【基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電子稱設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8700字（論文）】

基于單片機(jī)的\o"292397:大專機(jī)電設(shè)備維修管理畢業(yè)論文：簡(jiǎn)易數(shù)字電子稱設(shè)計(jì)"\t"46:81/Crm/Task/_blank"簡(jiǎn)易數(shù)字電子稱設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目錄TOC\o"1-3"\h\u32617第一章引言 IV298361.1課題研究目的以及意義 IV75771.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 IV24835第二章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及功能介紹 VII49332.1功能介紹 VII77922.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)以及工作原理的概述 VII42962.3芯片方案的選擇與論證 VII207772.3.1主控制器的選擇 VIII43502.3.2提示裝置的選擇 VIII145982.4最終的方案確定 IX2821第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) X298753.1系統(tǒng)硬件的基本組成 X78953.2各模塊的電路設(shè)計(jì) X62273.2.1電源供電電路 X316973.2.2晶體時(shí)鐘電路 XI313483.2.3按鍵復(fù)位電路 XI308253.2.4蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路 XII290253.2.5按鍵控制輸入電路 XIII196163.2.6LCD1602顯示電路 XIII19548第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) XV115064.1軟件設(shè)計(jì)概述 XV284804.2主程序的設(shè)計(jì) XV127544.3按鍵輸入控制程序的設(shè)計(jì) XV278044.4LCD顯示程序的設(shè)計(jì) XVI6128第五章系統(tǒng)實(shí)物的制作與調(diào)試 XVIII64755.1系統(tǒng)硬件調(diào)試 XVIII20205.1.1靜態(tài)測(cè)試 XVIII117875.1.2動(dòng)態(tài)測(cè)試 XVIII184155.2系統(tǒng)軟件調(diào)試 XIX283325.3實(shí)物測(cè)試 XX43285.3.1LCD1602實(shí)物測(cè)試 XX194005.3.2矩陣鍵盤實(shí)物測(cè)試 XXI183355.3.3稱重托盤以及砝碼實(shí)物測(cè)試 XXI23331結(jié)論 XXIII9249參考文獻(xiàn) XXV

第一章引言1.1課題研究目的以及意義從古至今，秤一直都是公平的代名詞，時(shí)人類在生活的環(huán)境中所不可或缺的工具。在以前人們所用的稱是由機(jī)械桿，秤砣以及秤盤所組成的秤來(lái)進(jìn)行對(duì)物體重量的度量，但是隨著社會(huì)的發(fā)展以及技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在對(duì)于物體重量的度量主要是智能化的電子稱。而以前的機(jī)械式桿秤已經(jīng)逐漸的被淘汰了。隨著電子稱的興起，因此在各大超市、商場(chǎng)、菜市場(chǎng)以及個(gè)體戶都是采用電子稱來(lái)對(duì)所賣的物品進(jìn)行重量的度量，電子秤有很多的方面都比傳統(tǒng)的機(jī)械稱更有優(yōu)勢(shì)，比如其具備可視化的數(shù)字式顯示，讓人們一目了然的知道自己所購(gòu)買物品的重量；可以設(shè)置單價(jià)，讓電子稱直接幫忙計(jì)算出物品的總價(jià)格，這樣就不需要售賣者以及消費(fèi)者再去用計(jì)算器計(jì)算價(jià)格。這樣的一個(gè)重量稱重設(shè)備既簡(jiǎn)單又能更好的的滿足人們的需求，因此設(shè)計(jì)一款電子秤是具體一定的意義的。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在我國(guó)，電子秤行業(yè)經(jīng)過(guò)了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程，主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)行業(yè)。