數(shù)顯電子秤的設(shè)計(jì)（附電路圖及程序）

PAGEPAGEII-本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目數(shù)顯電子秤的設(shè)計(jì)學(xué)院物理與電子工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師完成日期臺州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)顯電子秤的設(shè)計(jì)DesignofDigitalDisplayElectronicScale學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：Adviser:臺州學(xué)院物理與電子工程學(xué)院SchoolofPhysics&ElectronicsEngineeringTaizhouTaizhou臺州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要本設(shè)計(jì)選擇單片機(jī)AT89S52作為控制核心，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能。設(shè)計(jì)的硬件部分包括單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、模擬信號放大模塊、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、超重報(bào)警模塊五大部分。軟件部分采用51單片機(jī)匯編語言實(shí)現(xiàn)了電子秤的基本稱重功能以及超重報(bào)警功能。本文設(shè)計(jì)的電子秤量程為4Kg,最小稱量為0.2g。該電子秤具備了系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單、使用方便直觀、性能價(jià)格比高、功耗低、速度快，自動(dòng)化程度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞電子秤；單片機(jī)AT89S52；模/數(shù)轉(zhuǎn)換；液晶顯示AbstractThisdesignselectstheMCUAT89S52forcontrollerrealizingthebasiccontrolfunctionofelectronicscale.ThedesignhardwarepartincludesMCUminimumsystemmodule,analogsignalamplificationmodule,A/Dconversionmodule,LCDdisplaymodule,overweightalarmmodulefivemainparts.Thesoftwarepartadopts51seriesMCUassemblylanguagerealizingthebasicweighingfunctionandoverweightalarmfunction.Thiselectronicscale’smeasuringrangeis4Kg,minimumweightingis0.2g.Ithasmanycharacteristicssuchassystemdesignsimple,easy-to-useandintuitive,cost-effective,lowpowerconsumption,highspeed,highdegreeofautomation,strongadaptabilitytoenvironmentandsoon.KeywordsElectronicScale,MCUAT89S52,A/DConversion,LCDDisplay目錄1．引言 12．方案設(shè)計(jì)與論證 22.1．總體設(shè)計(jì)方案與比較 22.2．元器件的選擇 32.2.1．控制器 32.2.2．稱重傳感器 32.2.3．放大器 32.2.4．A/D轉(zhuǎn)換器 42.2.5．顯示器 43．模塊電路的實(shí)現(xiàn)與介紹 53.1．單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 53.2．信號的采集與放大模塊 63.2.1．雙孔梁式傳感器 63.2.2．放大器AD623 83.3．A/D轉(zhuǎn)換模塊 93.3.1．A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135 93.3.2．基準(zhǔn)源MC1403 113.3.3．分頻器CD4017 123.4．LCD顯示模塊 133.5．超重報(bào)警模塊 144．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 155．測試及結(jié)果分析 176．結(jié)論 18參考文獻(xiàn) 19謝辭 20附件 21臺州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE231．引言稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計(jì)量器具，是國計(jì)民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)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(jì)效益的提高。