電子稱設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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1、電子稱設(shè)計(jì)摘要: 隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場(chǎng)上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的要求。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問(wèn)題，在本設(shè)計(jì)中將智能化、自動(dòng)化、人性化用在了電子秤重的控制系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)AT89S52為控制核心，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，為了更好地采用模塊化設(shè)計(jì)法，分步設(shè)計(jì)了各個(gè)單元功能模塊。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，功能齊全，精度高，具有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集、單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換、液晶顯示。1. 引言1.1前 言 隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場(chǎng)上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的要求。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問(wèn)題，在本設(shè)計(jì)中將智能化、

2、自動(dòng)化、人性化用在了電子秤重的控制系統(tǒng)中。本系統(tǒng)主要由單片機(jī)來(lái)控制，測(cè)量物體重量部分由稱重傳感器及A/D轉(zhuǎn)換器組成，加上顯示單元，此電子秤俱備了功能多、性能價(jià)格比高、功耗低、系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便直觀、速度快、測(cè)量準(zhǔn)確、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為主控芯片，外圍附以稱重電路、顯示電路、報(bào)警電路、鍵盤電路等構(gòu)成智能稱重系統(tǒng)電路板，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱重系統(tǒng)的各種控制功能?？梢哉f(shuō),此設(shè)計(jì)所完成的電子秤很大程度上滿足了應(yīng)用需求。1.2選題背景與意義隨著第二次世界大戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)繁榮，為了把稱重技術(shù)引入生產(chǎn)工藝過(guò)程中去，對(duì)稱重技術(shù)提出了新的要求，希望稱重過(guò)程自動(dòng)化，為此電子技術(shù)不斷滲入衡器

3、制造業(yè)。在1960年開(kāi)發(fā)出了與衡器相聯(lián)的專門稱重值打印機(jī)。當(dāng)時(shí)的帶電子裝置的衡器其稱量工作是機(jī)械式的，但與稱量有關(guān)的顯示、記錄、遠(yuǎn)傳式控制器等功能是電子方式的。電子秤的發(fā)展過(guò)程與其它事物一樣，也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由粗糙到精密、由機(jī)械到機(jī)電結(jié)合再到全電子化、由單一功能到多功能的過(guò)程。近年來(lái)，電子秤已愈來(lái)愈多地參與到數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制中?，F(xiàn)代稱重技術(shù)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)成為工藝技術(shù)、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收貨業(yè)務(wù)及商業(yè)銷售領(lǐng)域中不可缺少的組成部分。隨著稱重傳感器各項(xiàng)性能的不斷突破，為電子秤的發(fā)展奠定了其礎(chǔ)，國(guó)外如美國(guó)、西歐等一些國(guó)家在20世紀(jì)60年代就出現(xiàn)了0 .1 %稱量準(zhǔn)確度的電子秤，并在70年代

4、中期約對(duì)75 %的機(jī)械秤進(jìn)行了機(jī)電結(jié)合式的電子化改造。隨著生活水平的提高，商品的種類和樣式越來(lái)越來(lái)多，我們出門買東西無(wú)論是在超市還是在市場(chǎng)都經(jīng)常會(huì)用到電子稱，電子稱在我們的日常生活中已經(jīng)成為必不可少的工具，因此，有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)出一套有實(shí)用價(jià)值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點(diǎn)，改善電子秤系統(tǒng)在應(yīng)用中的不足之處，具有現(xiàn)實(shí)意義。1.3電子衡器的發(fā)展動(dòng)態(tài)電子衡器產(chǎn)品量大面廣、種類繁多，從通用的各種規(guī)格的電子秤到大型的電子稱重系統(tǒng)，從單純的稱重、計(jì)價(jià)到生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)測(cè)量控制單元，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大。根據(jù)近年來(lái)電子稱重技術(shù)和電子衡器的發(fā)展情況及電子衡器市場(chǎng)的需求，電子衡器總的發(fā)展動(dòng)向?yàn)椋?/p>

5、小型化、模塊化、智能化、集成化；其技術(shù)性能趨向于速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其應(yīng)用性趨向于綜合性、組合性。 小型化：體積小、高度低、重量輕，即小薄輕。為使電子衡器的承載器達(dá)到小、薄、輕，開(kāi)始采用重量輕且剛度大的空心波紋銅板和方形閉合截面的薄壁型材。 模塊化：電子衡器的承載器采用模塊式一體組合或分體組合，產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。這種模塊化組合不但提高了產(chǎn)品的通用性和可靠性，而且也大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。智能化：與電子計(jì)算機(jī)組合或開(kāi)發(fā)稱重用計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)的智能來(lái)增加稱重顯示控制的功能，使其在原有功能的基礎(chǔ)上增加推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能。集成化：對(duì)于某些品種和結(jié)構(gòu)的

