電渦流式金屬板材測厚儀的設計

1、吉林建筑大學城建學院電氣信息系課程設計摘 要本論文闡述的是電渦流式金屬板材測厚儀的設計。本課題利用電渦流傳感器、單片機系統(tǒng)設計出一種金屬板材測厚儀，它能實現不同金屬板材的厚度測量、厚度合格檢驗及其超標報警，通過鍵盤進行待測金屬板材種類輸入、厚度合格檢驗時的設定厚度和誤差等級設置，并用LED顯示，給出合格檢驗時超標與否的指示燈提示及蜂鳴超標報警提示。本系統(tǒng)由兩部分組成：硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)利用電渦流傳感器及其測量電路測量不同材質和厚度的金屬板，得到不同電壓，經放大后進行模數轉換輸入單片機。單片機通過軟件編程對被測數據進行相關處理，結果送往LED顯示器進行顯示，并外接蜂鳴器和指示燈實現超標

2、報警。軟件系統(tǒng)用匯編語言進行編程，采用模塊化設計思想。該系統(tǒng)通過聯(lián)調后，實現了預期各種功能，符合設計要求。關鍵詞：電渦流傳感器；金屬板材測厚儀；合格檢驗；單片機；LED顯示-I-AbstractThis paper introduces the design of metallic material thickness based on eddy current sensor. The task uses eddy current sensor, Single Chip Micyoco system to design metallic material thickness meter. Th

3、e system can realize the functions of thickness measurement, pass examination and its overrun alarm. The input of the quality of metallic planking to be measured the preseting of object thickness and error grade when pass examinating all can be done through key board. The relative information is dis

4、played on LED readtine. When pass examinating,buzzer and light prompting of overrun or not are given. The system design contains two parts: hardware design and software design. The hardware system uses eddy current sensor and its measuring circuit to measure different kind of metallic plankings to g

5、et different voltage value.After amplified, the voltage is tramcformed to digital signal and then is sent to SCM. Through softwere programming, the measured data is processed and the result is displayed on LED in SCM system. The overrun alarm is realized by buzzer and light in dicator. Assemble lang

6、uage is used in the software system and modularization design idea is adopted. This system realizes all desired functions and coincides with demand after system debugging.Keywords:eddy current sensor; planking thickness meter; pass examination; Single Chip Micyoco; LED display-目 錄摘要IAbstract II第1章 緒

7、論11.1 測厚儀的簡介11.2電渦流傳感器測厚原理2第2章 金屬板材測厚儀的硬件系統(tǒng)設計32.1 金屬板材測厚儀的硬件設計方案32.2 傳感器及其測量電路的設計42.3 放大電路的設計52.4 單片機系統(tǒng)電路的設計52.4.1 單片機的選擇52.4.2 單片機外圍電路的設計82.4.3 鍵盤電路的設計102.4.4 數據采集電路的設計112.4.5 顯示電路的設計132.4.6 報警電路的設計14第3章 電渦流式金屬板材測厚儀的軟件系統(tǒng)設計163.1 測厚儀的軟件設計方案163.2 數據采集子程序的設計183.3報警子程序的設計18 致謝19 參考文獻21 -吉林建筑大學城建學院電氣信息系課

8、程設計第1章 緒論1.1 測厚儀的簡介厚度是工業(yè)生產中最常見和最基本的工業(yè)參數之一，是與人類的生活、工作關系最密切的物理量，也是各學科與工程研究設計中經常遇到和必須精確測量的物理量。所以厚度的測量問題是一個經常遇到的問題。厚度測量方法有很多：簡單的厚度測量可以用卷尺或直尺來完成，要求精度高的用游標卡尺來完成，一些金屬的厚度還可以用傳感器來測量，具體用什么方法測厚要根據所測物體的大小、形狀、材質以及測量精度來定。在進行金屬的厚度測量時，經常遇到金屬表面有非金屬涂層或油污等雜質使接觸測量不準確或無法進行，而且在工業(yè)現場的在線測量也使得接觸式測量變得困難，這就使得非接觸式測量的優(yōu)點顯現出來。電渦流傳

