【正文】 設(shè)計顯示子程序的流程圖如下圖 44 所示： 顯 示 歡 迎 界 面開 始有 無 按 鍵顯 示 功 能 選 擇 按 鍵有 無 按 鍵是 否 為 D是 否 為 E是 否 為 F返 回鍵 盤 輸 入 界 面顯 示 測 量 界 面NYNYYNYNYN 圖 顯示子程序流程圖 鍵盤掃描子程序的設(shè)計 如圖 所示：鍵盤電路設(shè)計成 4X4 矩陣式，由鍵盤編碼方式可以得出基于單片機的電子秤設(shè)計 36 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E 各鍵對應(yīng)的鍵值： 0D8H,0D0H,0D1H,0D2H,0C8H,0C9H,0CAH,0C0H,0C1H, 0C2H， 0C3H,0CBH,0D3H,0DBH,0DAH,0D9H 。以每四位作為一組對數(shù)分組，當?shù)谒奈幌虻谖逦贿M位時，數(shù)由 8 變到 16，若按十進制數(shù)制規(guī)則讀數(shù)，則丟失 6，所以應(yīng)進行加六調(diào)整。 主程序模塊主要完成編程芯片的初始化及按需要調(diào)用各模塊（子程序），在系統(tǒng)初始化過程中，將系統(tǒng)設(shè)置成 5Kg量程，并寫 5Kg 量程標志。其步驟可概括為以下三點： ⑴ 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對復(fù)雜的問題進行具體的分析，找出合理的計算方法及適當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。下圖就是 鍵盤電路與 AT89S52單片機接口電路圖。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 基于單片機的電子秤設(shè)計 29 圖 鍵盤電路與 AT89S52 單片機接口電路設(shè)計 矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)與工作原理： 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。為了提高顯示的對比度和降低串擾，應(yīng)合理選擇占空比（ duty）和偏壓 (bias)。 在 LCD 驅(qū)動時，需在段電極和公共電極上施加交流電壓。同時，為了使 CS、A0、 R/C 在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時保持相應(yīng)的電平，可以將來自單片機的控制信號經(jīng) 74LS373鎖存后再接入。 DB11~DB0： 12 位數(shù)字量輸出端，送單片機進行數(shù)據(jù)處理。 12/8：數(shù)據(jù)輸出格式選擇控制信號。 有 (36)可以得到電橋輸入電壓 U0與被測重量 x 成正比，即 rUxKU 00 ? （ 38） 式中： rU —— 電橋的電源電壓 0K —— 傳感器系數(shù) 基于單片機的電子秤設(shè)計 24 A/D 轉(zhuǎn)換芯片與 AT89S52 單片機接口電路設(shè)計 AD574 是美國 Analog Device 公司生產(chǎn)的 12 位單片 A/D轉(zhuǎn)換器。因此在電路中使用 1mA的驅(qū)動電流。 傳感器 檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡?壓輸出 ，由于 惠斯登電橋具有很多優(yōu)點，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補償問題等 ，又 因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高，各臂參數(shù)一致，基于單片機的電子秤設(shè)計 22 各種干擾的影響容易相互 抵消 ，所以 在本設(shè)計中選用最終方案我們選擇的是上海開沐自動化有限公司生產(chǎn)的 NSTH1 系列稱重傳感器，額定載荷 20Kg，該 稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。51單片機的復(fù)位是由 RESET 引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過 24 個振蕩周期后，51單片機即進入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到 RESET 引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查 EA 引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。注意加密方式 1時， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。 P3口也可作為 AT89S52的一些特殊功能口，如下表所示： 表 P3口引腳 第二功能 RXD（串行口輸入） TXD（串行口輸出） INT0（外部中斷 0輸入） INT1（外部中斷 1輸入） T0（定時器 0外部脈沖輸入） T1（定時器 1外部脈沖輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖輸出） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖 輸出） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。并因此作為基于單片機的電子秤設(shè)計 19 輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P0口 ： P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門流。