【正文】 I/0 端口，輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL。 ALE/PROG： 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE(地址鎖存允許 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)，即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器， ALE 端仍以不變的頻率輸出脈沖信號(hào) (此頻率是振蕩器頻率的 1/6)，在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，出現(xiàn)一個(gè) ALE 脈沖； PSEN： 該引腳是外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)輸出端。這些增益所對(duì)應(yīng)的滿(mǎn)量程差分輸入電壓分別177。穩(wěn)壓電源的供電電壓 (VSUP) 可與數(shù)字電源 (DVDD) 相同。這種情況下，芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器電路會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，晶振時(shí)鐘或外部輸入時(shí)鐘電路被采用。當(dāng) DOUT 從高電平變低電平后， PD_SCK 應(yīng)輸入 25 至 27 個(gè)不等的時(shí)鐘脈沖（圖二）。當(dāng) PD_SCK 為低電平時(shí)，芯片處于正常工作狀態(tài)。 6. HX711 應(yīng)用原理圖 圖 HX711 應(yīng)用原理圖 人機(jī)交互界面 鍵盤(pán)控制電路 本設(shè)計(jì)采用了最常用 4*4 矩陣鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù) 。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖 所示。 DS1302 的外部引腳功能說(shuō)明： 圖 DS1302封裝圖 X1， X2 晶振引腳 GND 地 RST 復(fù)位 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 SCLK 串行時(shí)鐘 VCC1 電池引腳 VCC2 主電 源引腳 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 4所示，主要組成部分為：移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及 RAM。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存 器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM相關(guān)的寄存器等。 物理上， DS。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為 8+8（ 8 位地址 +8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為 8 加最多可達(dá) 248 的數(shù)據(jù)。 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過(guò)串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。 在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無(wú)需人工干預(yù)。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。（說(shuō)明： 1 為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。芯片從復(fù)位或斷電狀態(tài)進(jìn)入正常工作狀態(tài)后， A/D 轉(zhuǎn)換器需要 4 個(gè)數(shù)據(jù)輸出周期才能穩(wěn)定。 圖 數(shù)據(jù)輸出，輸入通道 和增益選擇時(shí)序圖 表 5. 復(fù)位和斷電 當(dāng)芯片上電時(shí)，芯片內(nèi)的上電自動(dòng)復(fù)位電路 會(huì)使芯片自動(dòng)復(fù)位。 4. 串口通訊 串口通訊線由管腳 PD_SCK 和 DOUT 組成，用來(lái)輸出數(shù)據(jù)，選擇輸入通道和增益。這種情況下，典型輸出數(shù)據(jù)速率為 10Hz 或80Hz 。 2. 供電電源 數(shù)字電源 (DVDD) 應(yīng)使用與 MCU 芯片相同的的數(shù)字供電電源。 多功能電子秤 22 HX711 管腳說(shuō)明 ： 圖 HX711管腳 圖 HX711 管腳 描述： 表 HX711管腳描述表 1. 模擬輸入 通道 A 模擬差分輸入可直接與橋式傳感器的差分輸出相接。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)多功能電子秤 20 鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時(shí)鐘頻率就為 6MHz。對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié)、校驗(yàn)程序、輸出指令字節(jié)時(shí)，要求外接上拉電阻； Port 1： P1 是一個(gè)帶 有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0 端口，輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL。 低功耗空閑和省電模式 8k可反復(fù)擦寫(xiě) (1000次） ISP Flash ROM 多功能電子秤 18 為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)超量程報(bào)警和鬧鐘響?hù)[功能，還擴(kuò)展了蜂鳴器電路） 。在具體選擇傳感器時(shí)，考慮到在稱(chēng)量物品時(shí)必要的精度、準(zhǔn)確性要求，所稱(chēng)物品的重量誤差必須要控制在一定的范圍之內(nèi) 。 所以我 選擇了 太陽(yáng)人公司的 點(diǎn)陣式 1602 液晶 。 因此，我 選擇 4*4 矩陣鍵盤(pán) 。 