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因此，稱重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國都非常重視。50年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過40多年的不斷改進(jìn)與完善，我國電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。現(xiàn)今電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展；計(jì)量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點(diǎn)從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重的研究與應(yīng)用。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、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?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，對稱重技術(shù)提出了更高的要求，尤其是微處理技術(shù)和傳感技術(shù)的巨大進(jìn)步，大大加速了這個(gè)進(jìn)程。目前，電子秤在商業(yè)銷售中的使用已相當(dāng)普遍，但在市場上廣泛使用的各式電子秤還有很大的局限性。這些電子秤體積大、成本高，需要工頻交流電源供電，且又不能隨身攜帶。市場上流行的便攜秤大都采用桿式秤或以彈簧壓縮、拉伸變形來實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤等，計(jì)量誤差較大，一旦超過彈簧彈性限度，就會產(chǎn)生很大誤差，以至損壞。桿式秤則是目前就要淘汰的計(jì)量器械。因此，一種小型化的、能夠在未來取代桿秤和彈簧秤的普及型電子秤的發(fā)展受到了人們的高度重視，設(shè)計(jì)一種重量輕、攜帶方便、計(jì)量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀的民用電子秤迫在眉睫。2．方案設(shè)計(jì)與論證2.1．總體設(shè)計(jì)方案與比較方案一：圖2-1方案一方框圖通過秤重電橋產(chǎn)生電壓信號，經(jīng)放大電路把信號放大后輸入A/D轉(zhuǎn)換芯片CC7107進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換[1]，由于此芯片可直接用于數(shù)字顯示，故轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量直接用數(shù)碼顯示器進(jìn)行顯示。此方案的優(yōu)點(diǎn)是外部電路非常簡單，而且能實(shí)現(xiàn)較高的精度。缺點(diǎn)是無法對A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行控制。故我們不采用。其電路方框圖如圖2-1所示。方案二：圖2-2方案二方框圖壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信號，經(jīng)過信號放大電路后，再通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后把數(shù)字信號送入單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后，得出當(dāng)前所稱物品的重量，顯示在LCD屏幕上。如果物體超出所限定的重量，蜂鳴器就會發(fā)出報(bào)警的聲音。此方案的優(yōu)點(diǎn)是可控制性好，電路簡單，故我們采用此方案。其電路方框圖[2]如圖2-2所示。2.2．元器件的選擇重要元器件包括控制器、稱重傳感器、放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示器。對這些元器件的選擇與比較是非常有必要，選擇合適的元器件才能做出性能更佳的電子秤。2.2.1．控制器本設(shè)計(jì)基于51系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，51系列單片機(jī)是最普遍的單片機(jī)，在我國出現(xiàn)的時(shí)間最早，有大量的書籍、資料供我們參考。而且設(shè)計(jì)需要大量的控制液晶顯示。不宜采用大規(guī)模可編程邏輯器件：CPLD、FPGA來實(shí)現(xiàn)。（因?yàn)榇笠?guī)?？删幊踢壿嬈骷话闶鞘褂脿顟B(tài)機(jī)方式來實(shí)現(xiàn)，即所解決的問題都是規(guī)則的有限狀態(tài)轉(zhuǎn)換問題。本系統(tǒng)狀態(tài)較多，難度較大。）另外系統(tǒng)沒有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此，我們最終選擇了現(xiàn)在比較常用的AT89S52單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.2.2．