【正文】 及國內外的研究狀況。 最后，對本次的研究課題的主要工作及結果做出了總結與討論，并且指出了本次研究工作中存在的不足和發(fā)現(xiàn)的一些問題。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)實際情況靈活地設定各種控制參數(shù)。 結構簡圖如圖 所示。 方案三 前端信號處理時，選用放大、信號轉換等措施，尤其在顯示方面采用具有字符圖文顯示返回 單片機 數(shù)據(jù)采集 數(shù)碼顯示 數(shù)據(jù)采集 單片機 數(shù)碼管顯示 鍵盤輸入 基于單片機的電子稱設計 6 功能的 LCD 顯示器。單片機控制適合于功能比較簡單的控制系統(tǒng) ,而且其具有成本低 ,功耗低 ,體積小算術運算功能強 ,技術成熟等優(yōu)點。系統(tǒng)集成于一片 Xilinx 公司的 SpartanⅡ 系列 XC2S100E 芯片上，體積大大減小、邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍廣等特點，可實現(xiàn)大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路。 結構簡圖如圖 所示 。鑒于本電子稱的設計并不太復雜，單片機完全能實現(xiàn)所需功能，所以在具體設計時，采用了第三種設計方案?，F(xiàn)代科技的快速發(fā)展使人類社會進入了信息時代，在信息時代人們的社會活動將主要依靠對信息資源的開發(fā)和獲取 、傳輸和處理，而傳感器處于自動檢測與控制系統(tǒng)之首，是感知獲取與檢測信息的窗口；傳感器處于研究對象與測控系統(tǒng)的接口位置，一切科學研究和生產過程要 獲取的信息，都要通過它轉換為易傳輸與處理的電信號。為適應這種情況，就需要傳感器。 傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。其工作原理是基于某些材料受力后在其相應的特定表面產生電荷的壓電效應。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。 電容傳感器的基本工作原理可用最普通的平行極板電容器來說明。受幾何尺寸限制，電容傳感器的電容量都很小，一般僅幾皮法至幾十皮法。 方案三 電阻應變式傳感器 電阻應變式傳感器是一種利用電阻應變效應，將各種力學量轉換為電信號的結構型傳感器。因此，要采用轉換電路把應變片的△ R/R 變化轉換成電壓或電流變化。 圖 傳感器結構原理圖 當電橋輸出端接無窮大負載電阻時，可視輸出端為開路，此時直流電橋稱為電壓橋，即只有電壓 輸出。 基于單片機的電子稱設計 10 ? ?? ?? ?)()()()( )()( 22 RRRRRRRR ERRRRuo ?????????? ??????ERR???若差動工作，即 R1=R△ R,R2=R+△ R,R3=R△ R， R4=R+△ R,按式（ ）， 則電橋輸出為 Ek?? （ ） 應變片式傳感器有如下特點： （ 1）應用和測量范圍廣，應變片可制成各種機械量傳感器。 通過以上對傳感器的比較分析，最終選擇了第三種方案。為此，測量電路中常設有模擬放大環(huán)節(jié)。因此，一般對放大器有如下一些要求： 輸入阻抗應遠大于信號源內阻。從而保證放大器輸出 性能穩(wěn)定。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 11 差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運放 (如 OP07)做成一個差動放大器，如圖 所示 。 缺點：此電路要求 R R4 相等，誤差將會影響輸出精度，難度較大。 以 INA126 為例 ,接口如 圖 所示 。 INA126 在外接電阻 RG 時，可實現(xiàn) 1~1000 范圍內的任意增益；工作電源范圍為177。 信號轉換 方案一 采用 A/D 轉換 （一） A/D 轉換原理： 逐次逼近法 逐次逼近式 A/D 是比較常見的一種 A/D 轉換電路，轉換的時間為微秒級。然后再置逐次逼近寄存器次高位為 1，將寄存器中新的數(shù)字量送 D/A 轉換器，輸出的 Ｖ o 再與Ｖ i比較，若Ｖ oＶ i，該位 1 被保留，否則被清除。 雙積分法 采用雙積分法的 A/D 轉換器由電子開關、積分器、比較器和控制邏輯 等部件組成。計數(shù)器在反向積分時間內所計的數(shù)值，就是輸入模擬電壓Ｖ i 所對應的數(shù)字量，實現(xiàn)了 A/D轉換。 A/D 轉換器的轉換速率。 是否加采樣 /保持器。一般 A/D 轉換器可由外部控制信號啟動轉換，這一啟動信號可由 CPU 提供。其現(xiàn)象是在正常使用時， A/D 轉換器芯片電流驟增，時間一長就會燒壞芯片。 12 位 A/D 精度： 10Kg/4096=； 基于單片機的電子稱設計 14 14 位 A/D 精度： 10Kg/16384=； 考慮到其他部分所帶來的干擾， 12 位 A/D 轉換器無法滿足系統(tǒng)精度要求。 LM331 采用了新的溫度補償能隙基準電路，在整個工作溫度范圍內和低到 。 LM331 可采用雙電源或單電源供電，可工作在 ～ 40V 之間，輸出可高達 40V，而且可以防止 Vcc 短路。所以我決定采用 LM331 芯片 V/F 轉換作為信號轉換的方案。影響性能價格比的因素除單片機的性能價格外，還包括硬件和軟件設計的容易程度、相應的工作量大小，以及開發(fā)工具的性能價格比。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。其主要由中央處理器（ CPU）、程序存儲器（ ROM）、數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）、串行接口、并行 I/0 接口、定時 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等幾大單元，以及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線組成。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。所以 AT89C51 符合本次設計的主控芯片?？蓪崿F(xiàn) 0～ 9 的顯示。