9、感器是20世紀70年代以來得到迅速發(fā)展的一種傳感器，它利用電渦流效應進行工作。由于結構簡單、靈敏度高、頻響范圍寬、不受油污等介質的影響，并能進行非接觸測量，可用廣泛用來檢測金屬材質的厚度。近年來，精密測量技術發(fā)展迅速，成果喜人。例如在線測量技術，已可進行加工狀態(tài)的實時測量與顯示，及時檢測加工是否出現異常狀況，從而可大幅度提高生產效率。面對我國高速發(fā)展的電子測量儀器市場，電子測量儀器有關企業(yè)將加快技術進步和市場開發(fā)的步伐，努力做好國內外市場的開拓工作，真正把中國的電子測量儀器產業(yè)做強、做大，將更多、更好、更新的電子測量儀器產品提供給廣大用戶。 總之，測量技術必須實現高精度化，同時也要求實現高速化

10、和高效率化，因此，非接觸測量和高效率測量也必然成為新世紀精密測量技術的重要發(fā)展方向。隨著大規(guī)模集成電路、計算機技術的迅速發(fā)展，以及人工智能在測試技術方面的廣泛應用，傳統(tǒng)電子測量儀器在原理、功能、精度及自動化等方面都發(fā)生了巨大的變化，逐步形成了一種完全突破傳統(tǒng)概念的新一代測試儀器智能儀器。目前，不僅大多數傳統(tǒng)電子儀器已有相應換代的智能化產品，而且還出現了一些全新的儀器類型和測試系統(tǒng)，儀器智能化已成為現代電子儀器發(fā)展的主流方向。1.2電渦流傳感器測厚原理厚度測量方法有很多，但可以分為兩大類：接觸式測量和非接觸式測量。一些表面干凈、光滑的物體如鏡片，木盒等物體可以用直尺或卡尺等測量工具進行接觸式測量

11、。而一些金屬板材如鐵片、銅片等，他們的表面經常會有油污或附有一層油漆或雜質，使得接觸式測量不準確也不方便，而金屬板材都具有電渦流效應且渦流效應的產生是不需要接觸的，我們可以由此設計電渦流傳感器來測量金屬厚度。選擇電渦流傳感器來測厚不僅僅是因為它可以不接觸測量金屬厚度，還因為電渦流傳感器的結構很簡單，只要一個渦流線圈就可以進行測量，技術上很容易實現。而且通過改變渦流線圈的直徑和傳感器的激勵頻率就可以在很大程度上改變傳感器的靈敏程度和測量時的線性區(qū)間，實用性很強。同時電渦流傳感器還不受油污等介質的影響，對于一些表面不清潔的板材也可測量。所以用電渦流傳感器可以很容易實現金屬板材厚度測量的要求。在工程

12、科學與技術領域里，傳感器是一種能把特定的被測量信息按一定規(guī)律轉換成某種可用信號輸出的器件或裝置。其中電渦流式傳感器是一種利用磁路磁阻變化引起傳感器線圈的電感變化來檢測非電量的機電轉換裝置。它可用來廣泛檢測量位移、振動、厚度、轉速、溫度、硬度等參數。由于它結構簡單、工作可靠、壽命長，并具有良好的性能與寬廣的適用范圍，適合在較惡劣的工作環(huán)境中工作，因而在計量技術、工業(yè)生產和科學研究領域得到了廣泛應用。第2章 金屬板材測厚儀的硬件系統(tǒng)2.1 金屬板材測厚儀的硬件設計方案在儀器設計時，一方面要考慮控制任務較多，接口復雜，另一方面也要考慮成本問題。綜合這兩方面的因素，選用了MCS-51系列中的89C52

