案二直接將通道數(shù)據(jù)處理模塊直接掛在 Avalon 總線上， 可直接控制模塊的測(cè)量與數(shù)據(jù)收發(fā)，同時(shí)在通道數(shù)據(jù)處理模塊中，不再直接輸出

22、采集到的數(shù)據(jù)，而是利用乘法器資源，在數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，分別計(jì)算數(shù)據(jù)累加值與數(shù)據(jù)的平方和，當(dāng)一次數(shù)據(jù)采集周期結(jié)束后，單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)累加值與數(shù)據(jù)的平方和，在軟核中直接計(jì)算出有效值與直流值。方案二與方案一相比，由于每個(gè)通道不再需要進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存，因此可以節(jié)省大量的片內(nèi)資源，同時(shí)由于方案一深度為 1024，僅能存儲(chǔ) 2048 個(gè)數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 20ms 內(nèi)能夠采集到的數(shù)據(jù)量，其平均后的采集精度也不如方案二。此外，利用 SingalTap Logic Analyzer 抓取信號(hào)可以發(fā)現(xiàn)，執(zhí)行一次乘法需要 6 個(gè)時(shí)鐘周期，按照方案一設(shè)計(jì)方法，每讀取一個(gè)數(shù)據(jù)后做一次乘法，在實(shí)際計(jì)算時(shí)會(huì)大大降低數(shù)據(jù)處理速

23、度，同時(shí)對(duì)模擬通道采集時(shí)間也不能準(zhǔn)確的測(cè)量出來(lái)，而方案二直接利用單片機(jī)自帶的乘法器，在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)即可完成一次乘法計(jì)算，在一個(gè)測(cè)量周期僅需完成一次平方根計(jì)算，大大提高了數(shù)據(jù)處理速度。因此針對(duì)上述原因，本設(shè)計(jì)板卡最終選取方案二作為最終設(shè)計(jì)方案。圖 2-4 軟件總體設(shè)計(jì)方案二針對(duì)頻率測(cè)量，采用多周期整周期的測(cè)量思路，在 200ms 內(nèi)完成信號(hào)的采集與處理，頻率測(cè)量同樣由 NIOS 軟核來(lái)控制，在 NIOS 軟核發(fā)送測(cè)量指令后，程序內(nèi)部狀態(tài)機(jī)檢測(cè)比較器信號(hào)的上升沿，不論上升沿到來(lái)或電平持續(xù) t1 ms不變都進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)，測(cè)量狀態(tài)持續(xù) 195ms，測(cè)量狀態(tài)結(jié)束后進(jìn)入預(yù)結(jié)束狀態(tài)，此時(shí)再次檢測(cè)比較器上升

24、沿，不論上升沿到來(lái)或電平持續(xù) t1 ms 不變都進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)，等待上位機(jī)讀取采集數(shù)據(jù)以及發(fā)送下次測(cè)量指令。其中根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，測(cè)量信號(hào)頻率在 500Hz-8kHz，因此設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為小于 400Hz 的信號(hào)均為直流信號(hào)，對(duì)應(yīng)的 t1 設(shè)置為 2.5ms 。面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)7本章先簡(jiǎn)述了通用輸入模塊的主要功能，包括測(cè)量電氣量情況、測(cè)量精度指標(biāo)以及尺寸上的要求等，還包括通道之間需要并行、隔離等特殊要求;緊接著介紹了模塊的需求分析，采用幅度調(diào)理電路將電壓調(diào)理到 3V 左右，對(duì)于通道測(cè)量電路部分，采用通用化的設(shè)計(jì)思路，每個(gè)通道設(shè)計(jì)成一致的，本章緊接著介紹了硬件總體的方案設(shè)

25、計(jì)，包括模塊硬件以及模塊連接器的設(shè)計(jì)，又介紹了軟件總體的方案設(shè)計(jì)。嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)83 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 電源模塊供電部分能否提供穩(wěn)定的供電電壓直接決定系統(tǒng)能否正常工作。單片機(jī)和濕度傳感器模塊要求有穩(wěn)定的工作電壓才能正常工作。本設(shè)計(jì)的電源模塊主要是將 8V 電壓通過 7805 穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓輸出 5V 供系統(tǒng)使用。其電路原理圖如圖3.12 所示。在圖中 8V 電壓經(jīng)過電容濾波輸入到 7805 的輸入端，7805 的輸出電壓經(jīng)過濾波可已得到穩(wěn)定的 5V 電壓。如圖 3-1 所示。圖 3-1 電源電路電壓轉(zhuǎn)換模塊的核心是 LM2596-5.0 芯片，LM2596-5.0 作為一個(gè)開關(guān)電壓調(diào)節(jié)

