智能電子秤論文

1、智能電子秤設(shè)計論文題目：智能電子秤設(shè)計作者：石永勝指 導(dǎo) 教 師： 裴勇生論文提交日期：2016 年 12月1 日目錄 摘要：4第一章.方案選擇與論證51.1主控制器的論證與選擇51.2顯示模塊的論證與選擇A/D轉(zhuǎn)換模塊的論證與選擇51.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊的論證與選擇6第二章.電子秤硬件的設(shè)計與制作6 2.1AT89S52的主控電路. 6 2.1.1sTc89C52芯片.62.1.2主控電路的設(shè)計82.2 電子秤的信號處理流程9 2.2.1稱重數(shù)據(jù)處理.9 2.2.2信號處理電路.112. 3人機(jī)交互界面模塊設(shè)計13 2.3

2、.1鍵盤輸入控制電路.13 2.3.2LCD顯示電路.162.4報警電路設(shè)計.18第三電子秤軟件設(shè)計203.1系統(tǒng)主程序的設(shè)計203.2A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計203.3 4X4矩陣按鍵子程序的設(shè)計203.4 12864液晶顯示模塊子程序的設(shè)計20 第四章系統(tǒng)測試.21第五章總結(jié)與展望.22致謝：22參考文獻(xiàn)：23付錄.193摘要本設(shè)計系統(tǒng)以單片機(jī)STC89S52為控制核心，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能。在設(shè)計系統(tǒng)時，為了更好地采用模塊化設(shè)計法，分步設(shè)計了各個單元功能模塊。系統(tǒng)的硬件部分包括最小系統(tǒng)部分、數(shù)據(jù)采集部分、人機(jī)交互界面和系統(tǒng)電源四大部分。最小系統(tǒng)部分主要包括STC89S52和擴(kuò)展的外部數(shù)

3、據(jù)存儲器；數(shù)據(jù)采集部分由稱重傳感器，信號的前期處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成，包括運(yùn)算放大器AD620和A/D轉(zhuǎn)換器；人機(jī)界面部分為鍵盤輸入，四位LED數(shù)碼顯示器，可以直觀的顯示重量的具體數(shù)字以及方便的輸入數(shù)據(jù)，使用方便；系統(tǒng)電源以LM317和LM337為核心設(shè)計電路以提供系統(tǒng)正常工作電源。系統(tǒng)的軟件部分應(yīng)用單片機(jī)C語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了該設(shè)計的全部控制功能。該電子秤可以實(shí)現(xiàn)基本的稱重功能（稱重范圍為09.999Kg，重量誤差不大于±0.005Kg）,并發(fā)揮部分的顯示購物清單的功能，可以設(shè)置日期和設(shè)定十種商品的單價， 還具有超量程和欠量程的報警功能。本系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能齊全，精

4、度高，具有一定的開發(fā)價值。關(guān)鍵詞 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換器人機(jī)界面37 第一章.方案選擇與論證方案一：本方案設(shè)計的電子秤，可以實(shí)現(xiàn)稱物計價功能，但是局限于數(shù)碼管的功能，在顯示時只能顯示單價、購物總額以及簡單的代碼等。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，所以此方案需要較多的數(shù)碼管接入電路中，比較麻煩。該結(jié)構(gòu)圖見附錄圖1-2方案二：本方案前端信號處理時，選用信號放大、A/D轉(zhuǎn)換等措施，尤其是在顯示方面采用12864液晶顯示屏。這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換能力，而且滿足設(shè)計要求，可以顯示所稱重物體信息相關(guān)內(nèi)容。該結(jié)構(gòu)圖見附錄圖1-1綜上所述，方案二更符合電子秤的

5、設(shè)計要求。1.1主控制器的論證與選擇方案一：采用STC公司生產(chǎn)STC89C52單片機(jī)，STC89C52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲器。具有三個16位計數(shù)器。方案二：采用ATMEL 公司的AT89C51，AT89C51是帶4K字節(jié)FLASH存儲器。帶2K字節(jié)閃存可編程可擦出只讀存儲器的單片機(jī)，具有兩個16位計數(shù)器。綜上述所知，我們小組選擇方案一，STC89C52讀寫方便。 1.2 顯示模塊的論證與選擇方案一: 全部采用數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管能顯示被測物體的重量等信息。此方案顯示直觀，而且編程簡單，但若要同時顯示單價，金額等諸多信息則需要大量的數(shù)