數(shù)百年來(lái)，我國(guó)都是以機(jī)械秤為主，直到二十世紀(jì)90年代，我國(guó)的電子秤技術(shù)發(fā)生了天翻地覆的變化，電子秤界進(jìn)行了一項(xiàng)“手動(dòng)改自動(dòng)、機(jī)械改電子”的偉大技術(shù)革命REF_Ref29178\r\h。自從電子秤技術(shù)改革后，我國(guó)的電子秤從傳統(tǒng)的機(jī)電結(jié)合型逐步地發(fā)展成現(xiàn)代的全電子秤，而技術(shù)裝備和巡查試驗(yàn)手段都已達(dá)到水平，電子秤制造技術(shù)及其應(yīng)用達(dá)到了質(zhì)的飛躍。比如，電子稱重技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重過(guò)渡發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展，傳統(tǒng)的單參數(shù)測(cè)量特點(diǎn)向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，尤其是在快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與發(fā)展領(lǐng)域上，出現(xiàn)了在稱重儀表、稱重元件和動(dòng)態(tài)稱重的先進(jìn)企業(yè)REF_Ref29224\r\h，這些企業(yè)為我國(guó)的電子秤制造業(yè)的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)，更在舞臺(tái)上展現(xiàn)它們的身影，為國(guó)家爭(zhēng)了光。可是，若從世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家角度來(lái)看的話，我們與世界電子秤產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量都有較大的差距，這些差距往往體現(xiàn)在技術(shù)與工藝不夠先進(jìn)、工藝裝備落后，開發(fā)潛力不足，產(chǎn)品品種單穩(wěn)定性與可靠性都難以得到保證。從電子秤產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展角度來(lái)看的話，主要是受到技術(shù)水平的限制，不管是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還是市場(chǎng)，現(xiàn)在的電子秤產(chǎn)品技術(shù)含量低，發(fā)展市場(chǎng)也是低端市場(chǎng)，這樣在一定程度上就制約著我國(guó)電子秤產(chǎn)品市場(chǎng)的拓寬。所以，我國(guó)的電子秤產(chǎn)業(yè)要想在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有一席之地和在市場(chǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力REF_Ref29282\r\h，必須要電子秤制造企業(yè)以技術(shù)為先導(dǎo)，以新產(chǎn)品研發(fā)和制造工藝水平為突破口，讓我國(guó)電子秤技術(shù)含量達(dá)到水準(zhǔn)，繼而擴(kuò)大國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和增強(qiáng)在國(guó)際市場(chǎng)上的地位REF_Ref29318\r\h。第二章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及功能介紹2.1功能介紹本章主要介紹電子稱的主要組成部分和工作原理，對(duì)于硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明，對(duì)電子稱的原理進(jìn)行剖析。其中在硬件設(shè)計(jì)上面包括文獻(xiàn)的查找和對(duì)比，結(jié)合本課題的設(shè)計(jì)需求選擇性價(jià)比最高的硬件部分電路。其中硬件選型對(duì)比包括了主控芯片的選取以及聲音提示裝置的綜合對(duì)比，最終確定方案。本設(shè)計(jì)的主要功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)生活中各種各樣的物品進(jìn)行精確的度量。讓人們體會(huì)到更加快捷和方便的生活體驗(yàn)。2.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)以及工作原理的概述本次設(shè)計(jì)是以STC89C52為主控制芯片的最小系統(tǒng)，再由電源電路、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路、LCD顯示模塊電路、傳感器信號(hào)檢測(cè)電路、傳感器設(shè)備電路以及按鍵控制電路組成的電子稱。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)上電的時(shí)候，最小系統(tǒng)初始化完成之后，首先蜂鳴器會(huì)響一次提示用戶可以開始對(duì)物品進(jìn)行稱重操作，同時(shí)顯示器上也會(huì)顯示為0。