【正文】 供 其他源 代碼 文件 調(diào)用 。 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設(shè)計 21 圖 42程序 流程圖 各個 模塊程序設(shè)計 說 明 鍵盤掃描程序 矩陣 鍵盤 掃描程序 是 在 “ ” 源 文件中實現(xiàn)的 。 A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計 HX711 有 兩條串口通訊線分別 是 數(shù)據(jù) 線 DOUT 和時鐘 線 PD_SCK， 利用 者兩個引腳可以 輸出數(shù)據(jù)和選擇輸入通道以及 增益。 剩下 的第 25到 第 27個時鐘脈沖 是 用來 設(shè)定 下一次 A/D 轉(zhuǎn)換的 數(shù)據(jù) 輸入通道 以及 增益 調(diào)節(jié) 的。 具體 換算方法為： 傳感器 電源為固定的 ， 傳感器 靈敏度為 1mv/v,經(jīng)過 A/D 的 128 倍 放大后的滿量程電壓 （重物 為 5kg 時） 的 表達(dá)式為： *1mv/V*128 = （ ） 同時 A/D 的 參考電壓也是 ，所以，不難得出滿量程最終輸出的二進(jìn)制數(shù)為 ： *224/ ≈ 2147483 （ ） 根據(jù) 傳感器的線性特征，可以得到，當(dāng)輸出二進(jìn)制數(shù)為 n 時 ，對應(yīng)的實際質(zhì)量 x 為 ： x≈ n/ 顯示程序設(shè)計 12864 的 程序設(shè)計采用并行顯示方 式 的，具體的端口定義見圖 43： 圖 43 12864端口 定義 液晶初始化完成后，先顯示屏幕上一些固定的信息，然后再顯示從傳感器或芯片上讀出的數(shù)據(jù)。時鐘 模塊程序的流程圖如圖 44 圖 44時鐘 模塊 程序 流程圖 溫度模塊程序設(shè)計 溫度 模塊 的 主 函數(shù)中先調(diào)用 DS18B20 的 初始化函數(shù) 即“ init_DS18B20( )” ， 然后再 在 大循環(huán) 中調(diào)用 DS18B20 的 溫度獲取函數(shù) 。 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設(shè)計 25 第 5 章 系統(tǒng)整體 校調(diào) 調(diào)試方法 和步驟 根據(jù) 前面 所述模塊化的編程方法，系統(tǒng)的調(diào)試基本上也遵循了這一原則 。 當(dāng) 各個模塊 軟件 仿真和硬件測試通過后，需要進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試，也就是要把各個獨立的模塊給整合 進(jìn) 一個系統(tǒng) 。其中 萬年 歷模式中 時間 顯示 相對 比較 簡單 ，程序調(diào)試的難點在于時間 調(diào)整 函數(shù)的處理 。 圖 51 和 圖 52 是 某些模塊的仿真過程 。 由于軟件 仿真 和實際的硬件一般都存在一定的 差距 ，軟件仿真通過的模塊不一定可以在硬件測試中通過。 DS18B20 的 溫度分高 分 為兩個字節(jié)存放在兩個寄存開始 DS1302 初始化 按鍵 B 是否被按下 YES 進(jìn)入 時間調(diào)整狀態(tài) 時鐘 芯片正常走時模式 讀取 內(nèi)部寄存器中時間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后顯示在 12864 屏幕 上 NO 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設(shè)計 24 器 中， 讀取之后需要把兩字 節(jié) 的數(shù)據(jù)合并，然后轉(zhuǎn)換為 12864 可以 直接顯示的字符，最后在液晶屏上顯示出當(dāng)前的溫度值。 