【正文】 A/D轉(zhuǎn)換電路，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送至單片機(jī)進(jìn)行處理，并顯示結(jié)果。軟件部分由C語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)各部分的控制。（7）準(zhǔn)確度等級(jí)：國(guó)際法制計(jì)量組織把電子秤按照不同的分度數(shù)分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類(lèi)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù)n的范圍，如表因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用軟件仿真而不能進(jìn)行實(shí)際的稱(chēng)量，故信號(hào)的放大濾波電路部分舍去，直接輸入模擬電壓信號(hào)，放大濾波部分內(nèi)容會(huì)在第五章仿真總結(jié)與問(wèn)題補(bǔ)充中進(jìn)行后續(xù)介紹。（5）分度值：電子秤的測(cè)量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。（1）量程：一臺(tái)電子秤不計(jì)皮重，所能稱(chēng)量的最大的載荷Max，即電子秤在正常工作情況下，所能稱(chēng)量的最大值。 電子秤的工作原理當(dāng)被稱(chēng)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(chēng)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(chēng)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)。對(duì)稱(chēng)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(chēng)物體的狀態(tài)的影響要小；能在較差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。 482 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 電子秤的基本知識(shí)介紹 電子秤的基本結(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?？梢詫?shí)現(xiàn)稱(chēng)重、去皮、置零、計(jì)價(jià)和顯示等功能。今后, 隨著電子高科技的飛速發(fā)展, 電子秤技術(shù)的發(fā)展定將日新月異。綜合性：電子稱(chēng)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。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。 電子秤的發(fā)展趨勢(shì)電子秤的稱(chēng)重功能是基于微處理器這一核心技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。特別是在準(zhǔn)確度和可靠性等方面有了很大的提高。但是電阻應(yīng)變片壓力傳感器的一個(gè)嚴(yán)重缺陷是應(yīng)變靈敏度、應(yīng)變片本身的電阻都隨溫度變化，而且靈敏度隨溫度變化較大。電子稱(chēng)重系統(tǒng)制造技術(shù)及其應(yīng)用得到了新發(fā)展。而且目前市場(chǎng)上電子秤產(chǎn)品的整體水平不高，部分小型企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差且技術(shù)力量薄弱，設(shè)備不全，缺乏產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力，產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。 選題的意義電子秤是日常生活中常用的電子衡器，廣泛應(yīng)用于超市、大中型商場(chǎng)、物流配送中心。50年代開(kāi)始出現(xiàn)了以稱(chēng)重傳感器為主的電子衡器。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。當(dāng)時(shí)的帶電子裝置的衡器其稱(chēng)量工作是機(jī)械式的，但與稱(chēng)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。基于51單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)畢業(yè)論文III目錄1 緒論 1 選題的背景與意義 1 選題的背景 1 選題的意義 2 電子秤的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2 電子秤的研究現(xiàn)狀 2 電子秤的發(fā)展趨勢(shì) 3 本文的結(jié)構(gòu) 42 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 6 電子秤的基本知識(shí)介紹 6 電子秤的基本結(jié)構(gòu) 6 電子秤的工作原理 7 電子秤的計(jì)量參數(shù) 7 總體方案設(shè)計(jì) 8 系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)方案論證 9 電子秤分度數(shù)的設(shè)定 9 稱(chēng)重傳感器的選定 10 A/D轉(zhuǎn)換器的選定 16 單片機(jī)型號(hào)的選定 183 硬件設(shè)計(jì) 20 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 20 單片機(jī)主控單元的設(shè)計(jì) 20 單片機(jī)引腳說(shuō)明 20 AT89S51最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì) 24 傳感器單元設(shè)計(jì) 24 A/D轉(zhuǎn)換單元設(shè)計(jì) 25 鍵盤(pán)和顯示電路單元設(shè)計(jì) 27 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì) 27 顯示電路設(shè)計(jì) 27 系統(tǒng)總體原理圖 28 硬件抗干擾設(shè)計(jì) 284 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 31 主程序設(shè)計(jì) 31 LM4229液晶顯示驅(qū)動(dòng)程序 32 ADC0832采樣程序 33 鍵盤(pán)程序 335 系統(tǒng)仿真 35 歡迎界面的仿真 35 無(wú)重物情況仿真 36 稱(chēng)量物體仿真 37 最大量程仿真 38 仿真總結(jié)與問(wèn)題補(bǔ)充 39 仿真總結(jié) 39 問(wèn)題補(bǔ)充 396 總結(jié)與展望 41附錄程序 42參考文獻(xiàn) 521 緒論 選題的背景與意義 選題的背景（1）電子技術(shù)滲入衡器制造業(yè)隨著第二次世界大戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)繁榮，為了把稱(chēng)重技術(shù)引入生產(chǎn)工藝過(guò)程中去，對(duì)稱(chēng)重技術(shù)提出了新的要求，希望稱(chēng)重過(guò)程自動(dòng)化，為此電子技術(shù)不斷滲入衡器制造業(yè)。（2）電子秤步入社會(huì)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?