【正文】 通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。 系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。在變壓器的原邊加入熔斷保護(hù)裝置和 MFC 網(wǎng)絡(luò)，使得系統(tǒng)獲得的電源更穩(wěn)定，效果更好，且電路短路時(shí)，熔斷裝置會(huì)迅速切斷電源，保護(hù)其他電路元件不被損 壞，供電電路如圖 所示。 因此傳感器外圍電路的抗干擾能力是數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 +++A2A3A4R11 .1 KR31 0KR42 0KR31 0KR21 0KR44KR22 0KR42 0KU0R 1 71 3KR 1 61 2KR 1 51 4KR 1 25KR 1 11 2KR 1 32KR 1 41KR P 1+V12 .5 V+L M 3 24+ 10 V 圖 傳感器和其外圍電路圖 這是一個(gè)電阻應(yīng)變片式稱重傳感器，將電阻應(yīng)變片貼在金屬的彈性體（即力敏感器）上，并連接成一差動(dòng)全橋電路。此外，增大或減小驅(qū)動(dòng)電流可調(diào)整輸出電壓，但電流過(guò)小，輸出電壓降低同時(shí)抗噪聲能力減弱；電流過(guò)大，會(huì)使傳感器發(fā)熱等，將對(duì)傳感器特性影響加大。傳感器的驅(qū)動(dòng)電流流過(guò)基準(zhǔn)電阻 R4，其上的壓降等于輸入電壓。 而有式 (35)得 三運(yùn)放放大電路的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系式為： ? ?2112340 21 UURRRRU ????????? ??? (36) 通過(guò)上式可以看出，放大系數(shù)為 ???????? ??? 1234 21 RRRRK (37) 代入數(shù)值可以計(jì)算出，其放大系數(shù)在 70～ 150之間，完全符合設(shè)計(jì)要求。 AD574 采用 28 腳雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝，其引腳圖如下 : 圖 AD574 管腳圖 A/D574 有 5根控制線，邏輯控制輸入信號(hào)有： A0：字節(jié)選擇控制信號(hào)。 R/C：讀數(shù)據(jù) /轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。 當(dāng) R/C=1，數(shù)據(jù)輸出， A0=0 時(shí)，高 8 位數(shù)據(jù)有效； A0=1 時(shí)，低 4 位數(shù)據(jù)有效，中間 4 位為 0，高 4位為三態(tài)。 其它管腳功能如下： 10Vin,20Vin：模擬量輸入端，分別為 10V 和 20V 量程的輸入端，信號(hào)的另一端接至 AGND。 BIP OFF ：補(bǔ)償校正端，接至正負(fù)可調(diào)的分壓網(wǎng)絡(luò)， 0輸入時(shí)調(diào)整數(shù)字輸出為 0； AGND：接模擬地。轉(zhuǎn)換結(jié)果分高 8位、低 4位與 P0 口相連，分兩次讀入，所以 12/8端接地。 等待 STS 狀態(tài)信號(hào)送 口，當(dāng) STS 由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，就表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。 顯示電路與 AT89S52 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 在 顯示電路論證中，本設(shè)計(jì)采用是 LCD 顯示。 （ 1)靜態(tài)驅(qū)動(dòng) 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 28 所有的段都有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路，表示段電極與公共電極之間連續(xù)施加電壓。 在多路驅(qū)動(dòng)方式中，像素可分為選擇點(diǎn)、半選擇點(diǎn)和非選擇點(diǎn)。幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)適合于高占空比應(yīng)用，它在各幀輸出時(shí)，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。 如圖 所示。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤(pán)是合理的。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4根行線相交叉的 4個(gè)按鍵之中。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。采用中斷工作方式提高了 CPU的利用效率，沒(méi)鍵按下時(shí)沒(méi)有中斷請(qǐng)求，有鍵按下時(shí)，向 CPU 提出中斷請(qǐng)求， CPU 響應(yīng)后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷程序中才對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描 。使報(bào)警 電路報(bào)警從而提醒工作人員注意， 超限報(bào)警電路如圖 所示。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和 方法。 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 32 ⑶編寫(xiě)程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋?lái)，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，即程序。 