6、碼管。由此增加了電路的復(fù)雜程度，也加大了編程的難度。方案二：采用12864液晶顯示屏顯示，12864顯示屏可以設(shè)置單價、金額、總價字符等。它具有低功效、可視面大、畫面清晰及抗干擾能力強(qiáng)等功能，其顯示技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。綜上所述，我們采用方案二，12864顯示屏更符合題目的要求。1.3A/D轉(zhuǎn)換模塊的論證與選擇 方案一：HX711是一款專為高精度電子秤而設(shè)計的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其他芯片，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等其他同類型所需要的外圍電路，具有繼承度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。方案二：MAX187串行12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以在單5V電源下工作，接受0-5V的模擬輸

7、入。MAX187為逐次逼近式ADC,快速采樣/保持（1.5us）,片內(nèi)時鐘，高速3線串行接口。綜上述所知，我們小組選擇方案一，HX711不用外加放大處理電路，芯片本身自帶增益可調(diào)放大，這樣還可以簡化很多硬件電路。 第二章電子秤的硬件設(shè)計與制作2.1 SCT89C52主控電路2.1.1STC89C52芯片STC89C52單片機(jī)是ATMEL公司新近推出的高檔型系列單片機(jī)中的增強(qiáng)型產(chǎn)品。ATMEL公司是美國20世紀(jì)80年代中期成立并發(fā)展起來的半導(dǎo)體公司。該公司的技術(shù)優(yōu)勢在于推出Flash存儲器技術(shù)和高質(zhì)量、高可靠性的生產(chǎn)技術(shù)，它率先將獨(dú)特的Flash存儲技術(shù)注入于單片機(jī)產(chǎn)品中。其推出的AT89系列單

8、片機(jī)，在世界電子技術(shù)行業(yè)中引起了極大的反響，在國內(nèi)也受到廣大用戶歡迎。STC89C52是一個低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案STC89C52具有如下特點(diǎn)：40個引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256 b

9、ytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O） 如圖2-1    此外，STC89C52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz，并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器、串行口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活· 兼容MCS-51指令系統(tǒng)· 8k可反復(fù)擦寫(>1000次）ISP Flash ROM· 32個雙向I/O口· 4.5-5.5V工作電壓· 3個16位可編程定時/計數(shù)器· 時鐘頻率0

10、-33MHz· 全雙工UART串行中斷口線· 256x8bit內(nèi)部RAM· 2個外部中斷源· 低功耗空閑和省電模式· 中斷喚醒省電模式· 3級加密位· 看門狗（WDT）電路· 軟件設(shè)置空閑和省電功能· 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程· 雙數(shù)據(jù)寄存器指針或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。、口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，3個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 SCT89C52功能表2.1.

11、2主控電路的設(shè)計P1口和P2.0P2.6口作為地址總線，其中P1口作為低地址線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，P2.0P2.6口做高地址線。P2.7作為62256的片選控制總線，ALE接鎖存器74LS373的使能端。P3.6和P3.7作為外部數(shù)據(jù)存儲器寫/讀選通信號輸出端分別接62256的/WE和/OE端。主控電路圖如下：如圖2-2 主控電路設(shè)計圖2.2 電子秤信號的處理流程2.2.1稱重數(shù)據(jù)處理測量精度和可靠性是電子秤設(shè)計的關(guān)鍵，引入軟件數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以克服或彌補(bǔ)包括傳感器在內(nèi)的各測量環(huán)節(jié)硬件本身的缺陷或弱點(diǎn)，使原來靠硬件電路難以實(shí)現(xiàn)的信號處理可以得到解決，提高電子秤的綜合性能。在電子稱重系統(tǒng)中，主要的數(shù)