26、器，屬于降壓型單片集成電路，可以輸出高達(dá) 3A 的電流，在線性和調(diào)節(jié)負(fù)載能力等方面都具有優(yōu)秀的性能。由圖 3-1 可知，S1 是自鎖開關(guān)，作為電源供電開關(guān)，可以控制電源的輸入；D1 是 SS24 二極管，最大通過電流為 2A，利用其正向?qū)ㄌ匦?，在電路中可以防止電源正?fù)極反接，起到保護(hù)電路的作用。D2、D4 發(fā)光二極管，作為指示燈，其中 D2 為 24V 電源輸入指示，D4 為 5V電源輸出指示。CE1、CE2 為濾波電解電容。3.2 顯示模塊現(xiàn)在液晶顯示屏的種類特別多，選擇上也有多種選擇，需要根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需求來(lái)選擇合適的顯示屏。本設(shè)計(jì)的顯示模塊有以下三種方案。（1）該方案選擇價(jià)格最便宜，顯

27、示內(nèi)容最簡(jiǎn)單的 1602 液晶屏。1602 液晶顯示屏體積小，成本低，可以顯示兩行字符，不能顯示漢字?？紤]到本設(shè)計(jì)中要能夠顯示漢字而且要顯示的內(nèi)容也比較多，所以不會(huì)選擇該方案；（2）在該方案中可以選擇圖形顯示屏 12864，這種液晶屏不僅可以顯示漢字還能夠顯示圖形，在顯示漢字功能方面，可以實(shí)現(xiàn) 8 字/行*4 行=32 個(gè)漢字。但是 12864 液晶屏有的帶字庫(kù)，有的又不帶字庫(kù)?？紤]到這種液晶屏顯示內(nèi)容面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)9豐富，操作簡(jiǎn)單，特別是帶中文字庫(kù)的可以直接顯示漢字，所以本文選擇帶字庫(kù)的 12864 液晶屏作為顯示模塊。（3）最近幾年 OLED 液晶屏非常熱

28、門，這種屏使用有機(jī)電激發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode，OLED） ，其能夠集發(fā)光、顯示于一身，不需要想 LCD 一樣使用背光源，因此得到廣泛應(yīng)用。但是這種屏成本較高，考慮到經(jīng)濟(jì)性本設(shè)計(jì)沒有使用這種屏，但是后期如果這種屏幕的成本降低可以考慮使用 OLED 液晶屏。帶漢字字庫(kù)的 LCD12864 液晶顯示屏具有多種接口方式，例如 4 位、8 位并行，兩線、三線串行等，液晶屏內(nèi)部帶有國(guó)際一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)。12864 液晶屏的分辨率為 12864，也就是其名字的來(lái)歷，屏內(nèi)自帶了 8192 個(gè)16*16 的點(diǎn)陣漢字和 128 個(gè) 16*8 的點(diǎn)陣 ASCII

29、字符，利用該屏的一些操作指令就可以搭建一個(gè)權(quán)重穩(wěn)的人機(jī)交互界面。電路如圖 3-2 所示。該液晶屏的基本特性如下：（1）低壓電源供電，電源電壓為+3.0 +5.5V。（2）顯示分辨率為 12864 點(diǎn)。（3）內(nèi)置簡(jiǎn)繁體可選的漢字字庫(kù)，提供 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字。（4）內(nèi)置 128 個(gè) 168 點(diǎn)陣字符。（5）2MHZ 時(shí)鐘頻率。（6）顯示方式有 STN 方式、半透方式以及正顯方式。（7）驅(qū)動(dòng)方式有 1/32DUTY 驅(qū)動(dòng)和 1/5BIAS 驅(qū)動(dòng)。（8）視角方向 6 點(diǎn)。（9）背光是由功耗僅為普通 LED 的 1/51/10 的側(cè)部高亮白色 LED 提供。（10）通訊方式有串行、并口兩

30、種方式選擇。（11）內(nèi)置 DC-DC 轉(zhuǎn)換電路，不需要外部負(fù)電源接入。（12）不需要進(jìn)行片選，使系統(tǒng)程序更為簡(jiǎn)單。（13）工作溫度范圍為 0 +55，存儲(chǔ)溫度范圍為-20 +60。接口說明：1：VSS：0V 電源地；嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)102：VCC：5V 電源正；3：V0 對(duì)比度(亮度)調(diào)整；4：RS(CS）：H/L，RS 為“H”,表示 DB7DB0 輸入為數(shù)據(jù)，RS=“L” ，表示 DB7DB0 輸入是指令；5：R/W(SID)：H/L，R/W=“H” ，E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到 DB7DB0，R/W=“L” ，E=“HL”, DB7DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR；6：E(SCLK