接著根據(jù)不同的物品用按鍵控制輸入不同的單價(jià)然后再進(jìn)行稱重操作，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)各種各樣物品進(jìn)行稱重的功能。其系統(tǒng)整體框圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)整體框圖2.3芯片方案的選擇與論證本節(jié)主要介紹此設(shè)計(jì)的硬件模塊以及芯片的選擇與定型。主控芯片的選擇是用市面上運(yùn)用比較廣泛的STC89C52單片機(jī)。傳感器信號(hào)處理運(yùn)放是采用稱重專門處理的運(yùn)放芯片HX711-BF。提示輸出選擇的是外圍電路簡(jiǎn)單，器件成本低廉，報(bào)警效果明顯的蜂鳴器。2.3.1主控制器的選擇（1）、采用STC89C52芯片的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)本功能。采用MCS-51單片機(jī)來(lái)完成本設(shè)計(jì)要求。這一系列的產(chǎn)品有8051，8031以及8751。其中8051中程序存儲(chǔ)器在進(jìn)行芯片處理時(shí)，會(huì)增強(qiáng)程序的軟件，使之具有其他方面的功能。在系統(tǒng)工作方面，STC89C52芯片有很好的抗干擾能力，低功耗，并且具有范圍更加寬廣的適合系統(tǒng)工作的溫度環(huán)境REF_Ref29504\r\h。其I/O引腳緊湊，功能簡(jiǎn)單，成本低廉，可以實(shí)現(xiàn)各種豐富的應(yīng)用。（2）、選用STM8單片機(jī)。STM8單片機(jī)是一種8位的單片機(jī)，他不僅有著強(qiáng)大的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而且此單片機(jī)的封裝也非常豐富，對(duì)于STM8來(lái)說(shuō)20個(gè)引腳使它功能強(qiáng)大，而且高達(dá)16MHZ的時(shí)鐘頻率使其可以勝任絕大多數(shù)場(chǎng)景REF_Ref29537\r\h。不僅僅有著多個(gè)外部中斷控制，多個(gè)定時(shí)器進(jìn)行輸出，而且使用起來(lái)還很方便。價(jià)格方面也比較低廉。是一款應(yīng)用非常廣泛的的單片機(jī)，而且在程序編寫方面其可以直接對(duì)相關(guān)寄存器進(jìn)行操作。方案3：CPLD單片機(jī)MCU選用復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）。由于單器件穩(wěn)定性高，周邊可配置I/O資源豐富CPLD大量應(yīng)用月電路設(shè)計(jì)中，CPID有著強(qiáng)大的可擴(kuò)展功能，數(shù)據(jù)的輸入與輸出采用并行的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣可以提高很大的數(shù)據(jù)吞吐量。高帶寬的數(shù)據(jù)處理同時(shí)提高了操作系統(tǒng)的處理速度REF_Ref29573\r\h。因此CPLD在需要大規(guī)模數(shù)據(jù)控制的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用十分廣泛。但是CPLD芯片價(jià)位相對(duì)比較昂貴，從使用以及經(jīng)濟(jì)方面的角度去考慮，不合成本最終無(wú)奈放棄了此方案。通過(guò)上述單片機(jī)芯片的數(shù)據(jù)對(duì)比，并且以結(jié)合時(shí)代發(fā)展，要求創(chuàng)新性，可靠性以及功能的完全實(shí)現(xiàn)為出發(fā)點(diǎn)。故本設(shè)計(jì)打算采用STC89C52作為設(shè)計(jì)的核心芯片是無(wú)可厚非的。2.3.2提示裝置的選擇（1）、采用PAM8403功放芯片。是一種屬于D類的功放，其輸出功率小，廣受大家喜歡。它具有低諧波失真特性和低噪聲轉(zhuǎn)換特性，從而使噪聲回放具有更好的噪聲質(zhì)量，使用了一種新的結(jié)構(gòu)是通過(guò)億通濾波器與未連接的輸出電路進(jìn)行組合。使其直接使用喇叭，從而減少整個(gè)成本不占用空間REF_Ref29619\r\h。（2）、通過(guò)蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警電路，蜂鳴器頻率高，波長(zhǎng)比較長(zhǎng)，因此能發(fā)出刺耳的報(bào)警聲音REF_Ref29655\r\h。而且電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只需要控制蜂鳴器的電源輸入即可。性能可靠、穩(wěn)定性高，而且成本低廉（一元左右），在報(bào)警領(lǐng)域有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)但缺點(diǎn)就是無(wú)法播放出音符的效果來(lái)。