13、單片機作為核心元件。該硬件部分主要是信號測量電路和單片機系統(tǒng)電路兩部分組成。電渦流傳感器測量電路的輸出信號通過A/D轉換電路輸入到單片機中，同時單片機外接按鍵電路控制單片機的程序運行以及參數設定，使得儀器按要求工作。最后的結果用外接的LED顯示再配合蜂鳴器和發(fā)光二極管達到報警功能，使得儀器更加人性化。在設計測厚儀時，利用電渦流傳感器測量電路輸出電壓作為初始信號。為了能將電壓信號轉換成數字信號進行處理顯示，需要接A/D轉換器ADC0809，而ADC0809的工作電壓為05V，大于傳感器輸出電壓，所以還需要接差放電路。完成數字信號的轉換后對信號進行處理就可以用單片機配合軟件編程來完成。本系統(tǒng)的硬件

14、系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。電渦流傳感器 放大電路 A/D轉換AT89C52 LED顯示鍵盤輸入報警電路 被測對象 復位電路圖2-1 單片機硬件方案系統(tǒng)框圖2.2 傳感器及其測量電路的設計電渦流傳感器是建立在電磁場理論基礎上，傳感器探頭內的線圈產生的時變磁場通過被測成塊的金屬導體后，金屬導體中就會產生渦流，根據渦流的大小可以判斷金屬的厚度。渦流傳感器可以實現無接觸測量金屬板厚度、非金屬板金屬鍍層厚度、導體表面非導體鍍層厚度，及金屬體內部的無損探傷。反射式渦流傳感器對金屬厚度測量的過程，也就是傳感器探頭中的線圈與金屬體間的非電量位移參數，對線圈的電量參數的一個反射過程。 通過對線圈變化電參量的監(jiān)測，

15、可以完成對反射金屬體的厚度測量。被測金屬導體變化的厚度信號，通過渦流傳感器轉換為變化的電感信號，還需進一步轉換為便于測量的電信號。本次設計使用了諧振電路。如圖2-2所示，通過電渦流傳感器測量電路后電感變化轉換成電壓輸出。N放大電路圖2-2 測量電路的設計2.3 放大電路的設計在很多實際測量現場中所測量的各物理信號經傳感器輸出后一般情況都比較弱或是與經處理后顯示的范圍不相符，而且其中還包含工頻、靜電和電磁耦合等共模干擾，對這種信號的放大就需要放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗，習慣上將具有這種特點的放大器稱為放大器或儀表放大器。本課題中的被測物理量經電渦流傳感器及其測量電

16、路輸出的電壓信號比較微弱。而ADC0809的正常工作電壓是05V，所以必須在ADC0809前加入一個前置放大電路實現電壓的放大，如圖2-3；放大倍數為1020倍，使輸出電壓為05V，以便于A/D轉換器的轉換。圖2-3 放大電路原理圖2.4 單片機系統(tǒng)電路的設計2.4.1 單片機的選擇單片機自從問世以來，它一直是工業(yè)檢測、控制應用的主角。市場上常用的單片機有Intel公司的MCS-51系列，日本松下公司的MN6800系列等。其中，MCS-51由于單片機應用系統(tǒng)具有體積小，可靠性高，功能強，價格低等特點，很容易形成產品而更受青睞。8031單片機片內不帶程序存儲器ROM，使用時需外接程序存儲器和一片

17、邏輯電路74LS373，外接的程序存儲器多為EPROM的2764系列。用戶若想對寫入到EPROM中的程序進行修改，必須先用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除，之后再可寫入。寫入到外接程序存儲器的程序代碼沒什么保密性可言。8051單片機片內有4K ROM，無須外接存儲器和74LS373，更能體現“單片”的簡練。但是編的程序無法燒寫到其ROM中，只有將程序交芯片廠代為燒寫，并是一次性的，今后都不能改寫其內容。89C51單片機為EPROM型，在實際電路中可以直接互換8051單片機或8751單片機，不但和8051單片機指令，管腳完全兼容，而且其片內的4K程序存儲器是FLASH工藝的。89C52是由北京集成

