【正文】 接等環(huán)節(jié)，不但降低了成本，而且還提高了穩(wěn)定性和可靠性。這就使得秤體與稱重傳感器合二為一。同時(shí)還降低了成本，增強(qiáng)了企業(yè)的市場競爭能力。對某些商用電子計(jì)價(jià)秤來說，只單單具備稱重、計(jì)價(jià)、顯示、打印這些功能還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，現(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求它能提供各種銷售信息，把稱重與管理自動化緊密結(jié)合在一起，使稱重、計(jì)價(jià)、進(jìn)庫、銷售管理一體化，實(shí)現(xiàn)管理自動化。電子秤產(chǎn)品的整體水平不高，部分小企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量差且技術(shù)力量薄弱，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，電子秤產(chǎn)品處在低層次。 設(shè)計(jì)要求 （1）基本要求設(shè)計(jì)并制作一款基于單片機(jī)的數(shù)字電子秤。 （3）主要設(shè)計(jì)功能如下： ① 可實(shí)現(xiàn)電子稱基本的稱重功能（稱重范圍為 0～10Kg ，重量誤差不大于177。數(shù)據(jù)采集 AD 轉(zhuǎn)換 單片機(jī)處理 LED 顯示圖 21 數(shù)碼管顯示方案簡圖 此方案利用數(shù)碼管顯示物體重量，簡單可行，可以采用內(nèi)部帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)。又因?yàn)椴捎昧司哂心?shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)，系統(tǒng)電路過于簡單，系統(tǒng)硬件的擴(kuò)展必受到限制，電子秤的功能過于單一，達(dá)不到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。在顯示重量時(shí)，如果數(shù)碼管沒有足夠的位數(shù)，對大部分字符不能很好的顯示，不僅稱量物體重量的精度必受到限制，而且動態(tài)掃描時(shí)處理不好易出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換的能力，而且滿足設(shè)計(jì)要求，可以顯示購物清單、所稱量的物體信息等相關(guān)內(nèi)容，當(dāng)需要增加擴(kuò)展功能時(shí)可以通過切換液晶顯示界面的方式來實(shí)現(xiàn)。 電子秤的主要組成 通過以下部分的介紹，可以對電子秤的主要模塊以及工作原理有一個(gè)大概的了解。 對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應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對被稱物體的狀態(tài)的影響要小；能在較差的工作條件下工作；有較好的頻率特性；穩(wěn)定可靠。當(dāng)然由于專用芯片的技術(shù)性和專一性強(qiáng)，本設(shè)計(jì)不考慮用電子秤的專用芯片。其中液晶顯示又包含很多種，如 16012864 等等許多。此信號由放大電路進(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)字信號再送到微處器的 CPU 處理，CPU 不斷掃描鍵盤和各功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運(yùn)算。 （1）量程：電子衡器的最大稱量 Max，即電子秤在正常工作情況下，所能稱量的最大值。表 21 不同準(zhǔn)確度的電子秤和分?jǐn)?shù)度標(biāo)志及等級 電子秤分類 分度數(shù)范圍特種準(zhǔn)確度 基準(zhǔn)衡器 n 100000高準(zhǔn)確度 精密衡器 10000 n≤100000中準(zhǔn)確度 商業(yè)衡器 1000 n≤10000普通準(zhǔn)確度 粗衡器 100n≤10003 元件選擇及硬件電路的設(shè)計(jì) 以下主要介紹內(nèi)容是電子秤的元件以及硬件電路模塊。AT89S52 芯片具有以下特性： （1）指令集和芯片引腳與 Intel 公司的 8051 兼容； （2）8KB 片內(nèi)在系統(tǒng)可編程 Flash 程序存儲器； （3）時(shí)鐘頻率為 0～33MHz； （4）128 字節(jié)片內(nèi)隨機(jī)讀寫存儲器（RAM） ； （5）32 個(gè)可編程輸入/輸出引腳； （6）2 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器； （7）2 個(gè)中斷優(yōu)先級； （8）全雙工串行通信接口； （9）監(jiān)視定時(shí)器； （10）2 個(gè)數(shù)據(jù)指針。其工作原理是基于某些材料受力后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。功率小，輸出的能量微弱，電纜的分布電容及噪聲干擾影響輸出特性，這對外接電路要求很高。