【正文】 五邑大學(xué) 信息工程學(xué)院課 程 設(shè) 計 報 告課程名稱： 電子系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) 專 業(yè)： 通信工程 班 級： AP10059 學(xué) 號： AP1005941 姓 名： 張琰 指導(dǎo)教師： 周開利 設(shè)計時間： 2012/9/1/—2013/1/5 評定成績： 設(shè)計課題題目：___基于單片機的數(shù)字電子稱設(shè)計___一、設(shè)計任務(wù)與要求通過單片機控制設(shè)計一個具有顯示單價、質(zhì)量和計算總價等智能數(shù)字電子秤。并通過電阻式應(yīng)變片進行稱重測量。通過按鍵可以調(diào)整單價、最大稱量值，并且能實現(xiàn)去皮處理。具有超重自動報警功能。附加顯示功能二、課題分析與方案選擇數(shù)字電子秤通過秤量，需要將相關(guān)數(shù)據(jù)以及結(jié)果顯示出來，所以需要有顯示電路。方案一：采用LED數(shù)碼管顯示。LED數(shù)碼管經(jīng)過合理的設(shè)置可以完成顯示被測物質(zhì)量、單價、總價，以及顯示最大稱量值的任務(wù)，并且經(jīng)濟耐用。同時LED具有高亮度、高刷新率的優(yōu)點，能提供寬達160度的視角，可以在較遠的距離上看清楚。但是它的顯示存在信息量少，顯示不直觀，不易理解，連線復(fù)雜等缺點。方案二：采用LCD液晶屏顯示。LCD液晶屏具有字符顯示的功能，不但可以同時顯示被測物質(zhì)量、單價、總價以及最大稱量值，還可以同時顯示相應(yīng)的控制命令、指示符號及單位等，信息量豐富且直觀易懂。另外，液晶顯示具有功耗低，體積小，質(zhì)量輕，壽命長，不產(chǎn)生電磁輻射污染等優(yōu)點。綜合比較兩者的優(yōu)缺點，本設(shè)計最終采用LCD1602作為顯示模塊?？傮w方案設(shè)計：綜合考慮本次設(shè)計要求、現(xiàn)有元器件資源、元器件價格和對元器件的熟悉掌握程度，本次設(shè)計選用STC89C52作為CPU控制器，ADC0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，LCD1602作為顯示器件，再配以其他相關(guān)元器件來實現(xiàn)硬件電路的設(shè)計。 單元電路分析與設(shè)計1．傳感器的設(shè)計：(!)使用應(yīng)變片式的電阻傳感器。(2)電阻應(yīng)變式傳感器測量電路設(shè)計：由于機械應(yīng)變一般都很小，要把微小應(yīng)變引起的微小電阻值的變化測量出來，就需要設(shè)計專用的測量電路。常采用橋式測量電路。橋式測量電路如下圖所示，它有四個電阻，其中任何一個電阻均可以是應(yīng)變片，當(dāng)兩組對邊的阻值乘積相等(即R8*R10=R9*(RV4+R11))時，電路平衡輸出電壓為零，(RV4變化1%)時都會有電壓輸出。本次設(shè)計采用一個應(yīng)變片構(gòu)成的單臂測量電路，而通過兩個應(yīng)變片可增大一倍的秤量值。圖中用(RV4+R11)代替350應(yīng)變片BF3503AA (23) N8，U+、U為輸出端。（3）放大電路設(shè)計： 傳感器輸出電壓為毫伏級，而A/D轉(zhuǎn)換器所能處理的電壓是0~5V，所以必須在A/D轉(zhuǎn)換器前加入一個前置差動放大電路以實現(xiàn)電壓的放大，放大倍數(shù)為100~1000倍，使輸出電壓為0~5V。由于單運放在應(yīng)用中要求外圍電路匹配精度高、增益調(diào)整不便、差動輸入阻抗低，而三運放結(jié)構(gòu)具有差動輸入阻抗高、共膜抑制比高、偏置電流低等優(yōu)點，且有良好的溫度穩(wěn)定性，低噪聲輸出和增益調(diào)整方便，適于在傳感電路中應(yīng)用。如圖所示，采用LM324中的三個運放組成該放大電路。圖中R為增益調(diào)節(jié)電阻，可實現(xiàn)1g級別調(diào)整。U1：A，B為兩個電壓跟隨器，U1：C為差分放大器，根據(jù)計算公式：可知通過改變外圍電阻值即可調(diào)整放大倍數(shù)，該電路放大倍數(shù)為500以上。U+、U為感應(yīng)信號信號輸入端，OUT為輸出端。：（1）ADC0809原理簡介：ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0808是ADC0809的簡化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時采用ADC0808進行A/D轉(zhuǎn)換，實際使用時采用ADC0809進行A/D轉(zhuǎn)換。（2）A/D轉(zhuǎn)換電路圖：ADC0809引腳功能：1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模擬量輸入端。 115和17～21：8位數(shù)字量輸出端。 22（ALE）：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 6（START）： A／D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。 