18、電路中心（BIDC）設計，由美國的Atmel公司生產八位單片機。它是一種低功耗高性能的具有8K字節(jié)可電氣燒錄及可擦除的程序ROM的八位CMOS單片機。該器件是用高密度、非易丟失存儲技術制造并且與國際工業(yè)標準80C51單片機指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。綜上所述，從使用方便與簡化電路以及其性價比等角度來考慮，89C52比較合適的。本系統(tǒng)采用CPU為89C52的單片機，89C52本身帶有8K的內存儲器，可以在編程器上實現閃爍式的電擦寫達幾萬次以上，比以往慣用的8031CPU外加EPROM為核心的單片機系統(tǒng)在硬件上具有更加簡單、方便等優(yōu)點，而且完全兼容MCS-51系列單片機的所有功能。圖3.4 89C52

19、管腳圖 圖2-4 單片機89c52單片機的CPU可包括運算部件，控制器，程序狀態(tài)字，B寄存器，累加器Acc（或A），位處理器等。運算部件由算術邏輯單元、累加器、暫存寄存器、標志寄存器、十進制調整單元組成。它的功能是進行算術和邏輯運算。它不但對8位變量進行邏輯：“與”、“或”、“異或”、循環(huán)、取補、清零等基本操作，還可以進行算術的加、減、乘、除操作。功能很強的位操作是一般微型計算機標準ALU所不具備的，它可以對位變量進行置位、清零、求補、測試轉移及邏輯“與”，“或”等操作。對半字節(jié)（4位）和雙字節(jié)（16位）類型數據也可進行操作。Acc為累加寄存器。但是，對累加器操作指令中累加器的助記簡寫為A。M

20、CS-51指令系統(tǒng)中大部分單操作指令的操作數取自累加器A，雙操作數指令的一個操作數取自累加器A。B寄存器用于除法和乘法操作。除法指令中，被除數取自A，除數取自B，商數存放在A中而余數存放在B中。乘法指令的兩個操作數分別取A和B，其積則存放在AB寄存器對中。對于其它指令，B寄存器作為暫存器使用。程序存貯器用于存放編好的程序表格和常數。程序狀態(tài)字寄存器PSW是一個8位的寄存器，它包含了程序狀態(tài)信息。PSW用于指示指令寄存狀態(tài)供程序查詢和判別之用。PSW寄存器具有字節(jié)地址和位地址，即每一個標志位都有一個地址，可方便地對其中某一位進行操作。我們知道，MCS-51單片機采用的是程序存儲區(qū)與數據存儲區(qū)分別

21、尋址的方式，各自的空間分別為64K，對程序存儲區(qū)與數據存儲區(qū)（通用I/O口及專用擴展芯片可視為對數據存儲區(qū)的操作）的擴展依據的是單片機訪問外部程序存儲器操作時序和訪問外部數據存儲器操作時序，也就是說，對于這兩類存儲區(qū)的擴展，單片機給出的控制信號是不同的。擴展程序存儲區(qū)的控制信號為與ALE，由于AT89C52自帶的8K內存儲器足夠完成儀器的程序設計，所以芯片的內/外程序存儲器選擇控制端引腳應接高電平（此時單片機訪問片內程序存儲器）且引腳可以不使用，但是ALE引腳為地址鎖存允許信號，當單片機上電正常工作后，ALE引腳不斷輸出正脈沖信號可經分頻后作為A/D轉換器ADC0809的時鐘信號。由于單片機的

22、P0口是作為低8位地址A0A7與8位數據D0D7分數共用的，而外部的擴展器件均是地址線與數據線各自獨立的，故要根據單片機提供的外部程序存儲器操作時序與外部數據存儲器操作時序對數據地址信號進行分離。2.4.2 單片機外圍電路的設計由單片機硬件設計原理可知：（1）盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路（2）留有余地，在設計硬件電路時，要考慮到將來修改、擴展的方便。因此在89C52芯片本身的最小系統(tǒng)需求外，還選擇了74LS138進行了簡單的擴展。1. 時鐘電路89C52的時鐘可以兩種方式產生，一種是內部方式，利用芯片內部的振蕩電路；另一種方式為外部方式。本系統(tǒng)采用內部時鐘電路。下面介紹內部時鐘方式。內部

