基于單片機(jī)的電子稱畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、目目 錄錄 1.1.前言前言.(2) 1.1 稱重技術(shù)和衡器的發(fā)展. (2) 1.2 電子秤的組成.(2) 1.2.1 電子秤的基本結(jié)構(gòu).(2) 1.2.2 電子秤的工作原理.(3) 1.2.3 電子秤的計(jì)量性能.(3) 1.3 設(shè)計(jì)思路.(4) 2. 系統(tǒng)方案論證與選型系統(tǒng)方案論證與選型.(5) 2.1 控制器部分.(6) 2.2 數(shù)據(jù)采集部分.(6) 2.2.1 傳感器的選擇.(7) 2.2.2 放大電路選擇 .(8) 2.3 顯示電路部分的選擇 .(11) 2.4 超量程報(bào)警部分選擇 .(11) 3. 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì).(12) 3.1 at89s52 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路.(1

2、5) 3.1.1 單片機(jī)芯片 at89s52 介紹.(15) 3.1.2 at89s52 的最小系統(tǒng)電路構(gòu)成.(18) 3.2 電源電路設(shè)計(jì).(19) 3.3 數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì).(20) 3.3.1 傳感器和其外圍以及放大電路設(shè)計(jì).(20) 3.3.2 a/d 轉(zhuǎn)換芯片與 at89s52 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì).(21) 3.4 顯示電路與 at89s52 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) .(26) 3.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) .(28) 4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).(28) 4. 1 主程序設(shè)計(jì).(30) 4.2 子程序設(shè)計(jì).(30) 4.2.1 a/d 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì).(31) 4.2.2

3、 顯示子程序設(shè)計(jì).(31) 4.2.3 報(bào)警子程序的設(shè)計(jì).(32) 設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié).(33) 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).(34) 致謝致謝.(38) 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 學(xué)生：李培 指導(dǎo)老師：韓芳 淮南師范學(xué)院 物理與電子信息系 摘摘 要：要： 本文主要以 at89c52 單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍控制電路組成硬件開發(fā)平臺，以 keil uvision3 軟件為主要軟件開發(fā)控制平臺。硬件部分只要有單片機(jī)最小系統(tǒng)，電橋數(shù)據(jù)采集模塊，放大 器模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。軟件部分主要是用 c 語言編寫。 關(guān)鍵詞：at89c52；單片機(jī)；最小系統(tǒng)；放大器；數(shù)模轉(zhuǎn)換； based on sc

4、m electronic scale design student: lipei guiding teacher: hanfang huainan normal college physics and electronic information department abstractabstract： this paper mainly by at89c52 single chip computer as the controller chip, combined with peripheral control circuit component hardware development p

5、latform, with uvision3 keil software as the main software development control platform. hardware as long as a single chip minimize system, bridge the data acquisition module, amplifier module and analog-to-digital conversion module. software part mainly written in c. keywords: at89c52 single; scm; t

6、he smallest system; amplifier; analog-to-digital conversion 前言 1.1 稱重技術(shù)和衡器的發(fā)展 稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、 交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子秤是電子衡器中的一種，衡 器是國家法定計(jì)量器具，是國計(jì)民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量 設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會經(jīng)濟(jì)效益的 提高。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系 統(tǒng)的一個(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動化和管理的現(xiàn)代化，

7、它起到了縮短作業(yè)時(shí)間、 改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營管 理等多方面的作用。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 因此，稱重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國都非常重視。50 年代中期電子技術(shù)的滲入 推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過 40 多年的不 斷改進(jìn)與完善，我國電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。 現(xiàn)今電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展： 計(jì)量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點(diǎn)從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別 是對快速稱

8、重和動態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國 內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù) 性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信 息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。電子秤是 電子衡器中的一種，衡器是國家法定計(jì)量器具，是國計(jì)民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi) 外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化 水平和社會經(jīng)濟(jì)效益的提高。 1.2 電子秤電子秤的組成的組成 1.2.1 電子秤的基本結(jié)構(gòu)電子秤的基本結(jié)構(gòu) 電子秤是利用物體的重力作用來確定物

9、體質(zhì)量（重量）的測量儀器，也可用來確定 與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。不管根據(jù)什么原理制成的電子秤均由以下三 部分組成： （1）承重、傳力復(fù)位系統(tǒng) 它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體，一般包 括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。 (2)稱重傳感器 即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其 它形式的適合于計(jì)量求值的信號所用的一種輔助手段。 按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位 計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、聲表面諧振式）或是利 用磁彈