稱重傳感器在電子秤系統(tǒng)中，稱重傳感器是最關(guān)鍵的部件，被喻為電子秤的心臟，也是電子秤設(shè)計(jì)中最難處理的部分。它的性能好壞直接決定了電子秤的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。小量程稱重傳感器的結(jié)構(gòu)、型式及種類較多。為了使稱重傳感器具有良好的線性、較高的輸入靈敏度及較強(qiáng)的抗側(cè)向載荷能力，我們采用了雙孔平行梁式荷重傳感器[3]。本設(shè)計(jì)選用的雙孔平行梁式傳感器量程為4Kg，靈敏度為2mV/V。2.2.3．放大器稱重傳感器輸出的電壓信號為毫伏級，不能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求。因此，利用放大器來獲得足夠的增益以提高信號幅度。我們考慮以下幾種方案：方案一：利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級放大器。普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級放大器會引入大量噪聲。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就會直接影響最后的測量精度。所以，此方案不宜采用。方案二：由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器。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(如OP07)做成一個(gè)差動(dòng)放大器。優(yōu)點(diǎn)：輸入級加入射隨放大器，增大了輸入阻抗。缺點(diǎn)：實(shí)際測量，每一級運(yùn)放都會引入較大噪聲，對精度影響也較大。方案三：采用專用儀表放大器，如：AD623，AD620等。此類芯片內(nèi)部采用差動(dòng)輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡單。如AD623放大器增益，通過改變的大小來改變放大器的增益?；谝陨戏治?，我們決定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器AD623。2.2.4．A/D轉(zhuǎn)換器方案一：逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，如：ADS7805、ADS7804等。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換，一般具有采樣/保持功能。采樣頻率高，功耗比較低，是理想的高速、高精度、省電型A/D轉(zhuǎn)換器件。高精度逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器一般都帶有內(nèi)部基準(zhǔn)源和內(nèi)部時(shí)鐘，基于AT89S52構(gòu)成的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)僅需要外接幾個(gè)電阻、電容。但考慮到所轉(zhuǎn)換的信號為一慢變信號，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的快速的優(yōu)點(diǎn)不能很好的發(fā)揮，所以此方案并不是理想的選擇。方案二：雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，如：ICL7135、ICL7109等。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器精度高，但速度較慢(如：ICL7135),具有精確的差分輸入，輸入阻抗高（大于），可自動(dòng)調(diào)零，超量程信號，全部輸出于TTL電平兼容。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。對正負(fù)對稱的工頻干擾信號積分為零，所以對50HZ的工頻干擾抑制能力較強(qiáng)，對高于工頻干擾（例如噪聲電壓）已有良好的濾波作用。只要干擾電壓的平均值為零，對輸出就不產(chǎn)生影響。尤其對本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號，很容易受到工頻信號的影響。故而采用雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器可大大降低對濾波電路的要求。作為電子秤，系統(tǒng)對AD的轉(zhuǎn)換速度要求并不高，精度上14位的AD足以滿足要求。另外雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器較強(qiáng)的抗干擾能力，精確的差分輸入，低廉的價(jià)格。綜合的分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，我們最終選擇了ICL7135。2.2.5．顯示器數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項(xiàng)重要功能，是人機(jī)交換是主要組成部分，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。