【正文】 ce and Technology,2022(11):12.［17］ Wang Patel Power Supply for Low Power Experiments [J].The Chinese People39。另外，在指導的過程中，對于我們出現(xiàn)的錯誤及時指正，并對所做出的成果給予認可和鼓勵。并對當前電子領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解。畢業(yè)設(shè)計終于結(jié)束了，這意味著我的大學生涯中最后一項任務(wù)也完成了，在此畢業(yè)設(shè)計過程中，鞏固了我在大學學過的知識，尤其是單片機和 C 語言編程方面的知識，同時通過這次畢業(yè)設(shè)計提高了單片機編程的能力，尤其是獲得的軟件調(diào)試經(jīng)驗，同時了解到了其它相關(guān)領(lǐng)域的知識，對今后的工作學習有著極大的幫助。本設(shè)計軟件和硬件相結(jié)合，有相當大的難度，同時也有很大的實用性。本設(shè)計采用 AT89S52 單片機計的電子計重秤，無論是計量精度，還是穩(wěn)定性都滿足電子秤的要求，它具有較好的標定校準方法，性能穩(wěn)定，操作簡單，價格低廉。 （4）對各種實用芯片價格了解不夠，選擇上有欠缺，如所選的稱重傳感器價格較貴。在軟硬件結(jié)合調(diào)試的過程中所遇到的問題： （1）電子電路的設(shè)計中對各種影響因素的考慮不夠完全，比如在對過電壓情況的處理中未作防范措施。 （10）電路板焊接工作完成后，應(yīng)使用酒精等清洗劑對電路板表面進行清洗，防止電路板表面附著的鐵屑使電路短路，同時也可使電路板更為清潔美觀。將元器件放置固定完畢后，一般在背面通過烙鐵將焊錫融化后由焊盤融入正面。對于絲印標識為二極管電路圖封裝元器件中，有豎線一端應(yīng)放置二極管負極端。焊接時應(yīng)先固定芯片一個引腳，對元器件的位置進行微調(diào)后固定芯片對角引腳，使元器件被準確連接位置上后進行焊接。以免焊接好的較大元器件給較小元器件的焊接帶來不便。焊接所需設(shè)備準備齊全后，應(yīng)保證烙鐵頭的干凈整潔。 （2）PCB 焊接所需物料準備齊全后，應(yīng)將元器件分類，可按照尺寸大小將所有元器件分為幾類，便于后續(xù)焊接。如果有條件，可以將腐蝕液加熱，再放入電路板，這樣能夠有效的提高腐蝕的速度。而在轉(zhuǎn)印時首先覆銅板要刷洗干凈，以免在轉(zhuǎn)印時油墨不能完全的轉(zhuǎn)??；其次，轉(zhuǎn)印機必須預熱到機器發(fā)出提示音，這表明，轉(zhuǎn)印機已經(jīng)準備好轉(zhuǎn)印了；第三，轉(zhuǎn)印機的轉(zhuǎn)印速度檔位應(yīng)放在“正?！睓n位，板子的類型應(yīng)放在“印刷板”檔位；第四，在轉(zhuǎn)印時，注意油紙上的走線圖必須能夠完整的附在覆銅板上，一塊板子最好轉(zhuǎn)印兩次，確保把油墨完全的轉(zhuǎn)印到覆銅板上。PCB 板制作遇到以下幾個方面： （1）電路原理圖的布局在器件布局的過程中應(yīng)注意以下幾點： ① 一個模塊及其附屬的一些分離元器件應(yīng)盡量放到一起； ② 不同的電路模塊盡量劃分清晰，使得在調(diào)試過程中多電路的檢查能夠一目了然； ③ 較容易發(fā)熱的元器件盡量放到電路的邊緣，有利于散熱。 實物的焊接在 PCB 板制作和焊接的過程中要認真、細心、有耐心。下 下下 下 下 下 下 下 下下 下 下 下下 下 下 下 下 下下 下 下 下下 下 下 下 下 下下 下Y圖 43 顯示模塊流程圖電源通電后，液晶顯示器頁面處于初始化狀態(tài)，若有按鍵按下，顯示按鍵的功能，要么按下的是數(shù)字鍵更改單價，要么按下的是清零鍵使被秤物體的重量和總價信息置零。下 下 L C D 下 下 下下 下 下 下 下 下下 下 下 下下 下 L C D 下 下下 下 下 下 下NYN圖 42 按鍵模塊流程圖 電源通電后，LCD 液晶顯示器上會顯示有初始化狀態(tài)下的單價信息，此時，會進行動態(tài)掃描。下 下下 下 下下 下 下 下 下 下 下 下 下A / D 下 下下 下 下 下下 下圖 41 主程序流程圖 電源通電后，單片機開始進行初始化，清零鍵按下后，單片機開始進行調(diào)零程序處理，然后進行清零操作。軟件主要三個方面：一是初始化系統(tǒng)；二是按鍵檢測；三是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理并進行顯示。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil c51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 軟件編譯環(huán)境 系統(tǒng)軟件設(shè)計采用 C 語言編程，編譯環(huán)境為 Keil UV3。 原理圖與 PCB 板線路的繪制采用 Protel99SE 繪制原理圖和 PCB 的主要步驟如下： （1）建立系統(tǒng)所需元件庫； （2）加載所建元件庫到工程項目中； （3）在原理圖頁面中放置所需元件并按照電氣性能連接各元件； （4）建立元件封裝庫并加載到工程文件中； （5）繪制好電路后進行 ERC 電氣檢測并導入生成網(wǎng)絡(luò)表； （6）在工程中建立 PCB 文件并導入生成網(wǎng)絡(luò)表； （7）按照網(wǎng)絡(luò)繪線提示繪制 PCB，最后完成 DRC 檢測。