主程序設(shè)計(jì) 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)上電后，初始化程序?qū)? RAM 的 30H～ 5FH 內(nèi)存單元清零， 引腳置成低電平，基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 33 防止誤報(bào)警。 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，把稱重傳感器傳遞過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳遞到單片機(jī)所涉及到的程序設(shè)計(jì)。 數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換：在二進(jìn)制數(shù)制中，每向左移一位表示數(shù)乘二倍。其中，移出數(shù)據(jù)的保存可以通過(guò)自乘再加進(jìn)位的方法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槌硕硎咀笠埔晃?，左移后，低位進(jìn)一，則需加一。而顯示子程序是其他程序所需要調(diào)用的程序之一，因此，顯示子程序的設(shè)計(jì)就顯得舉足輕重，設(shè)計(jì)的時(shí)候也要十分的小心和賣力。這就需要一段比較程序以及一小段置 1 清 0 程序。 在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤(pán)代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。而通過(guò)移位 已將要移入的尾數(shù)保存在了進(jìn)位位中，所以能實(shí)現(xiàn)。 DA 指令可完成這一調(diào)整。 A / D 5 7 4 初 始 化啟 動(dòng) A / D 轉(zhuǎn) 換A / D 轉(zhuǎn) 換 完 成數(shù) 據(jù) 儲(chǔ) 存數(shù) 據(jù) 顯 示Y開(kāi) 始N A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序流程圖 數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) 在數(shù)制轉(zhuǎn)換前要進(jìn)行系數(shù)調(diào)整 , 在 IN0 輸入的數(shù)最大為 5V，要求的質(zhì)量 500g 對(duì)應(yīng)基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 34 的是 ，為十六進(jìn)制向十進(jìn)制轉(zhuǎn)換方便，將系數(shù)放大 100倍。 設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對(duì)利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(zhuǎn)向語(yǔ)句 (或指令 )的使用，從而控制 了程序的復(fù)雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。由于持續(xù)的聲音不能夠引起人們的關(guān)注，所以本系統(tǒng)的報(bào)警電路采用間斷的聲音和頻閃的燈光來(lái)實(shí)現(xiàn)。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 2 J a n 2 00 8 S he e t o f F i l e : D : \電子秤 \電子秤 . D d b D r a w n B y:E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10A T 89 S 5 2V C C123U2ANDR34 amp。 在本系統(tǒng)中鍵盤(pán)采用 矩陣式鍵盤(pán)并采用中斷工作方式。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，如上圖所示鍵盤(pán)，介紹過(guò)程 如下。在 矩陣式鍵盤(pán)中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。幀頻控制是通過(guò)減少幀輸出次數(shù)，控制輸出信號(hào)的有效值，來(lái)實(shí)現(xiàn)多灰度和彩色控制。 施加在 LCD上所表示的 ON 和 OFF 時(shí)的電壓有效值與占空比和偏壓的關(guān)系如下： Vo:LCD 驅(qū)動(dòng)電壓 N:占空比 (1/N) a:偏壓 (1/a) 多路驅(qū)動(dòng)方式可分為點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。 （ 2)多路驅(qū)動(dòng)方式 構(gòu)成矩陣電極，公共端數(shù)為 n，按照 1/n 的時(shí)序分別依次驅(qū)動(dòng)公共端，與該驅(qū)動(dòng)時(shí)序相對(duì)應(yīng)，對(duì)所有的段信號(hào)電極作選擇驅(qū)動(dòng)。若只在電極上施加 DC 電壓時(shí)，液晶本身發(fā)生劣化。 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 27 CE=1， /CS=0， R/C=1， A0=0 時(shí)，讀取高 8 位；當(dāng) CE=1， /CS=0， R/C=1， A0=1時(shí)，讀取低 4位。 CPU 可采用中斷、查詢或者程序延時(shí)等方式讀取 AD574 的轉(zhuǎn)換結(jié)果，本設(shè)計(jì)采用中斷方式，則將轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài) STS 端接到 （外部中斷 /INT0）。 由于對(duì) AD574 12 引腳的外接電路有不同連接方式，所以 AD574 與單片機(jī)的接口方案有兩種，一種是單極性接法，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào) 0～ 10V 或者 0～ 20V的轉(zhuǎn)換；另一種為雙極性接法，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào) 5～ +5V 或者 10～ +10V 之間轉(zhuǎn)換。 