報警模塊程序設(shè)計 報警 模塊 的程序 非常簡單， 根據(jù) 硬件電路的設(shè)計，只要當(dāng)讀取的傳感器的數(shù)據(jù)超過了設(shè)定值，此時只要將連接蜂鳴器 和 LED 的 I/O 口 置為低電平，蜂鳴器 和 LED 就會產(chǎn)生報警信號 ，經(jīng)過 測試連續(xù)的蜂鳴器報警聲太過尖銳，會引起使用者的不適，因此后期程序 經(jīng)過 了改進(jìn)，在程序中加入了稍許的延時，實現(xiàn)了 間歇 性的報警聲 ， 效果較之以前有很大提高。 詳細(xì)設(shè)置 參見表 41。 DOUT 從高電平變低電平后， 說明 A/D 轉(zhuǎn)換 已經(jīng)就緒，此時如果 PD_SCK 輸入 了 25 到 27個的時鐘脈沖。 由于 系統(tǒng) 沒有 設(shè)計 硬件消抖電路，因此需要在程序中加入軟件消抖，具體的實現(xiàn)方法是加入適當(dāng)?shù)难訒r，以消除 按鍵 抖動 造成 的電平跳變 ， 從而增加按鍵 穩(wěn)定 性。 這樣的程序設(shè)計方法 也 便于對 各 個模塊的調(diào)試 采 取 分而治之，然后再各個擊 破 的策略 ， 可以盡可能地減小程序調(diào)試的難度。因此 本 設(shè)計采用 KEIL V4 版本 作為系統(tǒng)軟件開發(fā) 環(huán)境 是非常合適的。 但這 些 都只 是相對于匯編語言來講的 ,如果 程序編寫得科學(xué)合理，那么 C 語言 也可以 編寫非常精簡和高效率的 程序 代碼 ,同時 C 語言的 易 讀性和可移植性卻 是 匯編語言 望塵莫及 的 ,編程效率 將會 大大高于匯編語言 ， 減小了程序眼的編程難度。 具體 電路 設(shè)計如圖 37 圖 37時鐘 模塊原理圖 DS18B20 由于是單總線 芯片，其電路設(shè)計也非常簡單 ， 數(shù)據(jù)端口接單片機的 ， 如圖 圖 38時鐘 電路原理圖 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設(shè)計 19 第 4 章 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計 編程語言和開發(fā)工具的選擇 編程語言的選擇 51 單片機的編程語言 有 匯編語言 或是 C51 語言 等 高級語言 。相反如果模塊選擇失當(dāng)，整個設(shè)計進(jìn)程將會大費周折， 最 終的 結(jié)果 往往也不理想。 ℃ 。 接觸式 一類 的 傳感器 的 熱電偶或熱電阻的測溫范圍大，并且 靈敏度 高，轉(zhuǎn)換時間短，但是需要 與之 配套的 外圍 電路相對復(fù)雜，適用于專用的測溫儀器的開發(fā)，考慮到本系統(tǒng)中的測溫功能 只是 其中一個輔助功能，對溫度傳感器的測溫 性能 并無特別高的要求， 為了 簡化電路設(shè)計減小開發(fā)難度， 在此 選用集成溫度傳感器。 DS1302 的 管 腳 示意 圖如圖 28 圖 28 DS1302管腳 示意圖 溫度 傳感器 從 大 的方面來分可以分為接觸式和非接觸式 。 經(jīng)過 對比， 我 決定選用 DS1302 作時鐘 芯片，因為其技術(shù)相對比較 成熟 ，價格 適中， 功能也符合設(shè)計的要求。這些 芯片都具有 接口簡單、 成本 低廉 、 應(yīng) 用 簡單 的優(yōu)點 ， 因而在 目前 的 電子設(shè)備中被廣泛地 應(yīng) 用。 但是 無源 蜂鳴器 的 控制程序就要 遠(yuǎn)遠(yuǎn) 比有源蜂鳴器復(fù)雜了，其中 往往 需要 涉及 定時器的編程 ， 相反有源蜂鳴 器的編程非常簡單只需要控制 I/O口 電平的 高低 變化就可以了 。有源蜂鳴器內(nèi)部帶 有 獨立的震蕩源， 因此 只要一通電就會 發(fā)出 響聲 ； 但是 無源 蜂鳴器 內(nèi)部 是沒有 震蕩源 的 ，所以直流信號無法 直接驅(qū)動 其鳴叫。 蜂鳴器是一種 常見 的電子訊響 設(shè)備 ， 蜂鳴器 被 廣泛 地 應(yīng)用于 游戲機 ，家用電器和醫(yī)療設(shè)備等 電子設(shè)備 的報警 電路中 。 