電子稱設計答辯ppt

1、 電子稱設計電子稱設計組長：劉銳 組員：羅祥興 羅志強 研究目的研究目的1系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計2系統(tǒng)系統(tǒng)軟件軟件設計設計3資料資源資料資源4設計步驟設計步驟123546研究目的研究目的1v 稱重技術自古以來就被人們所重視，作為一稱重技術自古以來就被人們所重視，作為一種計量手段，廣泛應用于各個領域，但是隨著微種計量手段，廣泛應用于各個領域，但是隨著微電子技術的應用，傳統(tǒng)的機械稱重工具已經滿足電子技術的應用，傳統(tǒng)的機械稱重工具已經滿足不了人們的要求。電子稱量裝置電子秤、電子天不了人們的要求。電子稱量裝置電子秤、電子天平等以其準確、快速、方便、顯示直觀等諸多優(yōu)平等以其準確、快速、方便、顯示直觀等

2、諸多優(yōu)點而受到人們的青睞，所以電子稱替代機械稱是點而受到人們的青睞，所以電子稱替代機械稱是發(fā)展的趨勢。發(fā)展的趨勢。 1 1、設計要求、設計要求系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計2（1）主控模塊模塊 （2）LCD液晶顯示器 （3）鍵盤模塊設計 （4）蜂鳴器模塊設計 （5）稱重模塊的設計 （6）AD采集模塊設計主控模塊模塊主控模塊模塊 主控模塊模塊在整個系統(tǒng)中起著統(tǒng)籌的作用，需要檢測鍵盤，溫度傳感器等各種參數(shù)，同時主控模塊模塊在整個系統(tǒng)中起著統(tǒng)籌的作用，需要檢測鍵盤，溫度傳感器等各種參數(shù)，同時驅動液晶顯示相關參數(shù)，在這里我們選用了驅動液晶顯示相關參數(shù)，在這里我們選用了51系列單片機中的系列單片機中的STC8

3、9C52單片機作為系統(tǒng)的主單片機作為系統(tǒng)的主控芯片?？匦酒?。v （1.1）STC89C52單片機主要特性單片機主要特性 1. 一個一個8 位的微處理器位的微處理器(CPU)。 2. 片內數(shù)據存儲器片內數(shù)據存儲器RAM(128B)，用以存放可以讀寫的數(shù)據，如運算的中間結果、最終結果以及欲顯示的數(shù)據等，用以存放可以讀寫的數(shù)據，如運算的中間結果、最終結果以及欲顯示的數(shù)據等，SST89 系列單片機最多提供系列單片機最多提供1K 的的RAM。 3. 片內程序存儲器片內程序存儲器ROM(4KB)，用以存放程序，用以存放程序、一些原始數(shù)據和表格。但也有一些單片機內部不帶、一些原始數(shù)據和表格。但也有一些單片機

4、內部不帶ROM/EPROM，如，如8031，8032，80C31 等。目前單片機的發(fā)展趨勢是將等。目前單片機的發(fā)展趨勢是將RAM和和ROM都集成在單片機里面，這樣既方便了用戶都集成在單片機里面，這樣既方便了用戶進行設計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。進行設計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST公司推出的公司推出的89 系列單片機分別集成了系列單片機分別集成了16K、32K、64K Flash 存儲器，可供用戶根據需要選用。存儲器，可供用戶根據需要選用。 4. 四個四個8 位并行位并行IO接口接口P0P3，每個口既，每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出?？梢杂米鬏斎?，也可以用作輸出。 5. 兩個定時器計數(shù)器，

5、每個定時器計數(shù)器都可以設置成兩個定時器計數(shù)器，每個定時器計數(shù)器都可以設置成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設置成定時方式，并可以根據計數(shù)或定時的結計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設置成定時方式，并可以根據計數(shù)或定時的結7 實實現(xiàn)計算機控制。為方便設計串行通信，目前的現(xiàn)計算機控制。為方便設計串行通信，目前的52 系列單片機都會提供系列單片機都會提供3 個個16 位定時器位定時器/計數(shù)器計數(shù)器。 6. 五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)。現(xiàn)在新推出的單片機都不只五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機都不只5 個中斷源，例如個中斷源，例如SST89E58RD 就有就有9 個中斷源。個中斷