空閑模式下， CPU停止工作，允許RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。由于傳感器輸出的為模擬信號，所以需要對其進行 A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便單片機接收。數(shù)據(jù)顯示部分可以有以下兩種方案供選擇。尤其對本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號，很容易受到工頻信號的 影響。其優(yōu)點是：分辨率高，可達 22位；功耗低、成本低。 (3） 積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器：如： ICL713 ICL710 ICL154 MC14433 等。目前， ADC 集成電路主要有以下幾種類型 ： （ 1） 并行比較 A/D 轉(zhuǎn)換器： 如 ADC080 ADC0809 等 。同時，由于前置放大器的輸出阻抗很低，同時又采用共模驅(qū)動技術(shù)，避免了阻容耦合電路中的阻、容元件參數(shù)不對稱（匹配） 導(dǎo)致的共模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的情況發(fā)生。 +++A1A2A3R11 .1 KR31 0KR42 0KR31 0KR21 0KR44KR22 0KR42 0KU1+U2U0 圖 利用普通運放設(shè)計的差動放大器 一般說來，集成化儀 用 放大器具有很高的共模抑制比和輸入阻抗，因而在傳統(tǒng)的電路設(shè)計中都是把集成化儀器放大器作為前置放大器。這樣小的電阻變化既難以直接精確測量，又不便直接處理。按照輸入電壓 20mV，分辨率 20210 碼的情況，漂移要小于 1181。 滯后 Hysteresis 重復(fù)性 Repeatability 蠕變 Creep %./30min 177。本設(shè)計要求稱重范圍 0～ 5kg，重量誤差不大于，根據(jù)傳感器量程計算公式（ ）可知： C＝ 11 （ 20＋ ）／ 1 (21) ＝ 為保證電子秤稱量結(jié)果的準確度，克服傳感器在低量程段線性度差的缺點。此外價格低廉、性能比較穩(wěn)定的 MCPU，具有 8K8ROM、 2568RAM、 2個 16位定時計數(shù)器、 4個 8 位 I/O 接口?？刂破鞑糠纸邮軄碜?A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運算，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為物體的實際重量信號，并將其存儲到存儲單元中。此外，還可通過鍵盤設(shè)定所稱物品的價格。 電子衡器的最大稱量 Max可以用總分度數(shù) n與分度值 d的乘積來表示，即 Max = n ?d （ 4）準確 度等級 國際法制計量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類等級，分別對應(yīng)不同準確度的電子秤和分度數(shù) n的范圍，如下表 11所示： 標志及等級 電子秤種類 分度數(shù)范圍 特種準確度 基準衡器 n 100 000 高準確度 精密衡器 10 000 n ≤ 100 000 中準確度 商業(yè)衡器 1 000 n ≤ 10 000 普通準確度 粗衡器 100 n ≤ 1 000 表 11電子秤等級分類 設(shè)計思路 目前 ,臺式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當普遍 ,但存在較 大的局限性：體積大、成本高、需要工頻交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場所受到制約。此信號由放大電路進行放大、經(jīng)濾波后再由模 /數(shù)（ A/D）器進行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號再送到微處器的 CPU 處理， CPU 不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運算。不管根據(jù)什么原理制成的電子秤均由以下三部分組成： （ 1）承重、傳力復(fù)位系統(tǒng) 它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體，一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機構(gòu)等。因此，稱重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國都非常重視。本系統(tǒng)主要由單片機來控制，測量物體重量部分由稱重傳感器及 A/D 轉(zhuǎn)換器組成，加 上顯示單元，此電子秤俱備了功能多、性能價格比高、功耗低、系統(tǒng)設(shè)計簡單、使用方便直觀、速度快、測量準確、自動化程度高等特點。 本系統(tǒng)以 AT89S52 單片機為主控芯片，外圍附以稱重電路、顯示電路、報警電路、鍵盤電路等構(gòu)成智能稱重系統(tǒng)電路板，從而實現(xiàn)自動稱重系統(tǒng)的各種控制功能。 50 年代中期電 子技術(shù)的滲入推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。 基于單片機的電子秤設(shè)計 4 (2)稱重傳感器 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。