基于單片機的電子秤的設計

1、四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)設計(論文)題目: 基于單片機的電子秤的設計 專 業(yè): 應用電子技術 班 級: 應電 12-3 學 號: 1111111 姓 名: 某某某 指導教師: 某某某 二一四年十一月二十五日四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書學 生姓 名某某某學號1111111班級應電 12-3專業(yè)應用電子技術設計（或論文）題目基于單片機的電子秤的設計指導教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注副教授 設計（論文）內容：運用單片機技術知識、技能設計一個簡易電子秤。功能要求：1用 LED 液晶顯示屏顯示被稱物體的質量。2當

2、物體超重時可以自動報警。3用 EWB 軟件進行仿真或制作實物。要求完成：選擇各單元電路結構并闡述工作原理，繪制整機電路原理圖（A4 圖紙） ，寫出 C 語言源程序；準確計算或估算電路參數(shù)，正確選擇電路元件與設備，給出元件、設備明細表；設計說明書，要求準確闡述電路選擇依據(jù)，反映計算方法、元件、設備選擇等設計過程，并使用軟件進行仿真或制作實物。進度安排：第 1 周：列出任務表查找資料，選擇參考方案； 第 24 周：確定方案，畫仿真圖，電路圖，編輯程序，列出元器件清單表；第 58 周：收集資料；第 911 周：整理報告，確定初稿；第 1213 周：檢查定稿，準備答辯；第 14 周：答辯。主要參考文獻

3、、資料(寫清楚參考文獻名稱、作者、出版單位)：1 張毅剛MCS-51 單片機應用設計哈爾濱工業(yè)大學出版社2 潘新民微型計算機控制技術人民郵電出版社3 朱鴻彪實用電子制作人民教育出版社4 黃智偉全國大學生電子設計競賽訓練教程北京：電子工業(yè)出版社5 李建忠單片機原理及應用西安：西安電子科技大學出版社6 朱宇光單片機應用新技術教程北京：電子工業(yè)出版社審批意見教研室負責人：年 月 日備注：任務書由指導教師填寫，一式二份。其中學生一份，指導教師一份。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)I目目錄錄摘要.1緒論.2第一章方案設計與論證.31.1 方案選擇.31.2 方案論證.4第二章硬件設計與分析.

4、52.1 單片機最小系統(tǒng).52.1.1 芯片介紹.52.1.2 時鐘電路設計.72.1.3 復位電路設計.82.2 信號采集模塊.92.2.1 傳感器的選擇.92.2.2 傳感器的選擇.92.3 數(shù)據(jù)轉換電路.102.3.1 A/D 轉換器的選擇 .102.3.2 ADC0832 的介紹.112.3.3 單片機對 ADC0832 的控制原理.112.4 聲光報警電路.122.5 顯示電路.132.6 整機電路.13第三章軟件設計.143.1 主程序流程圖.143.2 模數(shù)轉換子程序.15 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)II3.3 報警子程序設計.153.3 報警子程序設計.16第四

5、章系統(tǒng)仿真與調試.184.1 常用調試工具.184.2 PROTEUS電子秤的工作過程.18結論.20參考文獻.21附錄 1整機電路圖.22附錄 2程序清單.23附錄 3元器件清單表.29 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 1 頁共 29 頁摘要隨著微電子技術的應用，市場上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經滿足不了人們的要求。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設計中將智能化、自動化、人性化用在了電子稱重的控制系統(tǒng)中。本系統(tǒng)主要由單片機來控制，測量物體重量部分由稱重傳感器及 A/D 轉換器組成，加上顯示單元，此電子秤俱備了功能多、性能價格比高、功耗低、系統(tǒng)設計簡單、使用方便直觀、速度快

6、、測量準確、自動化程度高等特點。本系統(tǒng)以 AT89C51 單片機為主控芯片、輔以傳感器采集模塊、聲光報警電路、電源供電模塊、顯示電路模塊、數(shù)據(jù)轉換模塊等構成智能稱重系統(tǒng)，從而實現(xiàn)自動稱重系統(tǒng)的稱重功能、聲光報警功能。硬件部分主要由單片機 AT89C51、LCD、AD 轉換器、壓力傳感器、蜂鳴器等基本外圍電子電路組成?？梢哉f,此設計所完成的電子秤很大程度上滿足了應用需求。此電子秤具備備了功能多、性能價格比高、功耗低、系統(tǒng)設計簡單、使用方便直觀、速度快、測量準確、自動化程度高等特點。關鍵詞傳感器采集；液晶顯示；數(shù)模轉換；聲光報警 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 2 頁共 29 頁緒論

