【正文】 grammable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 顯示模塊 方案一 LED 顯示 LED 就是 light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡(jiǎn)稱 LED。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極并接。其中兩片 74LS244 分別用于段信號(hào)和位信號(hào)的驅(qū)動(dòng)， 74LS273 用于段信號(hào)的鎖存，其鎖存地址為 7FFFH。 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （ 1）顯示 質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 000H——00FH 的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH 時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為 8 個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH 時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， ……（ 00EH） =00H，（ 00FH） =00H 時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線。 1602LCD基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 18 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別， 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量 :162 個(gè)字符，芯片工作電壓 :—，工作電流 :()，模塊最佳工作電壓 :，字符尺寸 :(WH)mm。單片機(jī)接收到按鍵的觸點(diǎn)信號(hào)后作相應(yīng)的功能處理。例如，用 22 的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 4 個(gè)鍵的鍵盤， 44 行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 16 個(gè)鍵的鍵盤。12V，傳感器需要＋ 5V 以上的線性電源。5V,固定式三端可調(diào)穩(wěn)壓器 7812 和 7812 組裝電路可對(duì)稱輸出 177。 AT89C51 是一款 8 位的內(nèi)帶 4K 程序存儲(chǔ)器的微控制器，考慮到用軟件實(shí)現(xiàn)電子秤系統(tǒng)的各項(xiàng)功能時(shí)，所需的軟件量并不是很大，不需要太大的程序存儲(chǔ)空間，因此在對(duì) AT89C51 實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)不需要在片外再擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，這樣不僅節(jié)省了硬件資源，也優(yōu)化了電 路的設(shè)計(jì)。這時(shí)需要共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度好，而且外部接口簡(jiǎn)單的專用儀表放大器 INA126。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn) 接收一些控制信號(hào)。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 INA126 的增益通過外部電阻設(shè)置，增益范圍從 5V/V to 10000V/V 。 LM331 功能介紹 V/F 變換和 F/V 變換采用集成塊 LM331， LM331 是美國(guó) NS 公司生 產(chǎn) 的 性能價(jià)格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器用。輸出脈沖頻率 f0 與輸入電壓 Vi 成正比，從而實(shí)現(xiàn)了電壓－頻率變換。 （ 2） 根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化， 以減少出錯(cuò)的可能性。其中 R0 為標(biāo)志位寄存器當(dāng)為 OOH 時(shí)為正常顯示方式。設(shè)計(jì)流程圖 如 圖 所示 。傳感器好比人體 “五官 ”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測(cè)量信息（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置本次設(shè)計(jì)中的半橋電子稱就是在以上儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。 二、 存在的問題 電子電路的設(shè)計(jì)中對(duì)各種影響因素的考慮不夠完全，比如在對(duì)過電壓情況的處理中未作防范措施。 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 34 致 謝 本課題在選題及研究過程中得到各位老師的悉心指導(dǎo)。在未來(lái)的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績(jī)來(lái)回 報(bào)老師。我在老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識(shí)，極大地提高了實(shí)踐能力，并對(duì)當(dāng)前電了領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)傳感器方面的知識(shí)有極人的幫助。 動(dòng)手能力不強(qiáng)，電子秤的精確度有待提高。 對(duì)鍵盤和顯示器進(jìn)行選型比較，得出各種型號(hào)優(yōu)劣比。智能儀器的核心部件是單片機(jī)，因其極高的性價(jià)比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。 圖 主程序流程圖 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 30 子程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)子程序主要包括 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)、鍵盤輸入控制程序設(shè)計(jì)及顯示程序設(shè)計(jì)等。電子計(jì)價(jià)秤的軟件設(shè)計(jì)思路說明如下：主程序的作用為程序初始化，計(jì)算單價(jià)木單重 (單價(jià)和單重分別在定時(shí)中斷程序和 INT0 外部中斷程序中獲得 )，并時(shí)時(shí)顯示十進(jìn)制的單重，單價(jià)，總價(jià)。其步驟可概括為以下三點(diǎn)： （ 1）分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對(duì)復(fù)雜的問題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計(jì)算方法及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。當(dāng)電容 C2 兩端充電電壓大于 Vcc 的 2/3 時(shí)，定時(shí)比較器輸出一高電平，使 R－ S 觸發(fā)器復(fù)位，輸出低電平，輸出驅(qū)動(dòng)管截止，輸出端 f0 為邏 輯高電平，同時(shí)，復(fù)零晶體管導(dǎo)通，電容 C2 通過復(fù)零晶體管迅速放電；電子開關(guān)使電容 C3 對(duì)電阻 R3 放電。 圖 INA126 引腳圖 （ 2）引腳說明 8 腳：接電位器，控制放大倍數(shù) 2 腳： 差分輸入負(fù)端 3 腳： 差分輸入正端 4 腳： 電源輸入負(fù)端， 5V 5 腳： 接地端 6 腳： 單端輸出端 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 26 7 腳： 電源輸入正端， +5V INA126 具體電路設(shè)計(jì) 圖 如圖 所示。