31、)：H/L，使能信號(hào)；7：DB0：H/L，三態(tài)數(shù)據(jù)線；8：DB1：H/L，三態(tài)數(shù)據(jù)線；9：DB2：H/L，三態(tài)數(shù)據(jù)線；10：DB3：H/L，三態(tài)數(shù)據(jù)線；11：DB4：H/L，三態(tài)數(shù)據(jù)線；12：DB5：H/L，三態(tài)數(shù)據(jù)線；13：DB6：H/L，三態(tài)數(shù)據(jù)線； 14：DB7：H/L，三態(tài)數(shù)據(jù)線；15：PSB：H/L，H 表示 8 位或 4 位并口方式，L 表示串口方式；16：NC：空腳；17：RESET：H/L，復(fù)位端，低電平有效；18：NC：空腳；19：A：VDD 背光源正端（+5V） ；20：K：VSS 背光源負(fù)端。圖 3-2 LCD12864 顯示電路面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模

32、塊設(shè)計(jì)113.3 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)作為該系統(tǒng)的核心控制部分，其工作的穩(wěn)定性將直接決定該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)使用的是 STC 公司生產(chǎn)的 STC89C51 單片機(jī)，該單片機(jī)負(fù)責(zé)與溫濕度模塊進(jìn)行串行通信并將處理后的信息顯示在液晶屏上。本系統(tǒng)采用的單片機(jī)也是比較常見的，最小系統(tǒng)是學(xué)習(xí)彈片機(jī)最基礎(chǔ)的內(nèi)容，原理圖如圖 3-3所示。最小系統(tǒng)中主要包括最重要的兩個(gè)部分，分別是時(shí)鐘電路和復(fù)位電路兩。圖 3-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路，就是利用單片機(jī)的清零引腳將單片機(jī)恢復(fù)到初始狀態(tài)。單片機(jī)的復(fù)位有三種方式，第一種是上電復(fù)位，也就是說，單片機(jī)在開始供電的同時(shí)就完成了復(fù)位操作。第二種是按鍵復(fù)位電路，通過手動(dòng)按設(shè)

33、定的復(fù)位鍵來(lái)完成電路的復(fù)位。最后是通過軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。單片機(jī)的工作都是從初始狀態(tài)開始的，因此在單片機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，89 系列的單片機(jī)有特定的復(fù)位引腳 RES，當(dāng)該腳的輸入為高電平并且保持了兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)，單片機(jī)就確認(rèn)并響應(yīng)這個(gè)復(fù)位信號(hào)。常用的復(fù)位電路有按鍵復(fù)位和上電復(fù)位。 手動(dòng)按鈕復(fù)位顧名思義就是人為控制按鍵的按下與否來(lái)使單片機(jī)復(fù)位。一般電路結(jié)構(gòu)為，在 RES 端和電源端接一個(gè)獨(dú)立按鍵，當(dāng)按下按鍵時(shí)，電源就會(huì)對(duì) RES 腳輸入高電平，并且由于人的動(dòng)作時(shí)間遠(yuǎn)大于 2 個(gè)機(jī)器周期，所以單片機(jī)就會(huì)被復(fù)位。 上電復(fù)位嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)12上電復(fù)位電路一般是將 RES 腳通過一個(gè)上

34、接電容接電源，下接一個(gè)電阻接地，這樣就可以保證上電時(shí)，電源向電容充電，RES 腳就有一個(gè)短時(shí)間的高電平，高電平的時(shí)間由電容的充電時(shí)間決定，當(dāng)選擇合適的電容時(shí)就能夠達(dá)到復(fù)位的要求。（3）時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路又稱為晶振電路，主要通過晶振產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，使單片機(jī)的各項(xiàng)工作在時(shí)鐘信號(hào)的指揮下有條不紊的進(jìn)行。晶振電路是單片機(jī)系統(tǒng)中一個(gè)重要部分，晶振電路能夠產(chǎn)生單片機(jī)正常運(yùn)行所必須的時(shí)鐘，單片機(jī)執(zhí)行的指令都基于晶振電路提供的時(shí)鐘。正常工作時(shí)，晶振的時(shí)鐘誤差不超過十萬(wàn)分之五，精密晶振的精度更高，有些特殊晶振還能夠通過調(diào)節(jié)外加電壓來(lái)控制輸出的頻率。晶振能夠通過一種特殊的晶體來(lái)提供一個(gè)穩(wěn)定、精確的單頻震蕩。一般情況下