6、源。 7. 一個全雙工一個全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器通用異步接收發(fā)送器)的串行的串行IO口口，用于實現(xiàn)單片機之間或單機與微機之間的串行通信。，用于實現(xiàn)單片機之間或單機與微機之間的串行通信。 8. 片內振蕩器和時鐘產生電路，但石英片內振蕩器和時鐘產生電路，但石英晶體和微調電容需要外接。最高允許振蕩頻率為晶體和微調電容需要外接。最高允許振蕩頻率為12MHz。SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達最高允許振蕩頻率達40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。（1.21.2）STC89C52STC89C52單片機的中斷系統(tǒng)單片機的中斷系統(tǒng) STC89C52系

7、列單片機的中斷系統(tǒng)有系列單片機的中斷系統(tǒng)有5個中斷源，個中斷源，2個優(yōu)先級，可以實個優(yōu)先級，可以實現(xiàn)二級中斷服務嵌套。由片內特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器現(xiàn)二級中斷服務嵌套。由片內特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器IE控制控制CPU是否響應中斷請求；由中斷優(yōu)先級寄存器是否響應中斷請求；由中斷優(yōu)先級寄存器IP安排各中斷安排各中斷源的優(yōu)先級；同一優(yōu)先級內各中斷同時提出中斷請求時，由內部的源的優(yōu)先級；同一優(yōu)先級內各中斷同時提出中斷請求時，由內部的查詢邏輯確定其響應次序。查詢邏輯確定其響應次序。 在單片機應用系統(tǒng)中，常常會有定時控制需求，如定時輸出、定時檢測在單片機應用系統(tǒng)中，常常會有定時控制需求，如

8、定時輸出、定時檢測、定時掃描等；也經常要對外部事件進行計數(shù)。、定時掃描等；也經常要對外部事件進行計數(shù)。STC89C52單片機單片機內集成有兩個可編程的定時內集成有兩個可編程的定時/計數(shù)器：計數(shù)器：T0和和T1，它們既可以工作于，它們既可以工作于定時模式，也可以工作于外部事件計數(shù)模式，此外，定時模式，也可以工作于外部事件計數(shù)模式，此外，T1還可以作為還可以作為串行口的波特率發(fā)生器串行口的波特率發(fā)生器（2 2）LCDLCD液晶顯示器液晶顯示器 由于本設計中要求顯示界面顯示一些參數(shù)，因此這里選用了由于本設計中要求顯示界面顯示一些參數(shù)，因此這里選用了LCD1602LCD1602作為界面顯作為界面顯示，

9、可以把一些相關的參數(shù)進行顯示示，可以把一些相關的參數(shù)進行顯示 液晶顯示部分與液晶顯示部分與STC89C52STC89C52的接口的接口 ：用用STC89C52STC89C52的的P0P0口作為數(shù)據線，用口作為數(shù)據線，用P1.2P1.2、P1.1P1.1、P1.0P1.0分別作為分別作為LCDLCD的的ENEN、R/WR/W、RSRS。其中。其中ENEN是下降沿觸發(fā)的片選信號，是下降沿觸發(fā)的片選信號，R/WR/W是讀寫信號，是讀寫信號，RSRS是寄存器選擇信號本是寄存器選擇信號本模塊設計要點如下：顯示模塊初始化：首先清屏，再設置接口數(shù)據位為模塊設計要點如下：顯示模塊初始化：首先清屏，再設置接口數(shù)

10、據位為8 8位，顯位，顯示行數(shù)為示行數(shù)為1 1行，字型為行，字型為5 57 7點陣，然后設置為整體顯示，取消光標和字體閃爍點陣，然后設置為整體顯示，取消光標和字體閃爍, ,最后設置為正向增量方式且不移位。向最后設置為正向增量方式且不移位。向LCDLCD的顯示緩沖區(qū)中送字符，程序中采用的顯示緩沖區(qū)中送字符，程序中采用2 2個字符數(shù)組，一個顯示字符，另一個顯示電壓數(shù)據，要顯示的字符或數(shù)據被送個字符數(shù)組，一個顯示字符，另一個顯示電壓數(shù)據，要顯示的字符或數(shù)據被送到相應的數(shù)組中，完成后再統(tǒng)一顯示到相應的數(shù)組中，完成后再統(tǒng)一顯示. .首先取一個要顯示的字符或數(shù)據送到首先取一個要顯示的字符或數(shù)據送到LCDL

11、CD的顯示緩沖區(qū)，程序延時的顯示緩沖區(qū)，程序延時2.5ms,2.5ms,判斷是否夠顯示的個數(shù)，不夠則地址加一取下判斷是否夠顯示的個數(shù)，不夠則地址加一取下一個要顯示的字符或數(shù)據。一個要顯示的字符或數(shù)據。（3）鍵盤模塊設計）鍵盤模塊設計v鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通口的占用，通常將按鍵排列成矩陣，盤中，每條水平線和垂直線在交叉處常將按鍵排列成矩陣，盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口就可以構成就可以構成4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤個按