23、有一個用于構成震蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體求，但電容的大小會影響振蕩頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。晶體可在1.2MHz12MHz之間任選，電容CX1和CX2的典型值在20pF100pF之間選擇，但在60pF70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。典型值通常選擇為30pF左右。外接陶瓷諧振器時。CX1和CX2的典型值約為47pF。在設計印刷電路板時，晶體或陶瓷振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定和可

24、靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應采用溫度穩(wěn)定性能好的NPO高頻電容，本設計晶陣采用11.0592MHz。圖2-5 89C52片內振蕩器電路圖2. 復位電路89C52的復位輸入引腳RET（即RESET）為89C52提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的0000H地址單元開始執(zhí)行程序。在89C52的時鐘電路工作后，只要在RET引腳上出現兩個機器周期以上的高電平時，單片機內部則初始復位。只要RET保持高電平，則89C52循環(huán)復位。只有當RET由高電平變成低電平以后，89C52才從0000H地址開始執(zhí)行程序。本系統(tǒng)的復位電路是采用按鍵復位的電路，如圖3.7所示，是常用

25、復位電路之一。當89C52的ALE及PSEN兩引腳輸出高電平，RET引腳高電平到時，單片機復位。通過按鍵復位稱手動復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。本次設計采用的是按鍵電平復位電路。上電時，RST端經電阻與電源接通，若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可。當按鍵按下時，復位電路工作在按鍵復位方式，RST端電壓為： （2-1）由于手動按鍵復位的按鍵時間，其電平一般都能使脈沖寬度維持10ms以上，所以對單片機的RST端能持續(xù)提供高電平以確保單片機可靠的復位。本課題中為單片機提供的復位高電平約為+4.2V，經設計R1=200，R2=1K，C=22F。89C51GNDCR1R2VCC

26、圖 2.6 按鍵電平復位電路2.4.3 鍵盤電路的設計鍵盤也是微型機算機系統(tǒng)中最常用的人機對話輸入設備。在單片機應用系統(tǒng)中，為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)輸入數據，應用系統(tǒng)應設有按鍵或鍵盤。常用的鍵盤接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。矩陣式鍵盤適用按鍵比較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上，它的特點是比較節(jié)省I/O端口；獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，且該輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線上的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個鍵被按下了。鍵盤也有工作方式之分：分別為程序掃描方式、定時掃描方式和中斷掃描方式。本設

27、計采用獨立式按鍵接口電路，這是因為獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，而且本應用系統(tǒng)的鍵較少，所以采用獨立式按鍵接口電路非常合適。本設計的獨立式按鍵如圖3.10所示。其中S1鍵為啟動/確定鍵；S2鍵為功能選擇鍵；S3、S4、S5鍵為數字輸入鍵。如圖3.10所示圖中的上拉電阻保證按鍵斷開時檢測線上有穩(wěn)定的高電平，當某一鍵被按下時，對應的檢測線就變成低電平，而其它鍵相對應的檢測線仍為高電平，從而很容易識別出被按下的鍵。具體的按鍵功能詳見下章軟件設計部分。圖2-7 獨立式按鍵接口電路2.4.4 數據采集電路的設計電渦流傳感器測量電路將厚度轉化為電壓輸出，同時經過放大電路對電壓信號放大。最后，信號被

28、采樣/保持器采樣并保持，使輸入到A/D轉換器后的數字量經三態(tài)門送人總線，以便由AT89C52對采集的數據進行處理。數據采集電路的核心部件為AT89C52，它對整個系統(tǒng)進行控制和數據處理。如下圖2-8，它一般由電渦流傳感器、測量電路、放大電路、A/D轉換電路、AT89C52等幾部分組成。對采集的數據進行采樣和量化是模擬量轉化為數字量的兩個必要步驟。電渦流傳感器測量電路模數轉換電路放大電路單片機2圖2-8數據采集框圖通過對任務的分析，本課題A/D轉換器用的是ADC0809，它是8路8位逐次逼近式轉換器，結果為8位二進制數據，轉換時間短方便測量，并且它的轉換精度在0.1%上下，比較適中，適用于一般場