系統(tǒng)選用的 是 12864 液晶屏 ， 內(nèi)置 字庫， 采用 8 位并行 數(shù)據(jù) 傳輸 模式 ， 它的 顯示分辨率為12864, 可以同時 最多顯示四行 32 個 16*16 點 陣 的 漢字 或 64 個 16*8 點 陣 的 西文 字母 ?？梢姅?shù)碼管 只適用 于1 2 3 功 能 轉(zhuǎn) 換 4 5 6 時 間 調(diào) 整 7 8 9 去 皮 功 能 * 0 預(yù) 留 按 鍵 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設(shè)計 13 顯示內(nèi)容相對較少的情況，當(dāng)顯示內(nèi)容較多 時 ，數(shù)碼管往往就 顯得 鞭長莫及了。 ② 體積 可以做得很小， 適用于 筆記本等高端 產(chǎn) 品 。薄 膜鍵盤外 觀漂亮 ，體積 較 小 ， 重量 特別 輕 。 數(shù)據(jù) 輸入模塊 的選擇相對來說非常簡單，這個模塊也屬于人機交互界 面的其中一部分，需要完成 稱重系統(tǒng) 金額等數(shù)據(jù)的輸入以及時鐘模塊時間的 調(diào)整 。 ⑨ 超低的功耗。 ⑤ 具有 上電自動復(fù)位電路 。 HX711芯片 的特點 ： ① 通道 A和 通道 B兩路可選擇 的 差分輸入 。 該 芯片的選用降低了電子秤的整機 成本， 同時 也大大簡化了數(shù)據(jù)處理 電路部分的 設(shè)計，提高了整機的性能 ，增強 了可靠性。 經(jīng)過 長時間的 資料 查找，海芯科技的一款電子秤專用的 A/D 轉(zhuǎn)換 芯片進(jìn)入了我的 視線 ，這款芯片的優(yōu)異性能和強大功能 確實 讓人初見就會 有 眼前一亮 的 感覺 ， 它就是 HX711(引腳示意圖如圖 27)。另外 還要 給傳感器和 A/D 轉(zhuǎn)換 芯片提供穩(wěn)定可靠的電源，因此這里有兩種方案可供選擇 。 圖 25平行 梁傳感器外形 平行梁傳感器 的 原理 （ 如圖 26） ： 外力作用 于 彈性體 時， 彈性體 發(fā) 生彈性 形 變 ，電阻應(yīng)變片 由于 是 貼在 彈性體上的 也隨 之 產(chǎn)生 形 變 ， 產(chǎn)生 形變后電阻應(yīng)變片 的阻值 也 將發(fā)生變化 ，電橋 不 再 平衡， 輸出 的差動信號 經(jīng) 過 放大 和 A/D 轉(zhuǎn)換 ，最后由單片機進(jìn)行處理， 就可以 得到待測物的質(zhì)量。 本 方案選用的是 電阻應(yīng)變式 平行梁傳感器 ， 目前應(yīng)用 最為廣泛 。 電阻應(yīng)變式稱重傳感器的 量程范圍 很大 ， 最高 可稱量上千千克的 物體 ， 其 計量準(zhǔn)確度 也比較 高。 這種傳感器 幾乎 不存在 滯后 性 ， 線性 非常 好， 精度 高， 響應(yīng) 速度快，抗干擾能力 很 強。 可見音叉 固有頻率的變化 量 反映了物體的質(zhì)量大小 ， 求出 音叉頻率的變化量就可以 得到 物 體 的 質(zhì)量。振弦式傳感器的 精確度高達(dá) 到 ， 其 量 程可達(dá) 幾百千克 的 級別 ， 優(yōu)勢 比較明顯。 Ⅰ .振弦式稱重傳感器的 核心部分 是 弦絲。電容式稱重傳感器 價格 便宜 ， 功率消耗低 ，精確度在 1/200 和 /500 之間 。 我們知道 電容器的電容大小和其 極 板間距有關(guān) ，當(dāng) 電容發(fā)生變化時 ， 電路 的震蕩頻 率會發(fā)生變化。 當(dāng) 中午作用于液壓油 時 ，液壓油會受到壓縮，所以其 壓強 會 增大，增大的程度 與 物體重力 有關(guān) 。 ③ 壓電式稱重傳感器 是 通過 晶體 表面 電荷的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象測定物體質(zhì)量的。光電池 可以 把 光信號轉(zhuǎn)換成電信號， 因此 碼盤轉(zhuǎn)動角度 和 光電池 的 電 信號 呈 一定關(guān)系，輸出的電信號 經(jīng) 由數(shù)字 化處理， 就可以 得到待測物的實際質(zhì)量 。 