高精度高增益 24位 A/D 芯片 HX711 具有以下 特點(diǎn) ： 1) 兩路可選擇差分輸入 ； 2) 片內(nèi)低噪聲可編程放大器，可選增益為 64 和 128； 3) 片內(nèi)穩(wěn)壓電路可直接向外部傳感器和芯片內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源 ； 4) 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器無(wú)需任何外接器件，必要時(shí)也可使用外接晶振或時(shí)鐘 ； 5) 上電自動(dòng)復(fù)位電路 ； 6) 簡(jiǎn)單的數(shù)字控制和串口通訊： 所有控制由管腳輸入，芯片內(nèi)寄存器無(wú)需編程 ； 7) 可選擇 10Hz 或 80Hz 的輸出數(shù)據(jù)速率 ； 8) 同步抑制 50Hz 和 60Hz 的電源干擾 ； 9) 耗電量（含穩(wěn)壓電源電路）：典型工作電流： , 斷電電流： 1μA ； 10) 工作電壓范圍： ~ ； 高精度高增益 24位 A/D 芯片 HX711 在電子秤應(yīng)用中的典型電路： 多功能電子秤 13 圖 HX711 在電子秤應(yīng)用中的典型應(yīng)用方案圖 人機(jī)交互部分 鍵盤(pán)輸入 鍵盤(pán)輸入是人機(jī)交互界面中重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶(hù)指令的直接途徑。輸入選擇開(kāi)關(guān)可任意選取通道 A 或通道 B，與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。 4. A/D 轉(zhuǎn)換器的晶閘管現(xiàn)象。 A/D 轉(zhuǎn)換器決定分辨率的高低。 放大器的輸入信號(hào)一般是由傳感器輸出的。 2. 分辨力和靈敏度高，精度較高。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的△ R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。 壓電傳感器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，適用于動(dòng)態(tài)力學(xué)量的測(cè)量， 不適合測(cè)頻率太低的被測(cè)量，更不能測(cè)靜態(tài)量。 AT89S52 是一種兼容 MCS51 微控制器，工作電壓 到 ，全靜態(tài)時(shí)鐘 0 Hz 到 33 MHz，三級(jí)程序 加密， 32 個(gè)可編程 I/O 口， 2/3個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 6/8 個(gè)中斷源，全雙工串行通訊口，低功耗支持 Idle 和Powerdown 模式， Power down 模式支持中斷喚醒 , 看門(mén)狗定時(shí)器，雙數(shù)據(jù)指針，上電復(fù)位標(biāo)志。影響性能價(jià)格比的因素除單片機(jī)的性能價(jià)格外，還包括硬件和軟件設(shè)計(jì)的容易程度、相應(yīng)的工作量大小，以及開(kāi)發(fā)工具的性能價(jià)格比。 由于系統(tǒng)需要的按鍵較多，因此 要采用 4*4矩陣鍵盤(pán)。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案比較與論證 在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí) ，針 對(duì)各個(gè)模 塊實(shí) 現(xiàn)的功能來(lái)設(shè)計(jì)電子秤的方案有以下幾種： 方案 一 在前一種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加一鍵盤(pán)輸入裝置，增加外界對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù) 設(shè)定，使電子秤實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重計(jì)價(jià)的功能。主要是單片機(jī)從溫度傳感器 DS18B20 中讀取溫度相關(guān)數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理轉(zhuǎn)換為華氏溫度。 7. 溫度檢測(cè)功能。硬件和軟件只有緊密配合、協(xié)調(diào)一致，才能提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比。目前的電子秤有附加多種計(jì)算和數(shù)據(jù)處理功能 , 以滿(mǎn)足多種使用的要求。 產(chǎn)品質(zhì)量 目前市場(chǎng)上主流的電子秤根據(jù)使用功能的不同包括以下幾個(gè)類(lèi) 型：電子天平、電子計(jì)數(shù)秤、電子計(jì)價(jià)秤、電子臺(tái)秤、電子吊鉤秤、定量包裝秤以及條形碼電子秤等。輸出電壓信號(hào)通常很小，需要 通過(guò)高精度高增益 AD 芯片 HX711的信號(hào)放大與 AD 轉(zhuǎn) 換， 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 被送入到主控電路的單片機(jī)中處理， 再經(jīng)過(guò) 單片機(jī)控制 顯示器 ，從而 顯示出被測(cè)物體的重量 。 本設(shè)計(jì)就是為了制作這樣一種多功能電子秤，它以單片機(jī)為核心 在實(shí)際使用時(shí)達(dá)到以下要求： 1. 電子秤稱(chēng)重范圍： 0～ 5㎏ ；重量誤差不大于 ? ㎏ ； 2. 液晶顯示：所稱(chēng)物體重量、 輸入物品單價(jià)、金額、時(shí)鐘、溫度、鬧鐘 等 ； 3. 語(yǔ)音報(bào)數(shù)： 所稱(chēng)物體重量、 輸入物品單價(jià)、金額，另擴(kuò)展報(bào)時(shí)功能 等 ； 4. 時(shí)鐘：年月日、時(shí)分秒、星期、鬧鐘； 5. 溫度：所檢測(cè)到的溫度（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位小數(shù)）。 DS18B20。 Temperature detection is achieved mainly by DS18B20。該電子秤可以實(shí)現(xiàn)基本的稱(chēng)重功能（稱(chēng)重范圍為 0～ 5Kg，重量誤差不大于177。軟件部分應(yīng)用單片機(jī) C語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了該設(shè)計(jì)的全部控制功能。 Clock module is posed of clock chip DS1302 and the clock circuit。 DS1302。由此， 顧客在購(gòu)物的時(shí)候非常的放心，商家的效益也提高了，所以有了電子秤，顧客買(mǎi)的放心，商家也賣(mài)的開(kāi)心了。 