（3）、采用音樂(lè)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警輸出。音樂(lè)芯片是一種語(yǔ)音電路芯片，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，其內(nèi)部由振蕩電路和少量分立元件組成，上電后就能產(chǎn)生各種比較簡(jiǎn)單的音樂(lè)信號(hào)，配合功放輸出，可以用于電子鬧鐘、音樂(lè)賀卡、兒童玩具、電子門鈴等場(chǎng)合。其具有電路非常簡(jiǎn)單，成本比較低廉等優(yōu)點(diǎn)REF_Ref29694\r\h。但是音樂(lè)芯片所發(fā)出的聲音無(wú)法起到報(bào)警的作用。綜上所述，PAM8403功放模塊雖然具備低噪聲轉(zhuǎn)換特性能將報(bào)警聲音的質(zhì)量提高但是在成本方面會(huì)高出很多的預(yù)算，而音樂(lè)芯片在成本上會(huì)比功放要低廉得多但是音樂(lè)芯片發(fā)出的聲音無(wú)法起到報(bào)警的效果。而蜂鳴器不僅成本低廉同時(shí)報(bào)警效果也非常明顯，因此本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器驅(qū)動(dòng)輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)提示的功能。2.4最終的方案確定本次設(shè)計(jì)采用主控芯片方案中的方案一其在順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展以及創(chuàng)新的要求上都能非?？煽康耐瓿刹?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所需的功能而且具有非常高的性價(jià)比；在提示輸出模塊方案中的方案二蜂鳴器的外圍驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單只要一個(gè)MOS管即可而且其成本非常低廉。因此將這些方案相結(jié)合構(gòu)成了以STC89C52單片機(jī)為主，其他模塊為輔的電子稱。

第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件的基本組成本硬件系統(tǒng)在考察了市場(chǎng)上現(xiàn)有的電子稱以及學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)之后，設(shè)計(jì)并改良出了一套高效節(jié)能、穩(wěn)定可靠的硬件。在硬件的選擇上面，首先做了需求的分析然后從各類器件中選擇符合設(shè)計(jì)要求以及性價(jià)比高的電子元器件REF_Ref29769\r\h。本課題研究的硬件設(shè)計(jì)中主要由以下幾個(gè)部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)、電源供電電路、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路、按鍵控制輸入電路、傳感器信號(hào)處理電路以及LCD1602顯示電路組成。這種分模塊設(shè)計(jì)的硬件電路可以極大的方便后期維修和更換，如果出現(xiàn)了硬件問(wèn)題則可以對(duì)故障點(diǎn)的快速定位并及時(shí)的解決問(wèn)題。在后期的PCB設(shè)計(jì)中充分考慮到各個(gè)部分之間的干擾，我們?cè)谶x器件類型時(shí)，考慮到穩(wěn)定性和器件的安裝測(cè)試，大部分采用插件形式的封裝。其系統(tǒng)的原理圖如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)原理圖3.2各模塊的電路設(shè)計(jì)3.2.1電源供電電路電源供電電路主要是用Mrico-USB供電，DC電壓輸入范圍是5V，經(jīng)過(guò)LDO穩(wěn)壓之后輸出3.3V作為單片機(jī)電壓輸入源。LDO輸出的電壓特點(diǎn)是穩(wěn)定紋波小抗干擾能力強(qiáng)。因此為了確保單片機(jī)能穩(wěn)定的工作所以在電源供電設(shè)計(jì)就采用LDO輸出供電方式。穩(wěn)壓電源供電電路如圖3-2所示。圖3-2電源供電電路圖3.2.2晶體時(shí)鐘電路外部的晶體時(shí)鐘電路主要是由晶體震蕩器以及相匹配的起振電容所組成的。石英晶振振蕩器是Y1，在系統(tǒng)上電信號(hào)十秒之后開始讓振蕩器起振，這時(shí)單片機(jī)的時(shí)鐘XTAL定時(shí)器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)5V左右的正弦波信號(hào)波形為單片機(jī)提供一個(gè)工作時(shí)鐘。當(dāng)然石英晶振的頻率控制了晶振時(shí)鐘的頻率，兩者之間進(jìn)行相互的控制。