C8051F064在SLBT-1型便携式细纱条干仪中的应用

时间：2024-05-20

石长勇

（辽宁新众网络科技有限公司辽宁沈阳 110000）

0 引言

条干仪是一种测量纱线条干的仪器，可以测量出纱线的条干不均率、条干变异系数CV%，测出纱疵并做出纱疵分级，绘制出纱线的质量分布图。普通的条干仪是在实验室里进行纱线的测量工作，而SLBT-1型便携式细纱条干仪则是在现场进行测量，方便快捷的反映出纱线的条干质量。由于现场和实验室相比较，在温度和湿度上都有较大的差异，因此对本仪器采用的CPU有很高的要求。

1 系统总体设计

1.1 CPU 的选择

通过对现场环境的分析，我们选用了C8051F系列单片机里的C8051F064。由于系统的采集电压输入是毫伏级的，因此对CPU的AD采集在速度和分辨率上都有比较高的要求，C8051F064有非常丰富的片上资源，有2个16位、1Msps并带有DMA控制器的ADC。16位的高速ADC可以对毫伏级的输入电压有非常精确的采集结果，从而保证了采集数据的速度和准确，对下步的数据处理打下好的基础。C8051F064单片机具有高速的、流水线结构的、与8051兼容的CIP-51内核，在相同的晶振频率下，C8051F系列单片机的指令速度要比普通的51单片机快10倍，这也保证了大量的数据采集和数据处理对CPU处理速度的要求，从而也可以把每一次的测量结果快速准确的显示到人机界面上。

1.2 RAM 的扩展

由于每次测量需要采集1000～2000组16bit的数据，这些数据全部需要保存到RAM中，在测量结束以后再对RAM中的数据进行计算处理，这就需要有大量的RAM空间，而C8051F064的内部RAM只有4352字节，这就必须要扩展RAM存储器。C8051F064具有外部的存储器的接口，可以方便扩展外部存储器。本系统采用了IS61LV5128存储器，IS61LV5128是低功耗高速的、512K字节随机存储器，符合了本系统的大数据量高速度的要求。

1.3 TLC7528组成的DA转换系统

由于受纱线种类和支数的影响，输入的采集电压最高可以达到600毫伏左右，如果在次种纱线的测量过程中出现棉节纱疵，电压将会提高4倍以上，这样就会有可能超过AD采集的基准电压2.4V，因此在输入级设计了由TLC7528组成的DAC系统，该电路系统可以对输入的采集电压分压，在本系统中实现了两档纱线的测量，对30Ne以下的纱线采用低支档测量，TLC7528对电压减半，输入到AD的输入端，对30Ne以上的纱线采用高支档测量，TLC7528把电压1：1的输入到AD输入端。从而保证了系统数据采集的可靠性。

1.4 人机界面

本系统采用了320*240点阵的单色带触摸的LCD。屏自带的触摸屏代替了外接键盘，使得操作更加方便，也缩小了手持式设备的体积。320*240点阵可以有足够的空间显示出数据表格，曲线等界面。

1.5 与PC机通信

C8051F064的ROM空间有限，通过扩展外部FLASH存储器也不能满足数据的存储要求，因此采用了与PC机通信的方式，把数据表上传到PC机打印保存。本系统设计为C8051F064采用RS485接口，通过RS232～RS485转接器和PC机进行通信。

2 C8051F064的工作流程

本系统中C8051F064主要工作包括：数据采集、数据分析处理、人机界面的数据交换、与PC机的数据通信等。

2.1 参数设定

直接通过人机界面的触摸屏来进行参数的设定，C8051F064通过读取相应的设定值，得到TLC7528的电压倍数，并通过计算得出系统必要的参数，最后将参数保存到24C64存储器。

2.2 数据采集

C8051F064具有带DMA控制器AD转换，本系统中为了提供CPU的效率和数据采集的灵活性，没有采用DMA方式，而采用了定时器中断的采集方式，数据采集的时间可以通过人机界面设置的参数计算得出。在每次采集数据的间隔时间，分析上一次采集数据的可用性，利用软件滤波的方法滤除噪声等一些电压干扰信号。将正确可用的数据保存到外部RAM中，供测量结束以后计算使用。