12、據(jù)處理技術(shù)有：無效物理量的消除、零漂處理、標(biāo)度變換技術(shù)、非線性補(bǔ)償技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù)等。（1）無效物理量的消除在稱重系統(tǒng)中，稱重傳感器輸出的信號是秤臺、支架和被測物之和的轉(zhuǎn)換信號，實(shí)際所要測的是被測物的重量，因此，秤臺、支架等是無效的物理量，在信號處理過程中要用軟件方法來消除。（2）零漂處理零位穩(wěn)定是影響電子秤精度非常重要的因素，因受溫度或其它因素影響將引起零位不穩(wěn)定，這種現(xiàn)象稱為零漂。由于零漂的影響，零輸入信號時，輸出可能不為零，為消除這個零位漂移值，采用零位補(bǔ)償技術(shù)，零位補(bǔ)償就是把這個零位漂移值儲存起來，每一數(shù)據(jù)采集時減去這個數(shù)值，得到的數(shù)值就是消除零漂的有效信號。（3）標(biāo)度變換在實(shí)際測量

13、中，被測模擬信號被檢測出來并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，需要轉(zhuǎn)換成操作人員所熟悉的工程量。因?yàn)?，被測對象經(jīng)傳感器、A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量是一系列的數(shù)碼，這些數(shù)碼值并不等于原來帶有量綱的參數(shù)值，它僅僅對應(yīng)于參數(shù)的大小，因此，必須把它轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能顯示或打印輸出，這種轉(zhuǎn)換就是工程量變換，又稱標(biāo)度變換。 對一般的線性系統(tǒng)，其標(biāo)度變換公式如下：Ax = A0 +（Am A0）（Nx N0）/（Nm N0 ） （3-1） A0 ：測量范圍最小值 A m：測量范圍最大值N0：A0所對應(yīng)的數(shù)字量 Nm：Am所對應(yīng)的數(shù)字量 Nx：Ax所對應(yīng)的數(shù)字量其中，A0 、Am 、N0 和Nm對于某一固定的被測參數(shù)來說

14、它們是常數(shù)，不同的參數(shù)有著不同的值。對于測重系統(tǒng)而言，標(biāo)度變換實(shí)質(zhì)是建立重量W與A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)N關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。 假設(shè)秤臺和支架重量為W0 相應(yīng)的A/D為N0 ，稱量物體時，物體、秤臺和支架總重為W，相應(yīng)的A/D為N，最大量程范圍為Wm，相應(yīng)的A/D為Nm，物體凈重為Wc = W- W0 ，它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下： Wc = W- W0 =（N - N0）（Wm - W0 ）/（Nm - N0 ） （3-2）上式標(biāo)度變換中，只考慮了凈重與A/D轉(zhuǎn)換之間的數(shù)學(xué)量的關(guān)系，還沒考慮儀器儀表的精確度等級和分辨率問題。在實(shí)際的稱重系統(tǒng)中，根據(jù)國家計量法規(guī)要求，系統(tǒng)的分辨率、精確度等級都有明確要求，在硬件

15、配置條件滿足的情況下，分辨率、精確度等級通常通過軟件設(shè)置分度值d、分度數(shù)n來解決。它們與上式的關(guān)系為： Wm - W0 = n d =（Nm - N0 ）K d n=（Nm - N0 ）K K = n /（Nm - N0） （3-3）K稱為標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)（倍率），在軟件設(shè)計中通常通過一個調(diào)校子程序來確定，然后存放在一個能長期保存的存儲器中。測量時物體的凈重 Wc = W- W0 =（N - N0）K d （3-4）（4）非線性補(bǔ)償在檢測中，由于檢測傳感器的輸入輸出特性往往只在一定范圍內(nèi)近似呈線性，而在某些范圍內(nèi)則明顯呈非線性，同時，傳感器具有離散性，還可能有溫漂、滯后等。在信號處理過程中也常用軟件處

16、理方法來補(bǔ)償和校正以上誤差。常用的非線性補(bǔ)償處理的方法有三種：分段線性插值法、曲線擬合法、查表法。對于不太彎曲的輸入輸出曲線，可采用線性插值法，對于很彎曲的輸入輸出曲線，可采用二次拋物線插值法，對于不規(guī)則的輸入輸出曲線，可采用分段曲線擬合法。對于用應(yīng)變稱重傳感器的稱重系統(tǒng)來說，由于其非線性度不是很大，所以常采用分段線性插值法。 （5）數(shù)字濾波技術(shù)實(shí)際測量中，由于被測對象的環(huán)境比較惡劣，干擾源比較多，各種電子秤在稱量過程中，來自傳感器的有用信號往往混雜有各種頻率的干擾信號。為了抑制某些干擾信號，通常在稱重儀表的信號入口處采用RC低通濾波器，該種濾波器能抵制高頻干擾信號，但對低頻干擾信號的濾波效果