7（EOC）： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 9（OE）：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 　　10（CLK）：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 　　12（VREF（+））和16（VREF（））：參考電壓輸入端 23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。11（Vcc）：主電源輸入端；13（GND）：地。（圖中沒顯示出來）上圖中，74HC74為雙上升沿D觸發(fā)器。ADDA、ADDB、ADDC接地，選擇IN0為模擬量輸入端。為了調(diào)試方便，輸入端通過一個單刀雙擲開關(guān)選擇電位器模擬輸出或應(yīng)變片感應(yīng)信號輸出，先擲電位器端當(dāng)ADC0808工作正常時，再擲向應(yīng)變片感應(yīng)信號輸出端。由于ADC0808芯片的時鐘頻率的要求，則需要將單片機的ALE信號分頻再傳給ADC0808，本設(shè)計選用兩個D觸發(fā)器對ALE信號進行分頻。ADC0808數(shù)字輸出端直接接單片機P1口即可。：（1）液晶顯示原理簡介：液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。，因為一個字符由或點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。（2）顯示電路圖：LCD1602引腳功能：3腳（VEE）為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高會產(chǎn)生“鬼影”，實際使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。4腳（RS）為寄存器選擇端，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。5腳（RW）為讀寫信號線，高電平時進行讀操作、低電平時進行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。6腳（E）為時能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。7—14腳（D0——D7）為8位雙向數(shù)據(jù)線。15腳為背光源正極；16腳為背光源負極。圖中RN1為10K排阻，用作上拉電阻。：本設(shè)計采用蜂鳴器作為報警器，從而實現(xiàn)閥值報警功能。其設(shè)計電路如圖所示，將蜂鳴器的正極接VCC，負極接PNP三極管S9012的集電極，，S9012無法導(dǎo)通，蜂鳴器不叫，S9012導(dǎo)通，蜂鳴器報警。電路圖如下：四、總原理圖及元器件清單1．總原理圖主程序設(shè)計的流程如下圖所示，開機后先對LCD1602進行初始化，并顯示單價及上限閥值，接下去則循環(huán)采集AD數(shù)據(jù)及鍵盤程序。：AD數(shù)據(jù)采集由ADC0808芯片來完成，主要分為啟動、讀取數(shù)據(jù)、等待轉(zhuǎn)換結(jié)束、讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果、采集的數(shù)據(jù)求和、取平均幾個步驟。ADC0809初始化后，就具有了將某一通道輸入的0~5V模擬信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字量0x00~0xff,然后再存入指定緩沖單元中。其轉(zhuǎn)換方式可以采用程序查詢方式，延時等待方式和中斷方式三種。本設(shè)計采用的是延時等待方式，具體程序流程圖如圖所示。AD采集子程序啟動ADC0808等待轉(zhuǎn)換結(jié)束采集數(shù)據(jù)將所采集的數(shù)據(jù)相加是否采集了10次？返回主程序采集數(shù)據(jù)取平均YN開始LCD1602初始化顯示初始化AD數(shù)據(jù)采集及處理鍵盤掃描及處理：在本設(shè)計中，總共用到三個按鍵。按鍵0是模式切換鍵，按一下進入單價設(shè)定狀態(tài)，按兩下進入最大稱量值設(shè)定狀態(tài)，按三下進入去皮處理狀態(tài)，再按一下返回正常顯示。按鍵1實現(xiàn)對單價或最大稱量值加一的功能。按鍵2實現(xiàn)對單價或最大稱量值減一的功能。每個按鍵對應(yīng)的流程圖如下所示。按鍵0子程序返回主程序Count+1Count=0Count=1,進入單價調(diào)整狀態(tài)Count=2,進入上限調(diào)整狀態(tài)Count=3,進入去皮處理狀態(tài)Count=3?YN單價1量程上限1按鍵2子程序返回主程序Count=1?Count=2?YYNN單價+1量程上限+1按鍵1子程序返回主程序Count=1?Count=2?YYNN程序如下：includeincludeincludedefine uch