數(shù)據(jù)顯示部分可以有以下兩種方案供選擇：一是LED數(shù)碼管顯示，二是LCD液晶顯示兩種選擇。LED要顯示多位數(shù)字就要占用大量的單片機(jī)口，而且只能顯示數(shù)字。LCD液晶顯示器是一種極低功耗顯示器，而且可以顯示大量字符和少量的中文，因此我們選擇了比較常用的LCD1602液晶顯示器。3．模塊電路的實(shí)現(xiàn)與介紹本設(shè)計(jì)的硬件部分包括單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、模擬信號放大模塊、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、超重報(bào)警模塊五大部分。3.1．單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-1所示，單片機(jī)AT89S52最小系統(tǒng)模塊由單片機(jī)AT89S52、P0口的上拉電阻、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路四部分組成。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。本設(shè)計(jì)中引腳的使用情況如下：P0口：與LCD1602液晶顯示器的數(shù)據(jù)線引腳D0-D7相連接，控制液晶顯示器的數(shù)據(jù)傳送，作普通口使用，需接上4.7K的上拉電阻。P1.0,P1.1,P1.2：做普通口使用，分別與LCD1602的RS,RW,E口相連接，控制顯示器的讀寫狀態(tài)。P3.4/T0：接ICL7135的CLK口，使用T0的外部計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)CLK口的脈沖。P3.5/T1：作普通口使用，接ICL7135的BUSY口，控制T0計(jì)數(shù)器的開始和停止。P3.6/WR：作為普通口，接ICL7135的OR口，接收超重時(shí)產(chǎn)生的高電平信號。P3.7/RD：作為普通口，接報(bào)警電路，控制蜂鳴器的鳴叫和LED燈的發(fā)光。RST：接復(fù)位電路，本設(shè)計(jì)采用開關(guān)復(fù)位，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，RESET為低電平，而按下復(fù)位鍵后松開，能使RST為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，復(fù)位電路的電容、電阻參考值：C6＝10uF，R7＝l00Ω，R8＝10KΩ。ALE/PROG：輸出頻率為石英振蕩頻率的1/6的脈沖信號。因?yàn)槭褂?MHz的晶振，所以此端輸出1MHz脈沖。接8分頻電路,提供125KHz的脈沖信號給ICL7135。/EA/VPP：因?yàn)槭褂脙?nèi)部程序存儲器，所以此端接高電平。XTAL1，XTAL2：接時(shí)鐘電路。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖宣接送入內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器，外接晶振時(shí)，C4、C5值通常選擇為30PF左右，而晶振的頻率也不需要和高，6MHz的晶振就足夠了。3.2．信號的采集與放大模塊3.2.1．雙孔梁式傳感器圖3-2雙孔梁式傳感器雙孔梁式傳感器屬于電阻應(yīng)變片式傳感器，如圖3-2左所示，4片電阻應(yīng)變片1、2、3、4粘貼在雙孔梁的應(yīng)變區(qū)，稱重時(shí)雙孔梁在由被稱物體產(chǎn)生的壓力P和系統(tǒng)底盤對雙孔梁的支持力N的作用下產(chǎn)生平行四邊形形變。由這4片應(yīng)變片接成的惠斯通電橋在供橋電壓的激勵(lì)下隨重量不同而輸出不同的電壓信號。如圖3-2右所示是一般使用雙孔梁式稱重傳感器構(gòu)成稱重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。它主要由1-秤盤，2-稱重傳感器，3-底盤三部分組成。帶有秤盤的雙孔梁式稱重傳感器型秤有以下基本特點(diǎn)：同樣載荷情況下梁的應(yīng)變量和電橋的輸出電壓是個(gè)常量且與載荷在秤盤的位置無關(guān)；梁的應(yīng)變量和電橋的輸出電壓與載荷成正比。圖3-3傳感器內(nèi)部原理圖如圖3-3所示為傳感器內(nèi)部原理圖，稱重傳感器內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，采用全橋的接法，即,。當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出信號電壓可由式給出：[4]。即為靈敏度，一般取2mV/V,輸入電壓在本方案中為10V,故輸出電壓最大為20mV。理論上，傳感器輸出電壓信號與重量關(guān)系曲線如圖3-4所示。圖3-4傳感器輸出電壓信號與重量關(guān)系曲線圖3.2.2．放大器AD623圖3-5AD623引腳示意圖如圖3-5所示為AD623 引腳示意圖。引腳4、7分別接正負(fù)5V電壓，參考端5接地，在引腳1跟8之間接一個(gè)可調(diào)電阻，通過調(diào)節(jié)的阻值來改變放大倍數(shù)。微弱信號分別從引腳2、3進(jìn)入放大器放大后從引腳6腳輸出。