在實(shí)際設(shè)備設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，晶振和起振電容也應(yīng)盡可能的靠近主MCU控制器的振蕩器環(huán)路，以避免輸出失真和不穩(wěn)定在啟動(dòng)過(guò)程中。其中時(shí)鐘電路如圖3-3所示。圖3-3晶體時(shí)鐘電路圖3.2.3按鍵復(fù)位電路按鍵復(fù)位電路的設(shè)計(jì)是由幾個(gè)部分所組成，其中包括有機(jī)械輕觸按鍵、電阻以及電容。由于選用的單片機(jī)的復(fù)位引腳是高電平有效的，所以當(dāng)復(fù)位鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)的RST管腳電平與VCC直接連通，此時(shí)引腳會(huì)處于高電平狀態(tài)，該電平持續(xù)兩個(gè)時(shí)鐘周期后單片機(jī)就會(huì)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。此電路還包含了上電復(fù)位的操作，當(dāng)系統(tǒng)上電的時(shí)候，電容會(huì)處于緩慢充電的狀態(tài)，單片機(jī)的RST引腳的電平由低向高逐步的進(jìn)行轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的充電時(shí)間后（取決于電容的容值），電容完成充電，此時(shí)單片機(jī)的RST引腳就會(huì)處于穩(wěn)定的高電平狀態(tài)（“1”），此時(shí)單片機(jī)完成了上電復(fù)位的動(dòng)作。單片機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)的子程序是從第0000H行開始運(yùn)行。如圖3-4復(fù)位電路所示。圖3-4按鍵復(fù)位電路圖3.2.4蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路該電路部分的設(shè)計(jì)主要是以聲音的方式和用戶端進(jìn)行信息交互，其主要是用于提示稱重的開始或者稱重出現(xiàn)異常的現(xiàn)象等。該電路的控制輸入為單片機(jī)的P1.2接口，利用NMOS管的開關(guān)特性實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂鳴器負(fù)極的導(dǎo)通與斷開進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音提示的控制。當(dāng)P1.2為高電平的輸入時(shí)，蜂鳴器報(bào)警提示，反之則蜂鳴器不響。同時(shí)當(dāng)P1.2以固定頻率進(jìn)行高低電平切換時(shí)，則可以產(chǎn)生錯(cuò)誤提示的作用。聲音提示電路如圖3-5所示。圖3-5蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路圖3.2.5按鍵控制輸入電路本次設(shè)計(jì)主要是采用了4*4的矩陣按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)稱重物品的單價(jià)設(shè)置以及特殊稱重處理的設(shè)置。矩陣按鍵和獨(dú)立按鍵在軟件編程處理的時(shí)候是有所不同的，獨(dú)立按鍵的判斷是在硬件上其每個(gè)獨(dú)立的按鍵都占用單片機(jī)的一個(gè)IO端口，而矩陣按鍵則是通過(guò)軟件掃描的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同按鍵值的識(shí)別，利用單片機(jī)的8個(gè)IO端口來(lái)實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵的不同功能的設(shè)置。其矩陣鍵盤的連接方式如圖3-6所示。圖3-6矩陣按鍵電路圖3.2.6LCD1602顯示電路在選用顯示器件時(shí)出于對(duì)需求以及性價(jià)比的考慮，滿足條件的有LCD1602以及8位的數(shù)碼管REF_Ref29831\r\h。8位的數(shù)碼管在價(jià)格上面更低，但是單片機(jī)的引腳不能提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流，需要外加驅(qū)動(dòng)芯片。而LCD1602顯示的內(nèi)容達(dá)到了16*2也就是32個(gè)，自帶了驅(qū)動(dòng)控制的電路以及一款驅(qū)動(dòng)芯片HD44780。在引腳的占用上來(lái)分析，8位的數(shù)碼管需要占用16個(gè)IO口，但是液晶顯示屏LCD1602只需要8個(gè)數(shù)據(jù)口加上3個(gè)命令口便可以顯示我們需要的字符REF_Ref29857\r\h。在綜合考慮之后我選擇了LCD1602作為顯示的模塊，應(yīng)用電路如圖3-7所示。圖3-7LCD1602顯示電路圖