35、，單片機(jī)系統(tǒng)會(huì)公用一個(gè)晶振，這樣可以使系統(tǒng)的各個(gè)部分保持較好的同步。STC89C1 單片機(jī)的時(shí)鐘管腳為：XTAL1（19 腳） ，芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端；XTAL2（18 腳） ，芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。這兩個(gè)引腳分別是獨(dú)立的輸入輸出反相放大器。它們也可以作為使用石英晶振的片內(nèi)震蕩器，也可以由外部時(shí)鐘直接輸入。本設(shè)計(jì)采用的是前一種方式，在兩個(gè)引腳間接入一個(gè)石英晶振和兩個(gè)電容，單片機(jī)便可以產(chǎn)生自激振蕩。晶振有不同的頻率，頻率越高性能越好，但相應(yīng)的功耗就會(huì)增大，并且晶振的選擇需要適應(yīng)單片機(jī)的工作，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用的晶振是 11.0592M 的石英晶振，外接兩個(gè) 30pF 的瓷片電容就構(gòu)成了系統(tǒng)的

36、時(shí)鐘電路。另外一個(gè)需要注意的是，晶振、電容和單片機(jī)之間應(yīng)該盡量的靠在一起，避免印刷的引線過長(zhǎng)對(duì)振蕩器的工作造成影響。3.4 報(bào)警模塊報(bào)警模塊如圖 3-4 所示。報(bào)警模塊電路主要由 LM386 功放集成電路和小型揚(yáng)聲器組成。在本實(shí)際應(yīng)用例中，選用 LM386-1，供電電壓采用 5V。在低壓下功能時(shí)，LM386 能夠表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)異性能，經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在電壓遠(yuǎn)低于其正常的工作電壓范圍時(shí)，也能夠正常的工作，測(cè)試時(shí)可以低至 2V。經(jīng)當(dāng)濕度值超出設(shè)定的上下限時(shí)，單片機(jī)的 P2.3 口輸出報(bào)警信號(hào)，經(jīng) LM386一放大后，推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。報(bào)警時(shí)間設(shè)置為 1 分鐘，可提醒使用操作人員當(dāng)前倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的

37、采集信息己達(dá)到設(shè)限值，也有益于戶主采取其它的一些防護(hù)措施。面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)13圖 3-4 12864LCD 顯示電路3.5 RS232 轉(zhuǎn) USB 通信模塊目前，在我們使用的電腦中很多已經(jīng)不再配置 RS-232 串口，但是單片機(jī)對(duì)外通信依舊采用 RS232 串口方式，這就限制了基于 RS-232 串口與 PC 機(jī)通信的單片機(jī)設(shè)備的應(yīng)用范圍20-22。本文設(shè)計(jì)一個(gè) RS232 轉(zhuǎn) USB 通信模塊，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理所得到的信息傳輸。RS232 轉(zhuǎn) USB 通信模塊電路如圖 3-5 所示。圖 3-5 RS232 轉(zhuǎn)接 USB 電路RS232 轉(zhuǎn)接 USB

38、電路中的核心芯片是 CH340G，其具有的特點(diǎn)為：USB 設(shè)備接口速度快，與 USBV2.0 兼容，外圍器件只需要晶體和電容；Windows 操作系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)串口應(yīng)用程序可完全兼容；內(nèi)置收發(fā)緩沖區(qū)；支持 5V 電源電嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)14壓和 3.3V 電源電壓。USB 接口電路如圖 3-6 所示。圖 3-6 USB 接口電路RJ11-4P4C 是指 4 個(gè)位置(4 腳)模塊化的插孔或插頭。1 腳為 5V 電源，2 腳為 GND 地，3 腳為 USB_D+，4 腳為 USB_D-。USB 接口中有五個(gè)引腳，引腳1 為 5V 電源，引腳 2 為 USB_D-，引腳 3 為 USB_D+，引

39、腳 4 為 ID，此處為空，引腳 5 為 GND 地。3.6 信號(hào)調(diào)理電路模擬量輸入信號(hào)進(jìn)入模塊首先進(jìn)行調(diào)理，模擬量調(diào)理方式為電阻分壓調(diào)理、限幅保護(hù)和電壓跟隨器設(shè)計(jì)，如圖 3-7 所示。圖 3-7 幅度調(diào)理電路限幅保護(hù)采用穩(wěn)壓管對(duì)接的方式實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)壓管型號(hào)為 ZMM 系列，采用面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)15MELF 的封裝，具體穩(wěn)壓值不一，與該通道測(cè)量電壓范圍有關(guān)。考慮到信號(hào)要求，為保證輸入電阻大于 200k，將 RO 電阻設(shè)為 10 k，將 R1 電阻設(shè)為 200 k，其余 16 路信號(hào)的 R2 電阻如下：2 路信號(hào)電壓范圍 6V(有效值)，其 R2 電阻為 84. 5

40、k1 路信號(hào)電壓范圍 9V(有效值)，其 R2 電阻為 48.7 k2 路信號(hào)電壓范圍 7V(緩變信號(hào))，其 R2 電阻為 110 k2 路信號(hào)電壓范圍 4V(有效值)，其 R2 電阻為 156 k3 路信號(hào)電壓范圍 30.6V(有效值)，其 R2 電阻為 17.8 k2 路信號(hào)電壓范圍 24._5 V(有效值)，其 R2 電阻為 19.1 k.1 路信號(hào)電壓范圍 20V(有效值)，其 R2 電阻為 22.6 k2 路信號(hào)電壓范圍 1_5V(直流值)，其電阻 R2 為 40.2 k1 路信號(hào)電壓范圍 12V(直流值)，其電阻 R2 為 52.3 k嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)164 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.

