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前     言

NTC是负温度系数的英文缩写，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。利用这一特性，可将NTC热敏电阻通过测量其电阻值来确定相应的温度，从而达到检测和控制温度的目的。采用不同的制作工艺方法，结构，形状，可以获得各种各样的NTC热敏电阻，以其为核心制成的温度传感器广泛用于医学等温度测量领域。NTC在生产出来后，每个阻值随温度变化的特性并不一致，这就需要对NTC按照不同的阻值变化范围进行分选。

目前国类NTC生产厂家主要是用人工加简要的治具来完成检测的，不紧效率低而且人工成本高。现在也有厂家在用NTC自动分选仪，但这些仪器分选都只有一档而且产能上不去。现在这套系统可以根据检测阻值与标准阻值的百分比来分成八档，分选百分比由自己设定。检测时是三路同是进行的，也就是说每次能检测三个电阻，同时完成分选，产能能达9000pcs/h。同时在电阻被检测前能将电阻校直具有校直机的功能。本系统以PIC628A单片机加双积分AD7135来完成检测。用PIC16F877A芯片作为下位机控制NTC分选过程，采用高速单片机C8051F022做为核心的上位机进行数据管理和人机对话，串行EEPROM芯片来记录数据；并利用CH375芯片将记录数据安全而准确地转储到U盘上，可以方便的对数据进行存储和管理，并配以液晶显示屏，人机交互更友好。该仪表具有分选准确，运行稳定，操作简便，人机界面友好，管理方便的优点。

一、 系统组成及工作原理

       本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成，硬件部分主要完成各个传感器信号的采集、转换，电磁阀的动作，数据的存储及各种信息的显示；软件主要完成信号的处理和控制，数据的管理等功能。软件方面首先由PIC芯片的程序完成信号的转换和控制，同时在C8051F022芯片上移植入Small RTOS嵌入式操作系统，使其运行的迅速性、实时性和稳定性更高，更好的进行数据的管理和存储。

    整个系统的工作原理是首先将待测NTC电阻在油中并保持其恒温，然后将其两端电压通过双积分模数转换器件7135转换成数字信号后由单片机PIC628A传送给PIC16F877A单片机，接着PIC16F877A将所得的数值与先测得的标准电阻的数值相比较后进行分档，再通过74LS595移位寄存器输出控制电磁阀的动作，从而将NTC正确的分选出来。同时PIC16F877A将分档值通过485通讯传输给C8051F022芯片。C8051F022将数据实时的显示在液晶屏，并把数据存入串行EEPROM芯片24AA512中，操作人员随时可以用U盘将数据拷走保存。C8051F022也可以将输入的一些参数，比如速度，分档值等，保存并传送给PIC16F877，来控制它的运转。系统结构如图1所示：

                                        图1 系统结构

二、 硬件构成

    该系统硬件主要包括以下三个模块；以PIC628A单片机为核心的检测模块，以PIC16F877A单片机为核心的下位机控制模块，包括电磁阀输出控制部分；以及以C8051F022单片机为核心的上位机管理模块，包括了液晶显示部分，键盘输入部分，数据存储部分，U盘数据输出部分。

    2.1检测模块

     检测模块主要由PIC628A单片机和双积分AD7135组成。PIC系列单片机是美国微芯推出的CMOS系列单片机，该系列芯片采用精简指令集（RISC），哈佛总线结构，2级流水线取指令方式，具有实用、低价、指令集小、简单易学、低功耗、高速度、体积小、功能强等特点，体现了单片机发展的一种新趋势。7135为双积分式14位模数转换器件，具有精度高，抗干扰能力强等优点。检测精度可以达到万分之一。下图为采样电路图，其中REFO为标准电阻，REFX为待测电阻，Vin脚为7135的输入端。7135的输出值为待测电阻与标准电阻的比值。该值经PIC628A通过IO口的I²C操作传给下位机控制模块PIC16F877A。

                 图2 采样电路                                               


2.2 下位机控制模块

PIC16F877A是微芯公司采用14位RISC指令集的中级产品。该芯片内含A/D、内部EEPROM存储器、比较输出、捕捉输入、PWM输出、I²C和SPI接口、LCD驱动、FLASH程序存储器等功能，应用十分广泛。PIC16F877A首先通过I²C总线从模/数转换部分获取数据，然后计算得出分档值，再驱动电磁阀动作。其分档精度能达到万分之一。由于所有的待测电阻都是安放在一个循环转动的链条上，然后由程序控制步进电机带动链条转动，电阻的检测点和分选点相隔一段距离，当电阻分档完毕后，数据首先存放在一个数组中，链条带动待测电阻到达电磁阀安装地点，此时PIC16F877A才会将对应的数据输入到74LS595移位寄存器，这里采用74LS595是为了节约单片机的引脚，74LS595然后将数据输出到ULN2803A八路达林顿管输出，以提高输出驱动能力来驱动电磁阀。当电阻到达分选区后，分选信号操作对应档位的的电磁阀动作，将电阻挡入对应档位的容器内，从而完成分选。系统机械图如图3所示

图3 系统机械结构

2.3 上位机控制模块

上位机控制模块以C8051F022单片机为核心，通过MAX485与下位机通讯，可以对接收到的数据进行一系列处理，其中包括了实时显示、数据存储和U盘读写，以及数据输入，将参数传回下位机。

C8051F022完全集成混合信号系统，并使用 Cygnal的专利CIP-51微控制器内核。CIP-51与MCS-51^TM指令集完全兼容，可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。而CIP-51采用流水线结构，与标准的8051结构相比指令执行速度有很大的提高。70%指令的执行时间为1或2个系统时钟周期，只有4条指令的执行时间大于4个系统时钟周期。其主要特性如下：

①高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核（可达25MIPS）。

②全速、非侵入式的在系统调度接口（片内）。

③真正10位、100ksps的8通道ADC，带PGA和模拟多路开关。

④片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器。

⑤64K字节可在系统编程的FLASH存储器。

⑥4352（4096＋256）字节的片内RAM。

⑦可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口。

⑧硬件实现的SPI、SMBus/I²C和两个UART串口接口。

⑨5个通用的16位定时器。

⑩具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列。

从上述的芯片特性可以看出，与传统51芯片相比，可使系统大为简化。该芯片有片内看门狗定时器可省去外部看门狗电路，并有多达64K的FLASH存储器和4352字节的片内RAM无需另外扩展EPROM和RAM，另外在系统编程功能为写程序和调试都带来了很大的方便。

    C8051F022在并行总线上外接了12C887时钟芯片，液晶显示屏和U盘控制芯片CH375。12C887时钟芯片自带晶体震荡器和电池，可以在没有外部电源的情况下工作10年，内有114个字节的通用RAM，可以把要保存的参数进行存储。液晶显示屏则是用来显示实时显示数据和时间，还可以通过键盘输入参数，再通过485通讯传送给下位机。C8051F022在将数据显示的同时还将数据通过I²C总线连接到64K的串行EEPROM芯片24AA512中。当需要将数据读出时，只需将U盘插入USB接口中，C8051F022就会自动将一个月或之前一段时间的数据从24AA512中读出，通过CH375写入U盘中，数据管理十分方便可靠。

三、 软件构成

       该系统的软件部分也分为下位机和上位机两部分。下位机主要是完成数据的采集，处理和电磁阀动作，上位机主要是完成参数设置和数据管理功能。

       下位机PIC16F877A的编程是在微芯公司为PIC系列单片机开发的软件集成开发环境MPLAB IDE下进行的。其程序流程图如图3所示。

                                                                                  图4下位机程序流程图