7、隨著時代科技的迅猛發(fā)展，微電子學和計算機等現(xiàn)代電子技術的成就給傳統(tǒng)的電子測量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響。常規(guī)的測試儀器儀表和控制裝置被更先進的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測量儀器在遠離、功能、精度及自動化水平定方面發(fā)生了巨大變化，并相應的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學實驗和應用工程的自動化程度得以顯著提高。作為重量測量儀器，智能電子秤在各行各業(yè)開始顯現(xiàn)其測量準確，測量速度快，易于實時測量和監(jiān)控的巨大優(yōu)點，并開始逐漸取代傳統(tǒng)型的機械杠桿測量稱，成為測量領域的主流產品。本文設計的電子秤以單片機為主要部件，用匯編語言進行軟件設計，硬件則以電阻傳感器為主,測量 05Kg 電子秤

8、，隨時可改變上限閾值，并達到閾值報警的功能。稱重傳感器輸出的電量是模擬量，數(shù)值比較小達不到 A/D 轉換接收的電壓范圍。所以送 A/D 轉換之前要對其進行前端放大、整形濾波等處理。然后，A/D轉換的結果才能送單片機進行數(shù)據(jù)處理并顯示。其數(shù)據(jù)顯示部分采用 LCD 顯示，成本低且能很好地實現(xiàn)所要求的功能。本次課設完成的電子秤的主要優(yōu)點是：1、實時測量與監(jiān)控。2、閾值修改與重設功能。3、超值報警功能。4、測量精度高。5、顯示速度快、準確。本文設計的電子秤雖然是一個極其簡單的智能儀器，但是通過它可以更深入的了解智能儀器的工作原理以及其優(yōu)異的性能。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 3 頁共

9、 29 頁第一章方案設計與論證本設計方案采用內部含 Flash 存儲器的單片機 AT89C51 作為核心部件，并配以時鐘電路、復位電路、顯示電路、聲光報警電路、采集電路、顯示電路。成功實現(xiàn)重量顯示，從而達到設計要求。電子秤的工作原理如下：當物體放在秤盤上時，壓力施給傳感器，該傳感器發(fā)生形變，從而使阻抗發(fā)生變化，同時使用激勵電壓發(fā)生變化，輸出一個變化的模擬信號；再將該信號輸出到模擬轉換器；轉換成便于處理的數(shù)字信號輸出至單片機；單片機進行處理、運算后將結果送至顯示器進行顯示。1.1 方案選擇在設計系統(tǒng)時，針對要實現(xiàn)的功能來設計電子秤的方案有以下倆種：方案一：本方案由時鐘電路、復位電路、數(shù)據(jù)采集電路

10、、數(shù)碼管顯示電路、單片機以及聲光報警電路組成。是在系統(tǒng)工作原理的基礎上進行了擴展，增加外界對單片機內部的數(shù)據(jù)設定，使電子秤實現(xiàn)稱重的功能。這種方案，硬件部分簡單，接口電路易于實現(xiàn)，并且在編程時大大減少了程序量。設計其方框圖如圖 1-1 所示： 時鐘電路復位電路數(shù)據(jù)采集電路數(shù)碼管顯示電路聲光報警電路單 片 機方案二：本方案由時鐘電路、復位電路、數(shù)據(jù)采集電路、LCD 顯示電路、A/D 轉換、單片機以及聲光報警電路組成。此方案前端信號處理時，選用信號轉換等措施，尤其在顯示方面采用具有字符圖文顯示功能的 LCD 顯示器。這種方案不僅加強了人機圖 1-1 方案一方框圖 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書

11、(論文)第 4 頁共 29 頁交換的能力，而且顯示位數(shù)全面。其方框圖如圖 1-2 所示：單 片 機時鐘電路復位電路LCD 顯示電路聲光報警電路AD 轉換電路數(shù)據(jù)采集電路1.2 方案論證方案一設計的電子秤，可以實現(xiàn)稱重功能，但是局限于數(shù)碼管的功能，在顯示時有精度局限。在顯示重量時，如果數(shù)碼管沒有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度必受到限制，此方案需要較多的數(shù)碼管接入電路中。這樣在處理輸入輸出接口時需要另行擴展足夠多的 I/O 接口供數(shù)碼管使用，比較麻煩。而 LCD 顯示器則大大節(jié)省了I/O 口的運用。顯示位數(shù)更多，精度也更高，滿足設計要求。另一方面，方案一在前端信號處理不夠周到，而方案二在前端信