17、差，而數(shù)字濾波卻可以對極低頻率的干擾信號進(jìn)行濾波。數(shù)字濾波就是在軟件設(shè)計時采用一定的計算方法對輸入的信號進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，減少干擾信號在有用信號中的比重，提高信號的真實(shí)性，它不需要增加硬件，只需根據(jù)預(yù)定的濾波算法編制相應(yīng)的程序，即可達(dá)到信號濾波的目的。數(shù)字濾波可以對各種干擾信號進(jìn)行濾波，其穩(wěn)定性高，濾波參數(shù)修改方便，一種濾波程序可供多個通道共用。在稱重系統(tǒng)中常用的數(shù)濾波技術(shù)有：程序判斷濾波法、平滑濾波法、中位值濾波法等。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)情況選擇其中一種或幾種濾波方法的組合，對采集信號實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波路2.2.2信號處理電路以下為濾波放大電路圖：如圖2-3 信號濾波放大圖上圖中電容C5、C6用來濾除采樣

18、信號電壓中的高頻噪聲，選用0.1uF的普通獨(dú)石電容；電容C7、C84用來濾除采樣信號電壓中的低頻噪聲，選用22uF的普通獨(dú)石電容。電阻R3、R4選用較小的阻值，因?yàn)椴蓸有盘栯妷褐抵挥泻练?，所以其阻值不宜太大，否則導(dǎo)致放大器由于輸入電流太小而放大效果不明顯。微弱信號Vi1和Vi2被分別放大后從AD620的第6腳輸出。A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓變化范圍是-2V+2V，傳感器的輸出電壓信號在020mv左右，因此放大器的放大倍數(shù)在200300左右，可將R9接成1K的滑動變阻器。由于A/D轉(zhuǎn)換器對高頻干擾不敏感，所以濾波電路主要針對工頻及其低次諧波引入的干擾。因?yàn)閴毫π盘栕兓志徛?，所以濾波電路可以把頻

19、率做得很低。圖中的LM741的輸出端與AD620的地端相連，LM741的2腳與6腳相連構(gòu)成電壓跟隨器，R15與正負(fù)電源相接，通過改變R15的阻值可使VO與 RET之間的壓差變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)零、去皮的功能。A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口在讀取A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果時，選用數(shù)據(jù)選擇器作為數(shù)據(jù)讀取的控制器，這樣簡化了A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口電路，便于硬件設(shè)計與軟件編程的實(shí)現(xiàn)。在A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后輸出的/STRB負(fù)脈沖引起AT89C52中斷。同時在第一個/STB負(fù)脈沖時由軟件將P1.7口置0，因而使S=0，使74LS157的Y（1Y，2Y，3Y，4Y）=A（4A，3A，2A，1A）。AT89C

20、52讀P1.0P1.3口便讀得BCD碼，此時D5=1。此后， D4，D3，D2，D1輪流為“1”，即可讀得千位、百位、十位和個位的BCD碼。前端信號處理電路設(shè)計如下圖： 如圖2-4信號數(shù)模轉(zhuǎn)換圖A/D轉(zhuǎn)換器的輸出時序圖： 如圖2-5輸出時序圖在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后立即更新輸出鎖存器并不斷地掃描輸出BCD碼。在A/D轉(zhuǎn)換期間BUSY為低電平，轉(zhuǎn)換完畢后BUSY變?yōu)楦唠娖?。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后立刻順序并連續(xù)不斷地輸出位驅(qū)動信號D5、D4、D3、D2、D1（均為正脈沖）。當(dāng)D5為高電平時，B8、B4、B2、B1是萬位BCD碼。同樣當(dāng)D4為高電平時，B8、B4、B2、B1是千位BCD碼。同理D3、D2、D1為