29、合。從電渦流傳感器出來的信號經轉換和放大處理后的05V（如2.5V）電壓信號，通過ADC0809轉換為相應的二進制數字信號暫存在單片機指定的單元中等待進一步的數據處理。從放大電路出來的被測信號是模擬信號，而單片機只能接收數字信號，因此必須在中間加上一個A/D轉換電路，將模擬量轉化為數字量。如圖2-9： 放大電路圖2-9數據采集電路圖ADC0809由兩大部分組成，一部分為輸入通道，包括8路模擬開關，三條地址線的鎖存器和譯碼器，可以實現8路模擬數據通道的選擇。第二部分為一個逐次逼近型A/D轉換器。它由比較器，控制邏輯，輸出三態(tài)鎖存器逐次逼近寄存器和D/A轉換器組成，其中的D/A轉換器由開關陣譯碼器

30、和256梯型電阻構成。ADC0809由單一正5V電源供電；片內帶有鎖存功能的8路模擬多路開關，可對8路0-5V的輸入雙極性模擬電壓信號分時進行轉換，完成一次轉換大約需100s；片內具有多路開關的地址譯碼器和鎖存電路、高阻抗斬波器、穩(wěn)定的比較器，256R電阻T型網絡和樹狀電子開關以及逐次逼近寄存器。輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接接到單片機數據總線上。且ADC0809具有較經濟的價格，所以這里的數據采集電路選擇ADC0809。在采集電路中，只要將放大電路的輸出端接到ADC0809的某一通道，ADC0809的地址輸入線A,B,C送入低電平，即可選通0通道。另外需要說明的是由于ADC0809片內

31、無時鐘，可利用單片機AT89C52提供的地址鎖存允許信號ALE經D觸發(fā)器四分頻得到。2.4.5 顯示電路的設計本設計中采用LED共陽極4封裝型顯示器顯示。LED顯示器是單片機應用系統(tǒng)常用的輸出器件。它是由若干個發(fā)光二極管組成，當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫點亮?？刂撇煌慕M合的二極管導通就能顯示出各種字符。它的結構和外型圖如圖2-10所示：+5Vabgdp 圖2-10 共陽型數碼管結構和外型圖共陽極顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，當公共陽極接電源+5V時，當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的段被顯示。通常將控制發(fā)光二極管發(fā)光的8位字節(jié)數據編碼稱為LED顯示

32、的段選碼，要構成多位LED顯示時，除需要段選線外，還需要位選線，以確定段選碼對應的顯示位，位選線控制第幾個LED顯示，段選線則控制顯示字形。 在多位LED顯示時，為了簡化電路，節(jié)省I/O口，降低成本，動態(tài)顯示方案具備一定的實用性，也是目前單片機數碼管顯示較為常用的一種顯示方法。本設計采用一個4位LED動態(tài)顯示，在位選線和段選線的共同作用下，可以使各個顯示器顯示各自的字符，當然這些字符不是同時顯示的，但由于人眼存在視覺暫留，加上發(fā)光二極管的余輝效應，由于掃描的速度足夠快，每位顯示的間隔時間足夠短，就可以給人同時顯示的感覺，而不會有閃爍感。猶如同時顯示一樣。需要說明的是，每個數碼管都有一定的發(fā)光驅