12、號處理時，多了 A/D 轉換措施，能夠有效地處理信號，常符合設計要求。鑒于本電子秤設計的功能要求，所以在具體設計時采用了第二種設計方案。圖 1-2 方案二方框圖 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 5 頁共 29 頁第二章硬件設計與分析電子秤系統(tǒng)是由單片機最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理電路、數(shù)據(jù)采集電路、聲光報警電路、顯示電路和穩(wěn)壓電源等組成，電子秤系統(tǒng)電路原理圖見附錄 1 所示。2.1 單片機最小系統(tǒng)電路最小系統(tǒng)由單片機、時鐘電路、復位電路組成，它是電路工作的最基本的單元電路，任何單片機基于單片機的設計系統(tǒng)都離不開它。2.1.1 芯片介紹AT89C51 單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM

13、)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。中央處理器：中央處理器(CPU)是整個單片機的控制核心部件，完成運算和控制功能。CPU 有運算器和控制器組成。它是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負責控制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。內部數(shù)據(jù)存儲器(RAM)：8051 內部共有 256 個 RAM 單元，其中有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于

14、存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結果或用戶定義的字型表。內部程序存儲器(ROM)：89C51 共有 4096 個 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時/計數(shù)器：89C51 有兩個 16 位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產生中斷用于控制程序轉向。并行輸入輸出(I/O)口 89C51 共有 4 組 8 位 I/O 口(P0、 P1、P2 或 P3)，用于對外部數(shù) 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 6 頁共 29 頁據(jù)的傳輸。全雙工串行口：89C51 內置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)

15、傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：89C51 具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電路：89C51 內置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用于產生整個單片機運行的脈沖時序，但 89C51 單片機需外置振蕩電容。單片機的引腳說明：89C51 系列單片機采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結構，下圖是它們的引腳配置，40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用。其引腳排列如圖 2

16、-1 所示：圖 2-1 單片機引腳排列圖控制引腳介紹：（1）ALE：系統(tǒng)擴展時，P0 口是八位數(shù)據(jù)線和低八位地址先復用引腳，ALE 用于把 P0 口輸出的低八位地址鎖存起來，以實現(xiàn)低八位地址和數(shù)據(jù)的隔離。（2）PSEN：低電平有效時，可實現(xiàn)對外部 ROM 單元的讀操作。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 7 頁共 29 頁（3）EA：當 EA 信號為低電平時，對 ROM 的讀操作限制在外部程序存儲器；而擋 EA 為高電平時，對 ROM 的讀操作是從內部程序存儲器開始的，并可延至外部程序存儲器。（4）RST：當輸入的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復位

17、初始化操作。（5）XTAL1 和 XTAL2：外接晶振引線端。并行 I/O 端口介紹：P0 端口P0.0-P0.7 P0 是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口，端口置 1（對端口寫 1）時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅動 8 個 TTL。P1 端口P1.0P1.7 P1 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出時可驅動 4 個 TTL。端口置 1 時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內部 Flash程序存儲器編程時，接收低 8 位地址信息。P2 端口P2.0P2.7 P2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出時可驅動 4 個 TTL。端口置

18、 1 時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內部 Flash程序存儲器編程時，接收高 8 位地址和控制信息。在訪問外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口送出高 8 位地址。而在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內容在此期間不會改變。P3 端口P3.0P3.7 P3 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出時可驅動 4 個 TTL。端口置 1 時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。除此之外 P3端口還用于一些專門功能，如表 2-1 所示：表 2-1 P3 引腳的第二功能說明P3 引腳兼用功能P3.0串行通訊輸入（RXD）P3.1串行通訊輸出（TXD

19、）P3.2外部中斷 0 申請（INT0）P3.3外部中斷 1 申請（INT1）P3.4定時器/計數(shù)器 0 的外部輸入(T0)P3.5定時器/計數(shù)器 1 的外部輸入(T1)P3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 WRP3.7外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 RD2.1.2 時鐘電路設計單片機是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 8 頁共 29 頁一的時鐘信號控制下嚴格的按時序進行工作。時鐘電路用于產生單片機的工作的所修要的時鐘信號。時鐘可以由內部方式或外部方式產生。89C51 內部方式時鐘電路，是在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元

20、件，就能構成自激振蕩電路。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。電容器 C1 和 C2 主要起頻率微調作用，電容值可選取為 30pF 左右或 40pF 左右。89C51 外部方式時鐘電路是 XTAL1 接外部振蕩器，XTAL2 懸空。對外部振蕩信號無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz 的方波信號。而此設計采用石英晶體內部時鐘電路。如圖 2-2 所示。XTAL1 是片內振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。內部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時鐘頻率就