第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)概述軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要而又關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，如果一個(gè)項(xiàng)目中只完成了硬件部分的設(shè)計(jì)而沒(méi)有根據(jù)功能需求來(lái)編寫軟件代碼的話那硬件就沒(méi)法運(yùn)行，而只是作為一個(gè)擺設(shè)而已。因此軟件代碼的設(shè)計(jì)和編寫也是至關(guān)重要的。在本次的課題研究中，軟件代碼的設(shè)計(jì)是運(yùn)用C語(yǔ)言來(lái)編寫程序代碼的REF_Ref29985\r\h。在編寫程序的過(guò)程中，首先要先將整個(gè)項(xiàng)目的主要框架程序設(shè)計(jì)好，然后再根據(jù)不同的功能需求來(lái)設(shè)計(jì)各個(gè)模塊的軟件程序。在編寫各個(gè)模塊部分的程序時(shí)，不僅要求對(duì)各部分的子程序進(jìn)行編寫和調(diào)試，并完成任務(wù)要求功能的所有操作，同事還要盡可能將模塊化的程序編寫的結(jié)構(gòu)更加的簡(jiǎn)單、明了，在增加可讀性的情況下也方便后續(xù)軟硬件的聯(lián)調(diào)REF_Ref30004\r\h。4.2主程序的設(shè)計(jì)本章圍繞著此次設(shè)計(jì)中軟件程序進(jìn)行介紹。本設(shè)計(jì)的主控制器是用STC89C52DE操作來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，其模塊化的軟件包括有LCD1602顯示程序的設(shè)計(jì)，按鍵輸入控制程序的設(shè)計(jì)以及蜂鳴器驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。本章主要詳細(xì)的介紹以上的程序設(shè)計(jì)，同時(shí)將模塊化的程序整合之后則就可以完成電子稱的功能需求。其系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)框圖如下圖4-1所示。圖4-1系統(tǒng)主程序流程圖4.3按鍵輸入控制程序的設(shè)計(jì)本次課題對(duì)按鍵的設(shè)計(jì)是使用中斷掃描的方式來(lái)進(jìn)的。因?yàn)樵陔娮臃Q的運(yùn)用中按鍵的控制輸入比較多，處理0-9十個(gè)數(shù)字之外還有很多的功能按鍵值，為了避免在執(zhí)行按鍵請(qǐng)求的時(shí)候干擾到其他程序的運(yùn)行，所以本次的按鍵掃描采用中斷的方式來(lái)執(zhí)行。其按鍵輸入中斷子程序流程框圖如圖4-2所示。圖4-2按鍵中斷子程序流程圖4.4LCD顯示程序的設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)所采用的顯示方式是LCD1602液晶顯示器來(lái)顯示各種數(shù)據(jù)信息。單片機(jī)處理后反饋的數(shù)據(jù)信息都會(huì)通過(guò)并行的傳送方式將數(shù)據(jù)傳送到LCD1602顯示器上顯示出來(lái)。系統(tǒng)上電后，顯示屏顯示程序默認(rèn)的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)初始化完成并執(zhí)行相應(yīng)的按鍵子程序之后，則顯示屏就會(huì)根據(jù)按鍵的功能值顯示更新后的狀態(tài)數(shù)據(jù)信。依此循環(huán)，達(dá)到電子稱的實(shí)時(shí)顯示效果。顯示中斷子程序流程框圖如圖4-3所示。圖4-3顯示中斷程序流程圖

第五章系統(tǒng)實(shí)物的制作與調(diào)試5.1系統(tǒng)硬件調(diào)試系統(tǒng)的硬件調(diào)試主要是通過(guò)上電后分別對(duì)每個(gè)硬件模塊進(jìn)行通電測(cè)試，確保電源的正常供電，然后在運(yùn)行相對(duì)應(yīng)的模塊軟件代碼對(duì)各模塊的功能進(jìn)行分別測(cè)試，從而確定每個(gè)硬件模塊部分都是正常工作并能實(shí)現(xiàn)需要的功能。首先在沒(méi)有運(yùn)行軟件驅(qū)動(dòng)的情況下，用測(cè)試設(shè)備對(duì)每一個(gè)元器件進(jìn)行電氣性能的測(cè)試，此測(cè)試過(guò)程中必須要借助萬(wàn)用表或者其他的測(cè)試設(shè)備來(lái)對(duì)焊接好的實(shí)物進(jìn)行功能性檢查。然后在硬件元器件完成電氣性能測(cè)試之后，分別運(yùn)行各模塊驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行調(diào)試，在此調(diào)試階段軟件程序的模塊化設(shè)計(jì)就可以起到很大的輔助作用了。最后上電測(cè)試，運(yùn)行整個(gè)實(shí)物的軟硬件系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行驗(yàn)證。