33、動電流，而74LS138輸出端口的高電平電壓一般為3.7V左右，而本次畢業(yè)設計需要顯示器為4個數碼管，所以把它轉換成電流平均分配到每個數碼管的電流不足以使數碼管正常發(fā)光，即使發(fā)光，那也是特別難看到，所以這里必須要三極管9012驅動，保證數碼管能正常發(fā)光。通過軟件編程，先把所要顯示的數據放入存儲單元，然后把數據送入段選通對應的地址，再選通某一個LED，逐步完成8個LED的顯示。如圖2-11所示：圖2-11 顯示電路硬件連接圖2.4.6 報警電路的設計報警電路的設計分為兩部分，一是發(fā)光二極管的電路設計，一是蜂鳴器的電路設計。報警電路由P2.5控制，P2.5口接蜂鳴器和發(fā)光二極管均為低電平有效。其中

34、發(fā)光二極管在使用時要串聯(lián)一個電阻，以保證流經發(fā)光二極管上的電流不超過最大的容許電流。系統(tǒng)進行厚度合格檢驗時，當被測量的金屬厚度不在設定的閾值范圍內，則P2.5為低電平，蜂鳴器報警同時紅燈亮，如果在設定的閾值范圍內， P2.5口為高電平不報警。原理如圖2-12：圖2-12 報警電路原理圖第3章 電渦流式金屬板材測厚儀的軟件系統(tǒng)設計3.1 測厚儀的軟件設計方案在單片機系統(tǒng)的程序的設計開發(fā)中，單片機就如同整個系統(tǒng)的交通中樞，而程序就是組成交通中樞的條條大道，各個部分的模塊化的程序就是整個系統(tǒng)的組成成份。軟件設計采用模塊化程序設計方法，即把一個較長的完整程序，分成若干個子程序。每段程序完成一個功能，并

35、且具有相對獨立性。而模塊化程序設計易找出出錯的語句和地方，簡潔明了，所以本次設計采用模塊化設計軟件。設計的模塊具有數據采集、數據運算、邏輯判斷等功能。利用這些功能可以實現模數轉換、數據轉換及保存、報警、鍵盤管理、顯示器顯示等應用。軟件編寫的好壞，語句運用的是否簡潔直接關系單片機的工作效率。在各個模塊化的程序中盡量用最少的語句作最多的事情，不讓語句出現歧義，這樣就可以使整個程序可以在系統(tǒng)中更好的運行，使單片機工作效率大大的提高。所以在劃分模塊時，應注意以下三個問題：一是每個模塊不宜太長，如果太長的話就失去了模塊設計的優(yōu)點，冗長復雜，不宜調用與運行，所以通常編制20-50行的程序段較適宜；二是力求

36、使模塊之間相互獨立，盡量限制模塊之間的信息交換，以利于模塊的調試；三是利用已有的成熟的模塊，盡量不要自己編寫的較生疏的模塊，以免在一些細節(jié)方面犯一些錯誤。下面就對設計的軟件部分作些介紹，如圖3.1所示為軟件總體流程圖。主程序開始 超限？ 低限？結束NNNNNYY顯示單元初始化 開始鍵？Y 功能鍵？Y 測厚？ 材質選擇 材質選擇數據采集子程序數據采集子程序數據處理子程序數據處理子程序檢驗標準設定子程序 顯示子程序誤差等級設定子程序顯示HHHH顯示LLLL報警子程序顯示PASS圖3-1 主程序流程圖3.2 數據采集子程序的設計數據采集由ADC0809芯片來完成，主要分為啟動、讀取數據、延時等待轉換結束、讀出轉換結果、存入指定內存單元等幾個步驟。ADC0809的控制方式主要有：程序查詢方式、延時等待方式、和中斷方式。本課題采用的是程序查詢方式，所謂程序查詢方式，就是首先由微處理器向A/D轉換器發(fā)出啟動信號，然后讀入轉換結束信號，查詢轉換是否結束，可以讀入數據，否則再繼續(xù)讀入轉換結束信號進行查詢，直至轉換結束再讀入數據。ADC0809初始化后，就具有了將某一通道輸入的05V模擬信號轉換成對應的數字量00HFFH，然后再存入AT89C52內部RAM的指定單元中。具體程序流程圖如下圖3-2所示。開始啟動ADC0809延時1