A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的輸入電壓變化范圍是-2V～+2V，傳感器的輸出電壓信號在0～20mv，因此放大器的放大倍數(shù)為100倍。根據(jù)公式：，可將接成10K的滑動(dòng)變阻器。再調(diào)阻值到1.01K,使其放大100倍。為了減少對進(jìn)入放大電路的有用信號的干擾，在放大電路之前，一般會有濾波電路。兩路信號都采用RC濾波電路形式，電阻R1、R2，電容C1、C2、C3、C4用于濾除前級的噪聲，C1、C2為普通小電容，取0.1uF,可以濾除高頻干擾，C3、C4為大的電解電容，取220uF,主要用于濾除低頻噪聲。電路圖如圖3-6所示。圖3-6濾波電路3.3．A/D轉(zhuǎn)換模塊圖3-7A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3-7所示，A/D轉(zhuǎn)換電路由A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135、基準(zhǔn)源MC1403、分頻器CD4017三部分組成。3.3.1．A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135圖3-8ICL7135管腳圖美國Intersil公司的ICL7135是較流行的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，其具有4位半的精度（相當(dāng)于14位A/D轉(zhuǎn)換器），自動(dòng)校零，自動(dòng)極性輸出，單基準(zhǔn)電壓，動(dòng)態(tài)字位掃描BCD碼輸出，價(jià)格低等特點(diǎn)[5]。其管腳圖如圖3-8所示。ICL7135管腳說明[6]:V-——負(fù)電源端REF——外接基準(zhǔn)電壓輸入端AGND——模擬地INT——積分器輸出，外接積分電容（Cint)端AZ——外接調(diào)零電容（Caz)端BUF——緩沖器輸出，外接積分電阻（Rint)端Rr+、Rr-——外接基準(zhǔn)電壓電容（Cr)端INTO、INHI——被測電壓（低、高）輸入端V+——正電源端D5、D4、D3、D2、D1——位掃描選通信號輸出端B8、B4、B2、B1——BCD碼輸出端，采用動(dòng)態(tài)掃描方式輸出BUST——指示積分器處于積分狀態(tài)的標(biāo)志信號輸出端CLK——時(shí)鐘信號輸入端DGNG——數(shù)字電路接地端R/H——轉(zhuǎn)換/保持控制信號輸入端ST——選通信號輸出端，主要用作外部寄存器存放轉(zhuǎn)換結(jié)果的選通控制信號OR——過量程信號輸出端UR——欠量程信號輸出端圖3-9ICL7135的INT與BUSY端的輸出波形ICL7135與單片機(jī)連接方式包括并行接法和串行接法，并行接法又包括并行9線制接法[7]和6線制接法[8]。為了節(jié)省單片機(jī)端口。本設(shè)計(jì)采用串口連接的方式。進(jìn)一步分析ICL7135的時(shí)序發(fā)現(xiàn)，在模擬輸入積分階段和對基準(zhǔn)電壓反積分階段，ICL7135的BUSY端輸出均為高電平，其余均為低電平，如圖3-9所示,同時(shí)，模擬輸入積分階段的時(shí)間是固定的，為10000個(gè)時(shí)鐘周期（10000s）。如果應(yīng)用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器檢測出BUSY為高電平的時(shí)間(或計(jì)數(shù)值)，再減去輸入積分階段和一個(gè)時(shí)鐘周期（其中在反積分階段最早時(shí)有一個(gè)時(shí)鐘脈沖是“無效”的）的時(shí)間之和（10001s）或計(jì)數(shù)值之和（10001），即得到基準(zhǔn)電壓反積分的時(shí)間或計(jì)數(shù)值[9]?；鶞?zhǔn)電壓反積分階段的計(jì)數(shù)值(設(shè)為N)則，由此可得。由于基準(zhǔn)電壓是已知的，因此求出N后，就不難計(jì)算出模擬輸入信號的大小。由于ICL7135的輸入電壓的范圍為最大即-2V～+2V；能夠分辨電壓變化的最小值為0.1mV，即。如上所述的原理，當(dāng)BUSY為高電平，此時(shí)啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)BUSY為低電平時(shí)，中斷計(jì)數(shù)停止，此時(shí)的計(jì)數(shù)值（設(shè)為N），則電壓可知。其中POL端為極性判斷，當(dāng)存在雙極性情況，就需要用到此端口[10-11]。R/H始終懸空或接高電平，則ICL7135按自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式工作，若要控制轉(zhuǎn)換，可以將R/H端接入單片機(jī)一個(gè)I/O口加以控制。3.3.2．基準(zhǔn)源MC1403圖3-10基準(zhǔn)源MC1403ICL7135還需要外接基準(zhǔn)電源，這是因?yàn)樾酒瑑?nèi)部的基準(zhǔn)源一般容易受到溫度的影響，而基準(zhǔn)電源的變化會直接影響轉(zhuǎn)換精度。所以當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)采用外接基準(zhǔn)源。在ICL7135應(yīng)用中最常用的是將輸入電壓范圍接為最大即為-2V-+2V,此時(shí)基準(zhǔn)電壓源應(yīng)該選擇1/2滿量程電壓，即+1V[12]。