41、1 編程環(huán)境在單片機(jī)開發(fā)中，軟件和硬件是必不可少的，匯編語(yǔ)言采用手工匯編和機(jī)器匯編來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換23-25。按照目前的情況，機(jī)器匯編會(huì)成為我們的首選。隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷從使用匯編語(yǔ)言到逐漸開發(fā)使用高級(jí)語(yǔ)言發(fā)展。近年來(lái)，各仿真機(jī)廠商逐漸宣布全面支持 Keil。Keil 軟件提供了一個(gè)包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)完整開發(fā)方案26-28。隨著時(shí)代的發(fā)展，匯編語(yǔ)言已經(jīng)逐漸被 C 語(yǔ)言所取代。對(duì)于現(xiàn)在的我們來(lái)說，軟件的逐漸發(fā)展給我們的生活帶來(lái)了很大的便利。4.2 主程序控制流程本設(shè)計(jì) I/O 口初始化包括將按鍵、數(shù)碼管等調(diào)整為初始化狀態(tài)

42、，系統(tǒng)定義I/O 口初始化接高電平，按鍵啟動(dòng)接低電平。序主要由按鍵控制程序，LCD12864 液晶屏的驅(qū)動(dòng)程序，51 單片機(jī)串行通信程序，數(shù)據(jù)篩選程序以及主程序組成。該系統(tǒng)的主流程圖如圖 4-1 所示，是用來(lái)描述整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作過程。系統(tǒng)中所指的初始化不僅指外部中斷初始化，也包括了 I/O 口初始化。面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)17圖 4-1 系統(tǒng)流程框圖4.3 各個(gè)通道模塊初始化子程序一個(gè)完整的程序是從主程序開始并在主程序中結(jié)束。主程序主要是調(diào)用其他程序，使用其它程序提供的服務(wù)。在本設(shè)計(jì)中主程序主要是使用數(shù)據(jù)篩選程序篩選出來(lái)的數(shù)據(jù)，調(diào)用顯示子程序來(lái)完成數(shù)據(jù)的顯示。是整個(gè)設(shè)計(jì)

43、中最重要的部分。其程序流程圖如圖 4-2 所示。嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)18圖 4-2 輸入模塊初始化void main(void) signed char hour;unsigned int sd;unsigned char i;init_devices(); /各模塊初始化delay(500);while(1)if(buf_full=0) /沒有接收到數(shù)據(jù)dsp_count+; /刷新次數(shù)加 1if(dsp_count=65000) /刷新次數(shù)大于一定值lcd_init(); /液晶屏初始化i=0;面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)194.4 數(shù)據(jù)處理子程序根據(jù)傳感器的型號(hào)來(lái)確

44、定 AO 輸出的電壓來(lái)決定硬件電路圖中的放大電路中的比例關(guān)系，所選取的傳感器的最高濃度輸出電壓為 4V，最高能夠檢測(cè)到的污染氣體濃度是 10000ppm，濃度與電壓的線性關(guān)系要根據(jù)不同的傳感器來(lái)計(jì)算。輸入電壓經(jīng)過比例計(jì)算得出輸出電壓，輸出電壓經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再通過 USB 接口連接到 PC 機(jī)上，顯示出氣體濃度。模擬量輸入模塊中可能會(huì)采集到緩慢變化的模擬量信號(hào)中的干擾噪聲，這些噪聲通常以窄脈沖的方式出現(xiàn)。為了減少噪聲信號(hào)對(duì)采集信號(hào)的影響，我們可將連續(xù)若干次采集到數(shù)據(jù)采取平均值算法，這樣可使我們得到的結(jié)果的誤差更小一些。在我們數(shù)據(jù)采集的過程中，現(xiàn)場(chǎng)若是存在很多強(qiáng)電設(shè)