21、為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz-12MHz 內選擇。電容取30pF 左右。系統(tǒng)的時鐘電路設計是采用的內部方式，即利用芯片內部的振蕩電路。AT89C51單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應盡可能的選擇

22、陶瓷電容，電容值約為 30pF。2.1.3 復位電路設計復位是使單片機或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的初始狀態(tài)。單片機的工作就是從復位開始的，當在單片機的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個機器周期時，單片機內部就執(zhí)復位操作。實際應用中，復位操作有兩種基本的形式：一種是上電復位，另一種是按鍵復位。由于本次設計采用的是上電復位，這里只介紹上電復位，如圖 2-3 所示。上電復位上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當于短路，RST 端為高電平，自圖 2-2 時鐘電路 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 9 頁共 29 頁動復位；電容倆端的電壓達到電源電壓時，電容充電電流為零，電容相當于開路

23、，RST 端為低電平，程序正常運行。RST 引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2 個機器周期） ，單片機就可以進行復位操作。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為12MHz 時，C1 為 10uF，R1 為 8.2k，晶振為 6MHz 時，C1 為 22uF，R1 為 1k。單片機的復位操作使單片機進入初始化狀態(tài)。之后，程序計數(shù)器 PC=0000H 程序從 0000H 地址單元開始執(zhí)行。單片機啟動后，片內 RAM 為隨機值，運行中的復位操作不改變片內 RAM 的內容。特殊功能寄存器復位后狀態(tài)使確定的。P0P3 為 FFH，SP 為 07H，SBUF 不定，IP、IE 和 PCON 的有效值為 0

24、，其余的特殊功能寄存器的狀態(tài)均為 00H。相應的意義為：P0P3=FFH,相當于各口鎖存器已寫入 1，此時不但可以用于輸出，也可以用于輸入；SP=07H，堆棧指針指向片內 RAM 的 07H 單元（第一個入棧內容將寫入 08H 單元）；IP、IE 和 PCON 的有效位為 0，各中斷源處于的優(yōu)先級且均被關斷，串行通信的波特率不加倍；PSW=00H，當前工作寄存器為 0 組。2.2 信號采集模塊當物體放在秤盤上時，壓力施給傳感器，該傳感器發(fā)生形變，從而使阻抗發(fā)生變化，同時使用激勵電壓發(fā)生變化，輸出一個變化的模擬信號；再將該信號輸出到數(shù)據(jù)處理模塊，進行數(shù)據(jù)處理。2.2.1 傳感器的選擇傳感器對于系

25、統(tǒng)至關重要，需要綜合實際的需求和各類壓力傳感器的性能參數(shù)加以選擇。傳感器屬于精密部件，劇烈振動、自由落體、碰撞、過載、過壓等等，都非常容易造成傳感器永久損壞或者影響精度和線性。目前常用的有：電容式壓力傳感器；壓電式壓力傳感器；電阻應變式壓力傳感器。綜合考慮,本設計要實現(xiàn)的電子秤的是絕對壓力值，同時為了簡化電路，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力，需要使用具有溫度補償能力的電阻應變式壓力傳感器。本設計選用MXP4115 壓力傳感器，其最大量程為 5Kg。圖 2-3 按鍵復位電路 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 10 頁共 29 頁2.2.2 傳感器的選擇MPX411 系列為壓阻傳感器是國家的最

26、先進的單片硅壓力傳感器設計用于廣泛的應用范圍，特別是那些采用微控制器或微處理器與 A/D 輸入。這種傳感器結合先進的微機械加工技術，薄膜金屬化和兩極處理，以提供成比例的一個準確的，高層次的模擬輸出信號所施加的壓力。小型化和片上集成的高可靠性是工程師最合適的打算。MPX411 系列為壓阻傳感器提供差分和儀表應用；最大誤差為 1.4； 溫度補償在 - 40到+125C；是優(yōu)惠減少重量和體積比現(xiàn)有混合動力模塊 ；有耐用的環(huán)氧Unibody 的元素、專利的硅剪應力應變計。其管腳說明如表 2-2所示：表 2-2 MPX4115 管腳說明123456VOUTGNDVCCNCNCNC如圖 2-4 所示，本設