21、正脈沖時各對應(yīng)百、十、個位的BCD碼。在A/D轉(zhuǎn)換完畢后，還連續(xù)輸出5個/STB負(fù)脈沖，它們分別位于D5、D4、D3、D2、D1正脈沖的中間，脈沖寬度為T/2。在設(shè)計時，還考慮過使用另一種接口電路，它巧妙地運(yùn)用了 A/D轉(zhuǎn)換器地“Busy”端功能，只要一個I/O口和單片機(jī)內(nèi)部的一個定時器就可把A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)送人單片機(jī)，可以節(jié)省大量的單片機(jī)資源，減小系統(tǒng)的體積。原理如下：“Busy”輸出端（A/D轉(zhuǎn)換器的21腳）高電平的寬度等于積分和反積分時間之和。A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部規(guī)定積分時間固定為10001個時鐘脈沖時間，反積分時間長度與被測電壓的大小成比例。如果利用單片機(jī)內(nèi)部的計數(shù)器對ICL7135的時

22、鐘脈沖計數(shù)，利用"Busy"作為計數(shù)器門控信號，控制計數(shù)器只要在Busy為高電平時計數(shù)，將這段Busy高電平時間內(nèi)計數(shù)器計的內(nèi)容減去10001，其余數(shù)等于被測電壓的數(shù)值。 2.3 人機(jī)交換界面設(shè)計 2.3.1引 腳 號名 稱說 明1，2VDD正電源3，5NC懸空4VSS接地6/CS片選輸入端此引腳為低電平時可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù)7CLK同步時鐘輸入端向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效8DATA串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端當(dāng)芯片接收指令時此引腳為輸入端當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時此引腳在讀指令最后一個時鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆?/KEY按鍵有效輸出端平時為高電平當(dāng)檢測

23、到有效按鍵時此引腳變?yōu)榈碗娖?016SGSA段g段a 驅(qū)動輸出17DP小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動輸出1825DIG0DIG7數(shù)字0 數(shù)字7 驅(qū)動輸出26OSC2振蕩器輸出端27OSC1振蕩器輸入端28/RESET復(fù)位端低電平有效 如圖2-6 SPI串行接口工作方式介紹：ZLG7289 采用串行方式與微處理器通訊,串行數(shù)據(jù)從DATA 引腳送入芯片，并由CLK 端同步。當(dāng)片選信號變?yōu)榈碗娖胶?，DATA 引腳上的數(shù)據(jù)在CLK 引腳的上升沿被寫入ZLG7289 的緩沖寄存器。ZLG7289 的指令結(jié)構(gòu)有三種類型：1、不帶數(shù)據(jù)的純指令，指令的寬度為8 個BIT 即微處理器需發(fā)送8個CLK 脈沖； 如圖2-7純指令時序圖

24、2、 帶有數(shù)據(jù)的指令寬度為16 個BIT 即微處理器需發(fā)送16 個CLK 脈沖； 如圖2-8 3、讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令寬度為16個BIT，前8個為微處理器發(fā)送到ZLG7289的指令，后8 個BIT為ZLG7289返回的鍵盤代碼，執(zhí)行此指令時ZLG7289的DATA端在第9個CLK 脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)并與第16個脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，等待接收下一個指令。 如圖3-7 帶數(shù)據(jù)指令時序圖 圖2-9 讀鍵盤指令時序圖 圖中p1.5口接CS；p1.6口接DIO；p3.2口接/KEY，利用中斷0通知SCT89C52讀數(shù)。鍵盤控制芯片ZLG7289 控制鍵盤的掃描，當(dāng)監(jiān)測到有鍵按下后ZLG7289

25、的9腳便產(chǎn)生一個低電平通知單片機(jī)，單片機(jī)可以采用查詢或者中斷方式將數(shù)據(jù)通過P3.0口以串行方式讀入。因?yàn)椴樵兎绞綍速M(fèi)大量的時間，所以本系統(tǒng)采用的是中斷方式。2、 參數(shù)選擇參考如下8只下拉電阻和8 只鍵盤連接位選線DIG0DIG7 的8 只位選電阻應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應(yīng)大于位選電阻的5 倍而小于其50 倍，典型值為10 倍，下拉電阻的取值范圍是10K100K， 位選電阻的取值范圍是1K10K。所以取上拉電阻為10K，下拉電阻為100K。 ZLG7289需要一外接晶體振蕩電路供系統(tǒng)工作,其典型值分別為F=16MHz C=15pF。實(shí)際使用時取F=12MHz，C=15pF。2.3.2LC