6、電子衡器，可以實(shí)現(xiàn)承載器與稱重傳感器一體化或承載器、稱重傳感器與稱重顯示控制器一體化。 綜合性：電子稱重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，它已滲透到一些學(xué)科和工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域。對(duì)某些商用電子計(jì)價(jià)秤而言，只具備稱重、計(jì)價(jià)、顯示、打印功能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，現(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求它能提供各種銷售信息，把稱重與管理自動(dòng)化緊密結(jié)合，使稱重、計(jì)價(jià)、進(jìn)庫(kù)、銷售管理一體化，實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化。這就要求電子計(jì)價(jià)秤能與電子 計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，把稱重系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)。 組合性：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程或工藝流程中，不少稱重系統(tǒng)還應(yīng)具有可組合性，即：測(cè)量范圍可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)不定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展；輸入輸出

7、數(shù)據(jù)與指令可使用不同的語(yǔ)言，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信。2.電子秤的組成結(jié)構(gòu)2.1.1電子稱的基本結(jié)構(gòu)電子秤是利用物體的重力作用來(lái)確定物體質(zhì)量（重量）的測(cè)量?jī)x器，也可用來(lái)確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。不管根據(jù)什么原理制成的電子秤均由以下三部分組成：（1）承重、傳力復(fù)位系統(tǒng) 它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體，一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。(2)稱重傳感器即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號(hào)所用的一種輔助手段。按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不

8、同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、聲表面諧振式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。對(duì)稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對(duì)應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對(duì)被稱物體的狀態(tài)的影響要?。荒茉谳^差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。(3)測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測(cè)量裝置即處理稱重傳感器信號(hào)的電子線路（包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào)節(jié)器、補(bǔ)嘗元件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等）。這部分習(xí)慣上稱載荷測(cè)量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測(cè)量電路中，通常包括前置放

9、大、濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。2.1.2電子稱的基本工作原理當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，其重量便通過(guò)秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系(一般成正比關(guān)系)的電信號(hào)(電壓或電流等)。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開(kāi)關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來(lái)控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機(jī)打印。一般地信號(hào)的放大

10、、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。2.2課題設(shè)計(jì)方案分析 2.2.2電子秤設(shè)計(jì)的基本思路將電子秤大致能劃分為三大部分，數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊和人機(jī)交互界面模塊。其中數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器、信號(hào)的前級(jí)處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給控制器處理，由控制器完成對(duì)該數(shù)字量的處理，驅(qū)動(dòng)顯示模塊完成人機(jī)間的信息交換。此外添加了一個(gè)過(guò)載、欠量報(bào)警提示的特殊功能。如圖2-1（上圖為本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖）2.3單片機(jī)的選型AT89S52單片機(jī)是AT89S系列中的增強(qiáng)型高檔機(jī)產(chǎn)品，它片內(nèi)存儲(chǔ)器容量是AT89S51的一倍，即片內(nèi)8KB的Flash程序存儲(chǔ)器和256B的RAM。另外，它

11、還增加了一個(gè)功能極強(qiáng)的、具有獨(dú)特應(yīng)用的16位定時(shí)計(jì)數(shù)器2等多種功能。在工程應(yīng)用中AT89S52有一顯著的優(yōu)勢(shì)：不需要燒寫器，只借助PC 機(jī)的并口輸出和極為簡(jiǎn)單的下載電路，便可將程序通過(guò)串行方式寫入單片機(jī)。并且下載電路可設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中，可以隨時(shí)修改單片機(jī)的軟件而不對(duì)硬件做任何改動(dòng)。由此，通過(guò)對(duì)目前主流型號(hào)的比較，我們最終選擇了AT89S52通用的普通單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。AT89S52是一種兼容MCS51微控制器，工作電壓4.0V到5.5V，全靜態(tài)時(shí)鐘0 Hz 到33 MHz，三級(jí)程序加密，32個(gè)可編程I/O口，2/3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6/8個(gè)中斷源，全雙工串行通訊口，低功耗支持Idle和Po

12、wer-down模式，Power down模式支持中斷喚醒, 看門狗定時(shí)器，雙數(shù)據(jù)指針，上電復(fù)位標(biāo)志。另外在外擴(kuò)展了32K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，以滿足系統(tǒng)要求。2.4數(shù)據(jù)采集模塊2.4.1傳感器傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。其中敏感元件指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換元件指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵隽哭D(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。此外傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自

13、動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。稱重傳感器在電子秤中占有十分重要的位置，被喻為電子秤的心臟部件，它的性能好壞很大程度上決定了電子秤的精確度和穩(wěn)定性。通常稱重傳感器產(chǎn)生的誤差約占電子秤整機(jī)誤差的50%70%。若在環(huán)境惡劣的條件下（如高低溫、濕熱），傳感器所占的誤差比例就更大，因此，在人們?cè)O(shè)計(jì)電子秤時(shí)，正確地選用稱重傳感器非常重要。稱重傳感器的種類很多，根據(jù)工作原理來(lái)分常用的有以下幾種： 電阻應(yīng)變式、電容式、壓磁式、壓電式、諧振式等。（本設(shè)計(jì)采用的是電阻應(yīng)變式）電阻應(yīng)變式稱重傳感器包括兩個(gè)主要部分，一個(gè)是彈性敏感元件：利用它將被測(cè)的重量轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值；另一個(gè)是電阻應(yīng)變計(jì)：它作為傳感元件將彈性體的