12、鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構成線就可以構成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。法來做鍵盤是合理的。 v矩陣式結構的鍵盤顯然比直接法要復雜一些，識別也矩陣式結構的鍵盤顯然比直接法要復雜一些，識別也要復雜一些，將行線所接的單片機的要復雜一些，將行線所接的單片機的I/O口作為輸出端，口作為輸出端，而列線所接的而列線所接的I/O口

13、則作為輸入。這樣，當按鍵沒有按下口則作為輸入。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的輸入端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是時，所有的輸入端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。（4 4）蜂鳴器模塊設計）蜂鳴器模塊設計 本設計還帶有超重報警功能，當當前測到的重量大于本設計還帶有超重報警功能，當當前測到的重量大于5KG5KG的的時候，單片機就可以驅動蜂鳴器發(fā)聲。時候，單片機就可以驅動蜂鳴器發(fā)聲。 由于蜂鳴器的工作電流一般比

14、較大，以致于單片機的由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的I/OI/O口口是無法直接驅動的，所以要利用三極管開關電路來驅動。本是無法直接驅動的，所以要利用三極管開關電路來驅動。本處選用的是處選用的是85508550三極管，它是一個三極管，它是一個PNPPNP型的三極管，當基極型的三極管，當基極給低電平的時候三極管導通，這時候蜂鳴器發(fā)聲，當給高電給低電平的時候三極管導通，這時候蜂鳴器發(fā)聲，當給高電平的時候，三極管關閉，蜂鳴器不發(fā)聲平的時候，三極管關閉，蜂鳴器不發(fā)聲（5）稱重模塊的設計）稱重模塊的設計 本設計中采用電阻應變式傳感器，電阻應變式傳感器本設計中采用電阻應變式傳感器，電阻應變式傳

15、感器是一種利用電阻應變效應，將各種力學量轉換為電信號的是一種利用電阻應變效應，將各種力學量轉換為電信號的結構型傳感器。電阻應變片式電阻應變式傳感器的核心元結構型傳感器。電阻應變片式電阻應變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應變效應，電阻應變片件，其工作原理是基于材料的電阻應變效應，電阻應變片即可單獨作為傳感器使用，又能作為敏感元件結合彈性元即可單獨作為傳感器使用，又能作為敏感元件結合彈性元件構成力學量傳感器。件構成力學量傳感器。 導體的電阻隨著機械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做電阻導體的電阻隨著機械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做電阻應變效應。電阻應變片把機械應變信號轉換為應變效應。電阻應變片把

16、機械應變信號轉換為R/R后，后，由于應變量及相應電阻變化一般都很微小，難以直接精確由于應變量及相應電阻變化一般都很微小，難以直接精確測量，且不便處理。因此，要采用轉換電路把應變片的測量，且不便處理。因此，要采用轉換電路把應變片的R/R變化轉換成電壓或電流變化。其轉換電路常用測量變化轉換成電壓或電流變化。其轉換電路常用測量電橋電橋（6）AD采集模塊設計 這里采用這里采用HX711HX711是一款專為高精度電子秤而設計的是一款專為高精度電子秤而設計的2424位位A/DA/D轉換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成轉換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內時鐘振蕩器等其它同

17、類型芯片所了包括穩(wěn)壓電源、片內時鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應速度快、抗干擾需要的外圍電路，具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。降低了電子秤的整機成本，提高了整機的性強等優(yōu)點。降低了電子秤的整機成本，提高了整機的性能和可靠性。該芯片與后端性能和可靠性。該芯片與后端MCUMCU 芯片的接口和編程非芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅動，無需對芯片內部的常簡單，所有控制信號由管腳驅動，無需對芯片內部的寄存器編程。輸入選擇開關可任意選取通道寄存器編程。輸入選擇開關可任意選取通道A A 或通道或通道B B，與其內部的低噪聲可編程放大器相連。通道與其內部的

18、低噪聲可編程放大器相連。通道A A 的可編程的可編程增益為增益為128128 或或6464，對應的滿額度差分輸入信號幅值分別，對應的滿額度差分輸入信號幅值分別為為20mV20mV或或40mV40mV。通道。通道B B 則為固定的則為固定的6464 增益增益99，用，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。芯片內提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外于系統(tǒng)參數(shù)檢測。芯片內提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內的部傳感器和芯片內的A/DA/D 轉換器提供電源，系統(tǒng)板上無轉換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片內的時鐘振蕩器不需要任何外需另外的模擬電源。芯片內的時鐘振蕩器不需要任何外接口接口系統(tǒng)系統(tǒng)軟件軟件設計設計3 主