調(diào)試的流程可以分成兩大步，分別是靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。5.1.1靜態(tài)測(cè)試（1）AIO功能檢測(cè)，在沒(méi)有儀器設(shè)備的情況此功能只能用眼睛來(lái)代替。主要通過(guò)肉眼觀察看制作好的板子是否存在虛焊、漏焊、以及包焊等現(xiàn)象。同時(shí)觀察在各元器件之間都是焊接完成。（2）硬件電路非上電測(cè)試。首先利用萬(wàn)用表測(cè)試電源模塊在非上電的情況下電源和地是否存在短路的現(xiàn)象，因?yàn)殡娫吹亩搪窌?huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成很大傷害，若在短路的情況下直接上電，則很有可能將整個(gè)硬件系統(tǒng)都燒壞。所以在實(shí)物焊接完成之后進(jìn)行非上電測(cè)試是非常必要的。利用萬(wàn)用表還可以檢測(cè)到線路之間是否存在斷路或者短路的現(xiàn)象，完成檢測(cè)之后再給進(jìn)行上電處理。（3）上電測(cè)試。在完成目檢電路板和設(shè)備電路測(cè)試之后，接著進(jìn)行實(shí)物的上電測(cè)試檢查，通過(guò)打開電源上電查看是否可以正常工作，觀察各個(gè)元器件工作是否有異常情況，接著使用電表測(cè)量電壓是否正常。在電源輸出沒(méi)有問(wèn)題的情況下再分模塊的進(jìn)一步調(diào)試硬件功能。（4）整體性能檢查。利用測(cè)試或仿真軟件對(duì)整體硬件功能以及性能進(jìn)行檢查調(diào)試，看功能是否都得以實(shí)現(xiàn)，接著看性能是否達(dá)到要求。在調(diào)試過(guò)程中，如果反饋功能有問(wèn)題，需要繼續(xù)根據(jù)問(wèn)題現(xiàn)象調(diào)試程序，反復(fù)進(jìn)行查找問(wèn)題所在，直到實(shí)現(xiàn)所有功能。5.1.2動(dòng)態(tài)測(cè)試在靜態(tài)調(diào)試實(shí)物都能正常工作的情況下，再進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試。在系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試前，需要對(duì)設(shè)備做進(jìn)一步的最后檢查確認(rèn)，對(duì)每一個(gè)器件或模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，確保每一個(gè)元器件的測(cè)試結(jié)果都滿足實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的要求。這一工作步驟主要是為了防止某個(gè)元器件因?yàn)槟承┨厥獾脑蚨l(fā)生內(nèi)部損壞，從而影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。在確認(rèn)所有元器件都運(yùn)行完好且能達(dá)到系統(tǒng)所需的功能后，加載運(yùn)行編譯好的程序軟件進(jìn)行系統(tǒng)功能測(cè)試。5.2系統(tǒng)軟件調(diào)試軟件代碼的編寫以及調(diào)試的步驟主要有以下幾點(diǎn)。（1）首先打開Keil5的軟件，并創(chuàng)建一個(gè)工程項(xiàng)目將其命名為“電子稱”。單擊菜單欄中的“project”，然后點(diǎn)擊新建“Newproject”，接著輸入新建工程名“電子稱”，最后點(diǎn)擊保存即可完成軟件工程的新建操作。（2）在新建的對(duì)話框中編輯軟件程序代碼，將之前設(shè)計(jì)的各個(gè)功能模塊函數(shù)導(dǎo)入到對(duì)話框中，編輯完成之后將其保存在之前新建的“電子稱”工程下，命名為“電子稱.c”文件，到這個(gè)步驟的時(shí)候則代表著源碼.C文件已經(jīng)創(chuàng)建完成。（3）程序的編譯和調(diào)試：首先單擊菜單欄中的“Build”按鈕，將各個(gè)不同模塊設(shè)計(jì)的函數(shù)代碼進(jìn)行鏈接，鏈接完成且沒(méi)有錯(cuò)誤的情況下再次點(diǎn)擊菜單欄中的“Rebuild”按鈕，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)代碼進(jìn)行編譯，等待一定時(shí)間后編譯完成，此時(shí)也會(huì)自動(dòng)生成可執(zhí)行的.hex文件。此時(shí)在輸出窗口中就能看到編譯的結(jié)果，如果窗口的內(nèi)容提示信息里面有錯(cuò)誤信息error的話則需要雙擊錯(cuò)誤的信息就會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到出現(xiàn)錯(cuò)誤代碼的位置，此時(shí)只要將其修改正確即可再次進(jìn)行編譯，知道運(yùn)行結(jié)果中沒(méi)有error為止，如圖5-1所示。