電子秤設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(共25頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 電子秤設(shè)計(jì) 院（系）： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起止時(shí)間： 2014.6.162014.6.27 專心-專注-專業(yè)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 自動(dòng)化學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)課程設(shè)計(jì)（論文）題目電子秤設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤，計(jì)以單片機(jī)作為核心，由壓力傳感器和顯示器共同實(shí)現(xiàn)對(duì)物體質(zhì)量的測(cè)量顯示功能，最小分辨率1克。具體要求如下： 1. 設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路消除波動(dòng)。 2. 實(shí)時(shí)顯

2、示當(dāng)前秤上質(zhì)量值。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1. 確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，包括控制器的選擇，信號(hào)調(diào)理電路電路設(shè)計(jì)，檢測(cè)電路設(shè)計(jì)，顯示電路設(shè)計(jì)；2. 完成系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)；并繪制程序流程圖；3. 要求認(rèn)真獨(dú)立完成所規(guī)定的全部?jī)?nèi)容；所設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求正確、合理；4. 按學(xué)校規(guī)定的書寫格式，撰寫、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份；設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)在4000字以上。技術(shù)參數(shù)1. 測(cè)量質(zhì)量誤差小于5%；2. 顯示最小分辨率為1克。進(jìn)度計(jì)劃1. 布置任務(wù)，查閱資料，確定系統(tǒng)的組成（1天）2. 對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行分析（1天）3. 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)（2天）4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（2天）5、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、答辯。（2天）6. 撰寫、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書（2天）指導(dǎo)教師評(píng)

3、語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算摘 要電子秤是將檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理、數(shù)字技術(shù)等技術(shù)綜合一體的現(xiàn)代新型稱重儀器。它與我們?nèi)粘Ｉ罹o密結(jié)合成為一種方便、快捷、稱量精確的工具，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工廠生廠、集貿(mào)市場(chǎng)、超市、大型商場(chǎng)、及零售業(yè)等公共場(chǎng)所的信息顯示和重量計(jì)算。本系統(tǒng)針對(duì)電子稱的自動(dòng)稱重、數(shù)據(jù)處理等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和制作。利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理后，得出當(dāng)前所

4、稱物品的重量及總額，然后再顯示出來(lái)。此次課程設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)易的電子秤的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)的功能為當(dāng)被稱物體放在承載器上時(shí)，通過(guò)傳感器和單片機(jī)之間的配合作用，結(jié)合軟件將物體的重量實(shí)時(shí)顯示在LCD顯示器上。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；電子秤；壓力傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器目 錄第1章 緒論隨著計(jì)量技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)純機(jī)械結(jié)構(gòu)的桿秤、臺(tái)秤、磅秤等稱量裝置逐步被淘汰，電子稱量裝置電子秤、電子天平等以其準(zhǔn)確、快活中經(jīng)常都需要測(cè)量物體的重量，于是就用到秤，但是隨著社會(huì)的進(jìn)步、科學(xué)的速、方便、顯示直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞。電子秤向提高精度和降低成本方向發(fā)展的趨勢(shì)引起了對(duì)低成本、高性能模擬信號(hào)處理器件需求的增加。通過(guò)分析近年來(lái)

5、電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢(shì)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。電子秤是利用物體的重力作用來(lái)確定物體質(zhì)量的測(cè)量?jī)x器，也可用來(lái)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) 壓力傳感器即由非電量（壓力）變成

6、電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號(hào)所用的一種輔助手段。按照壓力傳感器的結(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、盧表面諧振式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。對(duì)壓力傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對(duì)應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對(duì)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(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測(cè)量裝置即處理壓力傳感器信號(hào)的電子線路（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、

7、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(cè)量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測(cè)量電路中，通常包括前置放大、過(guò)濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。第2章 課程設(shè)計(jì)方案2.1 概述電子秤是利用物體的重力作用來(lái)確定物體質(zhì)量的測(cè)量?jī)x器，也可用來(lái)確定與物體質(zhì)量相關(guān)的其他量的大小，參數(shù)，或特性。電子秤一般由以下三部分組成。承重、傳力復(fù)位系統(tǒng)，壓力傳感器，測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出的的載荷測(cè)量裝置。當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，其重量便通過(guò)秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系(一般成正比關(guān)系)的電信號(hào)(電壓或電流等)。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大