26、D顯示電路OCM4x8C是具有串/并接口，其內(nèi)部含有中文字庫的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。該模塊的控制/驅(qū)動器采用臺灣矽創(chuàng)電子公司的ST7920，因而具有較強(qiáng)的控制顯示功能。12864的液晶顯示屏為128×64點(diǎn)陣，可顯示4行、每行8個漢字。為了便于簡單、方便地顯示漢字，該模塊具2Mb的中文字型CGROM，該字型ROM中含有8192個16×16點(diǎn)陣中文字庫；同時，為了便于英文和其它常用字符的顯示，具有16Kb的16×8點(diǎn)陣的ASCII字符庫；為便于構(gòu)造用戶圖形，提供了一個64×256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區(qū)域，且為了便于構(gòu)造用戶所需字型，提供了4組16×

27、;16點(diǎn)陣的造字空間。利用上述功能，OCM4x8C可實(shí)現(xiàn)漢字、ASCII碼、點(diǎn)陣圖形、自造字體的同屏顯示。為便于和多種微處理器、單片機(jī)接口，模塊提供了4位并行、8位并行、2線串行、3線串行多種接口方式。該模塊具有2.7V5.5V的寬工作電壓范圍，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可滿足系統(tǒng)各種工作電壓及便攜式儀器低功耗的要求。液晶模塊顯示負(fù)電壓，也由模塊提供，從而簡化了系統(tǒng)電源設(shè)計。模塊同時還提供LED背光顯示功能。除此之外，模塊還提供了畫面清除、游標(biāo)顯示/隱藏、游標(biāo)歸位、顯示打開/關(guān)閉、顯示字符閃爍、游標(biāo)移位、顯示移位、垂直畫面旋轉(zhuǎn)、反白顯示、液晶睡眠/喚醒、關(guān)閉顯示等操作指令。 如表2-1

28、0引腳功能說明引 腳 號名 稱說 明1VSSGND（0V）2VDD邏輯電源（+5V）3V0LCD電源（懸空）4RS（CS）H：數(shù)據(jù)，L：指令5R/W（SID）H：讀，L：寫6E（SCLK）使能7DB0數(shù)據(jù)08DB1數(shù)據(jù)19DB2數(shù)據(jù)210DB3數(shù)據(jù)311DB4數(shù)據(jù)412DB5數(shù)據(jù)513DB6數(shù)據(jù)614DB7數(shù)據(jù)715PSBH：并行，L：串行16NC空腳17RST復(fù)位（低電平有效）18NC空腳19LEDA背光源正極（LED+5V）20LEDK背光源負(fù)極（LED-0V）電路圖中PSB接低電平，進(jìn)入串行接口模式；串行數(shù)據(jù)線SID接P3.1口；串行時鐘線SCLK接P1.6；RS固定接高電平。此為典型二

29、線串行模式。 字符顯示RAM地址與字符顯示位置關(guān)系：如表2-11 RAM地址與字符顯示位置關(guān)系80H81H82H83H84H85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH如表2-11 RAM地址與字符顯示位置關(guān)系2/3線串行接口方式：當(dāng)模塊的PSB腳接低電平時，模塊即進(jìn)入串行接口模式。串行模式使用串行數(shù)據(jù)線SID與串行時鐘線SCLK來傳送數(shù)據(jù)，即構(gòu)成2線串行模式。OCM4x8C還允許同時接入多個液晶顯示模塊以完成多路信息顯示功能。此時，要利用片選端“CS”構(gòu)成3線串行接口方式，當(dāng)

