基于單片機的電子秤的設計與實現(xiàn)

1、 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc356068077 第一章 緒論 PAGEREF _Toc356068077 h 1 HYPERLINK l _Toc356068078 1.1 研究目的和意義 PAGEREF _Toc356068078 h 1 HYPERLINK l _Toc356068079 1.2 電子稱重系統(tǒng)的應用領域 PAGEREF _Toc356068079 h 1 HYPERLINK l _Toc356068080 主要工作以及論文結構 PAGEREF _Toc356068080 h 2 HYPERLINK l _Toc356068081 第二章

2、 系統(tǒng)方案論證與選型 PAGEREF _Toc356068081 h 3 HYPERLINK l _Toc356068082 2.1 控制器部分 PAGEREF _Toc356068082 h 3 HYPERLINK l _Toc356068083 2.2 數(shù)據(jù)采集部分 PAGEREF _Toc356068083 h 4 HYPERLINK l _Toc356068084 2.2.1 傳感器的選擇 PAGEREF _Toc356068084 h 4 HYPERLINK l _Toc356068085 放大電路選擇 PAGEREF _Toc356068085 h 6 HYPERLINK l _T

3、oc356068086 2.2.3 A/D轉換器的選擇 PAGEREF _Toc356068086 h 7 HYPERLINK l _Toc356068087 鍵盤處理部分方案論證 PAGEREF _Toc356068087 h 8 HYPERLINK l _Toc356068088 顯示電路部分的選擇 PAGEREF _Toc356068088 h 9 HYPERLINK l _Toc356068089 超量程報警部分選擇 PAGEREF _Toc356068089 h 9 HYPERLINK l _Toc356068090 2.4.1 電源模塊方案選型 PAGEREF _Toc356068

4、090 h 9 HYPERLINK l _Toc356068092 第三章 硬件電路設計 PAGEREF _Toc356068092 h 10 HYPERLINK l _Toc356068093 3.1 AT89S52的最小系統(tǒng)電路 PAGEREF _Toc356068093 h 10 HYPERLINK l _Toc356068094 單片機芯片AT89S52介紹 PAGEREF _Toc356068094 h 10 HYPERLINK l _Toc356068095 3.1.3 AT89S52的最小系統(tǒng)電路構成 PAGEREF _Toc356068095 h 11 HYPERLINK l

5、_Toc356068096 電源電路設計 PAGEREF _Toc356068096 h 12 HYPERLINK l _Toc356068097 數(shù)據(jù)采集部分電路設計 PAGEREF _Toc356068097 h 12 HYPERLINK l _Toc356068098 3.6.1 LED 結構與原理 PAGEREF _Toc356068098 h 14 HYPERLINK l _Toc356068099 3.6.2 動態(tài)顯示 LED 顯示器接口 PAGEREF _Toc356068099 h 15 HYPERLINK l _Toc356068100 鍵盤電路與AT89S52單片機接口電路

6、設計 PAGEREF _Toc356068100 h 16 HYPERLINK l _Toc356068101 鍵盤電路與AT89C51的接口電路設計 PAGEREF _Toc356068101 h 16 HYPERLINK l _Toc356068102 報警電路的設計 PAGEREF _Toc356068102 h 17 HYPERLINK l _Toc356068103 第四章 系統(tǒng)軟件設計 PAGEREF _Toc356068103 h 18 HYPERLINK l _Toc356068104 4.1 主程序設計 PAGEREF _Toc356068104 h 18 HYPERLINK

7、 l _Toc356068105 4.2 子程序設計 PAGEREF _Toc356068105 h 19 HYPERLINK l _Toc356068106 4.2.1 A/D轉換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設計 PAGEREF _Toc356068106 h 19 HYPERLINK l _Toc356068107 顯示子程序設計 PAGEREF _Toc356068107 h 20 HYPERLINK l _Toc356068108 4.2.3 鍵盤輸入控制程序的設計 PAGEREF _Toc356068108 h 20 HYPERLINK l _Toc356068109 報警子程序的設計 PAG