45、備，那么肯定有脈沖干擾存在。對(duì)于這樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波處理時(shí)，僅僅利用使用算數(shù)平均值來(lái)進(jìn)行濾波時(shí)，盡管對(duì)脈沖干擾進(jìn)行了 1/N 的處理，但是其殘留值相對(duì)來(lái)說還是會(huì)很大29。那么，在這種情況下，我們所選擇的辦法是去除被認(rèn)為是受干擾的信號(hào)數(shù)據(jù)，也就是那些相對(duì)而言不合理的數(shù)據(jù)。對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，去掉數(shù)據(jù)中的兩大極值，再將剩下的數(shù)據(jù)進(jìn)行取平均值操作。根據(jù)不同單片機(jī)處理器，我們可以根據(jù)單片機(jī)處理器的快慢程度來(lái)選取合適的 N 值。經(jīng)過平均值濾波后，我們所得到的數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠較準(zhǔn)確地反映所采集到的物理量了，然后在軟件中根據(jù)所選用的傳感器的輸出電壓和所得濃度的線性關(guān)系來(lái)將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的濃度信息，

46、將結(jié)果保存下來(lái)，便于顯示30。以下是串口通信和 AD 轉(zhuǎn)換的部分程序。#define DIS_DOT 0 x20#define DIS_BLACK 0 x10#define DIS_ 0 x11#define P1n_pure_input(bitn)#define Cal_MODE 0 /每次測(cè)量只讀 1 次 ADC,分辨率 0.01V#define Cal_MODE 1 /每次測(cè)量連續(xù)讀 16 次 ADC 再平均計(jì)算#define LED_TYPE 0 x00 /定義 LED 類型,0 x00-共陰,0 xff-共陽(yáng)#define Timer0_Reload /Timer0 中斷頻率,100

47、0 次/秒sbit P_HC595_SER =P40;sbit P_HC595_RCLK =P54;sbit P_HC595_SRCLK =P43;u8 LED88; /顯示緩沖嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)20u8 display_index; /顯示位索引bit B_1ms; /1ms 標(biāo)志u16 msecond;u16 Bandgap;u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel); /channel=07void main(void)u8 i;u16 j;display_index=0;P1M1|=(13); /把 ADC 口設(shè)置為高阻輸入P1M0&=(13);P1ASF

48、=(13); /P1.3 做 ADCADC_CONTR=0 xE0; /90T, ADC power onAUXR=0 x80; /Timer0 set as 1T, 16 bits timer auto-reloadTH0=(u8)(Timer0_Reload/256);TL0=(u8)(Timer0_Reload %256);ET0=1; /Timer0 interrupt enableTR0=1; /Tiner0 runEA=1; /打開總中斷for(i=0;i=300) /300ms 到 msecond = 0;/= 連續(xù)讀 16 次 ADC 再平均計(jì)算，分辨率 0.01V = if(

49、Cal_MODE=1) P1ASF=0; Get_ADC10bitResult(0); /改變 P1ASF 后先讀一次for(j=0,i=0;i4; /16 次平均 P1ASF=ADC_P13; for(j=0,i=0;i 4;/16 次平均j =(u16)(u32)j*123/Bandgap); /計(jì)算外部電壓#end if LED85=j/100 +DIS_DOT; /顯示外部電壓值 LED86=(j%100)/10; LED87=j%10; j=Bandgap; LED80=j/1000; /顯示 Bandgap ADC 值 LED81=(j%1000)/100; LED82=(j%10

50、0)/10; LED83=j%10; u16 Get_ADC10bitResult(u8 channel) /channel=07 ADC_RES=0; ADC_RESL=0;ADC_CONTR=(ADC_CONTR & 0 xe0)|0 x08|channel; /start the ADC _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); while(ADC_CONTR&0 x10)=0); /wait for ADC finish ADC_CONTR&=0 x10; /清除 ADC 結(jié)束標(biāo)志 return (u16)ADC_RES2)|(ADC_RESL&3);嘉興

51、學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)22void Send_595(u8 dat) u8 i; for(i=0;i8;i+) dat=8) display_index=0; void timer0 (void) interrupt 1 DisplayScan(); /1ms 掃描顯示一位 B_1ms=1; /1ms 標(biāo)志4.5 LCD 驅(qū)動(dòng)子程序?yàn)榱四軌蚋又庇^地顯示濃度，首先也要對(duì) LCD 模塊進(jìn)行初始化如下過程：void Lcd Init(void)顯示程序主要是控制 LCD12864 液晶屏的顯示，LCD12864 液晶屏的寫操作時(shí)序如下：通過 RS 確定是寫數(shù)據(jù)還是寫命令；面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16

52、路通用輸入模塊設(shè)計(jì)23讀寫控制端設(shè)置為寫模式，即低電平；將數(shù)據(jù)或命令送達(dá)數(shù)據(jù)線上；給 E 一個(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)送入液晶控制器，完成寫操作15。 本設(shè)計(jì)中編寫的顯示程序如下：(1) 寫命令程序：主要是用來(lái)將控制字寫入液晶屏的驅(qū)動(dòng)器中來(lái)設(shè)置液晶屏的顯示方式等內(nèi)容/*寫指令到 LCD*/void write_cmd(uchar cmd)RS=0; /寫命令RW=0; /寫操作EN=0; P0=cmd; /P0 送出控制字delay(5);EN=1; /EN 給一個(gè)高脈沖EN=0;(2) 寫顯示數(shù)據(jù)：主要是將要顯示的數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示/*寫顯示數(shù)據(jù)到 LCD*/void write_dat(uchar d