30、“CS”接高電位時，模塊可正常接收并顯示數(shù)據(jù)，否則模塊顯示將被禁止。通常情況下，當(dāng)系統(tǒng)僅使用一個液晶顯示模塊時，“CS”可連接固定的高電平。模塊2線串行工作操作時序如下圖所示： 如圖2-12由圖2.12可以看出，單片機(jī)與液晶模塊之間傳送1字節(jié)的數(shù)據(jù)共需24個時鐘脈沖。首先，單片機(jī)要給出數(shù)據(jù)傳輸起始位，這里是以5個連續(xù)的“1”作數(shù)據(jù)起始位，如模塊接收到連續(xù)的5個“1”，則內(nèi)部傳輸被重置并且串行傳輸將被同步。緊接著，“RW”位用于選擇數(shù)據(jù)的傳輸方向（讀或?qū)懀癛S”位用于選擇內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器或指令寄存器，最后的第8位固定為“0”。在接收到起始位及“RW”和“RW”的第1個字節(jié)后，下一個字節(jié)的數(shù)據(jù)或

31、指令將被分為2個字節(jié)來串行傳送或接收。數(shù)據(jù)或指令的高4位，被放在第2個字節(jié)串行數(shù)據(jù)的高4位，其低4位則置為“0”；數(shù)據(jù)或指令的低4位被放在第3個字節(jié)的高4位，其低4位也置為“0”，如此完成一個字節(jié)指令或數(shù)據(jù)的傳送。需要注意的是，當(dāng)有多個數(shù)據(jù)或指令要傳送時，必須要等到一個指令完成執(zhí)行完畢后再傳送下一個令或數(shù)據(jù)，否則，會造成指令或數(shù)據(jù)的丟失。這是因?yàn)闆]有發(fā)送。 2.4報警電路的設(shè)計 下圖為系統(tǒng)報警電路原理圖，用于超載和欠量程提示。系統(tǒng)設(shè)計了兩個發(fā)光二極管作為超載和欠量程指示燈，使系統(tǒng)更加完善。當(dāng)系統(tǒng)判斷為超載或欠量程時，A/D轉(zhuǎn)換器給輸出一個高電平信號OR（超載）或UR（欠量程），經(jīng)非門后形成低電

32、平從而驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光提示。STC89C52是一個低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案 如圖2-13  報警電路原理圖 第三章.軟件設(shè)計3.1系統(tǒng)主程序的設(shè)計 主程序主要完成編程芯片的初始化及按需要調(diào)用各子程序，

33、上電啟動后，系統(tǒng)初始化，調(diào)用置零子程序單片機(jī)讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，然后調(diào)用顯示子程序顯示重量，同時掃描鍵盤子程序，調(diào)用計算子程序計算價格并顯示出來。設(shè)計流程圖詳見附件圖3-13.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計 A/D轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取子程序設(shè)計主要是上電運(yùn)行后，HX711完成初始化，把經(jīng)放大的電阻應(yīng)變式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)計流程圖詳見附錄圖3-23.3 4X4矩陣按鍵子程序的設(shè)計4x4矩陣鍵盤是運(yùn)用得最多的鍵盤形式，初使化時先讓P1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，即讓P1口輸出0xF0。掃描鍵盤的時候，讀P1口，看P1是否還為0xF0,如果

34、仍為0xF0，則表示沒有按鍵按下；如果不0xF0,等待10ms左右，再讀P1口，再次確認(rèn)是否為0xF0，這是為了防止是抖動干擾造成錯誤識別，如果不是那就說明是真的有按鍵按下了，就可以讀鍵碼來識別到底是哪一個鍵按下了。按鍵流程圖見附錄圖3-3。3.4 12864液晶顯示模塊子程序的設(shè)計顯示子程序是字符顯示，首先初始化，輸出一些基本信息，然后調(diào)用事先編好的鍵盤顯示子程序，輸出顯示命令，顯示過程中還需要調(diào)用延時子程序。當(dāng)輸入通道采集了一個信號，或人為的鍵入一個值，或系統(tǒng)與儀表出現(xiàn)異常情況顯示管理軟件應(yīng)及時調(diào)用顯示驅(qū)動程序模塊，用來更新當(dāng)前數(shù)據(jù)顯示符號。詳見附錄圖3-4第四章.系統(tǒng)測試（1）通過對大量