再 通過 光電管 換 算出 發(fā)生移動 的 莫爾條紋 的 數(shù)量，從 而 把 轉(zhuǎn)軸 的 角 度 位移轉(zhuǎn)換成 了 對應(yīng) 的光電信號。下面 就將各種傳感器的工作原理和 適用范圍 一一做以介紹。 ⑧ 片內(nèi)集成 有 2KB的 EEPROM。 ⑤ 片內(nèi)經(jīng)常 高達(dá) 512Byte 的 用戶數(shù)據(jù) 存儲空間 。 STC89C52RC 單片機 的 特 性 ： ① 屬于 增強型 的 8051 系列 單片機， 其 指令 系統(tǒng) 與 經(jīng)典的 51 單片機 完全兼容 。 之后許多 公司 紛紛 推出 自己 的 51 內(nèi)核單片機 ， 其中 國內(nèi)的基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設(shè)計 6 佼佼者便是宏晶科技，他們生產(chǎn)的增強型 51 單片機以 其強大的性能和低廉的價格深受開發(fā)者的喜愛和追捧，本系統(tǒng) 選用的 單片機便是出自宏晶公司， 可以 預(yù)見今后很長一段時間 51 單片機 仍 將占有大量市場。 但是 考慮到 系統(tǒng) 對 單片機的處 理 速度 和系統(tǒng) 資源 都 沒有特別高的要求， 因此系統(tǒng) 從開 發(fā) 難度和 周期 以及實現(xiàn)成本考慮宜 于采用成本低廉 且技術(shù)成熟 的 單片機，綜合考慮決定選用 51 單片機 ， 51系列 單片機 是 目前 是應(yīng)用最 為 廣泛的 單片機 之一， 技術(shù)比較成熟 ， 開發(fā) 難度 適中。 輔助 功能模塊 部分 ，時鐘 模塊 選擇了 現(xiàn)在非常 流行 常用的 DS1302， 溫度檢測 模塊是 高精度數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。 另外片內(nèi) 集成了穩(wěn)定的時鐘振蕩 電路 ， 芯片 外 部 不需要 再 接 任何 器件 。20mV ， 64 增益 時最大輸入 信號 電壓 幅值 為177。該 芯片的選用 降低了電子秤的整機成本， 同時 也大大簡化了數(shù)據(jù)處理 電路部分的 設(shè)計，提高了整機的性能 ，增強 了可靠性。 A/D 轉(zhuǎn)換 以及信號 處 理部分 此處 選 用 了 海芯 科技 的 HX711 專用芯片。 它的 內(nèi)部 核心 部分是 電橋， 待測物的重力作用會使 彈性體產(chǎn)生 一定范圍 內(nèi)可恢復(fù)的彈性 形變 ， 不 同的 電阻應(yīng)變片（ 機械信號 和電信號的 轉(zhuǎn)換元件） 會 受到拉伸或壓縮 也隨之產(chǎn)生形變 ，它 們 的阻值 也會 發(fā)生 相應(yīng) 的 變 化，從而使 原本 處于 平衡 狀態(tài)的 惠更斯 電橋 進(jìn)入 非 平衡 狀態(tài) ， 在 傳感器的輸出端將會有 差動信號 輸出 ，經(jīng)過 后 級 電路 的 處理 ， 可以到得待測物的實際質(zhì)量 。（ 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?狀態(tài)機 的 工作 方式 不太 適合本系統(tǒng) 規(guī)律 性 不強 的 多 狀態(tài)轉(zhuǎn)換 環(huán)境 。 4*4 薄膜 型矩陣 鍵盤和 LCD12864 液晶組成 人機交互界面 ，可以 快捷 地輸入數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)； 時鐘 模塊選用的 是 常用 的 時鐘芯片 DS1302；溫度采集模塊此處選擇 的是 集成 數(shù)字型溫度傳感器 DS18B20。 本課題提出了一種基于單片機控制的智能化電子稱重系統(tǒng)，具有很多傳統(tǒng)電子秤所沒 有的新功能，精確度同樣可以做到很高 ， 本設(shè)計 方案 實現(xiàn)了一個功能非常強