當 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入通道或增益改變時，A/D 轉(zhuǎn)換器需要 4 個數(shù)據(jù)輸出周期才能穩(wěn)定。當 SDA 從高電平變低電平后，SCK 應(yīng)輸入 25 至 27 個不等的時鐘脈沖。使用外部輸入時鐘時，外部時鐘信號不一定需要為方波。如果需要準確的輸出數(shù)據(jù)速率，可將外部輸入時鐘通過一個 20pF 的隔直電容連接到 XI 管腳上，或?qū)⒕д襁B接到 XI 和 XO 管腳上。 HX711 轉(zhuǎn)換電路前面元件選擇中有講，本設(shè)計采用的是一款專為高精度電子秤而設(shè)計的 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 HX711。然后再依次將所有行線電位置為低電平，即只有一根行線為低電平，其余行線則為高電平。 （2）行掃描法和線反轉(zhuǎn)法實現(xiàn)的步驟類似，同樣一般也是兩步來實現(xiàn)，即： ① 將連接的全部行線置為低電平，然后檢測所有列線的電位狀態(tài)。若矩陣鍵盤上有按鍵被按下，則高四位中會有一個電平從 1 被翻轉(zhuǎn)到 0，低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行的具體位置。若每一個按鍵都占用一條 I/O 口線，當按鍵數(shù)目較多時，就要使用大量的 I/O 口線，為了減少鍵盤與單片機接口時所占用 I/O 口線的數(shù)目，通常設(shè)置兩組互不連接的行線和列線，在行線與列線的交叉處設(shè)置一個按鍵，本次設(shè)計即是利用單片機技術(shù)，采用中斷查詢的方法，設(shè)計了一個 4*4 的鍵盤模塊，無按鍵按下時，行線與列線不連接，有鍵按下時，行線與列線接通，并利用數(shù)液晶顯示器顯示相應(yīng)的按鍵值。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)需要單獨設(shè)計專用的小鍵盤。由于單片機 P0 口內(nèi)部沒有上拉電阻，要想液晶顯示器正常穩(wěn)定工作，必須給 P0 加一個上拉電阻，用 8 位排阻加入電路。4 腳、5 腳、6 腳為液晶片選控制引腳，分別連接到單片機的 、 、 端口。 顯示電路顯示部分采用 LCD1602 液晶顯示，液晶板上排列著若干 5*7 或 5*10 點陣的字符顯示位，每個顯示位可顯示 1 個字符，從規(guī)格上分為每行 12340 位，有一行、兩行及四行三類。AT89S52 內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，但要形成時鐘脈沖，外部還需附加電路，本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳 XTAL1 和XTAL2 兩端跨接晶體振蕩器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路。所以，當單片機運行出錯或者進入死循環(huán)時，可使其復位后重新運行。初始復位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)，復位后單片機片內(nèi)各特殊功能寄存器的狀態(tài)見表 32，表中“x”為不定數(shù)。圖 35 主控電路圖復位是單片機的初始化操作，單片機系統(tǒng)在上電啟動運行時，都需要先復位。 電源電路由于該系統(tǒng)中 51 單片機及 AD 轉(zhuǎn)換芯片及液晶顯示器所需供電電壓均為 5V 電壓，所以要保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作，需要設(shè)計一個可以穩(wěn)定提供 5V 電壓的供電系統(tǒng)。表 31 LCD1602 液晶顯示器引腳說明編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇端 12 D5 Data I/O5 R/W 讀/寫選擇端 13 D6 Data I/O6 E 使能信號 14 D7 Data I/O7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負極 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、日文假名等。上電自動復位功能簡化了開機的初始化過程。40mV。圖 33 HX711 管腳定義該芯片與后端 MCU 芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅(qū)動，無需對芯片內(nèi)部的寄存器編程。 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 無線數(shù)據(jù) HX711 是一款專為高精度電子秤而設(shè)計的 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。 直流電橋的特點是信號不會受各元件和導線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強，但因機械應(yīng)變的輸出信號小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放大器放大。電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學量傳感器。目前多用于加速度和動態(tài)力或壓力的測量。AT89S52 單片機引腳圖如圖 31 所示。 