電子秤的設(shè)計(jì) 首先是通過(guò)稱(chēng)重 傳感器 采集到 被測(cè)物體的重量 并將其 轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。此外 ， 為了保證準(zhǔn)確、穩(wěn)定地顯示 , 儀器內(nèi)部分辨率 (主要是 ADC 的分辨率 ) 一般要比外部顯示分辨率高 4 倍以上 , 這就要求所采用的 ADC 具有足夠的轉(zhuǎn)換位數(shù) ， 而采用高精度的 ADC， 自然增加了系統(tǒng)的成本。電子秤有些已具備了動(dòng) 態(tài) 稱(chēng)量模式 , 即通過(guò)進(jìn)行算術(shù)平均、積分處理和自動(dòng)調(diào)零等方法 , 消除上述的 誤差 ； 3. 附加特殊的數(shù)據(jù)處理功能。硬件指單片機(jī)、擴(kuò)展的輸入輸出設(shè)備等部分；軟件是各種工作程序的總稱(chēng)。 6. 時(shí)鐘功能。 2. 溫度模塊。在擴(kuò)展功能上，本設(shè)計(jì)增加了 一個(gè) 過(guò)載 報(bào)警 提示 、 時(shí)鐘、溫度檢測(cè)和語(yǔ)言報(bào)數(shù) 。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖 所示： 圖 LCD顯示的方案 目前單片機(jī)技術(shù)比較成熟，功能也比較強(qiáng)大，被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大整形后送入單片機(jī)，由單片機(jī) 對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系顯示出被測(cè)物體的重量 。單片機(jī)性能包括片內(nèi)硬件資源、 運(yùn)行速度、可靠性、指令系統(tǒng)功能、體積和封裝形式等方面。 由此， 通過(guò)對(duì)目前主流型號(hào)的比較，我們最終選擇了 AT89S52 通用的普通單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其工作原理是基于某些材料受力后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為△ R/R 后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很微小，難以直接精確測(cè)量，且不便處理。 若差動(dòng)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(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)： 1. 應(yīng)用和測(cè)量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機(jī)械量傳感器。這一環(huán)節(jié)目前主要依靠由集成運(yùn)算放大器的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放大器來(lái)完成。 A/D 轉(zhuǎn)換器選用的原則： 1. A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。有的 A/D 轉(zhuǎn)換器提供兩個(gè)輸入引腳，不同量程范圍內(nèi)的模擬量可從不同引腳輸入。該芯片與后端 MCU 芯片的接口和編程非常簡(jiǎn)單，所有控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，無(wú)需對(duì)芯片內(nèi)部的寄存器編程。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡(jiǎn)化了開(kāi)機(jī)的初始化過(guò)程。 方案二 采用最常用的 4*4 矩陣鍵盤(pán) ， 4*4 矩陣編程簡(jiǎn)單， 大大簡(jiǎn)化 了程序。因此，用液晶做成顯示器件，就可以把上訴外界條件的變化反映出來(lái)從而形成現(xiàn)實(shí)的效果。 數(shù)據(jù)采集部分由 HL8 型稱(chēng)重 傳感器、 高精度稱(chēng)重傳感器 專(zhuān)業(yè) 的 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 部分組成。 多功能電子秤 16 系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)框圖如下所示： 圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 稱(chēng)重傳感器 HL8 型 AT89S52 單片機(jī) 單片機(jī) 控制模塊 數(shù)據(jù)采集 部分 點(diǎn) 陣式 1602型的 LCD O 4*4 矩陣鍵盤(pán) 人機(jī)交互界面 電子稱(chēng)專(zhuān)用高精度高增益 24位 A/D轉(zhuǎn)換芯片 HX711 時(shí)鐘模塊 DS1302 芯片 溫度檢測(cè)模塊 DS18B20 擴(kuò)展的溫度檢測(cè)模塊 擴(kuò)展的時(shí)鐘模塊 多功能電子秤 17 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 以及系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)可以分成以下幾個(gè)部分 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊，前端信號(hào)采集、處理、轉(zhuǎn)換模塊，人機(jī)接口界面、 系統(tǒng)電源 、語(yǔ)音報(bào)數(shù)（語(yǔ)音報(bào)數(shù)主要報(bào)讀 所稱(chēng)物體重量、 輸入物品單價(jià)、金額，另擴(kuò)展報(bào)時(shí)功能）以及擴(kuò)展 部分 （主要擴(kuò)展了時(shí)鐘與溫度檢測(cè)模塊。 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 2個(gè)外部中斷源 在這種工作模式下， P0口具有內(nèi)部上拉作用。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 ROM 的 00H 處開(kāi)始運(yùn)行程序； XTAL XTAL2 ： XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。 多功能電子秤 21 主控電路圖如下： 圖 主控電路圖 數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理轉(zhuǎn)換電路 數(shù)據(jù)采集采用 HL8 型稱(chēng)重傳感器 HL8 型稱(chēng)重傳感器的安裝方法