53、at)RS=1; /寫數(shù)據(jù)RW=0; /寫操作EN=0;P0=dat; /P0 送出顯示數(shù)據(jù)delay(5); EN=1; /EN 給一個(gè)高脈沖delay(5);EN=0;if(x=0) /第一行開始顯示x=0 x80;else if(x=1) /第二行開始顯示x=0 x90; else if(x=2) /第三行開始顯示x=0 x88;else if(x=3) /第四行開始顯示 嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)244.5 報(bào)警電路子程序void main()Init(); /定時(shí)器初始化init_play(); /初始化顯示while(1)ST=0; delay1ms(1);ST=1; delay1ms

54、(1); ST=0; /寄存器復(fù)位，單片機(jī)啟動(dòng)while(1)if(EOC=1)OE=1; /輸出 AD1 采集的數(shù)據(jù)getdata=P1.0; /把采集到的數(shù)據(jù)送到 P1.0 處理OE=0;con=getdata*19.53;show_Concentration(); /LCD12864 顯示面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)255 總結(jié)與展望畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)本科最后一年中非常難得的一次理論學(xué)習(xí)與實(shí)際操作相結(jié)合的機(jī)會(huì)，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我對(duì)單片機(jī)有了新的了解，立體倉(cāng)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)這個(gè)題目有了全新的認(rèn)識(shí)與學(xué)習(xí)，在論文的書寫過程中我進(jìn)一步的將大學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行提

55、煉與升華，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中提高了我對(duì)于實(shí)際工程進(jìn)行解決的能力，另外也提高我查閱文獻(xiàn)資料、對(duì)文獻(xiàn)資料的主要內(nèi)容的提取的能力，以及在如何使自己的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)規(guī)范，如何進(jìn)行電腦制圖等其他專業(yè)能力都得到了較大的提升。而且通過對(duì)畢業(yè)論文整體設(shè)計(jì)的全面掌握，對(duì)其中局部的取舍，以及對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)真探討，都讓我的個(gè)人能力得到了進(jìn)一步的鍛煉，我的人生經(jīng)驗(yàn)得到了進(jìn)一步的豐富。設(shè)計(jì)的輸入模塊能夠在立體倉(cāng)內(nèi)作為多路接入使用，作為信號(hào)收集的幾種模塊。嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)26參考文獻(xiàn)1高殿明, 辛艷東. 基于 PLC 的立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 應(yīng)用能源技術(shù), 2012(1):45-48.2脫建智, 張珂. 控制系統(tǒng)

56、通用多點(diǎn)溫度檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)與制作J. 電子世界, 2018, 552(18):192+194.3Yan B, Yan C, Long F, et al. Multi-objective optimization of electronic product goods location assignment in stereoscopic warehouse based on adaptive genetic algorithmJ. Journal of Intelligent Manufacturing, 2018, 29(6):1273-1285.4蘇曼, 蔣晟. 鐵路計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中通用輸

57、入輸出接口研究J. 信息記錄材料, 2018, 19(8):122-124.5盧美鴻, 伍路旺. 通用型多功能嵌入式測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備, 2017, 45(12):38-39.6許洪強(qiáng). 面向調(diào)控云的電力調(diào)度通用數(shù)據(jù)對(duì)象結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用J. 電網(wǎng)技術(shù), 2018, 42(7).7趙新新, 曾銳, 林琳. 面向制造的通用飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì)方法研究J. 民用飛機(jī)設(shè)計(jì)與研究, 2017(1):114-118.8Lee C K M, Lv Y, Ng K K H, et al. Design and application of Internet of things-based war

58、ehouse management system for smart logisticsJ. International Journal of Production Research, 2017(3):1-16.9張杰, 申晉祥. 面向物聯(lián)網(wǎng)的高速數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法J. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用, 2018, v.27(07):226-231.10謝邵春, 陳楊, 彭友玉,等. 基于 STM32 的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精確控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2018, No.236(16):41-43.11宋德偉. 面向蓄電池的多輸入源低功耗充電電路設(shè)計(jì)J. 電子器件, 2017, 40(6):1521-152

59、6.12閆慶祥. 面向第三方物流的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.13盧美鴻, 伍路旺. 通用型多功能嵌入式測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備, 2017, 45(12):38-39.14Cho H, Kang M K, Ahn S, et al. Cognitive responses and cortical oscillatory processing at various stereoscopic depths - a simultaneous EEG/MEG study.J. Journal of Integrative Neuroscience, 2017, 16(3):255.1

