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

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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

2、，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(pán)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

3、過(guò)程自動(dòng)化，為此電子技術(shù)不斷滲入衡器制造業(yè)。在1960年開(kāi)發(fā)出了與衡器相聯(lián)的專門(mén)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。現(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

4、.1 %稱量準(zhǔn)確度的電子秤，并在70年代中期約對(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(mén)買(mǎi)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

5、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)椋盒⌒突⒛K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

6、、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

7、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)

8、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、

9、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(pán)和各種功能開(kāi)關(guān)，根據(jù)鍵盤(pán)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

10、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、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。

11、 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(xiě)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(xiě)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)

12、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Power-down模式，Power down模式支持中斷喚醒, 看門(mén)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

13、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

14、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 - 6~10 - 2，隨之而產(chǎn)生的電阻變化率也大約在10 - 6~10 - 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

15、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，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，

16、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? V=

17、 通過(guò)化簡(jiǎn)，上式則變?yōu)椋? V= 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)橋臂應(yīng)變片的靈敏系數(shù)相同，且 = Kε，則上式又可寫(xiě)成： V=ε1 - ε2 + ε3 - ε4 ） 式中K為應(yīng)變片靈敏系數(shù)，ε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 =

18、 + △R或ε1 = ε3 = +ε △R2 = △R4= - △R或ε2 = ε4 = - ε 因此，V=4ε = e Kε。若考慮 Rm，則電橋的輸出電壓變成： V= = = K εe 令SU = ，則SU = K ε 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：

19、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? 2.4.2　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)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

20、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。 基于以上分析，我們最終決定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器AD620。 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)1~1000范圍內(nèi)的任意增益；工作電源范圍為2.3~18V；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

21、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

22、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： 2.4.3　A/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

23、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

24、力特強(qiáng)，對(duì)高于工頻干擾（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(pán)輸入 鍵盤(pán)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(pán)是

25、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(pán)由許多鍵組成，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(pán)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(pán)顯示芯片，有強(qiáng)大的鍵盤(pán)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(pán)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(huà)面友好及抗干

26、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LCD—OCM4x8C。 3.AT89S52的主控電路 3.1.1　AT89S52芯片 AT89S5

27、2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)80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(xiě)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

28、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(mén)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，CP

29、U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(xiě)(>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

30、級(jí)加密位 看門(mén)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的引腳圖 3.1.2　主控電路的設(shè)計(jì) P1口和P2.0～P2.6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，P2.0～P2.6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(xiě)/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：

31、 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，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)

32、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 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)椋粶y(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

33、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)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

34、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：

35、 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。常用的非線性

36、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?/p>

37、號(hào)電壓值只有毫伏級(jí)，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(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0～20mv左右，因此放大器的放大倍數(shù)在200～300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

38、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。 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P1.0～P1.3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

39、、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3-4　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、B

40、2、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(mén)/2。 在設(shè)計(jì)時(shí)，還考慮過(guò)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)

41、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(mén)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。 3.3　人機(jī)交互界面模塊設(shè)計(jì) 3.3.1　鍵盤(pán)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 1，2 VDD 正電源 3，5 NC 懸空 4 VSS 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(pán)數(shù)據(jù) 7 CLK 同步

42、時(shí)鐘輸入端向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤(pán)數(shù)據(jù)時(shí)此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效 8 DATA 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(pán)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? 9 /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? 10~16 SG~SA 段g~段a 驅(qū)動(dòng)輸出 17 DP 小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出 18~25 DIG0~DIG7 數(shù)字0 數(shù)字7 驅(qū)動(dòng)輸出 26 OSC2 振蕩器輸出端 27 OSC1 振蕩器輸入端 28 /RESET 復(fù)位端低電平有效 SPI串

43、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?，DATA 引腳上的數(shù)據(jù)在CLK 引腳的上升沿被寫(xiě)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(pán)數(shù)據(jù)指令寬度

44、為16個(gè)BIT，前8個(gè)為微處理器發(fā)送到ZLG7289的指令，后8 個(gè)BIT為ZLG7289返回的鍵盤(pán)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(pán)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(pán)控制芯片ZLG7289 控制鍵盤(pán)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)