8、EREF _Toc356068109 h 21 HYPERLINK l _Toc356068110 第五章 總結 PAGEREF _Toc356068110 h 23 HYPERLINK l _Toc356068111 參考文獻 PAGEREF _Toc356068111 h 23 HYPERLINK l _Toc356068112 附錄1 系統(tǒng)總圖 PAGEREF _Toc356068112 h 25第一章 緒論1.1 研究目的和意義傳統(tǒng)的機械秤有很多缺點，比如精度不高，結構復雜，易老化，成本高等。隨著社會的發(fā)展，市場對秤的要求的越來越高，尤其是人體秤、廚房秤等各類便攜式小型秤。電子秤與傳統(tǒng)

9、的機械秤相比有許多優(yōu)越性，它用壓力傳感器取代機械秤的彈簧大大減小了秤的體積和制造難度，以LCD或LED顯示屏取代傳統(tǒng)的刻度盤使外形更加美觀，由于內部集成了單片機以及軟件系統(tǒng)，電子秤還擁有傳統(tǒng)機械秤無法比擬的智能性。他可以完成過載報警，總價計算，數(shù)據(jù)通信等眾多功能。目前市場上使用的稱量工具，或者結構復雜，或者運行不可靠，且成本高，而且整體水平不高 ，部分小型企業(yè)質量差且技術薄弱，設備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，產(chǎn)品質量在低水平徘徊。因此，有針對性的開發(fā)出一套具有實用價值的電子秤系統(tǒng)，從技術上克服上述諸多缺點，改善電子秤應用中的不足之處，具有現(xiàn)實意義。 電子稱重系統(tǒng)的應用領域 電子秤是電子衡器中的一

10、種，衡器是國家法定計量器具，是國計民生、國防建設、科學研究、內外貿(mào)易不可缺少的計量設備，衡器產(chǎn)品技術水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會經(jīng)濟效益的提高。電子秤的應用領域主要分為工業(yè)計量和民用消費類。在工業(yè)計量應用領域有電子天平，珠寶秤，市場計價秤等；而民用秤主要有廚房秤，人體秤，便攜式口袋秤等。工業(yè)計量應用對精度要求較高，而民用消費類的應用對精度的要求不高，但對秤的外觀，智能性，便攜性卻有很高的要求。1.3主要工作以及論文結構本課題的主要設計思路是：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)過模數(shù)轉換器轉換為數(shù)字信號，最后把數(shù)字信號送入單片機。單片機

11、經(jīng)過相應的處理后，得出當前所稱物品的重量及總額，然后再顯示出來。此外，還可通過鍵盤設定所稱物品的價格。在設計期間，本人努力查閱相關資料，對稱重的基本原理以及各軟件、硬件模塊做了認真的分析、研究。根據(jù)性能成本考慮，在以下幾方面做了仔細的分析研究，主要有：系統(tǒng)模塊的劃分、A/D精度的考慮、單片機與外圍模塊的接口電路以及電子秤應用程序的實現(xiàn)等。論文的結構如下：第二章 敘述了系統(tǒng)的方案論證以及硬件設備的選型。第三章 詳細敘述了硬件電路的設計過程，主要是各個模塊的具體設計過程，以及各部分性能指標的要求和實現(xiàn)。第四章 敘述了該設計軟件部分的設計思路，主要是主程序和各個子程序的詳細設計方案。第五章 敘述了該

12、設計仿真和調試結果。第六章 論文工作的總結。第二章 系統(tǒng)方案論證與選型按照本設計功能的要求，本設計大致可分為五個模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、信號放大模塊、模數(shù)轉換模塊、單片機控制模塊、人機交換模塊。（其中人機交換模塊中包括:聲光報警、LCD顯示、鍵盤輸入）系統(tǒng)設計總體方案框圖如圖2-1所示。圖2-1設計思路框圖測量部分是利用稱重傳感器檢測壓力信號，得到微弱的電信號（本設計為電壓信號），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轉換器，將模擬量轉化為數(shù)字量輸出?？刂破鞑糠纸邮軄碜訟/D轉換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復雜的運算，將數(shù)字信號轉換為物體的實際重量信號，并將其存儲到存儲單元中?？刂?/p>