共陰極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。根據(jù)顯示方式不同，位選線與段選線的連接方法不同。在多位 LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個 8 位 I/O 口控制，而共陰極點或共陽極點分別由響應的 I/O 口線控制。比 LED 要好的多，但是價錢較其貴。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單，在前面章節(jié)已經介紹過，在此不作介紹，本章重點介紹字符型液晶顯示器的應用。 基于單片機的電子稱設計 18 （ 3）體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 （ 1）線段的顯示：點陣圖形式液晶由 MN 個顯示單元組成，假設 LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列對應 1 字節(jié)的 8 位，即每行由 16 字節(jié)，共 168=128 個點組成，屏上 6416個顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。這樣一來就組成某個字符。我們以 1602LCD 字符型液晶顯示器為例。 鍵盤輸入 鍵盤 輸入是人機交互界面中重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑。鍵盤由許多鍵組成，每一個鍵相當于一個機械開關觸點，當鍵按下時，觸點閉合，當鍵松開時，觸點斷開。列如 Intel8279 是一種為 8 位微處理器設計的比較成熟的通用鍵盤 /顯示器接口芯片，其功能有：接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)，并作預處理；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。用 I/O 口線組成行、列結構，按鍵設置在行列的交點上。缺點就是需要用軟件處理消抖、重鍵等問題。5V， V/F 轉換器需要 177。 此次設計的穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，如圖 所示。 圖 LM317 與 LM337 組裝電路 方案二 采用 7805,7905， 7812 和 7912 組成穩(wěn)壓電路， 7805， 7905 固定式三端穩(wěn)壓器可輸出 177。 177。 基于單片機的電子稱設計 22 具體實施方案簡介 根據(jù)以上設計方案，硬件部分采用 51 系列單片機 AT89C51 為控制核心部件，實現(xiàn)電子秤的基本控制功能。在具體選擇傳感器時，考慮到在稱量物品時必要的精度、準確性要求，所稱物品的重量誤差必須要控制在一定的范圍之內。傳感器輸出的電信號比較微弱，一般為毫伏級，必須采用適當?shù)碾娐愤M行信號放大處理，這樣才能保證整個系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性能。 在這次設計中我們采用了 44 鍵盤控制。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 GND：接地。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址 “1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 18V) ，可用于便攜式儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 to 177。 圖 INA126 電路設計圖 信號轉換電路 芯片 LM331 應用 一般應用于人員不能進入或不易進入的場合，通過傳感器將被測量轉換 為電壓，經運算放大器放大為 0～ 10V 電壓信號，由 LM331 進行 V/F 變換為脈沖信號，通過長雙絞線傳輸?shù)綔y量室，在測量室內通過光電耦合器轉換為幅度穩(wěn)定的脈沖電壓，此脈沖電壓再經 LM331 進行 F/V變換為電壓進行測量，從而可避免直接導線連接到測量室而造成的線路衰減或干擾，提高測量精度。 LM331 內部由輸入比較器 、定時比較器、 R－ S 觸發(fā)器、輸出驅動、復零晶體管、能隙基準電路和電流開關等部分組成。當電容 C3 放電電壓等于輸入電壓 Vi 時，輸入比較器再次輸出高電平，使 R－ S 觸發(fā)器置位，如此反復循環(huán)，構成自激振蕩。如果是機電一體化的設計人員，往往需要同時考慮單片機的軟硬件資源分配。這是能否編制出高質量程序的關鍵。結構化程序設計是對利用到的控制結構類程序做適當?shù)南拗疲貏e是限制轉向語句 (或指令 )的使用，從而控制了程序的復雜性，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，減少邏輯錯誤和易于修改、調試。設定 T0 為計數(shù)工作方式， T1 為定時工作方式。在 INTO 外部中斷程序中，采樣單價并賦值單價計算。 V/F 轉換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設計 V/F 轉 換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運行時，把稱重傳感器傳遞過來的模擬信號轉換成數(shù)字信號并傳遞到單片機所涉及到的程序設計。 基于單片機的電子稱設計 32 圖 顯示子程序流程圖 鍵盤掃描子程序的設計 鍵盤電路設計成 4X4 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)值送到相應的存儲單元，再進行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關注。在做畢業(yè)設計的過程中，雖然碰到了不少的困難，但是在老師的指導以及自己的努力下，終于取得了一定成果。 采用面向對象的思想，分層次、分模塊構建設計的總體框架。 沒有擴展更多電路，如日歷時鐘電路、通訊接口電路等。 這些都為我 今后的學習和工作留下了積極的影響 。對老師的感激之情是無法用言語表達的。在此，我衷心感謝老 師的指導和支持