圖5-1提示信息無(wú)錯(cuò)誤（4）如圖13所示其信息表明該軟件程序的編譯已經(jīng)完全沒(méi)有問(wèn)題，因此可以對(duì)硬件電路進(jìn)行軟件程序的燒錄。燒錄完成后根據(jù)各模塊的功能檢測(cè)看能否滿足本次課題設(shè)計(jì)的功能需求。（5）同時(shí)在軟件調(diào)試的過(guò)程中，可以利用軟件的在線仿真功能進(jìn)行軟件調(diào)試。首先是利用斷點(diǎn)的方式對(duì)程序進(jìn)行分步調(diào)試，在實(shí)現(xiàn)每個(gè)部分的功能后再進(jìn)行整體化的調(diào)試和融合，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)電子稱的所有功能。5.3實(shí)物測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)主要是由STC89C52主控單片機(jī)最小系統(tǒng)，電源供電電路模塊，蜂鳴器提示電路模塊，LCD1602顯示器模塊，矩陣按鍵控制模塊以及稱重傳感器信號(hào)處理模塊等構(gòu)成。本系統(tǒng)的測(cè)試中主要就是就行實(shí)物測(cè)試。將整個(gè)硬件系統(tǒng)平放在水平桌面上然后將要稱重的物品放置在托盤上實(shí)行稱重操作。其實(shí)物如圖5-2所示。圖5-2系統(tǒng)硬件實(shí)物圖5.3.1LCD1602實(shí)物測(cè)試LCD1602是本次設(shè)計(jì)的顯示模塊，其主要是用來(lái)顯示實(shí)際稱重的重量值。當(dāng)在稱重托盤上放置不一樣重量的砝碼則可以通過(guò)LCD1602顯示屏將實(shí)際的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。這樣可以讓人們?cè)谑褂玫臅r(shí)候更加直觀的觀察到物體的實(shí)際重量。其實(shí)物圖如圖5-3所示。圖5-3LCD1602顯示屏實(shí)物圖5.3.2矩陣鍵盤實(shí)物測(cè)試對(duì)于電子秤的設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)輸入處理的時(shí)候會(huì)有很多的方式，本次設(shè)計(jì)主要是采用矩陣鍵盤的形式來(lái)作為按鍵的控制輸入。按鍵的功能主要包含了單價(jià)的計(jì)算、凈重處理等等。同時(shí)還能設(shè)置不同物種所對(duì)應(yīng)的價(jià)格設(shè)置。其實(shí)物圖如圖5-4所示。圖5-44*4矩陣鍵盤實(shí)物圖5.3.3稱重托盤以及砝碼實(shí)物測(cè)試本次設(shè)計(jì)的稱重托盤是采用圓形的亞克力來(lái)實(shí)現(xiàn)托物稱重的，托盤的下面是一款懸臂梁式的稱重傳感器，物品是通過(guò)放置在托盤上，然后由稱重傳感器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳送給到主控單片機(jī)，最后經(jīng)過(guò)單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理之后送往LCD顯示器進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)電子稱的功能。其稱重托盤以及校準(zhǔn)砝碼實(shí)物如圖5-5所示。圖5-5稱重托盤以及砝碼實(shí)物圖結(jié)論本次課題的研究在設(shè)計(jì)和制作電子稱的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)最為關(guān)鍵的事實(shí)那就是實(shí)踐才是理論應(yīng)用的最佳驗(yàn)證方式。本次設(shè)計(jì)是對(duì)我在大學(xué)所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行全面的檢查和考核。與此同時(shí)還能讓我在實(shí)踐的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己的不足從而讓自己去改正并做到理論知識(shí)的更好應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)主要用到了模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，單片機(jī)控制技術(shù)等方面的知識(shí)。主要是基于STC89C52的電子稱設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。具體的研究?jī)?nèi)容如下。完成了硬件系統(tǒng)電路模塊的設(shè)計(jì)。其具體包括電源供電電路的設(shè)計(jì)，蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊電路的設(shè)計(jì)，稱重傳感器信號(hào)處理模塊電路