14、應(yīng)變，同步地轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。電阻應(yīng)變片所感受的機(jī)械應(yīng)變量一般為10 - 610 - 2，隨之而產(chǎn)生的電阻變化率也大約在10 - 610 - 2數(shù)量級(jí)之間。這樣小的電阻變化用一般測(cè)量電阻的儀表很難測(cè)出，必須采用一定形式的測(cè)量電路將微小的電阻變化率轉(zhuǎn)變成電壓或電流的變化，才能用二次儀表顯示出來(lái)。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中通過(guò)橋式電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓變化。電阻應(yīng)變式稱重傳感器工作原理框圖如圖2-1所示： 載荷P 應(yīng)變 電阻變化R 輸出電壓敏感元件應(yīng)變片測(cè)量電橋如圖2-2電阻應(yīng)變式稱重傳感器工作原理框圖當(dāng)傳感器不受載荷時(shí)，彈性敏感元件不產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在其上的應(yīng)變片不發(fā)生變形，阻值不變，電橋平衡

15、，輸出電壓為零；當(dāng)傳感器受力時(shí)，即彈性敏感元件受載荷P時(shí)，應(yīng)變片就會(huì)發(fā)生變形，阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，有輸出電壓。如圖2-3 橋式測(cè)量電路R1、R2、R3、R4為4個(gè)應(yīng)變片電阻，組成了橋式測(cè)量電路，Rm為溫度補(bǔ)償電阻，e為激勵(lì)電壓，V為輸出電壓。 若不考慮Rm，在應(yīng)變片電阻變化以前，電橋的輸出電壓為：V= 由于橋臂的起始電阻全等，即R1 = R2 = R3 = R4 = R，所以V=0 。當(dāng)應(yīng)變片的電阻R1、R2、R3、R4變成R+R1、R+R2、R+R3、R+R4時(shí)，電橋的輸出電壓變?yōu)椋篤=通過(guò)化簡(jiǎn)，上式則變?yōu)椋篤=也就是說(shuō)，電橋輸出電壓的變化與各臂電阻變化率的代數(shù)和成正比。如果四個(gè)橋臂

16、應(yīng)變片的靈敏系數(shù)相同，且 = K，則上式又可寫成：V=1 - 2 + 3 - 4 ）式中K為應(yīng)變片靈敏系數(shù)，為應(yīng)變量。上式表明，電橋的輸出電壓和四個(gè)轎臂的應(yīng)變片所感受的應(yīng)變量的代數(shù)和成正比。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中，4個(gè)應(yīng)變片分別貼在彈性梁的4個(gè)敏感部位，傳感器受力作用后發(fā)生變形。在力的作用下，R1、R3被拉伸，阻值增大，R1、R3正值，R2、R4被壓縮，阻值減小，R2、R4為負(fù)值。再加之應(yīng)變片阻值變化的絕對(duì)值相同，即R1 = R3 = + R或1 = 3 = +R2 = R4= - R或2 = 4 = - 因此，V=4 = e K。若考慮 Rm，則電橋的輸出電壓變成：V= = K e令SU

17、= ，則SU = K SU稱為傳感器系數(shù)或傳感器輸出靈敏度。對(duì)于一個(gè)高精度的應(yīng)變傳感器來(lái)說(shuō)，僅僅靠4個(gè)應(yīng)變片組成橋式測(cè)量電路還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。由于彈性梁材料金相組織的不均勻性及熱處理工藝、應(yīng)變片性能及粘貼工藝、溫度變化等因素的影響，傳感器勢(shì)必產(chǎn)生一定的誤差。為了減少傳感器隨溫度變化產(chǎn)生的誤差，提高其精度和穩(wěn)定性，需要在橋路兩端和橋臂中串入一些補(bǔ)償元件。如：初始不平衡值的補(bǔ)償、零載輸出溫度補(bǔ)償、輸出靈敏度溫度補(bǔ)償?shù)取?.4.2前級(jí)放大器由傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)換后輸出的信號(hào)一般電平較低而由電橋等電路變換后的信號(hào)亦難以直接用來(lái)顯示、記錄、控制或進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。為此，測(cè)量電路中常設(shè)有模擬放大環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)

18、目前主要依靠由集成運(yùn)算放大器的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放大器來(lái)完成。放大器的輸入信號(hào)一般是由傳感器輸出的。傳感器的輸出信號(hào)不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。因此，一般對(duì)放大器有如下一些要求：1) 輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于信號(hào)源內(nèi)阻。否則，放大器的負(fù)載效應(yīng)會(huì)使所測(cè)電壓造成偏差。2) 抗共模電壓干擾能力強(qiáng)。3) 在預(yù)定的頻帶寬度內(nèi)有穩(wěn)定準(zhǔn)確的增益、良好的線性，輸入漂移和噪聲應(yīng)足夠小以保證要求的信噪比。從而保證放大器輸出性能穩(wěn)定。4) 能附加一些適應(yīng)特定要求的電路。如放大器增益的外接電阻調(diào)整、方便準(zhǔn)確的量程切換、極性自動(dòng)變換等?；谝陨戏治觯覀冏罱K決定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器A