1. 35 ～ 177。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被 內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 圖 AT89C51 的引腳圖 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 23 VCC：供電電壓。 基 于 AT89C51 的主控電路 AT89C51 簡(jiǎn)介 AT89C51 是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器 ，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于傳感器的輸出 信號(hào)中含有一定的干擾噪聲，所以必須要對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，在濾波電路的設(shè)計(jì)時(shí)利用普通小電容濾除高頻干擾，利用大的電解電容濾除低頻干擾。12 的輸出電壓 .使用時(shí)比較方便 ,綜上所述 ,方案二比方案一合理 ,因此選擇方案二。電路圖如 圖 所示 。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 19 圖 44 矩陣鍵盤 電源模塊 系統(tǒng)需要多種電源，單片機(jī)需要＋ 5V 電源，運(yùn)放需要 177。 方案二 矩陣式鍵盤設(shè)計(jì) 矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。鍵盤是由若干個(gè)按鍵開關(guān)組成，鍵的多少根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的用途而定。 1602 字符型 LCD 簡(jiǎn)介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED數(shù)碼管、液晶顯示器。我們使用的為動(dòng)態(tài)顯示方式。這種顯示塊有共陰極與共陽(yáng)極兩種。 AT89C51 單片機(jī)特點(diǎn)能 與 MCS51 兼容，有 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命能夠達(dá)到 1000 寫 /擦循環(huán)，數(shù)據(jù)可以保留時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 10 年，全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定， 1288 位內(nèi)部 RAM， 32 可編程 I/O 線，兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 5個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振 蕩器和時(shí)鐘電路。 8051 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是各種邏輯單元及其之間的互連構(gòu)成的。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。 輸出驅(qū)動(dòng)管采用集電極開路形式，因而可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配 TTL、 DTL 和CMOS 等不同的邏輯電路。 由上面對(duì)傳感器量程和精度的分析可知： A/D 轉(zhuǎn)換器誤差應(yīng)在 3g 以下。 A/D 轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)束。在系統(tǒng)中， A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率應(yīng)比系統(tǒng)允許引用誤差高一倍以上。逐次逼近的操作過程是在一個(gè)控制電路的控制下進(jìn)行的。 基于以上分析，我決定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大 器 INA126。 此類芯片內(nèi)部采用差動(dòng)輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡(jiǎn)單。 我們考慮了以下幾種方案： 方案一 由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器。傳感器的輸出信號(hào)不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。 （ 4）商品化，使用方便，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化測(cè)量。 直流供電的平衡電阻電橋， inE 接直流電源 E 如圖 所示。 （ 2）初始電容小，電纜電容、線路的雜散電路所構(gòu)成的寄生電容影響很大。電容傳感器可用來(lái)檢測(cè)壓力、力、位移以及振動(dòng)學(xué)非電參量。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 dAC or???方案一 壓電傳感器 壓電傳感器是一種典型的有源傳感器，又稱自發(fā)電式傳感器?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。其中敏感元件指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換部分指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵隽哭D(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。其中控制器采用 Xilinx 公司可編程器件 FPGA 為核心，基于 ISE 軟件平臺(tái)，采用 VHDL 編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、LED 和 LCD 驅(qū)動(dòng)、時(shí)鐘芯片的 I2C 通訊、鍵盤控制等模塊。 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)系譯碼顯示出被測(cè)物體的重量。 方案二 在前一種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加一鍵盤輸入裝置，增加外界對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)設(shè)定，使電子稱實(shí)現(xiàn)稱重計(jì)價(jià)的功能。 第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，本章主要是介紹電子稱的軟件設(shè)計(jì)，給出了本次設(shè)計(jì)的主程序流程圖及一些模塊的子程序圖。按照設(shè)計(jì)的基本要求，系統(tǒng)可分為三大模 塊，數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊、人機(jī)交互界面模塊。 80 年代以來(lái)，我國(guó)通過自行研究引進(jìn)消化吸收和技術(shù)改造。電子稱的發(fā)展過程與其他事物一樣，也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、又粗糙到精密、由機(jī)械到機(jī)電結(jié)合再到全電子化、由單一功能到多功能的過程。從世界水平看，衡器技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了四個(gè)階段，從傳統(tǒng)的全部由機(jī)械元器件組成的機(jī)械稱到用電子線路代替部分機(jī)械元器件的機(jī)電結(jié)合秤，再?gòu)募呻娐肥降侥壳暗膯纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子計(jì)價(jià)秤。例如標(biāo)簽秤在超市中的應(yīng)用已經(jīng)是耳聞目睹的了。電子秤向提高精度和降低成本方向發(fā)展的趨勢(shì)引起了對(duì)低成本、高性能模擬信號(hào)處理器件需求的增加。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國(guó)家法定計(jì)量器具，是國(guó)計(jì)民生、國(guó)防建