利用基準(zhǔn)源MC1403可以準(zhǔn)確達(dá)到1V電壓，MC1403是美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的高精度、低溫漂、采用激光修正的帶隙基準(zhǔn)電壓源。一般用作8-12bit的D/A芯片的基準(zhǔn)電壓等一些需要精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓的場合。其具有極佳的溫度穩(wěn)定性，長期穩(wěn)定性和低噪音，為了配置8P插座，還專門設(shè)置了5個(gè)空腳。其電路接法如圖3-10所示，電路非常簡單，1端輸入5V電壓，3端接地，輸出端2端輸出固定2.5V電壓，再由10KΩ滑動(dòng)電阻分壓得到1V電壓。3.3.3．分頻器CD4017圖3-11分頻電路由于ICL7135內(nèi)部沒有振蕩器，所以需要外接。ICL7135的時(shí)鐘頻率典型值為200kHz，最高允許為1200kHz，時(shí)鐘頻率越高，轉(zhuǎn)換速度越快。每輸出一位BCD碼的時(shí)間為200個(gè)時(shí)鐘周期，選通脈沖位于數(shù)據(jù)脈沖的中部，如果時(shí)鐘頻率太高，則數(shù)據(jù)的接受程序還沒有接受完畢，數(shù)據(jù)就已經(jīng)消失了。為了使50Hz或60Hz干擾的抑制為最大，應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)鐘頻率以便在信號積分相期間內(nèi)50Hz或60Hz的周期按整倍數(shù)[13]?？紤]到此系統(tǒng)頻率要求不是太高，且單片機(jī)的工作頻率也不是很高，因此我們?nèi)r(shí)鐘頻率的典型值：125kHz。轉(zhuǎn)換速度為3次/s左右。在本設(shè)計(jì)中我們采用單片機(jī)口ALE產(chǎn)生的1MHz的時(shí)鐘頻率再經(jīng)過分頻器CD4017的8分頻產(chǎn)生準(zhǔn)確的125KHz供給A/D轉(zhuǎn)換器的。如圖3-11為CD1407分頻電路,CD4017是5位Johnson計(jì)數(shù)器，具有10個(gè)譯碼輸出，CP，CR，INH輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無限制，INH為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之計(jì)數(shù)功能無效。CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。其波形圖如圖3-12所示。圖3-12CD1407波形圖3.4．LCD顯示模塊圖3-13LCD1602電路圖液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。LCD可分為兩種類型，一種是字符模式LCD，另一種是圖形模式LCD。由于LCD的控制需要專用的驅(qū)動(dòng)電路，一般不會單獨(dú)使用，而是將LCD面板、驅(qū)動(dòng)與控制電路組合成LCD模塊（簡稱LCM）一起使用。LCD1602是16×2行字符型LCM[14]，專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等。每行可顯示16個(gè)字，可以顯示2行，有16只引腳。LCD1602的外接電路圖圖3-13所示，引腳說明如表3.1所示。表3.1LCD1602引腳說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極3.5．超重報(bào)警模塊圖3-14超重報(bào)警電路當(dāng)電路檢測到稱重的物體超過儀器的測量限制時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)信號給報(bào)警電路。使報(bào)警電路報(bào)警從而提醒工作人員注意，超限報(bào)警電路如圖3-14所示。它是由AT89S52的P3.7口來控制的，當(dāng)超過設(shè)置重量（4Kg）時(shí)，ICL7135的OR端產(chǎn)生一個(gè)高電平給單片機(jī)，單片機(jī)載通過程序使P3.7口值為低電平，從而使三極管導(dǎo)通，報(bào)警電路接通，使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)使報(bào)警燈LED發(fā)光。4．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)圖4-1主程序流程圖程序設(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)：1、分析系統(tǒng)控制要求，確定算法。2、根據(jù)算法畫出流程圖。3、編寫程序。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括主程序設(shè)計(jì)和子程序設(shè)計(jì)。主程序流程圖如圖4-1所示。由于數(shù)據(jù)處理比較簡單，本程序采用匯編語言。具體主程序設(shè)計(jì)見附件5。子程序設(shè)計(jì)包括LCD顯示程序設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)、數(shù)制轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)、報(bào)警程序設(shè)計(jì)。