10、性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。 對稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對應(yīng)，并有良好的線性 關(guān)系；有較高的靈敏度；對被稱物體的狀態(tài)的影響要??；能在較差的工作條件下工作； 有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。 (3)測量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測量裝置 即處理稱重傳感器信號的電子線路（包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào) 節(jié)器、補(bǔ)嘗元件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等） 。 這部分習(xí)慣上稱載荷測量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測量電路中，通常包括前置放大、 濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動顯示等環(huán)節(jié)。 1.2.21.2.2 電子秤的工作原理電子秤的工作原

11、理 電子秤的工作原理。首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電 壓信號。輸出電壓信號通常很小，需要通過前端信號處理電路進(jìn)行準(zhǔn)確的線性放大。放 大后的模擬電壓信號經(jīng) a/d 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng) 過單片機(jī)控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體的重量。在實(shí)際應(yīng)用中，為提高數(shù)據(jù)采 集的精度并盡量減少外界電氣干擾，還需要在傳感器與 a/d 芯片之間加上信號調(diào)整電路。 1.2.31.2.3 電子秤的計(jì)量性能電子秤的計(jì)量性能 電子秤的計(jì)量性能涉及的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、分度數(shù)、準(zhǔn)確度等級等。 （1）量程：電子衡器的最大稱量 max，即電子秤在正常工作情況下

12、，所能稱量的最 大值。 （2）分度值：電子秤的測量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。用 e 或 d 來表示。 （3）分度數(shù)：衡器的測量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用 n 表示。 電子衡器的最大稱量 max 可以用總分度數(shù) n 與分度值 d 的乘積來表示，即 max = n d （4）準(zhǔn)確度等級 國際法制計(jì)量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成、四類等級，分別對 應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) n 的范圍，如下表 1 所示： 表表 1 1 電子秤等級分類電子秤等級分類 標(biāo)志及等級電子秤種類分度數(shù)范圍 特種準(zhǔn)確度基準(zhǔn)衡器 n 100 000 高準(zhǔn)確度精密衡器 10 000 n 100 000

13、中準(zhǔn)確度商業(yè)衡器 1 000 n 10 000 普通準(zhǔn)確度粗衡器 100 n 1 000 1.3 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路 目前,臺式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍,但存在較大的局限性：體積大、 成本高、需要工頻交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤 或以彈簧、拉伸變形來實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤,居民用戶使用的基本是桿秤。彈簧盤秤制造工 藝要求較高,彈簧的疲勞問題無法徹底解決,一旦超過彈簧彈性限度,彈簧秤就會產(chǎn)生很大 誤差,以至損壞,影響到稱重的準(zhǔn)確性和可靠性,只是一種暫時(shí)的代用品,也被列入逐漸取 消的行列。 微控制器技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的更新速度

14、達(dá)到了日新月異的地步。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，除了能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能外，還增加 了打印和通訊功能，可以實(shí)現(xiàn)和其他機(jī)器或設(shè)備（包括上位pc機(jī)和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備）交換 數(shù)據(jù).除此之外，系統(tǒng)的微控制器部分選擇了兼容性比較好的at89系列單片機(jī)，在系統(tǒng)更 新?lián)Q代的時(shí)候，只需要增加很少的硬件電路，甚至僅僅刪改系統(tǒng)控制程序就能夠?qū)崿F(xiàn)。 另外由于實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，稱可以有一定量的過載，但不能超出要求的范圍，為此我 們還設(shè)計(jì)了過載提示和聲光報(bào)警功能。 綜上所述,本課題的主要設(shè)計(jì)思路是：利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信 號，經(jīng)過電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號，最后把模擬信號 送入單片機(jī)。單片

15、機(jī)經(jīng)過相應(yīng)的處理后，得出當(dāng)前所稱物品的重量，然后再顯示出來。 主要技術(shù)指標(biāo)為：稱量范圍05kg;分度值0.01kg;精度等級級;電源dc 5v。 這種高精度智能電子秤體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便,集質(zhì)量稱量功能與價(jià)格計(jì)算功 能于一體,能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。 2.2. 系統(tǒng)方案論證與選型系統(tǒng)方案論證與選型 按照本設(shè)計(jì)功能的要求，系統(tǒng)由 6 個(gè)部分組成：控制器部分、測量部分、報(bào)警部分、 數(shù)據(jù)顯示部分、和電路電源部分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖下圖所示。 圖 放大電路 a/d 數(shù)模轉(zhuǎn)換 壓力信號采集 at89s52 單片 機(jī) lcd 顯示 報(bào)警裝置 2.1.設(shè)計(jì)思路框圖設(shè)計(jì)思路框圖 測量部分