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為△R/R后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很微小，難以直接精確測量，且不便處理。Rd RaRc RbEinEout圖 32 電阻應(yīng)變式傳感器原理圖 設(shè)各橋臂的初始電阻為 Ra=Rb=Rc=Rd=R，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，4 個(gè)橋臂電阻分別產(chǎn)生微小變化，輸出信號電壓可由下式給出： ????Rcb2Rad2Einout ?????上式說明電橋的輸出電壓 Eout 和四個(gè)橋臂的應(yīng)變片感受應(yīng)變量的關(guān)系。降低了電子秤的整機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性。通道 A 的可編程增益為 128 或 64，對應(yīng)的滿額度差分輸入信號幅值分別為177。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的 A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。LCD1602 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0D7 和 RS、R/W、EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光調(diào)節(jié)。因此，用 LCD1602 能很好的滿足設(shè)計(jì)要求。該系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)如圖 24 所示。但單片機(jī)本身是不能自動復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)。復(fù)位后，P0P3 口輸出高電平且使這些雙向口皆處于輸入狀態(tài)，并將 07H 寫入堆棧指針 SP，同時(shí)將PC 和其余特殊功能寄存器清零。單片機(jī)的時(shí)序就是 CPU 在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號的時(shí)間順序。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)引腳 XTAL1 和 XTAL2 靠近。圖 36 顯示電路圖P1 的引腳 1 和引腳 2 為液晶 1602 地和電源引腳。EN 為使能端，當(dāng) EN 由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。超重報(bào)警指示電路如圖 37 所示。編碼鍵盤本身除了按鍵以外，還包括產(chǎn)生編碼的硬件電路，使用雖然方便，但價(jià)格較高，在一般單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中很少采用。圖 38 按鍵輸入電路圖在這種行列式無編碼鍵盤中，對按鍵的識別由軟件完成，通常有兩種方法：一是速度較快的線反轉(zhuǎn)法；二是傳統(tǒng)的行掃描法。若矩陣鍵盤上有按鍵被按下，則低四位中會會有一個(gè)電平 1 翻被轉(zhuǎn)為 0，高四位則不會改變電平狀態(tài)，然后即可確定矩陣鍵盤上被按下的按鍵的所在列的具體位置。反之，若所有列線電位均為高電平，則表示矩陣鍵盤中沒有按鍵被按下。若某根列線的電位為低電平，則被按下的按鍵就處在這根列線和低電平行線的交叉處。圖 39 HX711 轉(zhuǎn)換電路圖 如果將管腳 XI 接地，HX711 將自動選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器，并自動關(guān)閉外部時(shí)鐘輸入和晶振的相關(guān)電路。此時(shí)，若晶振頻率為 ，輸出數(shù)據(jù)速率為準(zhǔn)確的 10Hz 或80Hz。外部時(shí)鐘輸入信號的幅值可低至 150mV。第 25 至 27 個(gè)時(shí)鐘脈沖用來選擇下一次 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入通道和增益，參見表 33。 硬件電路圖與 PCB 板線路的繪制本部分內(nèi)容主要對用到的軟件以及原理圖、PCB 圖繪制的過程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。圖 310 PCB 圖4 軟件設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)完成后，沒有軟件的運(yùn)行是無法工作的。和匯編相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 Keil c51 可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。程序采用模塊化的結(jié)構(gòu)，這樣程序結(jié)構(gòu)清楚，易編程和易讀性好，也便于調(diào)試和修改。 按鍵模塊流程圖鍵盤電路設(shè)計(jì)成 4*4 矩陣式，在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。 顯示模塊流程圖 顯示子程序主要是來判斷是否需要顯示，以及如何去顯示，也是十分重要的程序之一。