19、D620。AD620具有體積小、功耗低、精度高、噪聲低和輸入偏置電流低的特點(diǎn)。其最大輸入偏置電流為20nA，這一參數(shù)反映了它的高輸入阻抗。AD620在外接電阻Rg時(shí)，可實(shí)現(xiàn)11000范圍內(nèi)的任意增益；工作電源范圍為2.318V；最大電源電流為1.3mA；最大輸入失調(diào)電壓為125 V；頻帶寬度為120kHz（在G=100時(shí)）。AD620的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示：如圖2-4 AD620的內(nèi)部等效圖AD620的接口如下圖所示：如圖2-5 AD620的接口圖電路的工作原理：A1、A2工作在負(fù)反饋狀態(tài)，其反向輸入端的電壓與同相輸入端的電壓相等。即Rg兩端的電壓分別為Vin+、Vin-。因此設(shè)圖（2-4）中電

20、阻R1=R2=R，則A1、A2兩輸出端的電壓差U12為將上式代入第一個(gè)式子得放大器的增益Av為可見(jiàn)，僅需調(diào)整一個(gè)電阻Rg，就能方便的調(diào)整放大器的增益。由于整個(gè)電路對(duì)稱，調(diào)整時(shí)不會(huì)造成共模抑制比的降低。在接口圖（2-5）中，通過(guò)改變可變電阻R3的阻值大小來(lái)改變放大器的增益，放大器增益計(jì)算公式如下：2.4.3A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流-成與它成正比的數(shù)字量，也就是說(shuō)能把被控對(duì)象的各種模擬信息變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信息。A/D轉(zhuǎn)換器種類較多，從原理上可分為四種：雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、并行A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器及型A/D轉(zhuǎn)換器。在電子秤的

21、設(shè)計(jì)中用的比較多的是雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器和型A/D轉(zhuǎn)換器。雙積分ADC的基本原理是對(duì)輸入模擬電壓和參考電壓分別進(jìn)行兩次積分，將輸入電壓平均值變成與之成正比的時(shí)間間隔，然后利用時(shí)鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測(cè)出此時(shí)間間隔，進(jìn)而得到相應(yīng)的數(shù)字量輸出。如圖2-6所示是電子秤中常用的雙積分式A/D轉(zhuǎn)換電路，它由積分器、比較器、模擬電子開(kāi)關(guān)，積分電阻、積分電容、自動(dòng)回零電阻、電容組成。其中VG是模擬地，VFR是基準(zhǔn)電壓（相對(duì)于VG為負(fù)值），VX是檢測(cè)電壓。如圖2-6雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路其次雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。對(duì)正負(fù)對(duì)稱的工頻干擾信號(hào)積分為零，所以對(duì)50HZ的工頻干擾抑制能力特強(qiáng)，對(duì)高于工頻干擾（

22、例如噪聲電壓）也具有良好的濾波作用。只要干擾電壓的平均值為零，對(duì)輸出就不產(chǎn)生影響。尤其對(duì)本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號(hào)，很容易受到工頻信號(hào)的影響。故而采用雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器可大大降低對(duì)濾波電路的要求。作為電子秤，系統(tǒng)對(duì)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，和精確的差分輸入，低廉的價(jià)格。最終選擇了精度為10Kg/ 20000= 0.5g的ICL7135。2.5人機(jī)交互界面模塊2.5.1鍵盤輸入鍵盤輸入是人機(jī)交互界面中重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑。鍵盤是由若干個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)組成，鍵的多少根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的用途而定。鍵盤由許

23、多鍵組成，每一個(gè)鍵相當(dāng)于一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)鍵按下時(shí)，觸點(diǎn)閉合，當(dāng)鍵松開(kāi)時(shí)，觸點(diǎn)斷開(kāi)。單片機(jī)接收到按鍵的觸點(diǎn)信號(hào)后作相應(yīng)的功能處理。因此，相對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)鍵盤接口信號(hào)是輸入信號(hào)。ZLG7289是周立功單片機(jī)公司設(shè)計(jì)的串行輸入輸出可編程鍵盤顯示芯片，有強(qiáng)大的鍵盤顯示功能，支持64鍵控制，可以比較方便地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)。另外ZLG7289內(nèi)部有譯碼電路，大大簡(jiǎn)化了程序。最終選擇ZLG7289作為鍵盤掃描顯示芯片。2.5.2輸出顯示采用可以設(shè)置顯示單價(jià)，金額，中文，購(gòu)物日期等的LCD，它具有低功耗、可視面大、畫面友好及抗干擾能力強(qiáng)等功能，其顯示技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。LCD 顯示器的工作原理：液晶顯示器的主

24、要材料是液態(tài)晶體。它在特定的溫度范圍內(nèi)，既具有液體的流動(dòng)性，又具有晶體的某些光學(xué)特性，其透明度和顏色隨電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光照度等外界條件變化而變化。因此，用液晶做成顯示器件，就可以把上訴外界條件的變化反映出來(lái)從而形成現(xiàn)實(shí)的效果。雖然ZLG7289具有控制數(shù)碼管顯示的功能，但考慮到本題目要求中文顯示，數(shù)碼管無(wú)法滿足，只能考慮用帶有中文字庫(kù)的液晶顯示器。由于可以分頁(yè)顯示，無(wú)需太大屏幕，最終選擇點(diǎn)陣式12864型LCDOCM4x8C。3.AT89S52的主控電路3.1.1AT89S52芯片AT89S52單片機(jī)是ATMEL公司新近推出的高檔型AT89S系列單片機(jī)中的增強(qiáng)型產(chǎn)品。ATMEL公司是美國(guó)20世紀(jì)8

