【正文】 基于 FPGA 的電子稱設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 33 頁 基于 FPGA的 實(shí)用電子 稱 摘要： 該設(shè)計(jì)以 現(xiàn)場(chǎng) 可編程 門陣列 FPGA 為核心控制部件 ,并基于超高速硬件描述語言 VHDL 在 Xilinx 公司的 SpartanⅡ E 系列的 XC2S100E 芯片上編程實(shí)現(xiàn)； 系統(tǒng)的硬件部分包括 FPGA 最小系統(tǒng)板，數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互界面三大部分。最小系統(tǒng)部分主要是擴(kuò)展了外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器、信號(hào)的前級(jí)處理和 A/D 轉(zhuǎn)換部分組成。人機(jī)界面部分為鍵盤輸入 ，點(diǎn)陣式液晶顯示，軟件 基于 VHDL 語言 實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)的全部控制功能，包括基本的稱重功能，和發(fā)揮部分的顯示購(gòu)物清單的功能 ， 并 增加 了時(shí)鐘 、 過載提示 欠量程提示、語音提示等 創(chuàng)新功能。 整機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。 功能齊全， 精度高，具有一定的開發(fā)價(jià)值。 關(guān)鍵詞： 電子稱，計(jì)價(jià)，壓力傳感器， FPGA， VHDL Design of applied Electronicbalance Based on FPGA Tutor : Yan Wang Weiqing XU Zhengyu Tang Renfu Lan (Electric Engineering College NanHua University Hengyang Hunan,China) Abstract: This is a design for applied electronicbalance which is based on FPGA(Field Programmable Gate Array). The design will be achieved in the SpartanII EXC2S100E chip of Xilinx corporation by programming with the VHDL(Very Highspeed Description Language) The hardware of the system includes the minimum system of FPGA, the data collector, the interface of person and machine . The minimum system’s function mainly is to expand the storage,The data collector is posed of pressure sensor and A/ D convertor,The interface of persom and machine includes keyboard and LCD software will achieve all control functions of this design according to the language of functions is including to weigh the function basically, and the function of the shopping detailed list. Besides, we adding several expanding functions such as displaying clock and prompting when the matter is overload .The structure of the whole machine is simple, the usage is convenience., the accuracy is high, It is worth of empoldering to this applied electronicbalance. Keyword:The electronic balance, Pressure sensor, FPGA, VHDL 基于 FPGA 的電子稱設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 33 頁 目錄 第一章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) .......................................................... 4 ......................................................... 4 ........................................................... 4 發(fā)揮部分 .......................................................... 4 ........................................................... 4 設(shè)計(jì)的基本思路 .......................................................... 4 系統(tǒng)方案比較和論證 ...................................................... 4 ............................................................. 4 ......................................................... 5 A/D轉(zhuǎn)換器 ......................................................... 6 ....................................................... 6 系統(tǒng)組成 ................................................................ 7 第二章 單元電路設(shè)計(jì) ............................................................ 7 稱重傳感器 .............................................................. 7 前 端信號(hào)處理 ............................................................ 8 A/D轉(zhuǎn)換電路 ............................................................. 9 .......................................................... 10 ............................................................ 11 ...................................................... 11 LCD顯示接口電路 .................................................. 12 LED數(shù)碼管顯示電路 ................................................ 12 日歷時(shí)鐘電路 ........................................................... 13 電源電路 ............................................................... 14 其它擴(kuò)展電路 ........................................................... 14 通訊接口電路 ..................................................... 14 語音電路 ......................................................... 15 報(bào)警電路 ......................................................... 16 基于 FPGA 的電子稱設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 33 頁 第三章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ......................................................... 16 .................................................. 16 .......................................................... 16 .................................................... 16 VHDL模塊設(shè)計(jì) ..................................................... 17 .............................................. 19 程序清單及仿真 ......................................................... 19 第四章 系統(tǒng)測(cè)試 ............................................................... 21 ............................................................ 21 ............................................................... 21 ...................................................... 21 .......................................................... 21 .................................................... 22 第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) ............................................................... 22 參考文獻(xiàn) ....................................................................... 22 附錄１ 主要元 器件清單 .......................................................... 23 附錄 2 印制板圖 ............................................................... 23 附錄 3 程序清單 ............................................................... 24 基于 FPGA 的電子稱設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 33 頁 第一章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 電子稱的設(shè)計(jì)要求 基本要求 1) 能用簡(jiǎn)易鍵盤設(shè)置單價(jià)，加重后能同時(shí)顯示重量、金額和單價(jià)； 2) 重量顯示：?jiǎn)挝粸楣?；最大稱重為 ，重量誤差不大于177。 ； 3) 單價(jià)金額及總價(jià)金額顯示：?jiǎn)蝺r(jià)金額和總價(jià)金額的單位為元，最大金額數(shù)值為 ，總價(jià)金額誤差不大于 ； 4) 具有去皮功能和總額累加計(jì)算功能。 發(fā)揮部分 能顯示購(gòu)物清單，自擬 10種商品名稱或代號(hào)，清單內(nèi)容包括：商品名稱，數(shù)量，單價(jià)，金額，本次購(gòu)物總金額。 1) 清單內(nèi)容的商品名稱等可使用代號(hào)顯示； 2) 清單內(nèi)容增加購(gòu)貨日期和收銀員編號(hào)； 3) 清單內(nèi)容在（ 2）的基礎(chǔ)上增加售貨單位名稱（自擬），且全部?jī)?nèi)容采用中文顯示。 創(chuàng)新部分 在完成基本要求和題目所提出的發(fā)揮部分要求的情況下，考慮到電子稱實(shí)際應(yīng)用的需要，又增加了 時(shí)鐘 功能，另外由于實(shí)際當(dāng)中，稱可以有一定量的過載，但不 能超出要求的范圍，為此我們還設(shè)計(jì)了 過載提示 功 能 。 設(shè)計(jì)的基本思路 題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用電子稱，按照設(shè)計(jì)的基本要求，系統(tǒng)可分為三大模塊， 數(shù)據(jù)采集模塊、控 制器模塊、人機(jī)交互界面模塊。其中數(shù)據(jù)采集模塊完成對(duì)來自穩(wěn)重傳感 器的電壓信號(hào)的檢測(cè)、放大、 AD轉(zhuǎn)換。此時(shí)的數(shù)字信號(hào)送給控制器處理， 由控制器完成被測(cè)物體重量的判斷、顯示等功能。此部分對(duì)軟件的設(shè)計(jì)要求比較高，系統(tǒng)