35、測試結(jié)果進(jìn)行分析得到的物體實(shí)際重量與電子秤稱重結(jié)果的絕對誤差的測試結(jié)果見附錄表4-1。通過大量測試結(jié)果可以得出：重量小于50g，稱重誤差小于0.5g；重量在50g及以上，稱重誤差小于1g。  （2）通過對大量測試結(jié)果進(jìn)行分析得到電子秤最小測量和最大測量范圍以及在不同溫度下稱重的測試結(jié)果詳見附錄表4-2。通過大量測試結(jié)果可以得出：電子秤稱重范圍5.00g500g 第五章 總結(jié)與展望5.1設(shè)計總結(jié)與感想短短為期一個多月的畢業(yè)設(shè)計就這樣結(jié)束了，整個設(shè)計過程當(dāng)中，經(jīng)歷很多的挫折和失敗，但為了最終獲得成功。一直在不懈努力，到最后收獲真的很大，在深刻地認(rèn)識到自己在學(xué)習(xí)上的薄弱環(huán)節(jié)的同時

36、，通過查閱資料和在老師和同學(xué)的幫助下以及理論分析與實(shí)踐的反復(fù)進(jìn)行和論證后許多問題都基本能迎刃而解，最終基本達(dá)到了設(shè)計目的。實(shí)踐鞏固了理論知識的學(xué)習(xí)，提高了實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識的能力，還積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。特別是老師嚴(yán)謹(jǐn)冶普的態(tài)度給我啟發(fā)不小。在這次的設(shè)計實(shí)踐過程中，我認(rèn)識到不管做什么事，尤其是科學(xué)實(shí)踐，都需要大膽假設(shè)，小心求證。任何一個方案都要經(jīng)過詳細(xì)周全的論證后才能著手去做，否則即使很快做出來，但經(jīng)不起推敲和考驗(yàn)。對于那些要求能夠擴(kuò)展功能的課題更是如此。本次設(shè)計我熟悉了AT89S52芯片的功能及工作特性，掌握其接口擴(kuò)展方法。通過對數(shù)據(jù)采集的分析了解了各種傳感器、放大器及A/D轉(zhuǎn)換器，對信號的轉(zhuǎn)

37、換、傳輸有了更深的認(rèn)識。以及對鍵盤和顯示器進(jìn)行選型比較，得出各種型號的優(yōu)劣比 致謝本裝置設(shè)計使用STC89C52單片機(jī)作為信息處理核心，實(shí)現(xiàn)了智能電子秤裝置。在設(shè)計中，我們使用了HX711芯片、12864液晶顯示模塊、電阻應(yīng)變式傳感器等。通過測試，裝置完成了題目要求。對自身能力來說也是一種質(zhì)的提高，也充分體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。在以后的學(xué)習(xí)和生活中我們還需繼續(xù)努力，不斷學(xué)習(xí)，不斷改善自己，以創(chuàng)造更好的成績。經(jīng)過不斷的改進(jìn)程序和電路，一點(diǎn)點(diǎn)的攻克難關(guān)，最終很好的完成了設(shè)計，在比賽過程中，首先要感謝指導(dǎo)老師對我們的幫助和指導(dǎo)，也要感謝我們的隊(duì)員，有了他們，我們才能更好的完成設(shè)計。參考文獻(xiàn)：1陳志強(qiáng)

38、,胡輝,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實(shí)踐指南J,2003 2王君,凌振寶,傳感器原理及檢測技術(shù)M,吉林大學(xué)出版社,2001 3呂俊芳,傳感器接口與檢測儀器電路M,北京航空航天大學(xué)出版社,1998 4萬隆,巴奉麗,單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M,清華大學(xué)出版社,2003 5徐惠民,安德寧,單片微型計算機(jī)原理接口與應(yīng)用M,北京郵電大學(xué)出版社,1996 6黃繼昌,徐巧魚,傳感器原理及應(yīng)用實(shí)例M,人民郵電出版社,20027陽鴻鈞,電子秤與電子天平技術(shù)問答J,中國電力出版社,2009 8孟立凡,藍(lán)金輝,傳感器原理與應(yīng)用M,電子工業(yè)出版社,2007  9王保保,傳感器簡明手冊及應(yīng)用電路M,西安電子科技大學(xué)出版社,2007 10趙曉安,MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用M,天津大學(xué)出版社,2001 11楊欣,51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例詳解M,清