27、計主要將傳感器 1、2 腳接到 ADC0832 的 CH0 與 CH1 腳用于獲取模擬量，4、5 腳接數(shù)字地，3 腳接 VCC+5V。當我們改變傳感器的模擬電壓值時，相應的其 ADC 數(shù)據(jù)傳給單片機的數(shù)字量會隨之變化，在液晶顯示屏顯示的也不一樣。2.3 數(shù)據(jù)轉換電路數(shù)據(jù)采集電路的作用就是將從采集電路接收到的模擬信號轉換成便于處理的數(shù)字信號，并輸出至下級電路。2.3.1 A/D 轉換器的選擇A/D 轉換部分是整個設計的關鍵，這一部分處理不好，會使得整個設計毫無意義。目前，世界上有多種類型的 ADC，有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、積分型 ADC，也有近年來新發(fā)展起來的- 型和流水線型 ADC，多種類型

28、的 ADC 各有其優(yōu)缺點并能滿足圖 2-4 信號采集電路 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 11 頁共 29 頁不同的具體應用要求。根據(jù)系統(tǒng)的精度要求以及綜合的分析其優(yōu)點和缺點，本設計采用了 12 位 A/D 轉換器 ADC0832。ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉換芯片，其最高分辨可達 256 級，可以適應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 05V 之間。芯片轉換時間僅為 32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。2.3.2 ADC0832 的介紹ADC0832 是美國國家半導體公司生產的

29、一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉換芯片。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經有很高的普及率。ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉換芯片，其最高分辯可達 256 級，可以適應一般的模擬量轉換要求。芯片轉換時間僅為 32US，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。其獨立的芯片使能輸入，使處理器控制更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可輕易實現(xiàn)通道功能的選擇。其引腳功能如表 2-3 所示：表 2-3 ADC0832 引腳功能2.3.3 單片機對 ADC0832 的控制原理正常情況下 ADC0832 與單片機的接口應為 4

30、條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、CLK/DO/DI.引腳符號功能說明1CS_片選使能，低電平使能2CH0模擬輸入通道 0，或作為 IN+/-使用3CH1模擬輸入通道 1，或作為 IN+/-使用4GND芯片參考零點位5D1數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制6D0數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出7CLK芯片時鐘輸入8VCC/REF電源輸入以及參考電壓輸入復用端 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 12 頁共 29 頁但由于 DO 端 DI 端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時我們將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當 ADC0832 未工作時其 CS 輸入端應為高電平，此時芯

31、片禁用，CLK 和 DO/DI的電平可任意。當要進行 A/D 轉換時，須先將 CS 使能端置于低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端 CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第 1 個時鐘脈沖的下沉之前DI 端必須是高電平，表示啟始信號。在第 2、3 個脈沖下沉之前 DI 端應輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。其通道控制表 2-4 所示：表 2-4 通道控制表DOD1對 CH0 進行單通道轉換00CH0 為正輸入端 IN+，CH1 為負輸入端 IN-01CH0 為負輸入端 IN-，CH1 為正輸入端 IN+10對 C

32、H0 進行單通道轉換11對 CH1 進行單通道轉換到第 3 個脈沖的下沉之后 DI 端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI 端則開始利用數(shù)據(jù)輸出 DO 進行轉換數(shù)據(jù)的讀取。從第 4 個脈沖下沉開始由 DO 端輸出轉換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個脈沖下沉 DO 端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第 11 個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第 11 個字節(jié)的下沉輸出 DATA0。隨后輸出 8 位數(shù)據(jù)，到第 19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次 A/D 轉換的結束。最后將 CS 置高電平禁用芯片，直接將轉換后的數(shù)據(jù)進行處理就

33、可以了。其接口電路如圖 2-5 所示:圖 2-5 ADC0832 的接口電路2.4 聲光報警電路智能儀器一般都有報警功能，報警主要用于系統(tǒng)運行出錯、當測量的數(shù)據(jù)超過儀表量程或者是超過用戶設置的上下限時為提醒用戶而設置。本系統(tǒng)中，設置報警的目的是在超出電子秤測量范圍不能正常顯示時，發(fā)出聲光報警信號，提示用戶，防止損壞儀器。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 13 頁共 29 頁聲光報警電路是由單片機的 I/O 口來控制的，當稱重物體重量超過系統(tǒng)設計所允許的重量，通過程序使單片機的 I/O 值為低電平，則發(fā)光二極管導通，二極管發(fā)光，蜂鳴器 LS1 發(fā)出報警聲。聲光報警電路如圖 2-6