16、是利用稱重傳感器檢測壓力信號，得到微弱的電信號（本設(shè)計(jì)為電壓信號） ，而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動放大電路， ）處理后，送 a/d 轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn) 化為數(shù)字量輸出?？刂破鞑糠纸邮軄碜?a/d 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算， 將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號，并將其存儲到存儲單元中?？刂破鬟€可以通過 對擴(kuò)展 i/o 的控制， ，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能。當(dāng)超 載時(shí)報(bào)警裝置報(bào)警 2.12.1 控制器部分 本設(shè)計(jì)由于要求必須使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器,而且以單片機(jī)為主控制器的設(shè) 計(jì)，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)和測量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新型的只需要改變軟

17、件 程序就可以更新?lián)Q代的“智能化測量控制系統(tǒng)” 。這種新型的智能儀表在測量過程自動化、 測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。 再則由于系統(tǒng)沒有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，又考慮到本設(shè)計(jì)中程序部分比較大，根據(jù)總體方 案設(shè)計(jì)的分析，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡單的的系統(tǒng)，可以選用帶 eprom 的單片機(jī)，由于應(yīng)用程 序不大，應(yīng)用程序直接存儲在片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展存儲器，這樣電路也可簡化。這些 配置能夠很好地實(shí)現(xiàn)本儀器的測量和控制要求 最后我們最終選擇了 at89s52 這個(gè)比較常用的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。 at89s52 內(nèi)部帶有 8kb 的程序存儲器，基本上已經(jīng)能夠滿足我們的需要。 2.2

18、 數(shù)據(jù)采集部分 電子秤的數(shù)據(jù)采集部分主要包括稱重傳感器、處理電路和 a/d 轉(zhuǎn)換電路，因此對于 這部分的論證主要分三方面 2.2.12.2.1 傳感器的選擇 在設(shè)計(jì)中,傳感器是一個(gè)十分重要的元件,因此對傳感器的選擇也顯的特別的重要,不 僅要注意其量程和參數(shù),還有考慮到與其相配置的各種電路的設(shè)計(jì)的難以程度和設(shè)計(jì)性價(jià) 比等等. 傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能 產(chǎn)生的最大偏載及動載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到 每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載 荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及

19、振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量 程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。傳感器量程的計(jì)算公式是在 充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。其公式如下： ck0k1k2k3(wmaxw)/n （2.1） c單個(gè)傳感器的額定量程；w秤體自重；wmax被稱物體凈重的最大值；n秤體 所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量；k0保險(xiǎn)系數(shù)，一般取值在 1.21.3 之間；k1沖擊系數(shù)；k2 秤體的重心偏移系數(shù)；k3風(fēng)壓系數(shù)。本設(shè)計(jì)要求稱重范圍 05kg，重量誤差不大于 0.01kg，根據(jù)傳感器量程計(jì)算公式（2.1）可知： c1.2511.031（201.9）1 (2-1) 9.01205 為保證

20、電子秤稱量結(jié)果的準(zhǔn)確度，克服傳感器在低量程段線性度差的缺點(diǎn)。傳感器 的量程應(yīng)根據(jù)皮帶秤的最大流量來選擇。在實(shí)際工作中，要求稱重傳感器的有效量程在 20%80%之間，線性好，精度高。重量誤差應(yīng)控制在0.01kg，又考慮到秤臺自重、振 動和沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳感器，根據(jù)式 2.1 的計(jì)算結(jié)果，所以我們確定傳感 器的額定載荷為 7.5kg，允許過載為 150%f.s，精度為 0.05%，最大量程時(shí)誤差 0.01kg，可以滿足本系統(tǒng)的精度要求. 綜合考慮,本設(shè)計(jì)采用 sp20c-g501 電阻應(yīng)變式傳感器,其最大量程為 7.5 kg.稱重傳 感器由組合式 s 型梁結(jié)構(gòu)及金屬箔式應(yīng)變計(jì)構(gòu)成，具有

21、過載保護(hù)裝置。由于惠斯登電橋 具諸如抑制溫度變化的影響，抑制干擾，補(bǔ)償方便等優(yōu)點(diǎn)，所以該傳感器測量精度高、 溫度特性好、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種結(jié)構(gòu)的動、靜態(tài)測量及各種電子秤的一次 儀表。該稱重傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，其工作原理如圖 2.2.1 所示： 圖圖 2.2.12.2.1 承重傳感器原理圖承重傳感器原理圖 表表 2 2 壓力傳感器主要技術(shù)指標(biāo)壓力傳感器主要技術(shù)指標(biāo) 準(zhǔn)確度等級 accuracy class c3 0.02 0.03 額定載荷 rated load kg 1、2.5、5、7.5、10、15 靈敏度 sensitivity mv/v 1.80.08

22、非線性 nonlinearity 0.02 滯后 hysteresis 0.02 重復(fù)性 repeatability %f.s. 0.02 蠕變 creep 蠕變恢復(fù) creep recovery %f.s./30min 0.02 零點(diǎn)輸出 zero balance %f.s. 1 零點(diǎn)溫度系數(shù) zero temperature coefficient 額定輸出溫度系數(shù) rated output temperature coefficient %f.s./10 0.02 輸入電阻 input resistance 415445 輸出電阻 output resistance 349355 絕緣電