8、、再由模/數(shù)（A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的CPU處理和運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示。本課設(shè)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(hào)，經(jīng)過(guò)電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理后，得出當(dāng)前所稱物品的重量及總額，然后再顯示出來(lái)。主要技術(shù)指標(biāo)為：分度值0.001kg; 測(cè)量質(zhì)量誤差小于5%。2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)前端信號(hào)處理時(shí)，選用放大、信號(hào)轉(zhuǎn)換等措施，在顯示方面采用具有字符圖文顯示功能的LCD顯示器。這種方案滿足設(shè)計(jì)要求，可以顯示所稱量的物體質(zhì)

9、量。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示：圖2.1系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)框圖目前單片機(jī)技術(shù)比較成熟，功能也比較強(qiáng)大，被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大后送入單片機(jī)，由單片機(jī)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系譯碼顯示出被測(cè)物體的重量。單片機(jī)控制適合于功能比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng),而且其具有成本低,功耗低,體積小算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng),技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。第3章 硬件設(shè)計(jì)3.1 AT89C51主控電路3.1.1 主控制器AT89C51 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器。低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于

10、將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。3.1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路以及電源電路組成。如圖3.1所示：圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)VCC：供電電壓。   

11、   GND：接地。     P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。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(chǔ)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

12、，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。       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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高

13、八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。  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，這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /W

14、R（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 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(wèn)外部存儲(chǔ)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(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)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(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有

15、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(wú)效。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)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(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 3.2 壓力傳感器傳感器的定義：

16、能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中敏感元件指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換部分指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵隽哭D(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分?，F(xiàn)代科技的快速發(fā)展使人類社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代，在信息時(shí)代人們的社會(huì)活動(dòng)將主要依靠對(duì)信息資源的開(kāi)發(fā)和獲取、傳輸和處理，而傳感器處于自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)之首，是感知獲取與檢測(cè)信息的窗口；傳感器處于研究對(duì)象與測(cè)控系統(tǒng)的接口位置，一切科學(xué)研究和生產(chǎn)過(guò)程要獲取的信息，都要通過(guò)它轉(zhuǎn)換為易傳輸與處理的電信號(hào)。因此，傳感器的地位與作用特別重要。在設(shè)計(jì)中，傳感器是一個(gè)十分重要的元件，因此對(duì)傳感器的選擇

17、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(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，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、偏載及振動(dòng)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(guò)大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。本設(shè)計(jì)要求重量誤差不大于1g，量程為0-1kg。為保證電子秤稱

18、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(lái)選擇。在實(shí)際工作中，要求壓力傳感器的有效量程在20%80%之間線性好，精度高。綜上考慮，采用電阻應(yīng)變片式傳感器。其量程為1kg。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，具有過(guò)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(cè)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(dòng)、靜態(tài)測(cè)量及各種電子稈的一次儀表。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3.2所示。圖3.2 全橋測(cè)量電路圖當(dāng)電橋輸出端接無(wú)窮大負(fù)載電阻時(shí)，可視輸出端為

19、開(kāi)路，此時(shí)直流電橋稱為電壓橋，即只有電壓輸出。應(yīng)變片測(cè)量電橋在測(cè)量前使電橋平衡，從而使測(cè)量時(shí)電橋輸出電壓只與應(yīng)變片感受的應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。若差動(dòng)工作，即R1=R-R,R2=R+R,R3=R-R，R4=R+R，則電橋輸出為： 應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)：（1）應(yīng)用和測(cè)量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機(jī)械量傳感器。（2）分辨率和靈敏度高，精度較高。（3）結(jié)構(gòu)輕小，對(duì)試件影響小， 對(duì)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可在高溫、高壓、強(qiáng)磁場(chǎng)等特殊環(huán)境中使用，頻率響應(yīng)好。（4）商品化，使用方便，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化測(cè)量。綜合考慮傳感器采用SP20C-G501電阻應(yīng)變片式傳感器，剛好滿足最小分辨率1g的要求而且經(jīng)濟(jì)適用