34、所示：圖 2-6 聲光報警電路2.5 顯示電路顯示電路的作用是顯示被稱物體的重量。通過第一章方案論證討論得出本設計采用 LM016L 液晶顯示，其優(yōu)點是顯示位數(shù)更多，精度也更高。其接口電路如圖 2-7所示：圖 2-7 液晶 LM016L 接口電路LM016L 模塊采用 HD44780 控制器，hd44780 具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，LM016L 與單片機 MCU 通訊可采用 8 位或 4 位并行傳輸兩種方式，hd44780 控制器由兩個 8 位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標志（BF） ，顯示數(shù) RAM（DDRAM） ，字符發(fā)生器 ROMA（

35、CGOROM）字符發(fā)生器 RAM（CGRAM） ，地址計數(shù)器 RAM(AC)。其引腳功能表如所示表 2-5 所示：表 2-5 LM016L 引腳功能引腳符號功能說明1VSS通常情況下接地2VDD接電源（+5V）3VEE液晶顯示器對比度調整端4RS寄存器選擇 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 14 頁共 29 頁5RW讀寫信號端6E使能端，下降沿使能7D0D3低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 0 位11D4D7高 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 0 位2.6 整機電路電子秤系統(tǒng)原理是：當物體放在秤盤上，壓力施給傳感器， ，產生傳感器內部平行四邊形形變，由這 4 片應變片接成的惠斯通(Wheat

36、stone)電橋在供橋電壓的激勵下隨重量不同而輸出不同的電壓信號后送給 A/D 轉換電路，轉換成便于處理的數(shù)字信號輸出至單片機；單片機進行處理、運算后將結果送至顯示器進行顯示。整機電路圖詳見附錄 1。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 15 頁共 29 頁第三章軟件設計本次設計軟件系統(tǒng)采用模塊化設計方法，不僅易于編程和調試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。本設計主要包括主程序模塊、LCD 顯示模塊、超量程報警模塊、AD 轉換模塊等。3.1 主程序流程圖當單片機上電復位后，系統(tǒng)電路開始運行程序，首先利用壓力傳感器檢測所稱物體重量，之后啟動 AD 轉換，將轉換完成的數(shù)字信號送入單

37、片機進行處理，之后判斷其值是否達到設定值，若達到設定值，則使 P3.0 為 0，從而啟動報警，同時顯示重量；若小于設定值，則使 P3.0 為 1，并顯示重量。其流程圖如圖 3-1 所示：開始聲光報警是否超過設定值重量顯示初始化采樣重量AD 轉換單片機數(shù)據(jù)處理調用報警子程序是否 圖 3-1 主程序設計流程圖 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 16 頁共 29 頁3.2 模數(shù)轉換子程序A/D 轉換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運行時，把稱重傳感器傳遞過來的模擬信號轉換成單片機易于處理的數(shù)字信號，并將數(shù)字信號傳遞到單片機，便于單片機進行處理的程序設計。當主程序調用 AD 轉換子程序時，AD 轉

38、換便開始初始化，等待初始化完成后，MCU 便通過拉低 CS、拉高 CLK 來啟動 ADC0832 進行外部壓力傳感轉換后的電壓信號進行采樣，每產生 8 個 CLK 脈沖，DATA 就獲得一位完整的 8bit 數(shù)據(jù)，所以我們需要判斷 DATA 右移 8 位是否完成，若未完成則繼續(xù)轉換，若完成，則拉高 CS、拉低CLK,返回數(shù)據(jù) DATA，將數(shù)據(jù)存儲并送入單片機。其流程圖如圖 3-2 所示：開始AD 轉換完送入單片機ADC0832 初始化啟動 AD 轉換數(shù)據(jù)存儲NY3.3 報警子程序設計報警子程序主要是指在稱重過程中，為了防止所稱物過重導致儀器損壞，而設置的超量程報警電路，一但所稱物體超過設定量程

39、，則啟動報警，否則不啟動。圖 3-2 AD 轉換子程序設計流程圖 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 17 頁共 29 頁當單片機接收到采集的重量值后，立即與程序所設量程值進行比較，若采樣值大于設定量程，則啟動報警，也就是將 P3.0 置為 0，從而使發(fā)光二極管點亮，蜂鳴器發(fā)聲；若采樣值小于設定量程，則關閉報警或者不報警，也就是將 P3.0 置為 1，從而使發(fā)光二極管滅，蜂鳴器停止發(fā)聲。其流程圖如圖 3-3 所示。3.3圖 3-3 報警子程序流程圖開始采集重量是否大于上限？返回聲光報警YN 報警子程序設計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