，F(xiàn)代稱(chēng)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(xiāo)售領(lǐng)域中不可缺少的組成部分。80年代以來(lái)， 我國(guó)通過(guò)自行研制、引進(jìn)消化吸收和技術(shù)改造，已由傳統(tǒng)的機(jī)械式衡器步入集傳感器、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的電子衡器發(fā)展階段。電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了以杠桿平衡為原理的傳統(tǒng)機(jī)械式稱(chēng)量工具。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。國(guó)內(nèi)電子稱(chēng)重技術(shù)基本達(dá)到國(guó)際上20世紀(jì)90年代中期的水平，少數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)已處于國(guó)際領(lǐng)先水平。在不同的環(huán)境中，應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化，輸出零點(diǎn)漂移明顯。其中梅特勒．托利多公司生產(chǎn)的BBK4系列高精度電子秤精度達(dá)到了lmg，速度大約為1次／秒。由于目前在設(shè)計(jì)電子稱(chēng)重系統(tǒng)時(shí)大量地采用集成芯片，因此電子稱(chēng)重系統(tǒng)已經(jīng)擺脫了以往的電子模式，正向小型化、模塊化、智能化、集成化發(fā)展；其技術(shù)性能趨向于高速率、高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定性、高可靠性；其應(yīng)用性趨向于綜合性、組合性。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。對(duì)某些商用電子計(jì)價(jià)秤而言，只具備稱(chēng)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(xiāo)售信息，把稱(chēng)重與管理自動(dòng)化緊密結(jié)合，使稱(chēng)重、計(jì)價(jià)、進(jìn)庫(kù)、銷(xiāo)售管理一體化，實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化。同時(shí), 功能更加齊全的高精度的先進(jìn)電子秤將會(huì)不斷問(wèn)世, 其應(yīng)用范圍也會(huì)更加拓寬。其稱(chēng)重范圍為0～5Kg。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(chēng)物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱(chēng)電子秤的秤體，一般包括接受被稱(chēng)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。（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(chēng)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)償元件、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）。通常此電壓信號(hào)很小，需要通過(guò)前端信號(hào)處理電路進(jìn)行準(zhǔn)確的線性放大，放大后的模擬電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)被送入到主控電路的單片機(jī)中，單片機(jī)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、分析、由儀表的軟件來(lái)控制各種運(yùn)算。（2）安全載荷：為電子秤正常稱(chēng)量案范圍的120%。用e或d來(lái)表示。21所示。該電子秤可以實(shí)現(xiàn)顯示商品的名稱(chēng)、單價(jià)、重量、總價(jià)等功能。單片機(jī)最小系統(tǒng)由AT89S51和外圍的時(shí)鐘電路及復(fù)位電路組成?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)完全與OIML規(guī)定接軌，衡器計(jì)量檢定規(guī)程完全按OIML規(guī)定而來(lái)。500e m≤2000e177。由表22可知，它的整個(gè)稱(chēng)量范圍允差規(guī)定是變化的，誤差是從大到小再變大，最高準(zhǔn)確度在中間。這樣設(shè)置決定了電子秤的準(zhǔn)確度首檢為177?？紤]到不同使用地點(diǎn)的重力加速度和空氣浮力對(duì)轉(zhuǎn)換的影響，稱(chēng)重傳感器的性能指標(biāo)主要有線性誤差、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點(diǎn)溫度特性和靈敏度溫度特性等。1．常用各種稱(chēng)重傳感器稱(chēng)重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動(dòng)式、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等8類(lèi)，以電阻應(yīng)變式使用最廣。加在承重臺(tái)上的被測(cè)物通過(guò)傳力杠桿系統(tǒng)使表盤(pán)軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)移動(dòng)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)，使莫爾條紋也隨之移動(dòng)。光電池將透過(guò)碼盤(pán)接受光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后由電路進(jìn)行數(shù)字處理，最后在顯示器上顯示出代表被測(cè)質(zhì)量的數(shù)字。液壓式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固，測(cè)量范圍大，但準(zhǔn)確度一般不超過(guò)1/100。電磁力式傳感器準(zhǔn)確度高，可達(dá)1/2000～1/60000，但稱(chēng)量范圍僅在幾十毫克至10千克之間。只要測(cè)出頻率的變化便可求出被測(cè)物的質(zhì)量。磁極變形式傳感器的準(zhǔn)確度不高，一般為1/100，稱(chēng)量范圍為幾十至幾萬(wàn)千克。振弦式傳感器的彈性元件是弦絲。振弦式傳感器的準(zhǔn)確度較高，可達(dá)1/1000～1/10000，稱(chēng)量范圍為100克至幾百千克，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，造價(jià)高。測(cè)出固有頻率的變化，即可求出重物施加于音叉上的力，進(jìn)而求出重物質(zhì)量。外框架經(jīng)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)與機(jī)座聯(lián)接，并可繞垂直軸Z旋轉(zhuǎn)。陀螺儀式傳感器響應(yīng)時(shí)間快(5秒)，無(wú)滯后現(xiàn)象，溫度特性好（3ppm），振動(dòng)影響小，頻率測(cè)量準(zhǔn)確精度高，故可得到高的分辨率(1/100000)和高的計(jì)量準(zhǔn)確度(1/30000～1/60000)。測(cè)量電路測(cè)出應(yīng)變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號(hào)輸出。