13、器還可以通過對擴展I/O的控制，對鍵盤進行掃描，而后通過鍵盤散轉程序，對整個系統(tǒng)進行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實現(xiàn)顯示功能。2.1 控制器部分本設計由于要求必須使用單片機作為系統(tǒng)的主控制器,而且以單片機為主控制器的設計，可以容易地將計算機技術和測量控制技術結合在一起，組成新型的只需要改變軟件程序就可以更新?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，都取得了巨大的進展。再則由于系統(tǒng)沒有其它高標準的要求，根據(jù)總體方案設計的分析，設計這樣一個簡單的的系統(tǒng)，可以選用帶EPROM的單片機，由于應用程序不大，應用程序直接存儲在片內，不用在外部擴

14、展存儲器，這樣電路也可簡化。在這里選用ATMEL生產(chǎn)的AT89SXX系列單片機。第一，片內存儲器采用閃速存儲器，使程序寫入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整個硬件電路體積更小。此外價格低廉、性能比較穩(wěn)定的MCPU，具有8K8ROM、2568RAM、3個16位定時計數(shù)器、4個8位I/O接口。這些配置能夠很好地實現(xiàn)本儀器的測量和控制要求。最后我們最終選擇了AT89S52這個比較常用的單片機來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。AT89S52內部帶有8KB的程序存儲器，基本上已經(jīng)能夠滿足我們的需要。2.2 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、信號放大電路和A/D轉換電路，因此對于這部分的論證

15、主要分三方面。 傳感器的選擇 在設計中,傳感器是一個十分重要的元件,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計的難易程度和設計性價比等等.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來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準確度就越高。但在實際使用時，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、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。傳感器量程的計算公式是在充分考慮到影響秤體的各個因素后，

16、經(jīng)過大量的實驗而確定的。為保證電子秤稱量結果的準確度，克服傳感器在低量程段線性度差的缺點。在實際工作中，要求稱重傳感器的有效量程在20%80%之間，線性好，精度高。重量誤差應控制在，又考慮到秤臺自重、振動和沖擊分量，還要避免超重損壞傳感器，所以我們確定傳感器的額定載荷為5Kg，允許過載為150%F.S，精度為0.05%，最大量程時誤差 ?？梢詽M足本系統(tǒng)的精度要求.傳感器的穩(wěn)定性有定量指標，在超過使用期后，在使用前應重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格，要能經(jīng)受住長時間的考驗。 使用特別注意：傳感器屬

17、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。傳感器是測量機構最重要的部件,本次設計采用電阻應變式壓力傳感器。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(chǎn)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?。亩闺姌蚴テ胶?，產(chǎn)生相應的差動信號，供后續(xù)電路測量和處理。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，要求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CZAF-600壓力傳感器，其最

18、大量程為50 Kg。CZAF-6000壓力傳感器的接線圖如下：圖2-1 壓力傳感器引出線接線圖接線方式：紅 E +, 黑 E -, 綠 S +，白 S -量程: 1，2，3，10，20, 30, 50, 60, 100, 150, 200, 300, 350, 500KG適用于電子廚房秤，計價秤，平臺秤等小臺面電子秤。外型尺寸: 80 x12.5x12.7，130 x22x30，150 x40 x35(mm) 安裝螺紋孔: 8-M6深25mm技術參數(shù)參照表:絕緣電阻: 5000M(100VDC)靈敏度: 2激勵電壓: 9VDC12VDC溫度補償范圍: -10+50使用溫度范圍: -20+60蠕

19、變: 0.02%零點輸出: 安全過載范圍: 120%輸入阻抗: 1050，4001極限過載范圍: 150%輸出阻抗: 1000，3501防護等級: IP67放大電路選擇稱重傳感器輸出電壓振幅范圍02mV。而A/D轉換的輸入電壓要求為02V，因此放大環(huán)節(jié)要有1000倍左右的增益。對放大環(huán)節(jié)的要求是增益可調的（7001500倍），根據(jù)本設計的實際情況增益設為1000倍即可，零點和增益的溫度漂移和時間漂移極小。按照輸入電壓2mV，分辨率20000碼的情況，漂移要小于1V。由于其具有極低的失調電壓的溫漂和時漂（1V），從而保證了放大環(huán)節(jié)對零點漂移的要求。殘余的一點漂移依靠軟件的自動零點跟蹤來徹底解決。