20、。3.3 放大電路本次課程設(shè)計(jì)中，需要一個(gè)放大電路，將采用三運(yùn)放大電路，主要的元件就是三運(yùn)放大器。在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過(guò)一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。 方案一：利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成前級(jí)處理電路。普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)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(hào)就會(huì)直接影響最后的測(cè)量精度。所以，此種方案不宜采用。方案二：主要由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器，而構(gòu)成的前級(jí)處理電路；

21、差動(dòng)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)放做成一個(gè)差動(dòng)放大器。一般說(shuō)來(lái)，集成化儀用放大器具有很高的共模抑制比和輸入阻抗，因而在傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中都是把集成化儀器放人器作為前置放大器。然而，絕大多數(shù)的集成化儀器放大器，特別是集成化儀器放大器，它們的共模抑制比與增益相關(guān)：增益越高，共模抑制比越大。而集成化儀器放大器作為心電前置放大器時(shí)，由于極化電壓的存在，前置放大器的增益只能在幾十倍以內(nèi)，這就使得集成化儀器放大器作為前置放大器時(shí)的共模抑制比不可能很高。為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大，其設(shè)計(jì)電路如圖所3.3示：圖3.3 信號(hào)放大電路前級(jí)采用運(yùn)放Al和A2組成并聯(lián)型差動(dòng)放大器。理論上不難證明，存運(yùn)算放

22、大器為理想的情況下，并聯(lián)型差動(dòng)放人器的輸入阻抗為無(wú)窮人，共模抑制比也為無(wú)窮人。更值得一提的是，在理論上并聯(lián)型差動(dòng)放人器的共模抑制比與電路的外圍電阻的精度和阻值無(wú)關(guān)。阻容耦合電路放存由并聯(lián)型差動(dòng)放大器構(gòu)成的前級(jí)放大器和由儀器放大器構(gòu)成的后級(jí)放大器之間，這樣可為后級(jí)儀器放大器提高增益，進(jìn)而提高電路的共模抑制比提供了條件。前置放大器的輸出阻抗很低，同時(shí)又采用共模驅(qū)動(dòng)技術(shù)，避免了阻容耦合電路中的阻、容元件參數(shù)不對(duì)稱（匹配）導(dǎo)致的共模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的情況發(fā)生。后級(jí)電路采用廉價(jià)的儀器放大器，將雙端信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)輸出。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級(jí)的儀器放大器可以做到很高的增益，進(jìn)而得到很高的共模

23、抑制比。3.4 A/D轉(zhuǎn)換器3.4.1 A/D轉(zhuǎn)換的選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡(jiǎn)稱ADC，通常是指一個(gè)將轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小。故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見(jiàn)的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小。在實(shí)際的測(cè)量和控制系統(tǒng)中檢測(cè)到的是壓力、數(shù)值都連續(xù)變化的物理量，這種連續(xù)變化的物理量稱之為模擬量，與此對(duì)應(yīng)的電信號(hào)是模擬電信號(hào)。模擬量要輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理，首先要經(jīng)過(guò)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，單片機(jī)才

24、能接收、處理。實(shí)現(xiàn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換的部件稱A/D轉(zhuǎn)換器。本次課設(shè)選擇ADC0804，ADC0804是屬于連續(xù)漸進(jìn)式的A/D轉(zhuǎn)換器，這類型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十至幾百us）、分辨率高外，還有價(jià)錢便宜的優(yōu)點(diǎn)，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計(jì)上。3.4.2 ADC0804引腳及其功能圖3.4 ADC0804CS：芯片片選信號(hào)，低電平有效。即CS=0時(shí),該芯片才能正常工作，高電平時(shí)芯片不工作。在外接多個(gè)ADC0804芯片時(shí)，該信號(hào)可以作為選擇地址使用，通過(guò)不同的地址信號(hào)使能不同的ADC0804芯片，從而可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)ADC通道的分時(shí)復(fù)用。 WR：?jiǎn)?dòng)ADC0804進(jìn)行ADC采樣，該信號(hào)低電平有效，即W

