PIC单片机（PIC16F873）小项目五（电路工作原理）

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1.系统简介

     本系统为xxx检测仪，用于检测xxx载重量，并以模拟输出量形式把载重量传递给主控制系统。

     检测仪根据电梯轿底橡胶块随载重做弹性变化的原理，通过霍尔传感器检测其位移变化且把相应的位移变化变化为电压信号，把传感器传输过来的电压信号经过PIC内部的10位A/D转换为数字信号，单片机把采集到数字量数据经过一系列复杂浮点运算处理后，通过PIC内部PWM模块实现D/A转换。把单片机处理后的数字量数据转换为模拟量数据输出（0.5V—3.5V）。      

 

2.方案选择

（1）      主控制芯片。

      主控制芯片选用PIC单片机，PIC单片机MicroChip单片机的主要产品是PIC 16C系列和17C系列8位单片机,相对于51系列单片机，PIC单片机CPU采用RISC结构,分别仅有33,35,58条指令,采用Harvard双总线结构,运行速度快,低工作电压,低功耗,较大的输入输出直接驱动能力,价格低,一次性编程,小体积. 适用于用量大,档次低,价格敏感的产品.在办公自动化设备,消费电子产品,电讯通信,智能仪器仪表,汽车电子,金融电子,工业控制不同领域都有广泛的应用,PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高.发展非常迅速。.

（2）      A/D转换电路

PIC单片机内带A/D转换电路。采用PIC内带A/D转换电路省去了专用A/D转换芯片，降低成本，再者PIC内带A/D转换精度达到10BIT。满足实际生产精度要求。

（3）      D/A转换电路

实现D/A转换有很多种方法，例如采用D/A转换器，F/V频率电压转换器，加权电阻或R-2R的梯形电阻网络均可以实现，本设计才用PIC单片机的PWM脉宽调制器可以实现模数转换。具有电路简单，成本低的特点。同时通过完善后续RC滤波电路，可以实现高精度的输出，满足实际生产需求。

（4）      总结

总的来说，本设计充分利用了PIC单片机内部资源，电路简单，功能齐备，成本低。

 

3.电路设计

（5）       A/D转换电路。

数字系统只能处理数字信号，而称重传感器输出电压量是模拟信号，若要在数字系统中处理这些信号，则必须先把传感器测量的模拟量通过A/D转换模块将其转换为数字量。PIC内部A/D转换一般包括4个步骤，即采样，保持，量化，编码。

A/D转换电路输入如下图1所示：

 

图 1   A/D转换输入电路

     

 图中Vi即是传感器测量的模拟量输入口，二极管的作用的防止反流，起保护作用。

（因R18的电阻值极大，分流极小可忽略不计，故输入到单片机A/D转换口RA0的电压值约为Vi值。保护电路对输入值影响不大）。

（2） 按键电路

按键盘电路电路图如下图2所示：

图中电阻，电容作用是用于去除按键抖动。当按键未被按下时，对应的IO口为高电平，当按键被按下时，IO口高电平被拉低，单片机获得此信息，进而跳转到相应程序执行。

图2   按键电路

 

（6）       D/A转换电路

D/A转换电路电路图如下图3所示：

      其中R11，C6构成RC滤波电路，用于实现PWM波转直流，LM358用作电压跟随器，以提高输出电路的带负载能力。

      D/A转换输出Vout=Vcc*(PWM高电平值/PWM周期值)=5*脉宽/（PR2+1）。

      其中Vout=3.5-3*(Vin-Vmin)/(Vmax-Vmin)

      (其中Vin是传感器输入值，Vmin是满载自学习值，Vmax是满载自学值)

 

图 3   D/A转换电路电路图

 

（7）       电源电路

电源电路电路图如下图4所示：

       24V 输入电压进78M12后转变为12V电压输出为LM358提供电源，12V电压输入到7805后输出5V电压，供单片机及其他芯片用电。电路中的电容起滤波稳压作用。

 

                                图 3  电源电路图