20、穩(wěn)定的增益量可以保證其負反饋回路的穩(wěn)定性，并且最好選用高阻值的電阻和多圈電位器。由中稱重傳感器的稱量原理可知，電阻應變片組成的傳感器是把機械應變轉換成R/R，而應變電阻的變化一般都很微小，例如傳感器的應變片電阻值120，靈敏系數(shù) K=2，彈性體在額定載荷作用下產(chǎn)生的應變?yōu)?000，應變電阻相對變化量為：R/R = K= 21000106 =0.002 （2-1）由式2-1可以看出電阻變化只有0.24，其電阻變化率只有0.2%。這樣小的電阻變化既難以直接精確測量，又不便直接處理。因此，必須采用轉換電路，把應變計的R/R變化轉換成電壓或電流變化，但是這個電壓或電流信號很小，需要增加增益放大電路來把

21、這個電壓或電流信號轉換成可以被A/D轉換芯片接收的信號。在前級處理電路部分，基于電子秤的要求精確度不是很高，選擇由普通放大器所組成的差動放大器作為本設計的信號放大電路；差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運放(如LM324)做成一個差動放大器。其設計電路如下圖：圖2-2利用普通運放設計的差動放大器。2.2.3 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，多種類型的ADC各有其優(yōu)缺點并能滿足不同的具體應用要求。 根據(jù)系

22、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。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。ADC0832的實物圖如下圖2-4所示：圖2-4 ADC0832實物2.2.4鍵盤處理部分方案論證由于電子秤需要設置單價（十個數(shù)字鍵，一個小數(shù)點），

23、總共需設置15個鍵（包括一個清零鍵、去皮鍵、單價鍵和一個確認鍵）。本設計采用矩陣式鍵盤：矩陣式鍵盤的特點是把檢測線分成兩組，一組為行線，一組列線，按鍵放在行線和列線的交叉點上。圖2-5給出了一個44的矩陣鍵盤結構的鍵盤接口電路，圖中的每一個按鍵都通過不同的行線和列線與主機相連這。44矩陣式鍵盤共可以安裝16個鍵，但只需要8條測試線。當鍵盤的數(shù)量大于8時，一般都采用矩陣式鍵盤。結合本設計的實際要求，采用44矩陣式鍵盤。圖2-5 矩陣式鍵盤數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項重要功能，是人機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。本次設計選用LED數(shù)碼管顯示智能儀器一般都

24、具有報警功能，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。在本系統(tǒng)中，設置報警的目的就是在超出電子秤測量范圍以及總價不能正常顯示時，發(fā)出聲光報警信號，提示用戶，防止損壞儀器。超限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，從而三極管導通，使蜂鳴器SPEAKER發(fā)出報警聲，同時使連接報警燈的I/O置為低電平，則發(fā)光二極管導通，二極管發(fā)光。在設計過程中一定得注意發(fā)光二極管的極性，否則，發(fā)光二級管是不會正常發(fā)光。2.4.1 電源模塊方案選型為了使稱重儀的供電方便，這里把電源設計成

25、用220V的交流電經(jīng)過變壓器后輸出9的電壓，經(jīng)整流濾波電路后， 通過LM7805和LM7905進行DC/DC變換得到5V供壓力傳感器器和系統(tǒng)的其他芯片使用第三章 硬件電路設計根據(jù)設計要求與設計思路，此電路由一塊AT89S52單片機、復位電路、時鐘電路、12864LCD顯示器、蜂鳴器及LED燈報警電路、CZAF-602壓力傳感電路。硬件設計框圖如下：圖3-1硬件電路設計框圖在本系統(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會產(chǎn)生電信號，受到不同壓力或拉力是產(chǎn)生的電信號也隨著變化，而且力與電信號的關系一般為線性關系。由于傳感器輸出的為模擬信號，所以需要對其進行A

26、/D轉換為數(shù)字信號以便單片機接收，因此電路中需要用進行A/D轉換。又由于本設計采用的是CZAF-602電阻應變式壓力傳感器，其輸出電壓為2mv左右不能夠使單片機和AD轉換器正常工作，因此需要設計放大電路來使ADC0832的輸入電壓達到2v左右，放大電路的增益應為1000.單片機根據(jù)稱重傳感器輸出的電信號計算出物體的重量。在本系統(tǒng)中，硬件電路的構成主要有以下幾部分： AT89S52的最小系統(tǒng)構成、數(shù)據(jù)采集、人-機交換電路等。3.1 AT89S52的最小系統(tǒng)電路單片機芯片AT89S52介紹AT89S52是一種帶8K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Er