稱(chēng)重傳感器的選擇主要從以下幾個(gè)方面考慮。一般來(lái)講，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱(chēng)量的準(zhǔn)確度就越高。稱(chēng)重傳感器已按準(zhǔn)確度等級(jí)劃分，非自動(dòng)衡器稱(chēng)重傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)要選擇與電子秤相對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確度等級(jí)。譬如鋁合金懸臂梁傳感器適合于電子計(jì)價(jià)秤、平臺(tái)秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于電子皮帶秤、分選秤等；鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車(chē)衡等；柱式傳感器適用于汽車(chē)衡、動(dòng)態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。相應(yīng)的環(huán)境因素下我們必須選擇對(duì)應(yīng)的稱(chēng)重傳感器才能滿足必要的稱(chēng)重要求。電阻應(yīng)變片所感受的機(jī)械應(yīng)變量一般為106~102，隨之而產(chǎn)生的電阻變化率也大約在106~102數(shù)量級(jí)之間。圖22為電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器橋式測(cè)量電路。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： （25）式中K為應(yīng)變片靈敏系數(shù)，ε為應(yīng)變量。再加之應(yīng)變片阻值變化的絕對(duì)值相同，即 （26） （27）因此 （28）若考慮Rm，則電橋的輸出電壓變成： （29）令，則 （210）Su稱(chēng)為傳感器系數(shù)或傳感器輸出靈敏度。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?．A/D轉(zhuǎn)換器的分類(lèi)：（1）積分型積分型ADC工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度信號(hào))或頻率(脈沖頻率)，然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個(gè)n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換，所以稱(chēng)為 Half flash(半快速)型。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度)信號(hào)，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。其原理是首先將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計(jì)數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)換器決定分辨率的高低，在系統(tǒng)中，A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率應(yīng)比系統(tǒng)允許引用誤差高一倍以上。逐次逼近型屬于中速A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為納秒級(jí)，用于個(gè)通道過(guò)程控制和聲頻數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。（5）A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)束。其現(xiàn)象是在正常使用時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器芯片電流驟增，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)燒壞芯片。影響性能價(jià)格比的因素除單片機(jī)的性能價(jià)格外，還包括硬件和軟件設(shè)計(jì)的容易程度、相應(yīng)的工作量大小，以及開(kāi)發(fā)工具的性能價(jià)格比。AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)。 此外，AT89S51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。圖31 系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)方框圖 單片機(jī)主控單元的設(shè)計(jì) 單片機(jī)引腳說(shuō)明AT89S51單片機(jī)芯片為40個(gè)引腳，圖32為單片機(jī)AT89S51引腳圖。對(duì)內(nèi)部Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié)、校驗(yàn)程序、輸出指令字節(jié)時(shí)，要求外接上拉電阻；P1口：P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口，輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL。P3引腳功能復(fù)用見(jiàn)表31所示：表31 P3口引腳功能復(fù)用串行通訊輸入(RXD)串行通訊輸出(TXD)外部中斷0( INT0)外部中斷1(INT1)定時(shí)器0輸入(T0)定時(shí)器1輸入(T1)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通RDRST：在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上的高電平出現(xiàn)在此管腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。但訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不會(huì)有脈沖輸出；EA/Vpp：外部訪問(wèn)允許端。對(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō),最小系統(tǒng)包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。微處理器系統(tǒng)在開(kāi)始工作時(shí)必須對(duì)微處理器內(nèi)部的寄存器等進(jìn)行復(fù)位，使各個(gè)寄存器的值設(shè)為預(yù)定狀態(tài)才能順利開(kāi)始工作。本文從可靠性和成本考慮最終選用電阻電容來(lái)搭建復(fù)位電路。其主要技術(shù)指如表32所示：表32 LpsⅢ型稱(chēng)重傳感器技術(shù)指標(biāo)額定載荷Kg3,6,10,20,30,50靈敏度mV/V177。ADC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；178。 8P、14PDIP（雙列直插）、PICC多種封裝；178。 CH1：模擬輸入通道1，或作為IN+/使用；178。 CLK：芯片時(shí)鐘輸入；178。圖35 單片機(jī)與ADC0832連接圖當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可以任意，當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。 顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中顯示部分