圖4-2數(shù)制裝換流程圖十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制[15]：在二進(jìn)制數(shù)值中，沒向左移一位表示數(shù)乘二倍。以每四位作為一組對數(shù)分組，當(dāng)?shù)谒奈幌虻谖逦贿M(jìn)位時(shí)，數(shù)由8變到16，若按十進(jìn)制數(shù)制規(guī)則讀數(shù)，則丟失6，所以應(yīng)當(dāng)進(jìn)行加六調(diào)整。DA指令可完成這一調(diào)整。其中，移出數(shù)據(jù)的保存可以通過自乘再加進(jìn)位的方法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槌硕硎咀笠埔晃?，左移后，低位進(jìn)一，則需加一，否則，加零。而通過移位已將要移入的尾數(shù)保存在了進(jìn)位中，所以能實(shí)現(xiàn)。其程序流程圖如圖4-2所示。圖4-3LCD顯示流程圖LCD1602顯示器初始化顯示“Theweightis0000.0”5．測試及結(jié)果分析測試的儀器：總重1Kg的砝碼，數(shù)字萬用表，示波器測試的方法：逐步增加20g的重量，共測25組數(shù)據(jù)測量的環(huán)境：溫度：20°C，濕度：65%rh,大氣壓：1.01×pa誤差的原因：傳感器和其他器件本身并非理想線性誤差的處理：對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性補(bǔ)償數(shù)據(jù)的記錄：如表5.1所示數(shù)據(jù)的分析：在誤差的允許范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)基本達(dá)到要求表5.1測試結(jié)果砝碼重量（g）實(shí)際顯示重量（g）砝碼重量（g）實(shí)際顯示重量（g）2019.6520495.24038.6540514.26057.4560533.68076.4580551.410095.2600570.6120114.2620589.4140133.4640608.0160152.0660628.0180171.2680647.2200190.4700666.2220209.4720685.4240228.6740704.6260247.8760723.0280266.0780742.2300285.0800761.2320305.2820780.2340324.4840799.2360343.0860818.6380362.4880837.6400381.4900856.6420400.2920875.2440419.4940894.8460438.4960913.6480457.0980932.6500476.01000950.26．結(jié)論我首先用Protel99SE[16]繪圖軟件進(jìn)行了各個(gè)模塊的繪制，并且分別把各個(gè)模塊單獨(dú)制作出來進(jìn)行調(diào)試，這樣避免各個(gè)模塊之間有相互的干擾而導(dǎo)致調(diào)試不出來。各個(gè)模塊調(diào)試成功后，我再把各個(gè)模塊用跳線連接起來進(jìn)行調(diào)試，逐步排除各種干擾直到整體調(diào)試成功。最后我把各個(gè)模塊繪制成一個(gè)總的電路原理圖。把總的電路板做在一個(gè)板上。在設(shè)計(jì)軟件時(shí)也一樣，分別先各個(gè)模塊調(diào)試，再整體調(diào)試。但由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，電路中還有些功能不夠完善，有些參數(shù)不夠精確，而且抗干擾能力也不夠好。臺州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE32參考文獻(xiàn)[1]KatsuhikoOgata.Discrete-TimeControlSystems[J],ChinaMachinePress,2004,(56),40-42[2]陽鴻鈞．電子秤與電子天平技術(shù)問答[J]．北京：中國電力出版社，2009，21-23．[3]郁有文，常健，程繼紅．傳感器原理及工程應(yīng)用[J]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009，50-55．[4]郭新耀．飛機(jī)械電子秤的研制[J]．華僑大學(xué)學(xué)報(bào)，1991，(1)，80-86．[5]林嶸，秦華旺，孫金生，戴躍偉．?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與接口技術(shù)[M]．北京:北京航空航天大學(xué)，1994，57-59．[6]戴梅萼，史嘉權(quán)．微型計(jì)算機(jī)及應(yīng)用[M]．北京:清華大學(xué)出版社，2001，15-20．[7]徐新民．單片機(jī)原理及應(yīng)用（應(yīng)用型本科）[M]．杭州:浙江大學(xué)出版社，2006，63-70．[8]張毅剛，彭喜元．單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．北京:人民郵電出版社，2008，27-28．