25、0年代中期成立并發(fā)展起來(lái)的半導(dǎo)體公司。該公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于推出Flash存儲(chǔ)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(chǔ)技術(shù)注入于單片機(jī)產(chǎn)品中。其推出的AT89系列單片機(jī)，在世界電子技術(shù)行業(yè)中引起了極大的反響，在國(guó)內(nèi)也受到廣大用戶歡迎。AT89S52是一個(gè)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(chǔ)器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)單

26、元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)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(jià)比的解決方案。 AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz，并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)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

27、中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)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。主要功能特性見(jiàn)下表： 兼容MCS-51指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫(1000次）ISP Flash ROM 32個(gè)雙向I/O口 4.5-5.5V工作電壓 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率0-33MHz 全雙工UART串行中斷口線 256x8bit內(nèi)部RAM 2個(gè)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(jí)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(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針如表3-1 AT89S52功能引腳封裝如下圖所示：如圖3-1 AT89S52的引

28、腳圖3.1.2主控電路的設(shè)計(jì)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(chǔ)器寫/讀選通信號(hào)輸出端分別接62256的/WE和/OE端。主控電路圖如下：如圖3-2 主控電路設(shè)計(jì)圖3.2電子秤的信號(hào)處理流程3.2.1稱重?cái)?shù)據(jù)處理測(cè)量精度和可靠性是電子秤設(shè)計(jì)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(cè)量環(huán)節(jié)硬件本身的缺陷或弱點(diǎn)，使原來(lái)靠硬件電路難以實(shí)現(xiàn)的信號(hào)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

29、，主要的數(shù)據(jù)處理技術(shù)有：無(wú)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(wú)效物理量的消除在稱重系統(tǒng)中，稱重傳感器輸出的信號(hào)是秤臺(tái)、支架和被測(cè)物之和的轉(zhuǎn)換信號(hào)，實(shí)際所要測(cè)的是被測(cè)物的重量，因此，秤臺(tái)、支架等是無(wú)效的物理量，在信號(hào)處理過(guò)程中要用軟件方法來(lái)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(hào)時(shí)，輸出可能不為零，為消除這個(gè)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(gè)零位漂移值儲(chǔ)存起來(lái)，每一數(shù)據(jù)采集時(shí)減去這個(gè)數(shù)值，得到的數(shù)值就是消除零漂的有效信號(hào)。（3）標(biāo)度變換

30、在實(shí)際測(cè)量中，被測(cè)模擬信號(hào)被檢測(cè)出來(lái)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(cè)對(duì)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(lái)帶有量綱的參數(shù)值，它僅僅對(duì)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(duì)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 ） A0 ：測(cè)量范圍最小值 A m：測(cè)量范圍最大值N0：A0所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 Nm：Am所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 Nx：Ax所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量其中，A0 、Am 、N0 和Nm對(duì)于某一固定的被測(cè)參數(shù)來(lái)說(shuō)

31、它們是常數(shù)，不同的參數(shù)有著不同的值。 對(duì)于測(cè)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(tái)和支架重量為W0 相應(yīng)的A/D為N0 ，稱量物體時(shí)，物體、秤臺(tái)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 ）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(méi)考慮儀器儀表的精確度等級(jí)和分辨率問(wèn)題。在實(shí)際的稱重系統(tǒng)中，根據(jù)國(guó)家計(jì)量法規(guī)要求，系統(tǒng)的分辨率、精確度等級(jí)都有明確要求，在硬件配置條件滿

32、足的情況下，分辨率、精確度等級(jí)通常通過(guò)軟件設(shè)置分度值d、分度數(shù)n來(lái)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 ） K稱為標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)（倍率），在軟件設(shè)計(jì)中通常通過(guò)一個(gè)調(diào)校子程序來(lái)確定，然后存放在一個(gè)能長(zhǎng)期保存的存儲(chǔ)器中。測(cè)量時(shí)物體的凈重 Wc = W- W0 =（N - N0）K d（4）非線性補(bǔ)償在檢測(cè)中，由于檢測(cè)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(shí)，傳感器具有離散性，還可能有溫漂、滯后等。在信號(hào)處理過(guò)程中也常用軟件處理方法來(lái)補(bǔ)償和校正以上誤差。常

33、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(duì)于不太彎曲的輸入輸出曲線，可采用線性插值法，對(duì)于很彎曲的輸入輸出曲線，可采用二次拋物線插值法，對(duì)于不規(guī)則的輸入輸出曲線，可采用分段曲線擬合法。對(duì)于用應(yīng)變稱重傳感器的稱重系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于其非線性度不是很大，所以常采用分段線性插值法。 3.2.2信號(hào)處理電路以下為濾波放大電路圖：如圖3-3 信號(hào)濾波放大圖上圖中電容C5、C6用來(lái)濾除采樣信號(hào)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(lái)濾除采樣信號(hào)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?hào)電壓值只有毫伏級(jí)，所以其阻