23、阻 insulation resistance m 5000 供橋電壓 supply voltage v 12（dc/ac） 溫度補(bǔ)償范圍 temperature compensation range -10+50 允許溫度范圍 safe temperature range -20+60 允許過負(fù)荷 safe overload %f.s. 120 極限過負(fù)荷 ultimate overload %f.s. 200 四角誤差 four corner error %f.s. 0.03 連接電纜 connect cable mm 3.8300 接線方式 method of connecting wi

24、re 輸入 input（+）: red 輸入 input（- ）:white 輸出 output（+）:green 輸出 output（-）: blue 屏蔽 shield : yellow 其測量原理：用應(yīng)變片測量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。當(dāng)彈性體受力變形時(shí)，應(yīng)變片 的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。 由于內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出信號電壓可由下式 給出： （2-2） ein r4 r4 r3 r3 r2 r2 r1 r1 )42( 42 e rr rr out 2.2.22.2.2 放大電路選擇 經(jīng)由傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)

25、換后輸出的信號一般電平較低；經(jīng)由電橋等電路變換后的 信號亦難以直接用來顯示、記錄、控制或進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換。為此，測量電路中常設(shè)有模擬 放大環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)目前主要依靠由集成運(yùn)算放大器的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放 大器來完成。 放大器的輸入信號一般是由傳感器輸出的。傳感器的輸出信號不僅電平低，內(nèi)阻高， 還常伴有較高的共模電壓。因此，一般對放大器有如下一些要求： 1、輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于信號源內(nèi)阻。否則，放大器的負(fù)載效應(yīng)會使所測電壓造成偏差。 2、抗共模電壓干擾能力強(qiáng)。 3、在預(yù)定的頻帶寬度內(nèi)有穩(wěn)定準(zhǔn)確的增益、良好的線性，輸入漂移和噪聲應(yīng)足夠小 以保證要求的信噪比。從而保證放大器輸出性能穩(wěn)定。 4、

26、能附加一些適應(yīng)特定要求的電路。如放大器增益的外接電阻調(diào)整、方便準(zhǔn)確的量 程切換、極性自動變換等。 我們考慮了以下幾種方案： 方案一 利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級放大器。 普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級放大器會引入大量噪聲。由于 a/d 轉(zhuǎn)換器需要很高 的精度，所以幾毫伏的干擾信號就會直接影響最后的測量精度。所以，此種方案不宜采 用。 方案二 由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動放大器。 差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放(如 op07)做成一個(gè) 差動放大器，如圖 2.2.2（1）所示： 圖圖 2.2.22.2.2（1 1） 利用普通運(yùn)放構(gòu)成的放大器利用普通運(yùn)放構(gòu)成的放大器

27、電阻 r1、r2 和電容 c1、c2、c3、c4 用于濾除前級的噪聲，c1、c2 為普通小電容， 可以濾除高頻干擾，c3、c4 為大的電解電容，主要用于濾除低頻噪聲。 優(yōu)點(diǎn)：輸入級加入射隨放大器，增大了輸入阻抗，中間級為差動放大電路，滑動變 阻器 r6 可以調(diào)節(jié)輸出零點(diǎn)，最后一級可以用于微調(diào)放大倍數(shù)，使輸出滿足滿量程要求。 輸出級為反向放大器，所以輸出電阻不是很大，比較符合應(yīng)用要求。 缺點(diǎn)：此電路要求 r3、r4 相等，誤差將會影響輸出精度，難度較大。實(shí)際測量，每 一級運(yùn)放都會引入較大噪聲，對精度影響較大。 方案三 采用專用儀表放大器，如：ad620，ina126 等。 此類芯片內(nèi)部采用差動輸

28、入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非 常好，且外部接口簡單。 以 ad620 為例，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2.2.2（2）所示： rg vv i inin g ) 2 1)( rg r vv inin )( 2 1 ( 12 inino vv rg r uv )( inin o v vv u a 圖圖 2.2.22.2.2（2 2） ad620ad620 的內(nèi)部等效圖的內(nèi)部等效圖 接口如圖 5 所示： 圖圖 5 5 ad620ad620 的接口圖的接口圖 電路的工作原理：a1、a2 工作在負(fù)反饋狀態(tài)，其反向輸入端的電壓與同相輸入端的 電壓相等。即 rg 兩端的電壓分別為 vin+、vin