40、示子程序是其他程序所需要去調用的程序之一，因此，顯示子程序的設計就顯得舉足輕重，設計的時候也要十分的小心。本次設計顯示模塊采用 1602 液晶屏，LM016L 液晶能夠顯示比較復雜的漢字和圖形對它的操作主要將一些固定的字符寫入寄存器中，當需要顯示時調用即可，以達到在液晶屏上顯示的效果。LCD 液晶顯示子程序包括顯示液晶顯示初始化、字符定位函數(shù)、輸出字符函數(shù)、顯示函數(shù)、轉換函數(shù)、寫數(shù)據(jù)函數(shù)、寫命令函數(shù)等組成。當主程序調用液晶顯示函數(shù)時，首先調用延時子程序，然后 LCD 開始初始化，等 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 18 頁共 29 頁待初始化完成后便對其寫入控制操作字，包括圖形的

41、顯示方式，字體的模式等，然后，寫入數(shù)據(jù)，再在其內部輸出字符函數(shù)。最后將字符顯示出來，也就是顯示出所稱物體的重量。之后調用延時顯示重量。最后其流程圖如圖 3-4 所示：開始顯示字符串LCD 初始化寫入指令寫入數(shù)據(jù)設置坐標字符地址延時圖 3-4 顯示子程序流程圖 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 19 頁共 29 頁第四章系統(tǒng)仿真與調試4.1 常用調試工具Keil 軟件是集成調試環(huán)境，集成了編緝器、編譯器、調試器，支持軟件模擬，支持項目管理功能強大的觀察窗口，支持所有的數(shù)據(jù)類型。樹狀結構顯示，一目了然，支持 ASM（匯編） 、C 語言，多語言多模塊源程序混合調試，在線直接修改、編譯、調

42、試源程序，錯誤指令定位。功能很強大。用于對程序的調試和編輯。Keil 軟件調試情況如圖 4-1 所示：圖 4-1 Keil 軟件界面4.2 Proteus 電子秤的工作過程繪制電子秤的軟件仿真圖步驟分以下三步：（1）查找所需要的元器件。（2）根據(jù)要求連接電路圖。（3）下載所寫完的 C 程序并仿真。通過以上步驟，來實現(xiàn)電子秤的仿真實現(xiàn)。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 20 頁共 29 頁狀態(tài)一：如圖 4-2所示，此時電子秤處于正常階段，壓力傳感器壓力值小于104.8，蜂鳴器不工作，發(fā)光二極管不亮，LCD 顯示重量，精確到 0.001Kg。圖 4-2 狀態(tài)一仿真圖狀態(tài)二：如圖4-3

43、 所示，此時電子秤處于超量程階段，壓力傳感器壓力值大于104.8，蜂鳴器發(fā)聲，發(fā)光二極管點亮，LCD 顯示重量，精確到 0.001Kg圖 4-3 狀態(tài)二仿真圖 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 21 頁共 29 頁結論隨著集成電路和計算機技術的迅速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)的儀器逐步的被智能儀器所取代。智能儀器的核心部件是單片機，因其極高的性價比得到廣泛的應用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關注。傳感器好比人體“五官”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測量信息按一定規(guī)律轉換成某種可用信號輸出的器件或裝置本次設

44、計中的半橋電子秤就是在以上儀器的基礎上設計而成的。本設計是以單片機 AT89C51 為控制核心，LCD 顯示器、壓力傳感器、AD 轉換器等元器件所組成的電子秤稱重系統(tǒng)，當重量低于設定上限時，LCD 正常顯示其重量；重量高于設定上限時，LCD 將不能正常顯示其重量，并且發(fā)光二極管被點亮，蜂鳴器發(fā)聲，警告防止物體太重損壞儀器。當重量再次低于設定上限時報警器停止報警，發(fā)光二極管滅、蜂鳴器停止發(fā)聲，LCD 正常顯示重量。下面我對整個畢業(yè)設計的過程做一下簡單的總結。首先，進行選題；之后，就是找資料了。查找資料是做畢業(yè)設計的前期準備工作。到圖書館查找資料或在網上下載資料；再之后就是軟件的學習。根據(jù)已有論文

45、資料中提到的軟件用途，有針對性的學。包括畢業(yè)設計前期讀文獻資料，要與畢業(yè)設計緊密聯(lián)系起來，最好是邊做邊讀，有針對性的讀；最后，仿真調試也是設計中重要的一個環(huán)節(jié)。首先必須熟悉每個元器件在電路中的作用，其次分析電路的運行過程選擇合適的元器件，否則無法正常運行。程序也需要不斷的改寫，才能達到效果?？傊?，做這個畢業(yè)設計過程中我懂得了許多東西，培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。雖然這個設計還不是很完善，但是，我所在在設計過程中所學到的東西，使我終身受益。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 22 頁共 29 頁參考文獻1 李建忠單片