如若沒有按鍵按下和被秤物體，則液晶顯示器上顯示信息不會有變化。下一步工作就是進(jìn)行實(shí)物制作了，而實(shí)物制作的第一步就是對電路進(jìn)行排版布線；雖然 Protel99SE 軟件有自動布局布線的功能，但是，我還是選擇了手動布線。角或曲線，避免直角的拐角。不過在剛轉(zhuǎn)印好的時(shí)候，首先應(yīng)檢查是否轉(zhuǎn)印完整，若有斷線、走線空心的問題，必須用油墨筆將斷線補(bǔ)起來，空心的走線填完整。最后，打孔完成，用砂紙將毛糙磨平，這樣電路圖的繪制與 PCB 板的制作就順利完成了。在焊接過程中，沒焊接完一項(xiàng)，則用筆將相應(yīng)選項(xiàng)劃掉，這樣便于后續(xù)焊接操作。當(dāng)然，對于高手來說，這個(gè)并不是問題。 （4）進(jìn)行集成電路芯片的焊接之前需保證芯片放置方向的正確無誤。對于電容及二極管元器件，一般有顯著標(biāo)識的一端應(yīng)為負(fù)。有源晶振一般有四個(gè)引腳，需注意每個(gè)引腳定義，避免焊接錯(cuò)誤。（8）焊接過程中應(yīng)及時(shí)記錄發(fā)現(xiàn)的 PCB 設(shè)計(jì)問題，比如安裝干涉、焊盤大小設(shè)計(jì)不正確、元器件封裝錯(cuò)誤等等，以備后續(xù)改進(jìn)。這是理論指導(dǎo)實(shí)踐最重要的一步，調(diào)試工作需要耐心與恒心，所以在調(diào)試過程中必須保持冷靜的頭腦，較強(qiáng)的電路分析能力。比如系統(tǒng)的超量程信號直接由單片機(jī)送入報(bào)警電路，沒有設(shè)計(jì)保護(hù)電路再入單片機(jī)處理后送入報(bào)警電路。 實(shí)物效果圖經(jīng)過導(dǎo)師的細(xì)心指導(dǎo)和自己不懈的努力，實(shí)物最終得以調(diào)試成功，最終完成的實(shí)物效果圖如圖 51 所示。通過硬件的少量擴(kuò)展和軟件的修改，能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越的計(jì)價(jià)秤、電子臺秤等，滿足各行各業(yè)對現(xiàn)代電子衡器的需求。在本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)中，我熟練掌握了單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)和接口技術(shù)，同時(shí)對稱重傳感器的原理及應(yīng)用有了一定的了解，掌握了各種控制電路及其相關(guān)元器件的使用。但是，寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是對自己的提高有著極大的幫助。這次設(shè)計(jì)得以順利完成，首先我想感謝我的指導(dǎo)老師王老師。另外，與我一組的同學(xué)，在我遇到一些問題時(shí)，是他們的熱心幫助讓我更加有信心做好畢業(yè)設(shè)計(jì)，從而使我的設(shè)計(jì)順利的完成。 //AD 采樣值long AD_DAT。uint Price_dat=99。 //數(shù)字鍵按下標(biāo)志uchar check_flag=0。for(i=xms。j)。if(AdValAD_Ref1){dat=(uint)((AdValAD_Ref1)/)。}if(BP_DAT1Peel_ad)BP_DAT=BP_DAT1Peel_ad。 //精度 5gTotal_Sum=(uint)((Price_dat*BP_DAT)/1000)。 dat_tab[1]=Price_dat%10。case 2: if(check_flag==0) { dat_tab[2]=Price_dat%100/10。 }break。 Price_dat=dat_tab[2]*100+dat_tab[1]*10+dat_tab[0]。 dat_tab[1]=Price_dat%10。case 6: if(check_flag==0) { dat_tab[2]=Price_dat%100/10。 }break。 Price_dat=dat_tab[2]*100+dat_tab[1]*10+dat_tab[0]。 dat_tab[1]=Price_dat%10。case 10: if(check_flag==0) { dat_tab[2]=Price_dat%100/10。 }break。 Price_dat=。 dat_tab[1]=Price_dat%10。 dat_tab[0]=2。 Price_dat=dat_tab[2]*100+dat_tab[1]*10+dat_tab[0]。case 8:break。 dat_tab[1]=Price_dat%10。 dat_tab[0]=5。 Price_dat=dat_tab[2]*100+dat_tab[1]*10+dat_tab[0]。case 4:break。 dat_tab[1]=Price_dat%10。 dat_tab[0]=8。 Price_dat=dat_tab[2]*100+dat_tab[1]*10+dat_tab[0]。}include include void keyscan(){key()。BP_DAT=(0BP_DAT)。}else{dat=(uint)((AD_Ref1AdVal)/)。uint 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