45、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)采用的是中斷方式。 2、 參數(shù)選擇參考如下 8只下拉電阻和8 只鍵盤(pán)連接位選線DIG0～DIG7 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10K～100K， 位選電阻的取值范圍是1K～10K。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。 3.3.2　LCD顯示電路 OCM4x8C是具有串/并

46、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

47、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2.7V～5.5V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(huà)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(huà)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 1 VSS GND（0V

48、） 2 VDD 邏輯電源（+5V） 3 V0 LCD電源（懸空） 4 RS（CS） H：數(shù)據(jù)，L：指令 5 R/W（SID） H：讀，L：寫(xiě) 6 E（SCLK） 使能 7 DB0 數(shù)據(jù)0 8 DB1 數(shù)據(jù)1 9 DB2 數(shù)據(jù)2 10 DB3 數(shù)據(jù)3 11 DB4 數(shù)據(jù)4 12 DB5 數(shù)據(jù)5 13 DB6 數(shù)據(jù)6 14 DB7 數(shù)據(jù)7 15 PSB H：并行，L：串行 16 NC 空腳 17 RST 復(fù)位（低電平有效） 18 NC 空腳 19 LEDA 背光源正極（LED+5V） 20

49、 LEDK 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 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H 90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH 98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9

50、EH 9FH 2/3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)共

51、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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(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)或指令要傳

52、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(mén)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，

53、分解成一個(gè)個(gè)功能模塊，每個(gè)功能模塊相互獨(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(pán)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。

54、 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 uchar 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_ten[4]={1,10,100,1000}; uchar code adcount2[4]={2,4,5};//數(shù)據(jù)處理進(jìn)平均次數(shù) uchar code

55、tab_dsel[4]={1,2,5,10};//分度值表 //0 , 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 uchar code tab[]={0xB7,0x03,0xD6,0xC7,0x63,0xE5,0xF5,0x83,0xF7,0xE7, //A , b , C , d , E , F , 暗, - , t , P 0xF3,0x75,0xB4,0x57,0xF4,0xF0,0x00,0x40,0x74,0xF2, //H , L , o , J , r , n , U, =, -

56、 i 0x73,0x34,0x55,0x07,0x50,0x51,0x37,0x44,0x04,0x01}; //顯示位碼表 //0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 uchar code digit[]={0xfe,0xdf,0xef,0xfd,0xfb,0xbf,0xF7};//顯示位碼表 sbit P_OE =P2^1;//顯示控制 sbit P_LE =P2^0; sbit buz0 =P3^6;//蜂鳴器 sbit buz1 =P3^7; /********************************

57、**********************/ 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_led[6] ;//重量窗顯示緩存 uchar

58、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) uchar 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(vo

59、id);//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);//電壓顯示 extern void led_disp(ulong temp,uchar num); extern uchar get_jiaoyan(uchar *address,uchar num);

60、//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(huà)檢測(cè) /******************************************/ void main (void) { start_set(); //單片機(jī)初始

61、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.shuduval>2) //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()

62、; //標(biāo)定按鍵掃描 switch(key_temp) //功能鍵處理函數(shù) { case 0xc0:b_biaoding=1;task=bd_start ; break;// default: bdf.dp=0; ver_disp();//顯示版本號(hào) seg_check();//筆畫(huà)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

63、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_val(void)//分度數(shù)運(yùn)算 { uchar i; ulong temp; temp

64、=(ulong)bdf.max_weight*num_ten[bdf_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

65、_disp(void)//顯示版本號(hào)及最大量程 { weight_led[0]=7;// 7 weight_led[1]=1;// 1 weight_led[2]=2;// 2 weight_led[3]=17;// - weight_led[4]=0;// 0 weight_led[5]=5;// 5 fun_led=0xff; delay60ms(15);//40ms延時(shí) beep_time=3; led_disp(bdf.max_weight,5);//顯示最大量程 weight_led[0]=15;// F delay60ms(20);//40ms延

66、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 adcount2[3]; extern bit bAd;//已產(chǎn)生AD值 extern bit b_warnled; 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