運算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時， CPU 發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機打印。現(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來實現(xiàn)計量的彈簧秤 ,居民用戶使用的基本是桿秤。 主要技術(shù)指標為：稱量范圍 0～ 5kg。控制器還可以壓力傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器 放大電路 AT89S52單片機 鍵盤 LCD顯示 語音顯示 基于單片機的電子秤設(shè)計 7 通過對擴展 I/O 的控制，對鍵盤進行掃描，而后通過鍵盤散轉(zhuǎn)程序，對整個系統(tǒng)進行控制。這些配置能夠很好地實現(xiàn)本儀器的測量和控制要求 最后我們最終選擇了 AT89S52 這個比較常用的單 片機來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。傳感器的量程應(yīng)根據(jù)皮帶秤的最大流量來選擇。 蠕變恢復(fù) creep recovery 零點輸出 Zero balance %. 177。V。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計的 ΔR/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化 ，但是這個電壓或電流信號很小，需要增加增益放大電路來把這個電壓或電流信號轉(zhuǎn)換成可以被 A/D轉(zhuǎn)換芯片 接收的信號。然而，絕大多數(shù)的集成化儀器放大器，特別是集成化儀器放大器，它們的共模抑制比與增益相關(guān)：增益越高，共模抑制比越大。 3. 后級電路采用廉價的儀器放大器，將雙端信號轉(zhuǎn)換為單端信號輸出。 并行比較 ADC 是現(xiàn)今速度最快的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣速率在 1GSPS 以上，通常稱為 “ 閃爍式 ” ADC。 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。缺點是：轉(zhuǎn)換速率低，轉(zhuǎn)換速率在 12 位時為 100～ 300SPS。 根據(jù)系統(tǒng)的精度要求以及 綜合的分析其優(yōu)點和缺點 ，本設(shè)計采用了 12位 A/D轉(zhuǎn)換器AD574 鍵盤處理部分方案論證 由于電子秤需要設(shè)置單價（十個數(shù)字鍵），還具有確認、刪除等功能，總共需設(shè)置17個鍵（包括一個復(fù)位鍵）。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，從電子表到計算器，從袖珍時儀表到便攜式微型計算機以及一些文字處理機都廣泛利用了液晶顯示器。單片機根據(jù)稱重傳感器輸出的電信號和速度傳感器輸出的速度信號計算出物體的重量。掉電保護方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。當 P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE才起作用。在 FLASH編 程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 當 MCS5l系列單片機的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。 電源電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計需要，本系統(tǒng)中需要設(shè)計兩種 不同級別的電源，即傳感器需要 +12V 的電源，基于單片機的電子秤設(shè)計 21 而系統(tǒng)其他芯片使用的是＋ 5V 電源。 由于傳感器輸出的電壓信號很小，是 mV 級的電壓信號，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)計過程中，增加了由普通運放設(shè)計的差動放大器增益調(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。即使用的電流為 1mA 左右。它采用逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換時間為 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)。當其為高電平時，對應(yīng) 12位并行輸出；為低電平時，對應(yīng) 8位輸出。 REF OUT ： 10V 內(nèi)部參考電壓輸出端。 CPU 可采用中斷、查詢或者程序延時等方式讀取 AD574 的轉(zhuǎn)換結(jié)果，本設(shè)計采用中斷方式，則將轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài) STS 端接到 （外部中斷 /INT0）。若只在電極上施加 DC 電壓時，液晶本身發(fā)生劣化。 施加在 LCD上所表示的 ON 和 OFF 時的電壓有效值與占空比和偏壓的關(guān)系如下： Vo:LCD 驅(qū)動電壓 N:占空比 (1/N) a:偏壓 (1/a) 多路驅(qū)動方式可分為點反轉(zhuǎn)驅(qū)動和幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動。在 矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通