25、R信號(hào)由低電平變成高電平時(shí)，觸發(fā)一次ADC轉(zhuǎn)換。RD：低電平有效，即RD=0時(shí)，DAC0804把轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)加載到DB口，可以通過(guò)數(shù)據(jù)端口DB0DB7讀出本次的采樣結(jié)果。VIN（+）和VIN（-）：模擬電壓輸入端，單邊輸入時(shí)模擬電壓輸入接VIN（+）端，VIN（-）端接地。雙邊輸入時(shí)VIN（+）、VIN（-）分別接模擬電壓信號(hào)的正端和負(fù)端。當(dāng)輸入的模擬電壓信號(hào)存在“零點(diǎn)漂移電壓”時(shí)，可在VIN（-）接一等值的零點(diǎn)補(bǔ)償電壓，變換時(shí)將自動(dòng)從VIN（+）中減去這一電壓。Vref/2：參考電壓接入引腳，該引腳可外接電壓也可懸空，若外接電壓，則ADC的參考電壓為該外界電壓的兩倍，如不外接，則VREF與

26、Vcc共用電源電壓，此時(shí)ADC的參考電壓即為電源電壓Vcc的值。CLKI和CLKR：外接RC振蕩電路產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器所需的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘頻率CLK = 1/1.1RC，一般要求頻率范圍100KHz1460KHz。AGND和DGND：接模擬地和數(shù)字地。 INTR：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)，低電平有效，當(dāng)一次A/D轉(zhuǎn)換完成后，將引起INTR=0，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，該引腳應(yīng)與微處理器的外部中斷輸入引腳相連（如51單片機(jī)的INT0，INT1腳），當(dāng)產(chǎn)生INTR信號(hào)有效時(shí)，還需等待RD=0才能正確讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，若ADC0804單獨(dú)使用，則可以將INTR引腳懸空。D0-D7：輸出A/D轉(zhuǎn)換后的8位二進(jìn)制結(jié)果。3.5

27、 顯示模塊設(shè)計(jì)LCD 液晶顯示器的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過(guò)通電與否來(lái)控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫面。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。（2）數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。（3）體積小、重量輕：液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的

28、傳統(tǒng)顯示器要輕得多。（4）功耗低：相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個(gè)字符，芯片工作電壓:4.55.5V，工作電流:2.0mA(5.0V)，模塊最佳工作電壓:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。由

29、于本次設(shè)計(jì)的顯示模塊需要顯示多位數(shù)字，如果采用數(shù)碼管顯示的話將會(huì)占用多個(gè)單片機(jī)I/O口,使得電路變得更為復(fù)雜。所以選用液晶顯示，1602LCD符合基本條件，能夠采用，顯示電路如圖3.5所示。圖3.5 顯示電路3.6 報(bào)警電路當(dāng)電路檢測(cè)到稱重的物體超過(guò)儀器的測(cè)量限制時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)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，它是有89C51的P2.6口來(lái)控制的，當(dāng)超過(guò)設(shè)置的重量時(shí)（1Kg），通過(guò)程序使P2.6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(lái)完成。報(bào)警電路圖如圖3.6所示。圖3.6 聲音報(bào)警電路圖第4章 軟件設(shè)計(jì)4.1

30、 程序設(shè)計(jì)的步驟程序設(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(duì)復(fù)雜的問(wèn)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?lái)，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，即程序。4.2 主程序流程圖的設(shè)計(jì)系統(tǒng)上電后，初始化程序?qū)?RAM 的30H5FH內(nèi)存單元清零，P2.6引腳置成低電平，防止誤報(bào)警。主程序模塊主要完成編程芯片的初始化及

31、按需要調(diào)用各模塊（子程序），在系統(tǒng)初始化過(guò)程中，將系統(tǒng)設(shè)置成1Kg量程，并寫1Kg量程標(biāo)志。設(shè)計(jì)流程圖如圖4.1所示。圖4.1 主程序流程圖C語(yǔ)言程序如下：中文C液晶 128X64 的地址W_C_GLCD XDATA0E000HW_D_GLCD XDATA0E001HR_B_GLCD XDATA0E002HR_D_GLCD XDATA0E003HTIMER0 DATA 30H ;延時(shí)時(shí)間的初值TIMER1 DATA 31H ;調(diào)用延時(shí)子程序的次數(shù)DATA1 DATA 32H ;點(diǎn)陣顯示的變量1DATA2 DATA 33H ;點(diǎn)陣顯示的變量2X DATA 34H ;X方向的位置Y DATA 35