27、asable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。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。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構

28、，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。3.1.3 AT89S52的最小系統(tǒng)電路構成AT89S52單片機的最小系統(tǒng)由時鐘電路、復位電路、電源電路及單片機構成。單片機的時鐘信號用來提供單片機片內各種操作的時間基準，復位操作則使單片機的片內電路初始化，使單片機從一種確定的初態(tài)開始運行。單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳

29、XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器，就構成了內部振蕩方式。由于單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。當MCS-5l系列單片機的復位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。上電或開關復位要求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。單片機的復位操作使單片機進入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計

30、數(shù)器PC0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。3.2電源電路設計本時鐘電源采用整流濾波電路和三端穩(wěn)壓電路LM7805和LM7905。LM7805CT芯片輸入端電壓約為9V,輸出端電壓為5V，LM7905芯片輸入端電壓約為-9V,輸出端電壓為-5V，輸入端和輸出端的壓差絕對值都應大于2.5V ,否則會失去穩(wěn)壓能力。同時考慮到功耗問題,此壓差又不易太大,太大則增加7805與7905本身的功率消耗,增加芯片的升溫,不利于安全。根據(jù)變壓器副邊電壓與經(jīng)過濾波后輸出電壓關系可知,副邊電壓約為9V,據(jù)此確定變壓器原副邊匝數(shù)比這樣即可得到系統(tǒng)所需要的5V電源，電源設計圖如圖3-2所示。圖3-2

31、電源設計圖3.3數(shù)據(jù)采集部分電路設計數(shù)據(jù)采集部分電路包括傳感器輸出信號電路、A/D轉換器與單片機接口電路。我們采用CZAF-602壓力傳感器，數(shù)據(jù)采集模塊與單片機的接口連接如圖3-3所示。圖3-3數(shù)據(jù)采集模塊與單片機接口電路ADC0832 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉換芯片、雙通道A/D轉換、 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容、5V電源供電時輸入電壓在05V之間、工作頻率為250KHZ，轉換時間為32S、 一般功耗僅為15mW、 8P、14PDIP（雙列直插）、PICC多種封裝、 商用級芯片溫寬為0C to +70C，工業(yè)級芯片溫寬為40C to +85C；。由

32、于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。ADC0832的管腳如圖3-4所示：圖3-4 ADC0832管腳圖芯片接口說明： CS 片選使能，低電平芯片使能。CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。 CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。 GND 芯片參考0 電位（地）。 DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 芯片時鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 出 。3.6.1 LED 結構與原理發(fā)光二極管顯示器是單片機應用產(chǎn)品中常用的廉價輸出設備。它是由若干個發(fā)光二極管組成顯示的字

33、段。當二極管導通時相應的一個點或一個筆劃發(fā)光，就能顯示出各種字符，常用的八段 LED顯示器的結構如圖 3-11 所示。圖3-11八段數(shù)碼顯示 圖3-12共陰極接法圖3-13 共陽極接法LED 數(shù)碼顯示器有兩種結構：將所有發(fā)光二極管的陽極連在一起，稱為共陽接法如圖3-13所示，公共端 comm 接高電平，當某個字段的陰極接低電平時，對應的字段就點亮；而將有發(fā)光二極管的陰極連在一起如圖3-12所示，稱為共陰接法，公共端 comm 接低電平，當某個字段的陽極接高電平時，對應的字段就點亮。每段所需電流一般為 515mA，實際電流視具體的 LED 數(shù)碼顯示器而定。3.6.2 動態(tài)顯示 LED 顯示器接口

34、所謂的動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器，對每一位顯示器而言，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度跟導通的電流有關，也和點亮的時間與間隔的比例有關。顯示部分采用4個八段共陰數(shù)碼管，采用動態(tài)顯示，利用驅動器74LS244驅動數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，達到控制八段碼的目的?？梢杂脠D3-14來形象說明動態(tài)顯示原理。段驅動器和位驅動器同時發(fā)出有效信號才能點亮對應段，否則就呈現(xiàn)不亮狀態(tài)。由單片機來控制點亮的時間，第一位點亮后依次點亮后面各位。圖3-15為設計選用的顯示部分電路圖驅動器74LS244控制4位數(shù)碼管的段選，反向驅動器74LS04控制位選，最后由單片機發(fā)出采集到的信號指令來決定各個數(shù)碼管的明滅狀態(tài)和