34、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(hào)Vi1和Vi2被分別放大后從AD620的第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(hào)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(dòng)變阻器。由于ICL7135對(duì)高頻干擾不敏感，所以濾波電路主要針對(duì)工頻及其低次諧波引入的干擾。因?yàn)閴毫π盘?hào)變化十分緩慢，所以濾波電路可以把頻率做得很低。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(guò)改變R15的阻值可使VO與 RET之間的壓差變化，從而

35、實(shí)現(xiàn)調(diào)零、去皮的功能。ICL7135與單片機(jī)的接口在讀取A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果時(shí)，選用數(shù)據(jù)選擇器作為數(shù)據(jù)讀取的控制器，這樣簡(jiǎn)化了ICL7135與單片機(jī)的接口電路，便于硬件設(shè)計(jì)與軟件編程的實(shí)現(xiàn)。在ICL7135進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后輸出的/STRB負(fù)脈沖引起AT89S52中斷。同時(shí)在第一個(gè)/STB負(fù)脈沖時(shí)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）。AT89S52讀P1.0P1.3口便讀得BCD碼，此時(shí)D5=1。此后， D4，D3，D2，D1輪流為“1”，即可讀得千位、百位、十位和個(gè)位的BCD碼。前端信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)如下圖：如圖3-

36、4信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換圖ICL7135的輸出時(shí)序圖：如圖3-5輸出時(shí)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(dòng)信號(hào)D5、D4、D3、D2、D1（均為正脈沖）。當(dāng)D5為高電平時(shí)，B8、B4、B2、B1是萬(wàn)位BCD碼。同樣當(dāng)D4為高電平時(shí)，B8、B4、B2、B1是千位BCD碼。同理D3、D2、D1為正脈沖時(shí)各對(duì)應(yīng)百、十、個(gè)位的BCD碼。在A/D轉(zhuǎn)換完畢后，還連續(xù)輸出5個(gè)/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(jì)時(shí)，還考慮過(guò)

37、使用另一種接口電路，它巧妙地運(yùn)用了ICL7135 地“Busy”端功能，只要一個(gè)I/O口和單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器就可把ICL7135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（ICL7135的21腳）高電平的寬度等于積分和反積分時(shí)間之和。ICL7135內(nèi)部規(guī)定積分時(shí)間固定為10001個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)間，反積分時(shí)間長(zhǎng)度與被測(cè)電壓的大小成比例。如果利用單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)ICL7135的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，利用Busy作為計(jì)數(shù)器門控信號(hào)，控制計(jì)數(shù)器只要在Busy為高電平時(shí)計(jì)數(shù)，將這段Busy高電平時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)的內(nèi)容減去10001，其余數(shù)等于被測(cè)電壓的數(shù)值。3.

38、3人機(jī)交互界面模塊設(shè)計(jì)3.3.1鍵盤輸入控制電路如表3-2 ZLG7289引腳說(shuō)明引 腳 號(hào)名 稱說(shuō) 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(shí)可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù)7CLK同步時(shí)鐘輸入端向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)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(shí)此引腳為輸入端當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)此引腳在讀指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆?/KEY按鍵有效輸出端平時(shí)為高電平當(dāng)檢測(cè)到有效按鍵時(shí)此引腳變?yōu)榈碗娖?016SGSA段g段a 驅(qū)動(dòng)輸出17DP小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出1825DIG0DIG7數(shù)字0 數(shù)字7 驅(qū)動(dòng)輸出26OSC2振

39、蕩器輸出端27OSC1振蕩器輸入端28/RESET復(fù)位端低電平有效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(hào)變?yōu)榈碗娖胶螅珼ATA 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(gè)BIT 即微處理器需發(fā)送8個(gè)CLK 脈沖；如圖3-6 純指令時(shí)序圖2、帶有數(shù)據(jù)的指令寬度為16 個(gè)BIT 即微處理器需發(fā)送16 個(gè)CLK 脈沖；如圖3-7 帶數(shù)據(jù)指令時(shí)序圖3、讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令寬度為16個(gè)BIT，前8個(gè)為微處理

40、器發(fā)送到ZLG7289的指令，后8 個(gè)BIT為ZLG7289返回的鍵盤代碼，執(zhí)行此指令時(shí)ZLG7289的DATA端在第9個(gè)CLK 脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)并與第16個(gè)脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，等待接收下一個(gè)指令。下圖為電路圖：圖3-9 鍵盤接口圖圖中P1.5口接/CS；P1.6口接CLK；P1.0口接DIO；P3.2口接/KEY，利用中斷0通知AT89S52讀數(shù)。鍵盤控制芯片ZLG7289 控制鍵盤的掃描，當(dāng)監(jiān)測(cè)到有鍵按下后ZLG7289 的9腳便產(chǎn)生一個(gè)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(guò)P3.0口以串行方式讀入。因?yàn)椴樵兎绞綍?huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，所以本系統(tǒng)采用的是中斷方

41、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(shí)取F=12MHz，C=15pF。3.3.2LCD顯示電路OCM4x8C是具有串/并接口，其內(nèi)部含有中文字庫(kù)的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。該模塊的控制/驅(qū)動(dòng)器采用臺(tái)灣矽創(chuàng)電子公司的ST7920，因而具有較強(qiáng)的控