60、5張文輝, 王進(jìn)鋒, 張延?xùn)|. 具有通用輸入和輸出端口的控制器:.16方華, 周奇才, 熊肖磊,等. 基于 A*算法的通用倉(cāng)儲(chǔ)物流三維路徑規(guī)劃研究J. 制造業(yè)自動(dòng)化, 2018, 40(7):31-35+58.面向立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的 16 路通用輸入模塊設(shè)計(jì)2717楊華,尹斌.基于 AT89C2051 單片機(jī)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.信息通信,2012,(1):98-99.18郭青龍, 廉世軍. 面向儲(chǔ)能充電樁應(yīng)用的雙輸入變換裝置J. 電氣應(yīng)用, 2018(1):60-66.19Lin C J, Widyaningrum R. The effect of parallax on eye fixat

61、ion parameter in projection-based stereoscopic displaysJ. Applied Ergonomics, 2018, 69:10-16.20Heinz M, Brunnett G. Optimized GPU-based post-processing for stereoscopic multi-projector display systemsJ. Virtual Reality, 2018(1):1-16.21Tang M, Wen J, Zhang Y, et al. A Universal Optical Flow Based Rea

62、l Time Low Latency Omnidirectional Stereo Video SystemJ. IEEE Transactions on Multimedia, 2018, PP(99):1-1.22蘇文靜,文小玲,朱琥. 可燃?xì)怏w報(bào)警器的設(shè)計(jì)J. 電工電氣, 2009, (05) .23徐瑋、沈建良.單片機(jī)快速入門M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008：161-227.24陳志旺.51 系列單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.北京：電子工業(yè)出版社，2008,98-115.25李麗,單片機(jī)最小系統(tǒng)的研究J.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2016,(10):226周航慈.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)M.北

63、京：北京航空航天大學(xué)出版社,2011，70-103.27羅鴻初,環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)探討J.科技與創(chuàng)新 2014.7：21-2528Diete A, Sztyler T, Weiland L, et al. Recognizing Grabbing Actions from Inertial and Video Sensor Data in a Warehouse ScenarioJ. Procedia Computer Science, 2017, 110:16-23.29張正勇等.半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器測(cè)試新原理與方法M.傳感器技術(shù)學(xué)報(bào)，2000， （6）：106110.30張志良,單片機(jī)

64、應(yīng)用項(xiàng)目式教程/基于 KEIL 和 PROTEUSK.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2014:11-1231陳小忠單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序M人民郵電大學(xué)出版社，2005,80-120.32楊小印.淺談我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器的發(fā)展現(xiàn)狀J.中國(guó)期刊,2009:26(4):36-4233石秀名.嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009,30-50.34徐煜明單片機(jī)原理及接口技術(shù)M電子工業(yè)出版社，2005,110-140.嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)28致謝時(shí)光荏苒，歲月如梭，在嘉興學(xué)院四年本科學(xué)習(xí)的時(shí)光即將成為我人生中一段美好的回憶。自己的成長(zhǎng)離不開這四年的磨練，從做學(xué)問到做人，這其中不可缺少的是

65、老師的諄諄教誨。首先，我要感謝自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師，他自身嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，以及他平易近人的人格魅力深深的影響著我，在無(wú)形之中也感染著我。每一次給我們開會(huì)時(shí)，每一句諄諄教誨都讓我受益匪淺做人低調(diào)的品質(zhì)更讓我銘記于心。各位學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐也是我成長(zhǎng)路上的知心伴侶，在他們認(rèn)真的指導(dǎo)與細(xì)心幫助下，使我克服了論文后期寫作過程中的疑惑，最后助我順利完成了本科論文的寫作。在老師和學(xué)長(zhǎng)的指導(dǎo)下，不僅提升了自己的理論知識(shí)水平，而且在自己的實(shí)踐中也獲得了寶貴經(jīng)驗(yàn)，做學(xué)問要認(rèn)真負(fù)責(zé)、實(shí)事求是，玩不得半點(diǎn)虛假，這些難得的經(jīng)驗(yàn)將永遠(yuǎn)陪伴我以后的工作和學(xué)習(xí)。在此，我向老師和諸位學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐們致以最衷心的感謝和最真誠(chéng)的敬意！最后，要感謝在背后默默支持和鼓勵(lì)著我的家人，祝他們身體健康，永遠(yuǎn)長(zhǎng)壽。在此，還要衷心的感謝能夠在百忙之中抽出寶貴時(shí)間來(lái)評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授，感謝你們的指導(dǎo)和建議，學(xué)生會(huì)認(rèn)真改正，并努力學(xué)習(xí)不斷的完善自己。