【正文】 基于 AT89C52 單片機 的 數(shù)字電子秤設(shè)計 摘 要 本文主要介紹了數(shù)字電子秤的硬件電路結(jié)構(gòu)及其中的原理 ， 所設(shè)計的電子秤具有基本稱重、鍵盤輸入、計算價格、顯示、超重報警功能。電子秤的測量范圍為 010Kg，測量精度達到 1g，有高精度，低成本的特征。首先用傳感器把重量轉(zhuǎn)換成電壓信號，再將電壓信號放大輸入 A/D 轉(zhuǎn)換，利用 A/D 轉(zhuǎn)換工具將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，得到的數(shù)字信號傳送至單片機，通過程序?qū)π盘栠M行處理，實現(xiàn)稱重功能，然后將重量與鍵盤輸入單價相乘計算出總價，并將重量和價格用 LED 顯示出來。 關(guān)鍵詞 電 子秤；稱重傳感器；單片機 目 錄 中文摘 要 .................................................................... I 英文摘要 .................................................... 錯誤 !未定義書簽。 前 言 ...................................................................... 1 1. 緒論 ..................................................................... 2 研究本文的意義 ..................................................... 2 數(shù)字電子秤的工作原理 ................................................ 2 數(shù)字電子秤性能及技術(shù)要求 ............................................ 3 2. 硬件設(shè)計 ................................................................. 3 傳感器模塊 .......................................................... 3 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 ........................................................ 4 AD7705 的結(jié)構(gòu) ................................................ 4 AD7705 各引腳功能 ............................................. 5 單片機模塊 .......................................................... 6 鍵盤顯示模塊 ........................................................ 7 鍵盤鍵的功能 .................................................. 7 鍵盤和顯示電路 ................................................ 8 過量程報警模塊 ...................................................... 9 3. 數(shù)字電子秤軟件設(shè)計 ...................................................... 10 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ....................................................... 10 鍵盤軟件設(shè)計 ....................................................... 10 鍵盤掃描 ..................................................... 11 數(shù)字顯示 ..................................................... 11 A/D 轉(zhuǎn) 換程序 ....................................................... 12 數(shù)據(jù)處理程序 ....................................................... 13 重量轉(zhuǎn)化 ..................................................... 13 價格計算 ..................................................... 13 4. 結(jié)論 ................................................................... 14 參考文獻 ................................................................... 15 附錄一： ................................................................... 16 附錄二： ................................................................... 19 致 謝 ..................................................................... 20 1 前 言 電子稱重技術(shù)是現(xiàn)代稱重計量和控制系統(tǒng)工程的重要基礎(chǔ)之一，電子衡器經(jīng)過 40年的不斷改進和完善，從 60年代的機電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字化智能型。由于它具有稱量準確、快速，讀取方便，環(huán)境適應(yīng)性強，便于與電子計算機結(jié)合而實現(xiàn)稱重計量與過程控制自動化等特 點，在工商貿(mào)易、能源交通、輕工食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、航空航天等部門得到了廣泛的應(yīng)用。 本課題本著電子秤向高精度、高可靠方向研究 ,講述了用單片機控制 A/D轉(zhuǎn)換、鍵盤輸入和數(shù)據(jù)顯示，對如何實現(xiàn)鍵盤中斷、 A/D采樣進行研究。 設(shè)計特別適用于測量精度要求較高的場合 , 具有較高的實用價值和推廣價值。 本文中第一章講述了電子秤的發(fā)展情況及其工作原理，第二章講述了電子秤的硬件電路組成部分 ,第三章介紹了電子秤各部分功能實現(xiàn)的軟件設(shè)計。 2 1. 緒論 研究本文的意義 物料計量是工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易流通中的重要環(huán)節(jié)。稱重裝置或衡器是不可缺 少的計量工具。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和商品流通的擴大，衡器的需求也日益增多，過去沿用的機械杠桿秤己不能適應(yīng)生產(chǎn)自動化和管理現(xiàn)代化的要求。