42、制顯示功能。OCM4x8C的液晶顯示屏為12864點(diǎn)陣，可顯示4行、每行8個(gè)漢字。為了便于簡(jiǎn)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(gè)1616點(diǎn)陣中文字庫(kù)；同時(shí)，為了便于英文和其它常用字符的顯示，具有16Kb的168點(diǎn)陣的ASCII字符庫(kù)；為便于構(gòu)造用戶圖形，提供了一個(gè)64256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1616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

43、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(jiǎn)化了系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)。模塊同時(shí)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(kāi)/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3-3引腳功能說(shuō)明引 腳 號(hào)名 稱說(shuō) 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)

44、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(shí)鐘線SCLK接P1.6；RS固定接高電平。此為典型二線串行模式。字符顯示RAM地址與字符顯示位置關(guān)系：如表3-4 RAM地址與字符顯示位置關(guān)系80H81H82H83H84H85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH

45、8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH2/3線串行接口方式：當(dāng)模塊的PSB腳接低電平時(shí)，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(shí)鐘線SCLK來(lái)傳送數(shù)據(jù)，即構(gòu)成2線串行模式。OCM4x8C還允許同時(shí)接入多個(gè)液晶顯示模塊以完成多路信息顯示功能。此時(shí)，要利用片選端“CS”構(gòu)成3線串行接口方式，當(dāng)“CS”接高電位時(shí)，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(gè)液晶顯示模塊時(shí)，“CS”可連接固定的高電平。模塊2線串行工作操作時(shí)序如下圖所示：如圖3-10 2線串行時(shí)序圖由圖3.12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)

46、共需24個(gè)時(shí)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(gè)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(gè)“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?，“RS”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(gè)字節(jié)后，下一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)或指令將被分為2個(gè)字節(jié)來(lái)串行傳送或接收。數(shù)據(jù)或指令的高4位，被放在第2個(gè)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(gè)字節(jié)的高4位，其低4位也置為“0”，如此完成一個(gè)字節(jié)指令或數(shù)據(jù)的傳送。需要注意的是，當(dāng)有多個(gè)數(shù)據(jù)或指令要

47、傳送時(shí)，必須要等到一個(gè)指令完成執(zhí)行完畢后再傳送下一個(gè)指令或數(shù)據(jù)，否則，會(huì)造成指令或數(shù)據(jù)的丟失。這是因?yàn)橐壕K內(nèi)部沒(méi)有發(fā)送/接收緩沖區(qū)。3.4報(bào)警電路的設(shè)計(jì)下圖為系統(tǒng)報(bào)警電路原理圖，用于超載和欠量程提示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)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(shí)，ICL7135給輸出一個(gè)高電平信號(hào)OR（超載）或UR（欠量程），經(jīng)非門后形成低電平從而驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光提示。如圖3-11 報(bào)警電路原理圖4.1 軟件流程圖及程序設(shè)計(jì)為了方便程序調(diào)試和提高可靠性，程序設(shè)計(jì)采用自上而下、模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，把總的編程過(guò)程逐步細(xì)分，分解成一個(gè)個(gè)功能模塊，每個(gè)功能模

48、塊相互獨(dú)立，每個(gè)模塊都能完成一個(gè)明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能。本設(shè)計(jì)按任務(wù)模塊劃分的程序主要有初始化程序、主程序， A/D轉(zhuǎn)換子程序、顯示子程序、鍵盤處理子程序。4.1.1初始化程序設(shè)計(jì)流程圖單片機(jī)系統(tǒng)上電后，進(jìn)入初始化程序，完成單片機(jī)片內(nèi)各模塊的設(shè)置和A/D轉(zhuǎn)換器的功能設(shè)置初始化，然后進(jìn)入主程序。如圖 4-1初始化程序設(shè)計(jì)流程圖4.1.2 主程序設(shè)計(jì)流程圖單片機(jī)完成初始化程序后進(jìn)入主程序，主程序主要完成對(duì)存儲(chǔ)參數(shù)的讀取，對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，鍵處理，顯示處理等。如圖4-2主程序設(shè)計(jì)流程圖4.2主程序設(shè)計(jì)及其相關(guān)程序設(shè)計(jì)4.2.1主程序設(shè)計(jì)uint max_weight;/最大稱量uc

49、har dsel;/分度值uchar dp;/小數(shù)點(diǎn)float beilv;/倍率ulong zero_save;/傳感器零位值bdf;uint code num_ten4=1,10,100,1000;uchar code adcount24=2,4,5;/數(shù)據(jù)處理進(jìn)平均次數(shù)uchar code tab_dsel4=1,2,5,10;/分度值表/0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9uchar code tab=0xB7,0x03,0xD6,0xC7,0x63,0xE5,0xF5,0x83,0xF7,0xE7,/A , b , C , d , E , F ,