29、-。因此 （2.5） 設(shè)圖（2.8）中電阻 r1=r2=r，則 a1、a2 兩輸出端的電壓差 u12 為 )( 2112 rgrriu g （2.6） 將式（2.6）代入式（2.5）得 放大器的增益 av 為 ) 2 1 ( rg r （2.7） 可見，僅需調(diào)整一個(gè)電阻 rg，就能方便的調(diào)整放大器的增益。由于整個(gè)電路對稱， 調(diào)整時(shí)不會造成共模抑制比的降低。 在接口圖（2.9）中，通過改變可變電阻 r3 的阻值大小來改變放大器的增益，放大 器增益計(jì)算公式如下： （2.8） 49.4 1 3 k g r ad620 具有體積小、功耗低、精度高、噪聲低和輸入偏置電流低的特點(diǎn)。其最大輸 入偏置電流為

30、20na，這一參數(shù)反映了它的高輸入阻抗。ad620 在外接電阻 rg 時(shí)，可實(shí)現(xiàn) 11000 范圍內(nèi)的任意增益；工作電源范圍為2.318v；最大電源電流為 1.3ma；最大 輸入失調(diào)電壓為 125v；頻帶寬度為 120khz（在 g=100 時(shí)） 。 基于以上分析，我們決定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器 ad620。 2.32.3 顯示電路部分的選擇 數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項(xiàng)重要功能，是人機(jī)交換的主要組成部分，它可以將測量電路 測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理后直觀的顯示出來。數(shù)據(jù)顯示部分可以有以下兩種方案供 選擇。的組成有以下兩種方案可供選擇：一是 led 數(shù)碼管顯示,二是 lcd 液晶顯

31、示兩種選 擇. lcd 液晶顯示器是一種極低功耗顯示器，從電子表到計(jì)算器，從袖珍時(shí)儀表到便攜式 微型計(jì)算機(jī)以及一些文字處理機(jī)都廣泛利用了液晶顯示器。 2.42.4 超量程報(bào)警部分選擇 智能儀器一般都具有報(bào)警和通訊功能，報(bào)警主要用于系統(tǒng)運(yùn)行出錯(cuò)、當(dāng)測量的數(shù)據(jù) 超過儀表量程或者是超過用戶設(shè)置的上下限時(shí)為提醒用戶而設(shè)置。在本系統(tǒng)中，設(shè)置報(bào) 警的目的就是在超出電子秤測量范圍時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號，提示用戶，防止損壞儀器。 超限報(bào)警電路是由單片機(jī)的 i/o 口來控制的，當(dāng)稱重物體重量超過系統(tǒng)設(shè)計(jì)所允許 的重量時(shí)，通過程序使單片機(jī)的 i/o 值為高電平，從而三極管導(dǎo)通，使蜂鳴器 speaker 發(fā)出報(bào)警聲 3

32、3. 硬件電路設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路，此電路由一塊 at89s52、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、lcd 顯示 段碼驅(qū)動電路、lcd 顯示位碼驅(qū)動電路、12 位 lcd 顯示器電路、蜂鳴器電路 如下圖。 圖圖 3.13.1（1 1） at89s52at89s52 圖圖 3.13.1（2 2）時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 圖圖 3.13.1（3 3）復(fù)位電路復(fù)位電路 圖圖 3.13.1（4 4）串口電路串口電路 圖圖 3.13.1（5 5） lcdlcd 驅(qū)動及顯示電路驅(qū)動及顯示電路 在本系統(tǒng)中用于稱量的主要器件是稱重傳感器（一次變換元件） ，稱重傳感器在受到 壓力或拉力時(shí)會產(chǎn)生電信號，受到不同壓力或拉力是產(chǎn)生

33、的電信號也隨著變化，而且力 與電信號的關(guān)系一般為線性關(guān)系。 由于稱重傳感器一般的輸出范圍為 020mv，對 a/d 轉(zhuǎn)換或單片機(jī)的工作參數(shù)來說不能使 a/d 轉(zhuǎn)換和單片機(jī)正常工作，所以需要對輸出的信號進(jìn)行放大。由于傳感器輸出的為模擬 信號，所以需要對其進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便單片機(jī)接收。單片機(jī)根據(jù)稱重傳感器 輸出的電信號和速度傳感器輸出的速度信號計(jì)算出物體的重量。 在本系統(tǒng)中，硬件電路的構(gòu)成主要有以下幾部分： at89c52 的最小系統(tǒng)構(gòu)成、電源 電路、數(shù)據(jù)采集、人-機(jī)交換電路等。 3.1 at89s52 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路 3.1.1 單片機(jī)芯片 at89s52 介紹 單片機(jī)采用m

34、cs-51系列單片機(jī)。由atmel公司生產(chǎn)的at89s52是一種低功耗、高性能 cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用atmel 公司高密度非易失 性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在線系統(tǒng)可編程flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、 有效的解決方案。at89s52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié) 構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下，c