[9]李振勝．淺談單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)[J]．工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2004，55-56．[10]李朝青．單片機(jī)原理及串行外設(shè)接口技術(shù)[M]．北京:北京航空航天大學(xué)，2008，16-18．[11]任志玲，孟慶春．異步電機(jī)功率因數(shù)自動(dòng)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)[J]．遼寧:遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，635-637．[12]ChunbaoShen,ChangchunBao,ShiguangLiu,etal.IntellectualizedOrientatingandCalibratingMethodforTemperatureandHumidityMeter[C]//IEEEInternationalConferenceonControlandAutomation,Guangzhou,2007:980-983[13]薛均義，張彥斌．MCS-51/96系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用[M]．西安:西安交通大學(xué)出版社，2000，35-41．[14]王守中．51單片機(jī)開發(fā)入門與典型[M]．北京:人民郵電出版社，2007，164-167．[15]胡輝．單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]．北京:中國水利水電出版社，2007，87-88．[16]高鵬，安濤，寇懷成．電路設(shè)計(jì)與制作Protel99入門與提高[M]．北京:人民郵電出版社，2000，219-230．

謝辭經(jīng)過半年多的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于我暑假參加過全國電子競技大賽的培訓(xùn)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，在畫原理圖和PCB圖方面比較輕松，而且對一些常用的元器件比較熟悉了，但在硬件的設(shè)計(jì)和軟件的編程方面還是很缺乏經(jīng)驗(yàn)。如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。我首先要感謝的是我的導(dǎo)師老師，他平日里工作繁多，但在我做這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從前期查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期制作實(shí)物，后期調(diào)試記錄整個(gè)過程中都給了我極大的關(guān)心和幫助。周老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、知識淵博、誨人不倦，他不惜花費(fèi)自己時(shí)間對本論文提出許多意見和建議，在學(xué)術(shù)和為人上都為我做出了榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此，我向周老師表示最真摯的感謝。最后我還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下專業(yè)知識的基礎(chǔ)，同時(shí)我還非常感謝圖書館、器材室的工作人員，以及一起工作的同學(xué)，尤其是徐陽同學(xué)，他在軟件編程方面給了我很大的幫助，正是你們的支持和鼓勵(lì)，才使畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。附件附件1：總原理圖附件2：總PCB圖附件3：實(shí)物圖附件3：元器件清單表器件類別元件序號型號參數(shù)數(shù)量參考價(jià)封裝形式稱重傳感器雙孔梁式1單片機(jī)U5AT89S521DIP-40儀表放大器U1AD6231DIP-8A/D轉(zhuǎn)換器U2ICL71351DIP-28液晶顯示器J4LCD16021CON16基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3MC14031DIP-8分頻器U4CD40171DIP-16晶振Y16M1XTAL-1蜂鳴器U6圓形1BAK三極管Q1855019015開關(guān)S1按鈕1SBUT發(fā)光二極管D2綠燈1LED-H排阻J54.7K1CON9二極管D1IN41481DIODE滑動(dòng)電阻R1、R2、R610KΩ3VR5普通電阻R7100Ω1AXIAL0.4R51KΩ1AXIAL0.4R810KΩ1AXIAL0.4R3100KΩ1AXIAL0.4電容C4、C530pF2104C10.47uF1474C2、C31uF11UFC610uF110UF附件5：總程序RSbitP1.0RWbitP1.1EbitP1.2LCDEQUP0MAIN:ACALLINIT_LCDLOOP1:MOVLCD,#81HACALLWR_COMMMOVDPTR,#LINE1MOVR0,#13ACALLDISP_LCDMOVLCD,#0C1HACALLWR_COMMMOVDPTR,#LINE2MOV