50、 暗, - , t , P0xF3,0x75,0xB4,0x57,0xF4,0xF0,0x00,0x40,0x74,0xF2,/H , L , o , J , r , n , U, =, - i0x73,0x34,0x55,0x07,0x50,0x51,0x37,0x44,0x04,0x01;/顯示位碼表/0, 1, 2, 3, 4, 5, 6uchar code digit=0xfe,0xdf,0xef,0xfd,0xfb,0xbf,0xF7;/顯示位碼表sbit P_OE =P21;/顯示控制sbit P_LE =P20;sbit buz0 =P36;/蜂鳴器sbit buz1 =P37;

51、/*/bit b_follow;/啟動(dòng)零位跟蹤標(biāo)記bit b_serial;/串口發(fā)送完標(biāo)記bit b_followdelay;/第一次不進(jìn)行零位跟蹤bit b_steady;/穩(wěn)定標(biāo)記/*/void (* data task)(void);/函數(shù)指針變量，接受下一步要做的任務(wù)uint idata fendushu;/分度數(shù)uchar weight_led6 ;/重量窗顯示緩存uchar idata temp_var;uchar weight_dp;/小數(shù)點(diǎn)位數(shù)uchar fu_number;/負(fù)號(hào)顯示位置uchar wdcount;/穩(wěn)定計(jì)數(shù)uchar adup_count;/異常值計(jì)數(shù)uc

52、har addcount3;/累加次數(shù)/*/extern void key_scan(void);/按鍵掃描extern void weight_disp(void);/重量計(jì)算，超載報(bào)警extern void start_set(void);/單片機(jī)初始化設(shè)置extern void adc (void);/讀取AD值extern void ad_processor(void);/AD數(shù)據(jù)濾波處理extern void fun_weight(void);/正常稱重狀態(tài)extern void bd_start(void);/重量或電壓標(biāo)定選擇extern void dy_disp(void);/

53、電壓顯示extern void led_disp(ulong temp,uchar num);extern uchar get_jiaoyan(uchar *address,uchar num);/計(jì)算校驗(yàn)字extern void neima(void);void delay60ms(uchar time);/40ms延時(shí)void fendu_val(void);/分度數(shù)運(yùn)算void check_canshu(void);/讀參數(shù)，并校驗(yàn)是否正確void ver_disp(void);/顯示版本號(hào)void seg_check(void);/筆畫檢測(cè)/*/void main (void)star

54、t_set(); /單片機(jī)初始化beep_time=3; /開(kāi)機(jī)鳴叫flash_num=6; /沒(méi)有閃爍位spi_sys(); /ad芯片初始化check_canshu(); /讀參數(shù)，并校驗(yàn)是否正確if(bdf.shuduval2) /若是異常值，用默認(rèn)值bdf.shuduval=1;addcount3=4;bdf_dp_temp=bdf.dp; /保存小數(shù)點(diǎn)（標(biāo)定修改參數(shù)時(shí)用）bdf_dsel_temp=bdf.dsel;/保存分度值（標(biāo)定修改參數(shù)時(shí)用）key_scan(); /標(biāo)定按鍵掃描switch(key_temp) /功能鍵處理函數(shù)case 0xc0:b_biaoding=1;ta

55、sk=bd_start ; break;/default:bdf.dp=0;ver_disp();/顯示版本號(hào)seg_check();/筆畫檢測(cè)fendu_val();/分度數(shù)運(yùn)算zero_current=ad_steady;/保存當(dāng)前零位值task=fun_weight;break;do /主循環(huán)程序adc(); /A/D采樣ad_processor();/數(shù)據(jù)處理zero_follow(); /零位跟蹤程序neima(); /內(nèi)碼計(jì)算weight_disp(); /重量顯示key_scan(); /按鍵掃描(* task)(); /任務(wù)切換函數(shù)while(1);/*/void fendu_

56、val(void)/分度數(shù)運(yùn)算 uchar i;ulong temp;temp=(ulong)bdf.max_weight*num_tenbdf_dp_temp;fendushu=temp/bdf.dsel;i=fendushu/3000;if (i=0)i=1;half_sel_bound=5/bdf.beilv;/半個(gè)分度的原始碼follow_bound=i*half_sel_bound;/計(jì)算零位跟蹤時(shí)的原始碼，按3000分度time_weight=200;/*/void ver_disp(void)/顯示版本號(hào)及最大量程weight_led0=7;/ 7weight_led1=1;/

57、1weight_led2=2;/ 2weight_led3=17;/ -weight_led4=0;/ 0weight_led5=5;/ 5fun_led=0xff;delay60ms(15);/40ms延時(shí)beep_time=3;led_disp(bdf.max_weight,5);/顯示最大量程weight_led0=15;/ Fdelay60ms(20);/40ms延時(shí)4.2.2 信號(hào)采樣與A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)如圖4-3信號(hào)采樣與A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)extern uchar code adcount23;extern bit bAd;/已產(chǎn)生AD值extern bit b_warnl

58、ed;extern bit b_steady;extern bit b_up_last;extern uchar adup_count;extern ulong idata ad_steady;/AD數(shù)據(jù)處理后的穩(wěn)定值extern uchar add_count;/AD累加計(jì)數(shù)器extern ulong idata add_val;/AD累加值extern uchar wdcount;extern uchar adup_count;/AD異常值計(jì)數(shù)extern uchar addcount3;extern ulong idata up_val;extern ulong idata adval;/AD芯片采樣