35、pu停止工作，允許ram、定時(shí) 器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。而且，它還具有一個(gè)看門狗 （wdt）定時(shí)/計(jì)數(shù)器，如果程序沒有正常工作，就會強(qiáng)制整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位，還可以在程序 陷入死循環(huán)的時(shí)候，讓單片機(jī)復(fù)位而不用整個(gè)系統(tǒng)斷電，從而保護(hù)你的硬件電路。 at89s52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口， 2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編 程，亦適于常規(guī)編程器。其將通用的微處理器和flash存儲器結(jié)合在一起，特

36、別是可反復(fù) 擦寫的flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。其芯片引腳圖如上圖所示。 圖圖3.1.13.1.1 at89s52at89s52引腳圖引腳圖 單片機(jī)管腳說明： vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0口：p0口為一個(gè)8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門流。當(dāng)p1口的管腳第 一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出 原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl 門電流。p1

37、口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)， 將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接 收。 p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl 門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸 入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外 部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出 地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸 出其特殊功能寄存器

38、的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng) p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為 低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 p3口也可作為at89s52的一些特殊功能口，如下表所示： 表表3 3 p3.0p3.0口引腳功能表口引腳功能表 p3口引腳第二功能 p3.0 rxd（串行口輸入） p3.1 txd（串行口輸出） p3.2 int0（外部中斷0輸入） p3.3 int1（外部中斷1輸入） p3.4 t0（定時(shí)器0外部脈沖

39、輸入） p3.5 t1（定時(shí)器1外部脈沖輸入） p3.6 wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖輸出） p3.7 rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖輸出） p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字 節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸 出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí) 目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止 al

40、e的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。 另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。 /psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期 兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管 是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電 平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程

41、電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來自反向振蕩器的輸出。 3.1.23.1.2 at89s52at89s52 的最小系統(tǒng)電路構(gòu)成 at89s52 單片機(jī)的最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路及單片機(jī)構(gòu)成。單片機(jī) 的時(shí)鐘信號用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路 初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運(yùn)行。 單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引 腳 xtal1 和 xtal2 外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。 由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，

42、當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生 振蕩時(shí)鐘脈沖。 當(dāng) mcs-5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 rst(全稱 reset)出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平 時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 rst 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根 據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位 要求接通電源后，自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開 關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程 序計(jì)數(shù)器 pc0000h，這表明程序從 0000h 地址單元開始執(zhí)行。 系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)

43、執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。 51 單片機(jī)的復(fù)位是由 reset 引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過 24 個(gè)振蕩周期后， 51 單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到 reset 引腳轉(zhuǎn)為電 平后，才檢查 ea 引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為 低電平便會執(zhí)行外部程序。如圖 3.1.2 所示 圖圖 3.1.23.1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 3.2 電源電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)為 usb 供電+5v 圖圖 3.23.2 電源電路圖電源電路圖 3.33.3 數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集部分電路包括傳感器輸出信號放大電路

44、、a/d 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口電路。 3.3.13.3.1 傳感器和其外圍以及放大電路設(shè)計(jì) 傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器首先 要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對正確使用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器 能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全性。因此傳感器 外圍電路的抗干擾能力是數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 在此我做了綜合的考慮最終選擇了電阻應(yīng)變片作為傳感器，電阻應(yīng)變片是由 =0.02-0.05mm 的康 銅絲或鎳鉻絲繞成柵狀(或用很薄的金屬 箔腐蝕成柵狀)夾在兩層 絕緣薄片中(基底) 制成。用鍍銀銅線與應(yīng)變片絲柵連接， 作為電

45、阻片引線。如圖 3.3.1（1）所示 圖圖 3.3.13.3.1（1 1） 電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片 傳感器檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?，由于惠斯登?橋具有很多優(yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的 解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等，又因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致， 各種干擾的影響容易相互抵消。 電橋原理： 設(shè)計(jì)電路圖如 3.3.1（2）所示。 圖圖 3.3.13.3.1（2 2） 傳感器和其外圍電路圖傳感器和其外圍電路圖 3.3.23.3.2 a/da/d 轉(zhuǎn)換芯片與 at89s52at89s52 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) dc0809

46、中文資料 adc0809 是帶有 8 位 a/d 轉(zhuǎn)換器、8 路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的 cmos 組 件。它是 逐次逼近式 a/d 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 （1）adc0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 由下圖可知，adc0809 由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) a/d 轉(zhuǎn)換器 和一 個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共 用 a/d 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 a/d 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) oe 端為高電平時(shí)， 才 可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 圖圖 3.3.23.3.2（1 1） adc0809