32、H ;Y方向的位置COUNTER DATA 36H ;計(jì)數(shù)器N DATA 37H ;行數(shù)變量D1 DATA 38H ;點(diǎn)變量1D2 DATA 39H ;點(diǎn)變量1ADDR DATA 3AH ;起始的顯示位置ADDR1 DATA 3BH ;起始的顯示位置臨時(shí)變量N1 DATA 3CH ;行數(shù)的臨時(shí)變量主程序開(kāi)始 ORG 0000HAJMP STARTORG 0030HSTART: CLR P1.0SETB P1.1MOV SP,#60HLCALL INITIAL_GLCD ; 調(diào)用LCD初始化LCALL KAIJI ; 顯示開(kāi)機(jī)畫面LCALL DELAY500LCALL DELAY500LCALL

33、 DELAY500LCALL TISHI ; 顯示主界面LCALL INI_8279判斷是否繼續(xù)KEY-A： MOV DPTR，#8101HMOVX A，DPTRANL A,#07HCJNE A,#00H,LP1SJMP KEY-AMOV DPTR,8100HMOVX A,DPTRCJNE A,0DBH,KEY-AAJMP K1LCALL YUZHILCAL celianjieguoLCALL CELINGJIEGUOAJMP $界面顯示內(nèi)容：DHTABLE1: DB " 歡迎使用 "DHTABLE2: DB " 半橋電子秤"DHTABLE3: DB &

34、quot; * "DHTABLE4: DB " * "DHTABLE5: DB " * "DHTABLE6: DB " 設(shè)置警報(bào)上限 "DHTABLE7: DB " 確定 "DHTABLE8: DB " 請(qǐng)按D 鍵 "DHTABLE9: DB " "DHTABLE10: DB " 報(bào)警上限重量: "DHTABLE11: DB " . g "DHTABLE12: DB " 確定(E) "CELIANG1: D

35、B " 電子秤 "CELIANG2: DB " 重量是: "CELIANG3: DB "CELIANG4:DB " 返回 (F) "顯示子程序TISHI: LCALL CLEAR_GLCD ; 清除LCD顯示屏幕DISPLAY: NOP ;第一位顯示MOV DPTR,#TAB ;指定查表啟始地址MOV A,A_BIT ;取第一位數(shù)MOVC A,A+DPTR ;查第一位數(shù)的7段代碼ORL A,#10HSETB P3.4MOV P1,A ;送出第一位的7段代碼LCALL delay8ms ;顯示8msCLR P3.4;開(kāi)第一位顯

36、示;第二位顯示MOV DPTR,#TAB ;指定查表啟始地址MOV A,B_BIT ;取第二位數(shù)MOVC A,A+DPTR ;查第二位數(shù)的7段代碼SETB P3.5MOV P1,A ;送出第二位的7段代碼LCALL delay8ms ;顯示8msCLR P3.5;開(kāi)第二位顯示;第三位位顯示JB FUHAO,XSBWMOV A,#01HJMP XSBW2XSBW: MOV A,C_BIT ;取第三位數(shù)JNZ XSBW1MOV A,#00HJMP XSBW2XSBW1: MOVC A,A+DPTR ;查第三位數(shù)的7段代碼XSBW2: MOV P1,A ;送出第三位的7段代碼SETB P3.6LCA

37、LL delay8ms ;顯示8msCLR P3.6;開(kāi)第三位顯示;第四位位顯示MOV A,D_BIT ;取第四位數(shù)MOVC A,A+DPTR ;查第四位數(shù)的7段代碼SETB P3.3MOV P1,A ;送出第四位的7段代碼LCALL delay8ms ;顯示8msCLR P3.3;開(kāi)第四位顯示RET測(cè)量程序 Celiangjieguo: LCALL CLEAR_GLCD ; MOV ADDR1,#00HMOV N1,#08HMOV DPTR,#DHTABLE1CALL DHZMOV ADDR1,#10HMOV N1,#08HMOV DPTR,#DHTABLE2CALL DHZMOV ADDR1,#08HMOV N1,#08HMOV DPTR,#DHTABLE3CALL DHZMOV ADDR1,#18HMOV N1,#08HMOV DP