46、機原理及應用西安：西安電子科技大學出版社，20022 朱宇光單片機應用新技術教程北京：電子工業(yè)出版社，20003 劉守義單片機應用技術西安：西安電子科技大學出版社，20024 房小翠單片機實用系統(tǒng)設計技術北京：國防工業(yè)出版社，19995 李華MCS-51 系列單片機實用接口技術北京：電子工業(yè)出版社，20006 李全利單片機原理及應用技術北京：高等教育出版社，20067 何立民單片機高等教程航空航天大學出版社，20008 張毅剛MCS-51 單片機應用設計哈爾濱工業(yè)大學出版社，19979 潘新民微型計算機控制技術人民郵電出版社，199910 黃智偉全國大學生電子設計競賽訓練教程北京：電子工業(yè)出版

47、社，2004 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 23 頁共 29 頁附錄 1整機電路圖 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 23 頁共 29 頁附錄 2程序清單#include#include#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define BUSY 0 x80 /常量定義#define DATAPORT P0sbit ADCS =P35; sbit ADDI =P37; sbit ADDO =P37; sbit ADCLK =P36; sbit LCM_RS=P20

48、;sbit LCM_RW=P21;sbit LCM_EN=P22;uint x1,y1,z1=0,w1,temp1;uchar ad_data,k,n,m,e,num,s; /采樣值存儲sbit beep =P30; char press_data; /標度變換存儲單元unsigned char ad_alarm; /報警值存儲單元unsigned char press_ge=0; unsigned char press_shifen=0; unsigned char press_baifen=0; unsigned char press_qianfen=0; uchar code str0=

49、Weight: . Kg ;void delay(uint);void lcd_wait(void);void delay_LCM(uint); /LCD 延時子程序void initLCM( void); /LCD 初始化子程序void lcd_wait(void); /LCD 檢測忙子程序void WriteCommandLCM(uchar WCLCM,uchar BusyC); /寫指令到 ICM 子函數(shù)void WriteDataLCM(uchar WDLCM); /寫數(shù)據(jù)到 LCM 子函數(shù)void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData)

50、; /顯示指定坐標的一個字符子函數(shù)void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar code *DData); /顯示指定坐標的一串字符子函數(shù)void weishu(uint m); void weishu1(uint m); 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 24 頁共 29 頁void display(void); uchar Adc0832(unsigned char channel);void alarm(void);void data_pro(void);/*main funcation*/ void main(void) delay(

51、500); /ad_data=0; initLCM( ); WriteCommandLCM(0 x01,1); DisplayListChar(0,0,str0);while(1) ad_data =Adc0832(0); /采樣值存儲單元初始化為 0 alarm(); data_pro(); display();DisplayListChar(0,0,str0); /*延 K*1ms,12.000mhz*/void delay(uint k) uint i,j; for(i=0;ik;i+) for(j=0;j100;j+); /*寫指令到 ICM 子函數(shù)*/void WriteComman

52、dLCM(uchar WCLCM,uchar BusyC) if(BusyC)lcd_wait();DATAPORT=WCLCM; LCM_RS=0; / 選中指令寄存器 LCM_RW=0; LCM_RW=0; / 寫模式 LCM_EN=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCM_EN=0; /*寫數(shù)據(jù)到 LCM 子函數(shù)*/void WriteDataLCM(uchar WDLCM) lcd_wait( );DATAPORT=WDLCM; 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第 25 頁共 2

53、9 頁 LCM_RS=1; LCM_RW=0; LCM_EN=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_(); LCM_EN=0;/*lcm 內部等待函數(shù)*/void lcd_wait(void) DATAPORT=0 xff; LCM_EN=1; LCM_RS=0; LCM_RW=0; LCM_RW=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_(); while(DATAPORT&BUSY) LCM_EN=0;

54、 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCM_EN=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();_nop_(); LCM_EN=0;/*LCM 初始化子函數(shù)*/void initLCM( ) LCM_EN=0; DATAPORT=0;delay(15);WriteCommandLCM(0 x38,0); delay(5); WriteCommandLCM(0 x38,0); delay(5); WriteCommandLCM(0 x38,0); delay(5); WriteCommandLCM(0 x