REF OUT ： 10V 內(nèi)部參考電壓輸出端。當(dāng)啟動(dòng) A/D 進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)， STS 為高電平；當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為低電平。當(dāng)其為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng) 12位并行輸出；為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng) 8位輸出。 /CS：片選信號(hào)。它采用逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 25us，轉(zhuǎn)換精度為 %，所以適合于高精度的快速轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng)。輸入采用高輸入阻抗的差動(dòng)輸入方式，再有差動(dòng)放大器電路進(jìn)行放大，輸出 15V 的電壓。即使用的電流為 1mA 左右。如果在電阻的兩側(cè)都加入應(yīng)變片，則其輸出為 FhEb lkUkUU 200 6?? ? (35) SP20CG501 的輸出電壓為 15V相應(yīng)壓力為 150KPa。 由于傳感器輸出的電壓信號(hào)很小，是 mV 級(jí)的電壓信號(hào)，因此為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在傳感器外圍電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，增加了由普通運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動(dòng)放大器增益調(diào)節(jié)電阻 Rg 選用 10K 電阻，是為了滿足系統(tǒng)抗干擾的要求而設(shè)計(jì)。 傳感器和其外圍以及放大電路設(shè)計(jì) 傳 感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。 電源電路設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，本系統(tǒng)中需要設(shè)計(jì)兩種 不同級(jí)別的電源，即傳感器需要 +12V 的電源，基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 21 而系統(tǒng)其他芯片使用的是＋ 5V 電源。 上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。 當(dāng) MCS5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。在 FLASH編 程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN有效。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE才起作用。在平時(shí)， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 RST：復(fù)位輸入。 P3口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1口管腳寫(xiě)入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P1口的管腳第一次寫(xiě) 1時(shí)，被定義為高阻輸入。其芯片引腳圖如上圖所示。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。單片機(jī)根據(jù)稱重傳感器輸出的電信號(hào)和速度傳感器輸出的速度信號(hào)計(jì)算出物體的重量。 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 16 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路，此電路由一塊 AT89S5按鍵輸入電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、 LCD 顯示段碼驅(qū)動(dòng)電路 、 LCD 顯示位碼驅(qū)動(dòng)電路 、 12 位 LCD 顯示器電路 、蜂鳴器電路。的組成有以下兩種方案可供選擇： 一是 LED 數(shù)碼管顯示 ,二是 LCD 液晶顯示兩種選擇 . LCD 液晶顯示器是一種極低功 耗顯示器，從電子表到計(jì)算器，從袖珍時(shí)儀表到便攜式微型計(jì)算機(jī)以及一些文字處理機(jī)都廣泛利用了液晶顯示器。當(dāng)鍵盤(pán)的數(shù)量大于 8 時(shí)，一般都采用矩陣式鍵盤(pán)。 根據(jù)系統(tǒng)的精度要求以及 綜合的分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) ，本設(shè)計(jì)采用了 12位 A/D轉(zhuǎn)換器AD574 鍵盤(pán)處理部分方案論證 由于電子秤需要設(shè)置單價(jià)（十個(gè)數(shù)字鍵），還具有確認(rèn)、刪除等功能，總共需設(shè)置17個(gè)鍵（包括一個(gè)復(fù)位鍵）。且雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換速率低，轉(zhuǎn)換速率在 12 位時(shí)為 100～ 300SPS。 此外，由于輸入端采用了積分器，所以對(duì)交流 噪聲的基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 14 干擾有很強(qiáng)的抑制能力。 積分型ADC又稱為雙斜率或多斜率 ADC， 是應(yīng)用比較廣泛的一類轉(zhuǎn)換器。 (2）