基于PIC18F4580的糧食稱(chēng)重系統設計

摘要：在糧食品質(zhì)檢測分級過(guò)程中，為了測量樣品的含雜率和容積密度，設計了一種高精度稱(chēng)重系統。以PIC18F4580為主控單元，采用四臂電橋式負荷傳感器，用AD7799進(jìn)行模數轉換及傳感器微弱信號的放大。差動(dòng)式輸入參考電壓減小電源低頻漂移時(shí)帶來(lái)的系統誤差。實(shí)際測試表明，系統測量重復誤差不超過(guò)0．005％，系統非線(xiàn)性度誤差小于0．007％，可以滿(mǎn)足糧食檢測過(guò)程的需求。
關(guān)鍵詞：PIC18F4580；AD7799；稱(chēng)重；負荷傳感器

糧食含雜率及容積密度是檢測糧食品質(zhì)的主要技術(shù)指標，不僅決定了糧食的等級和價(jià)格，還會(huì )直接影響其加工品質(zhì)和食用品質(zhì)?！禛B／T 5494-2008糧油檢驗糧食、油料的雜質(zhì)、不完善粒檢驗》和《GB／T 5498糧食、油料檢驗容重測定法》中規定稱(chēng)重的精度要達到0．1 g，為了使糧食含雜率及容積密度測量?jì)x器整體的性能達到國標要求，本文設計了基于PIC單片機的高精度稱(chēng)重系統，該系統測量由雜質(zhì)分離器分離出的大小雜的重量和容積密度測定器中糧食的重量，進(jìn)而快速得到樣品的含雜率及容重等用于糧食分級的關(guān)鍵指標參數。

1 系統工作原理
高精度稱(chēng)重系統的原理如圖1所示，在糧食含雜率及容積密度測量?jì)x中，安裝在料筒下方的負荷傳感器將樣品重量轉換為電信號，電信號先經(jīng)過(guò)一個(gè)無(wú)源低通濾波器以濾除線(xiàn)材引入的噪聲，再由AD7799自帶的儀表放大器對其進(jìn)行放大并實(shí)現AD轉換。以PIC18F4580作為主控單元，通過(guò)SPI接口讀寫(xiě)AD上的各個(gè)寄存器來(lái)控制AD進(jìn)行采樣。人機界面用LCD液晶顯示采樣得到的數據，按鍵實(shí)現功能的輸入。USART模塊用來(lái)與上位機進(jìn)行數據交互、調試和數據存儲。低噪聲電源用來(lái)驅動(dòng)系統模擬部分及負荷傳感器，提供穩定的工作環(huán)境以降低系統采樣時(shí)電源帶來(lái)的噪聲。

2 系統硬件設計
2．1 PIC18F4580核心控制器
PIC18F4580是Microchip公司生產(chǎn)的8位FLASH微控器。片上自帶32 K編程空間、1 536 bytes的SRAM和256bytesEEPROM，同時(shí)具有mW級低功耗技術(shù)，睡眠模式下只消耗0．2μA的工作電流。片上自帶系統時(shí)鐘可達到32 MHz的處理速度，可完全替代外部晶振，簡(jiǎn)化電路板設計。此外還帶有SPI，USART，TIMER等多種外設資源，將復雜的軟件命令操作改為對相關(guān)寄存器的賦值，簡(jiǎn)化了設計進(jìn)程。在軟件調試和編程方面，只需占用4個(gè)I／O引腳就可以完成程序的下載及在線(xiàn)調試，大大減少在底層硬件調試上花費的時(shí)間。
本設計中，PIC18F4580作為核心控制器連接了多個(gè)子模塊：1)三線(xiàn)SPI接口的AD采集模塊；2)USART串口模塊；3)用并口操作的12864液晶模塊：4)流程控制中用到的的8路擴展I／O口；5)程序下載及調試接口。實(shí)際電路原理圖中，芯片的引腳連接網(wǎng)絡(luò )的定義如圖2所示。