35、時間長短。DS1-DS4四位LED分別顯示的是稱重結果的千位、百位、十位、個位，單位為克，顯示精度為1/5000，符合系統(tǒng)設計的要求。圖3-14 多位LED動態(tài)顯示電路圖3-15 系統(tǒng)顯示部分接線圖3.4鍵盤電路與AT89S52單片機接口電路設計鍵盤電路與AT89C51的接口電路設計在單片機應用系統(tǒng)中，為了控制其運行狀態(tài)，需要向系統(tǒng)輸入一些命令或數(shù)據(jù)，因此應用系統(tǒng)中應設有鍵盤，這些鍵包括數(shù)字鍵，功能鍵和組合控制鍵等。這些按鍵或鍵盤都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。但是這些開關絕不僅僅是簡單的電平輸入。在本系統(tǒng)中鍵盤采用矩陣式鍵盤并采用中斷掃描工作方式。鍵盤為4 X 4鍵盤，包括0、1、

36、2、3、4、5、6、7、8、9、十個數(shù)字及確認，功能，清零，存儲和刪除鍵。采用中斷工作方式提高了CPU的利用效率，沒鍵按下時沒有中斷請求，有鍵按下時，向CPU提出中斷請求，CPU響應后執(zhí)行中斷服務程序，在中斷程序中才對鍵盤進行掃描。矩陣式鍵盤的結構與工作原理： 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，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（如P1口）就可以構成4*4=16個按鍵，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。圖 單片機與鍵盤接口電路3.5報警電路的設計當電路檢測到稱重的物體

37、超過儀器的測量限制時，將產(chǎn)生一個信號給報警電路。使報警電路報警從而提醒工作人員注意，超限報警電路如圖3-7示。圖3-7報警電路圖它是由AT89S52的P口來控制的，當超過設置的重量時（時，通過程序使P口置為低電平，從而使三極管導通，報警電路接通，使蜂鳴器SPEAKER發(fā)出報警聲，同時使報警燈LED發(fā)光。由于持續(xù)的聲音不能夠引起人們的關注，所以本系統(tǒng)的報警電路采用間斷的聲音和頻閃的燈光來實現(xiàn)。這一任務的實現(xiàn)主要靠軟件來實現(xiàn)，在此不再贅述。第四章 系統(tǒng)軟件設計程序設計是一件復雜的工作，為了把復雜的工作條理化，就要有相應的步驟和方法。其步驟可概括為以下三點： 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對復雜的問題

38、進行具體的分析，找出合理的計算方法及適當?shù)臄?shù)據(jù)結構，從而確定編寫程序的步驟。這是能否編制出高質量程序的關鍵。 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?shù)闹噶钆帕衅饋恚瑯嫵梢粋€有機的整體，即程序。程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結構化程序設計方法。結構化程序設計是對利用到的控制結構類程序做適當?shù)南拗?，特別是限制轉向語句(或指令)的使用，從而控制了程序的復雜性，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，減少邏輯錯誤和易于修改、調試。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務，本系統(tǒng)的軟件設計主要由主程序、初始化程序、顯示

39、子程序、數(shù)據(jù)采集子程序和延時程序等組成。4.1 主程序設計軟件主要三個方面：一是初始化系統(tǒng)；二是按鍵檢測；三是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理并進行顯示。這三個方面的操作分別在主程序中來進行。程序采用模塊化的結構，這樣程序結構清楚，易編程和易讀性好，也便于調試和修改。系統(tǒng)上電后，初始化程序將 RAM 的30H5FH內存單元清零，P3.0引腳置成高電平，防止誤報警。主程序模塊主要完成編程芯片的初始化及按需要調用各模塊（子程序），程序設計流程圖如圖4-1所示。圖4-1 系統(tǒng)主程序流程圖4.2 子程序設計系統(tǒng)子程序主要包括A/D轉換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設計、顯示程序設計、鍵盤輸入控制程序設計以及報警子程序的設計等。4.2.1 A/D轉換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設計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數(shù)字信號并傳遞到單片機所涉及到的程序設計。設計流程圖如圖4-2所示。圖4-2 AD轉換子程序設計流程圖4.2.2顯示子程序設計顯示子程序主要是來判斷是否需要