單片機的選擇 單片機的選擇在整個系統(tǒng)設(shè)計中至關(guān)重要，要滿足大內(nèi)存、高速率、通用性、價格便宜等要求，鑒于以上考慮本課題選擇 AT89S52 作為整個系統(tǒng)的主控芯片。 （3）分度數(shù)：衡器的測量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用 n 表示。一般地信號的放大、濾波、A/D 轉(zhuǎn)換以及信號各種運算處理都在儀表中完成。在數(shù)字式的測量電路中，通常包括放大、濾波、變換、運算、計數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動等環(huán)節(jié)。 （3）鍵盤輸入、顯示和輸出模塊 鍵盤輸入主要是通過鍵盤輸入的數(shù)值改變不同物體價格的具體參數(shù)，使不通的物體對應(yīng)不同的價格，通過數(shù)據(jù)處理中心的處理，做出最終的結(jié)果，顯示到顯示器上，其主要有各種按鍵組成。其具體來說主要是把電子秤從外圍傳來的各種信號，通過相應(yīng)的邏輯關(guān)系，計算處理數(shù)據(jù)，再把處理好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的模塊進行顯示和控制。不管依據(jù)什么原理制成的電子秤均由以下三部分組成： （1）稱重傳感部分 即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是直接與物體接觸把支承力變換成電的或其它形式的適合于計量求值的信號所用的一種輔助手段。數(shù)據(jù)采集AD 轉(zhuǎn)換 單片機處理 LCD 顯示按鍵處理信號放大圖 23 帶有鍵盤輸入及液晶顯示的結(jié)構(gòu)簡圖 鑒于上述三種方案的優(yōu)缺點，本系統(tǒng)在設(shè)計時充分考慮到系統(tǒng)的實用性及成本的可行性的前提下，不僅能夠達到設(shè)計要求，而且使硬件電路設(shè)計模塊達到最簡優(yōu)化。這樣在處理輸入輸出接口時需要另行擴展足夠多的 I/O 接口供數(shù)碼管使用，比較麻煩。結(jié)構(gòu)簡圖如圖 22 所示。缺點是：硬件部分簡單，雖然可以實現(xiàn)電子稱基本的稱重功能，但是不能實現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的輸入，無法根據(jù)實際情況靈活地設(shè)定各種控制參數(shù)。 設(shè)計方案的確定 過查找資料和論證，結(jié)合所學知識，可通過以下方案來實現(xiàn)課題要求實現(xiàn)的指標，各方案介紹如下所述。外圍電路主要有電源模塊、信號采集模塊、信號放大積分模塊、數(shù)據(jù)處理存儲模塊、顯示模塊、電壓報警模塊六部分組成。2 設(shè)計思路 新事物的產(chǎn)生必然會有新科技的推動，電子秤及其各種技術(shù)發(fā)展到今天有了特別巨大的進步。 （6）組合性 在工業(yè)稱重計量過程中，不少稱重計量系統(tǒng)還要求具有可組合性，就是指測量范圍等可以任意的設(shè)定；硬件能夠依據(jù)一定的條件作某些相應(yīng)的調(diào)整，硬件功能向軟件方向發(fā)展；軟件能按一定的程序進行修改。使電子衡器在原有功能的基礎(chǔ)上，增加推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等一些智能功能，這就是當今市場上采用微機化稱重顯示控制器的電子衡器與采用智能化稱重顯示控制器的電子衡器的根本區(qū)別。 （3）模塊化 對于大型的承載器結(jié)構(gòu)，比如大型的靜動態(tài)電子汽車衡，已經(jīng)開始采用幾種長度的標準結(jié)構(gòu)模塊，經(jīng)過分體組合，而產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。如秤體與稱重傳感器一體化的便攜式靜動態(tài)電子輪軸秤，大多是用硬鋁合金厚板制成。 隨著市場的需求以及技術(shù)性能的要求，電子秤的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢主要有以下幾個方面： （1）小型化 裝載體積小、重量輕、高度低。與傳統(tǒng)的稱量衡器相比較，數(shù)顯電子秤具有應(yīng)用范圍廣、稱量精度高、易于操作使用等優(yōu)點，在工作原理、材料和結(jié)構(gòu)上都是全新的計量衡器。從 20 世紀 70 年代開始，在世界范圍內(nèi)掀起了一股“電子秤熱” ，各先進工業(yè)國都很重視傳感器技術(shù)和電子秤的研究、開發(fā)和生產(chǎn)。sensors。本設(shè)計主要針對傳感器、放大器、A/D 轉(zhuǎn)換器以及 LCD 液晶顯示器等電子秤主要硬件電路模塊進行組合設(shè)計。本設(shè)計實物采用 AT89S52 單片機進行制作，設(shè)計成的實物將能顯示稱量范圍內(nèi)物品的重量、調(diào)節(jié)物品的價格以及顯示被秤物品的金額，充分體現(xiàn)了單片機的優(yōu)越性。關(guān)鍵詞 電子秤；傳感器；單片機THE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF DIGITAL ELECTRONIC SCALEABSTRACTSinglechip microputer as a important branch of the development of puter, info