一种基于STC90C514AD的单片机起重量限制器的设计

【摘 要】 本文介绍一种以STC90C514AD第七代单片机为控制器（CPU）的起重量限制器。该设计集传感技术、液晶显示技术、单片机控制技术、软件技术等多种技术为一体构成整个系统。

【关键词】 起重量限制器 单片机STC90C514AD 软件技术

1 工作原理

起重量限制器是通过对起重机的起升机构压力传感器输出的模拟量（0～20mv）电压信号经过滤波去除高频谐波信号，进入仪表放大器变成（0～5V），再输入到单片机内部模数（A/D）转换芯片中，由软件采集、读取、比较判断及处理后，实时显示载荷重量值。当超载时，起动报警程序发出声光报警，并立即切断起重机起升电源防止超载事故发生。

2 硬件组成

该系统由硬件和软件两大部分组成，硬件以STC90C514AD单片机为核心，它包括电源电路、传感器电路、滤波前置放大电路、单片机控制电路、汉字液晶显示电路、键盘输入电路、声光报警电路、键盘输入电路、继电器输出电路，详见图1。

2.1电源电路

电源电路是供给符合起重量限制器电路要求的电源电压。限制器中有各种不同电路，单片机（CPU）、LCD汉字液晶显示屏的电源是5V直流电压，而传感器、前置放大器电路的电源是±6V直流电压，在电源前端采用电源滤波器，有效抑制窜入电源部分各种干扰尖峰脉冲、杂波和电源启动时的输入浪涌，增强电源线上干扰的吸收及滤除能力。

2.2滤波前置放大器电路

压力传感器输出0～20mv带有杂波微小毫伏电压，无法直接进行转换和处理，因此需要进行滤波、放大处理（0～5V），放大器采用了斩波稳零式高精密运算放大器ICL7650，它具有输入偏置电流小、失调小、增益高、共模抑制能力强、响应快、漂移低、性能稳定及价格低廉等优点。

2.3单片机控制器（CPU）电路

单片机是整个起重量限制器的核心，压力传感器受力输出与外力成正比的微弱电压信号经滤波放大直接到控制器（CPU），采用第七代超强抗静电、超强抗干扰、宽电压、超低功耗、超低价、高速高可靠、高性能CMOS 8位单片机（STC90C514AD），片内有56K字节程序存储器（Flash）及片内高达4352字节静态数据存储器（RAM）、看门狗、8通道10位高速ADC，4路PWM或D/A、EEPROM。

2.4汉字液晶显示电路

起重量限制器的显示部分采用FM-12864L带中文字库的液晶显示器，通过液晶显示起重机的工作状态、起重量的数值、故障记录查询等功能。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

2.5键盘输入电路

起重量限制器的控制参数等信息，由键盘输入电路来实现。通过按下不同的按键，实现不同的功能。可实现报警值设定、故障记录查询、立即停止值设定等相关功能。单片机STC90C每隔一个运行周期就对按键进行扫描，当扫描到某按键按下时则跳转到按键程序，执行相应的功能程序。

2.6声光报警电路

当起重机发生危险状况时，起重量限制器发出预报警及超载报警，拉响蜂鸣器，红黄色报警灯亮起，以提示操作人员。

3 软件模块设计

软件系统采用模块化结构设计，由系统初始化模块、数字滤波模块、起重量数据采集运算处理模块、LCD液晶汉字显示模块、预报警处理模块、超载报警处理模块、看门狗模块、键盘输入模块、故障监测模块等九大程序组成，各模块相对独立，便于算法改进及功能扩展。

由于起重量限制器采用廉价的高性能的STC90C514AD单片机，所以与同类产品相比具有很高的性价比，操作简单，安装方便等特点，便于推广使用。

参考文献：

[1]STC90C58AD系列单片机指南.南通国芯电子有限公司

[2]何立民.单片机应用技术选编（1～8）.北京航空航天大学出版社

[3]王福瑞等.单片微机测控系统设计大全.北京航空航天大学出版社，2002