47、adc0809 引腳結(jié)構(gòu)引腳結(jié)構(gòu) adc0809 各腳功能如下： d7-d0：8 位數(shù)字量輸出引腳。 in0-in7：8 位模擬量輸入引腳。 vcc：+5v 工作電壓。 gnd：地。 ref（+）：參考電壓正端。 ref（-）：參考電壓負(fù)端。 start：a/d 轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。 ale：地址鎖存允許信號輸入端。 （以上兩種信號用于啟動 a/d 轉(zhuǎn)換）. eoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。 oe：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。 clk：時(shí)鐘信號輸入端（一般為 500khz） 。 a、b、c：地址輸入線。 圖圖 3.3.23.3.2（2 2

48、）adc0809adc0809 封裝及管腳封裝及管腳 adc0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是 05v，若信號太小，必須進(jìn)行放 大； 輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采 樣保 持電路。 地址輸入和控制線：4 條 ale 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ale 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 a， b，c 三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn) 換。 a，b 和 c 為地址輸入線，用于選通 in0in7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所 示。 表表 4 4 數(shù)字量輸出及控制線：11 條 st

49、 為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng) st 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn) 換；在轉(zhuǎn)換期間，st 應(yīng)保持低電平。eoc 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng) eoc 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn) 換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換。oe 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器 向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。oe1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；oe0，輸出數(shù)據(jù)線呈高 阻狀態(tài)。d7d0 為數(shù)字量輸出線。 clk 為時(shí)鐘輸入信號線。因 adc0809 的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號必須由外界提 供，通常 使用頻率為 500khz， vref（） ，vref（）為參考電壓輸入。 2 adc0809 應(yīng)用說明 （1）

50、adc0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 at89s51 單片機(jī)直接相連。 （2） 初始化時(shí)，使 st 和 oe 信號全為低電平。 （3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 a，b，c 端口上。 （4） 在 st 端給出一個(gè)至少有 100ns 寬的正脈沖信號。 （5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) eoc 信號來判斷。 （6） 當(dāng) eoc 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 oe 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 3 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 如下圖所示，從 adc0809 的通道 in3 輸入 05v 之間的模擬量，通過 adc0809 轉(zhuǎn)換成數(shù) 字量在數(shù) 碼管上以十進(jìn)制形成顯示出來。adc0809 的 vref 接5v 電

51、壓。 4 adc0809 應(yīng)用電路原理圖 圖圖 3.3.23.3.2（3 3）adc0809adc0809 應(yīng)用電路原理圖應(yīng)用電路原理圖 6 程序設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1） 進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換時(shí)，采用查詢 eoc 的標(biāo)志信號來檢測 a/d 轉(zhuǎn)換是否完畢，若完畢則 把數(shù) 據(jù)通過 p0 端口讀入，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理之后在數(shù)碼管上顯示。 （2） 進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換之前，要啟動轉(zhuǎn)換的方法： abc110 選擇第三通道 st0，st1，st0 產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)換的正脈沖信號 . c 語言源程序 #include unsigned char code dispbitcode=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7, 0

52、 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f; unsigned char code dispcode=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66, 0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x00; unsigned char dispbuf8=10,10,10,10,10,0,0,0; unsigned char dispcount; sbit st=p30; sbit oe=p31; sbit eoc=p32; unsigned char channel=0 xbc;/in3 unsigned char getdata; void main(void

53、) tmod=0 x01; th0=(65536-4000)/256; tl0=(65536-4000)%256; tr0=1; et0=1; ea=1; p3=channel; while(1) st=0; st=1; st=0; while(eoc=0); oe=1; getdata=p0; oe=0; dispbuf2=getdata/100; getdata=getdata%10; dispbuf1=getdata/10; dispbuf0=getdata%10; void t0(void) interrupt 1 using 0 th0=(65536-4000)/256; tl0=(

54、65536-4000)%256; p1=dispcodedispbufdispcount; p2=dispbitcodedispcount; dispcount+; if(dispcount=8) dispcount=0; 3.43.4 顯示電路與 at89s52at89s52 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 在 2.3 顯示電路論證中，本設(shè)計(jì)采用是 lcd 顯示。在 lcd 驅(qū)動時(shí)，需在段電極和公 共電極上施加交流電壓。若只在電極上施加 dc 電壓時(shí)，液晶本身發(fā)生劣化。液晶驅(qū)動方 式包括靜態(tài)驅(qū)動、動態(tài)驅(qū)動等驅(qū)動方式。 （1)靜態(tài)驅(qū)動 所有的段都有獨(dú)立的驅(qū)動電路，表示段電極與公共電極之間連續(xù)施加電壓。它適