自六十年代以來，由于傳感器技術(shù)和電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子稱重技術(shù)日趨成熟，并逐步取代機械秤。尤其是七十年代初期，微處理機的出現(xiàn)使電子稱重技術(shù)得到了進一步的發(fā)展?？焖?、準確、操作方便、消除人為誤差、功能多樣化等方面已成為現(xiàn)代稱重技術(shù)的主要特點。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個組成部分，推進了工業(yè)生產(chǎn)的自動化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮 短作業(yè)時間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強企業(yè)管理、改善經(jīng)營管理等多方面的作用。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民經(jīng)濟各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟效益。同時對稱重儀表的要求也越來越高，要求儀表有更高抗干擾能力、更高的精度。 基于電子秤的現(xiàn)狀，本文擬研究一種用單片機控制的高精度數(shù)字電子秤設(shè)計方案。這種高精度數(shù)字電子秤計量準確、攜帶方便，集質(zhì)量稱量功能與價格計算功能于一體，能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。 數(shù)字電子秤的工作原理 電子秤以單片機為主要部件， 當(dāng)商品放到秤盤上時，秤盤下的重 量電阻應(yīng)變式傳感器產(chǎn)生一電信號，信號的強弱隨商品重量的大小而變，該電信號經(jīng)放大電路放大后，送入 A/D轉(zhuǎn)換芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量與物重成正比，再進入 89C52 單片機經(jīng)過數(shù)據(jù)處理， 89C52 單片機產(chǎn)生一組滿足顯示要求的數(shù)據(jù)，送至顯示電路顯示出實際重量。另一方面，商品單價通過鍵盤掃描電路送入 89C52 單片機，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，送至顯示電路顯示 ,物重與單價經(jīng)過運算產(chǎn)生總價，也在顯示電路上同時顯示出來。 圖 12 基本工作原理框圖 稱重傳感器 前置放大器 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 單片機 接 口 鍵 盤 盤 顯示器 3 數(shù)字電 子秤性能及技術(shù)要求 （ 1） 電子秤必須具有清零、去皮重、凈／毛轉(zhuǎn)換、最大稱量設(shè)定、自動累計、過量程報警等功能； （ 2） 最大秤重 10Kg，精度為 2g； （ 3） 采用 4 位半共陰紅色 LED 顯示，價格、金額精確到小數(shù)點后 2 位數(shù)，質(zhì)量精確到小數(shù)點后三位； 2. 硬件設(shè)計 傳感器模塊 要達到設(shè)計的性能要求，傳感器的精度起著決定性作用 ,本設(shè)計選用應(yīng)用于稱重系統(tǒng)90％以上的高精度電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變傳感器是將被測量的力通過它所產(chǎn)生的金屬彈性變形轉(zhuǎn)換成電阻變化的敏感元件。題目要求稱重范圍 10Kg ，重量 誤差不大于+ ，考慮到秤臺自重、振動和沖擊分量，還要避免超重損壞傳感器，所以傳感器量程必須大于額定稱重即 10KG。我們選擇的是 LPSIII 型傳感器，量程 20Kg ，精度為%，滿量程時誤差 ,可以滿足本系統(tǒng)的精度要求。 本設(shè)計的測量電路采用最常見的橋式測量電路（見圖 21），用到的是電阻應(yīng)變傳感器半橋式測量電路。它的兩只應(yīng)變片和兩只電阻貼在彈性梁上，測量電阻隨重力變化導(dǎo)致彈性梁應(yīng)變而產(chǎn)生的變化。電阻的變化使橋式測量電路的輸出電壓發(fā)生變化。即輸出電壓的變化反映出重 力的變化。電橋的輸出電壓可由下式表示 [2] ? ?2 4 1 2 3 42 4 1 2 3 4R R R R R RU o u t U inR R R R R R? ? ? ? ???? ? ? ? ???? ??U inU out+_+_ 輸入負極輸入正極R 1 △ R1 R 2 + △ R2R 4 + △ R4 R 3 △ R3B R I D G ER1 圖 21 全橋測量電橋圖 4 A/D轉(zhuǎn)換模塊 AD7705的結(jié)構(gòu) AD7705 是一個完整的 16位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部由多路模擬開關(guān)（ MUX）、緩沖器、可編程增益放大器（ PGA）、∑ △調(diào)制器、數(shù)字濾波器、基準電壓輸入、時鐘電路及串行接口組成。其中串行接口包括寄存器組，它由通訊寄存器、設(shè)置寄存器、時鐘寄存器、數(shù)據(jù)輸出寄存器、零點校正寄存器和滿程校正寄存器等組成。該芯片包括 2通道差 分輸入。 圖 22 AD7705的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 器件功能 AD7705 可編程增益放大器（ PGA）可通過指令設(shè)定，對不同幅度的輸入信號實現(xiàn) 1 3 6 128 倍的放大，因此 AD7705 即可接受從傳感器送來的低電平輸入信號 ，然后產(chǎn)生串行的數(shù)字輸出。利用 Σ Δ 轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)了 16 位無丟失代碼性能。選定的輸入信號被送到一個基于模擬調(diào)制器的增益可編程專用前端。片內(nèi)數(shù)字濾波器處理調(diào)制器的輸出信號。通過片內(nèi)控制寄存器可調(diào)節(jié)濾波器的截止點和輸出更新速率，從而對數(shù)字波器的第一個陷波進行編程。 AD7705 串行接口可配置為三線 SPI接口。增益值、信號極性以及更新速率的選擇可 緩沖器 電荷平衡型A/D 轉(zhuǎn)換器 數(shù)字濾波器 ∑ △調(diào)制器 PGA MUX 時鐘發(fā)生器 Vcc REF IN() REF IN(+) AIN1(+) AIN1() AIN2(+) AIN2() MCLK IN MCLK OUT GND DRDY RESET SCLK CS DIN DOUT A=1128 串行接口 寄存器組 5 用串行輸入口由軟件來配置。該器件還包括自校準和系統(tǒng)校準選項，以消除器件本身或系統(tǒng)的增益和偏移 誤差。 CMOS 結(jié)構(gòu)確保器件具有極低功耗，掉電模式減少等待時的功耗至 20μW （典型值）。 其主要特點如下： (1) 可將輸入信號范圍從 0～＋ 20mV 到 0～＋ 和 177。20mV ～ 177。 的信號進行處理； (2) 2 個全差分輸入通道的 ADC（ 16 位無丟失代碼、 %非線性）； (3) 可編程增益前端 增益： 1～ 128； (4) 有對模擬輸入緩沖的能力； (5) ～ 或 ～ 工作電壓； (6) 3V 電壓時，最大功耗為 1mW； (7) 等待電流的最大值為 8μA ； AD7705 各引腳功能 SCLK:串行接口時鐘輸入端。 MCLK IN：芯片工