19、程序流程圖如圖4-1所示，單片機上電后先進行初始化，清除一些參數(shù)的初值，單片機通過判斷是否按下清零按鍵，如果按下則記錄當前重量為0值。然后就判斷是否按下價格設置按鍵，按下則進入設置價格子程序，完畢后開始啟動AD進行重量測量，測量到的數(shù)據轉換成真實的重量值大于5KG就驅動蜂鳴器報警，最后顯示測到的重量值， 先調用液晶自定先調用液晶自定義的字庫，設置好義的字庫，設置好DDRAMDDRAM地址后在第一行地址后在第一行顯示，根據程序中的顯示，根據程序中的數(shù)據設置顯示數(shù)據的數(shù)據設置顯示數(shù)據的首地址并設置循環(huán)量，首地址并設置循環(huán)量，在循環(huán)過程中不斷的在循環(huán)過程中不斷的取字符代碼直到終止，取字符代碼直到終止

20、，第二行的顯示過程同第二行的顯示過程同一行的顯示過程一樣，一行的顯示過程一樣，兩行顯示完畢后便結兩行顯示完畢后便結束子程序。束子程序。 擬利用資源（科研教學設施、儀器設備、資料等）擬利用資源（科研教學設施、儀器設備、資料等）v科研就學設施：模擬電路實驗室科研就學設施：模擬電路實驗室v儀器設備：儀器設備：v傳感器：選用電阻應變式壓力傳感器作為電子秤稱重傳感器是最為合適的。電阻應變式壓傳感器：選用電阻應變式壓力傳感器作為電子秤稱重傳感器是最為合適的。電阻應變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應變片電纜線等組成，內部線路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產力傳感器主要由彈性體、電阻應變片電纜線等組成，內部

21、線路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產生變形時，電阻應變片（轉換元件）受到拉伸或壓縮應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減生變形時，電阻應變片（轉換元件）受到拉伸或壓縮應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。瑥亩闺姌蚴テ胶?，產生相應的差動信號，供后續(xù)電路測量和處理。?。瑥亩闺姌蚴テ胶猓a生相應的差動信號，供后續(xù)電路測量和處理。v轉換器芯片轉換器芯片:HX711 :HX711 采用了海芯科技集成電路專利技術，是一款專為高精度電子秤而設計的采用了海芯科技集成電路專利技術，是一款專為高精度電子秤而設計的24 24 位位A/D A/D 轉換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成

22、了包括穩(wěn)壓電源、片內時鐘振蕩器等其轉換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內時鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。降低了電子秤的它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。降低了電子秤的整機成本，提高了整機的性能和可靠性。該芯片與后端整機成本，提高了整機的性能和可靠性。該芯片與后端MCU MCU 芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅動，無需對芯片內部的寄存器編程。輸入選擇開關可任意選取通道號由管腳驅動，無需對芯片內部的寄存器編程。輸入選擇開關可任意

23、選取通道A A 或通道或通道B B，與其內部的，與其內部的低噪聲可編程放大器相連。通道低噪聲可編程放大器相連。通道A A 的可編程增益為的可編程增益為128 128 或或6464，對應的滿額度差分輸入信號幅值分別為，對應的滿額度差分輸入信號幅值分別為20mV20mV或或40mV40mV。通道。通道B B 則為固定的則為固定的32 32 增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。芯片內提供的穩(wěn)壓電源可以直接增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。芯片內提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內的向外部傳感器和芯片內的A/D A/D 轉換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片內的時鐘振蕩器轉換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模

24、擬電源。芯片內的時鐘振蕩器不需要任何外接器件。不需要任何外接器件。資料資源資料資源4v液晶顯示器：晶訊聯(lián)公司的液晶顯示器：晶訊聯(lián)公司的128128* *6464漢字屏漢字屏JLX12864G-086-PCJLX12864G-086-PC顯示信息。該顯示模塊既可以當成普通的圖像型顯示信息。該顯示模塊既可以當成普通的圖像型液晶顯示模塊使用（即顯示普通圖像型的單色圖片功能），又含有液晶顯示模塊使用（即顯示普通圖像型的單色圖片功能），又含有JLX-GB2312 JLX-GB2312 字庫字庫ICIC，可以從字庫，可以從字庫IC IC 中讀出內置的字中讀出內置的字庫的點陣數(shù)據寫入到庫的點陣數(shù)據寫入到LCD LCD 驅動驅動IC IC 中，以達到顯示漢字的目