55、合 于簡單控制的 lcd。 （2)多路驅(qū)動方式 構(gòu)成矩陣電極，公共端數(shù)為 n，按照 1/n 的時(shí)序分別依次驅(qū)動公共端，與該驅(qū)動時(shí) 序相對應(yīng)，對所有的段信號電極作選擇驅(qū)動。這種方式適合于比較復(fù)雜控制的 lcd。 在多路驅(qū)動方式中，像素可分為選擇點(diǎn)、半選擇點(diǎn)和非選擇點(diǎn)。為了提高顯示的對比度 和降低串?dāng)_，應(yīng)合理選擇占空比（duty）和偏壓(bias)。 施加在 lcd 上所表示的 on 和 off 時(shí)的電壓有效值與占空比和偏壓的關(guān)系如下： vo:lcd 驅(qū)動電壓 n:占空比(1/n) a:偏壓(1/a) 多路驅(qū)動方式可分為點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動和幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動。點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于低占空比應(yīng)用， 它在各段數(shù)據(jù)輸出時(shí)，將

56、數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于高占空比應(yīng)用，它在各幀輸出時(shí)， 將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。 對于多灰度和彩色顯示的控制方法，通常采用幀頻控制(frc）和脈寬調(diào)制(pwm)方 法。幀頻控制是通過減少幀輸出次數(shù)，控制輸出信號的有效值，來實(shí)現(xiàn)多灰度和彩色控 制。而脈寬調(diào)制是通過改變段輸出信號脈寬，控制輸出信號的有效值，來實(shí)現(xiàn)多灰度和 彩色控制。 如圖 3.3 所示。 圖圖 3.43.4 lcdlcd 顯示電路顯示電路 3.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 圖圖 3.53.5 報(bào)警電路圖報(bào)警電路圖 當(dāng)電路檢測到稱重的物體超過儀器的測量限制時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)信號給報(bào)警電路。使 報(bào)警電路報(bào)警從而提醒工作人員注意，超限報(bào)警電路如圖 3.9 所示

57、。 它是有 89s52 的 p2.6 口來控制的，當(dāng)超過設(shè)置的重量時(shí)（5kg） ，通過程序使 p1.6 口值為高電平，從而使三極管導(dǎo)通，報(bào)警電路接通，使蜂鳴器 speaker 發(fā)出報(bào)警聲，這 一任務(wù)的實(shí)現(xiàn)主要靠程序來完成，在此不再贅述。 4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和方法。 其步驟可概括為以下三點(diǎn)： 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對復(fù)雜的問題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計(jì)算 方法及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯(cuò) 的可能性。 編寫

58、程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋?，?gòu)成 一個(gè)有機(jī)的整體，即程序。 程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對利用到的控 制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，從而控制了程序的?fù)雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí) 行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的 控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程 序和延時(shí)程序等組成。 4. 1 主程序設(shè)計(jì)主程序設(shè)計(jì) 開始 lcd 初始化 初始化 中斷初始化 數(shù)據(jù)初始化 調(diào)用 a/d 轉(zhuǎn)換子程序 調(diào)用顯示模塊 數(shù)據(jù)是否變 化？ y y 是否達(dá)到極限？ y y

59、調(diào)用報(bào)警子程序 n n 圖圖 4.14.1 系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序流程圖 主程序模塊主要完成編程芯片的初始化及按需要調(diào)用各模塊（子程序），在系統(tǒng)初 始化過程中，將系統(tǒng)設(shè)置成 5kg 量程，并寫 5kg 量程標(biāo)志。設(shè)計(jì)流程圖如圖 4.1 所示。 4.2 子程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)子程序主要包括 a/d 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)、鍵盤輸入控制程序設(shè)計(jì)、 顯示程序設(shè)計(jì)、以及中斷程序設(shè)計(jì)等。 4.2.1 a/d 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì) a/d 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，把稱重傳感器傳遞過來的模擬信號轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號并傳遞到單片機(jī)所涉及到的程序設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)流程圖如圖 4-2 所示。 開始 啟動

60、a/d 轉(zhuǎn)換 a/d 轉(zhuǎn)換是 否完成？ n n 數(shù)據(jù)存儲 y y a/d 初始化 4.2.14.2.1 a/da/d 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序流程圖轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序流程圖 4.2.2 顯示子程序設(shè)計(jì) 顯示子程序主要是來判斷是否需要顯示,以及如何去顯示,也是十分重要的程序之一。 而顯示子程序是其他程序所需要調(diào)用的程序之一，因此，顯示子程序的設(shè)計(jì)就顯得舉足 輕重，設(shè)計(jì)的時(shí)候也要十分的小心和賣力。設(shè)計(jì)顯示子程序的流程圖如下圖 4-4 所示： 開始 初始化（寫指令、寫時(shí) 序） 返 回 寫數(shù)據(jù) 圖圖 4.2.24.2.2 顯示子程序流程圖顯示子程序流程圖 4.2.3 報(bào)警子程序的設(shè)計(jì) 由于要求要鍵盤