【正文】 情況下，負(fù)載值總是相對固定的，或在較小的范圍內(nèi)變動。 系統(tǒng)設(shè)計了兩個發(fā)光二極管作為超載和欠量程指示燈，使系統(tǒng)更加完善。 運行中如果顧客購買已存入的 10 種商品，只需按下相應(yīng)的商品鍵，既可以將商品的名稱和單價以中文的形式顯示，同樣累加鍵保存此商品的信息，包括其重量，金額和當(dāng)前累計金額。 數(shù)字鍵和小數(shù)點鍵：用于輸入單價； 累加鍵：相當(dāng)于確認(rèn)，可以將當(dāng)信息保存至購物清單；并且將金額累加，得到所購買商品的總金額。 系統(tǒng)電源 +5V、 5V、 ICL7135 的基準(zhǔn)電壓 +1V 以及供采樣用的模擬信號電壓分別由可變電阻分壓所得。這是因為整流特性與時間常數(shù) RL 具體電路如下圖： 圖 電源電路 LM337/LM317 穩(wěn)壓器的輸出端不加電容亦能工作，但由于其放大器是在 1： 1的深度負(fù)反饋下工作，當(dāng)輸出端負(fù)載為容性的某一值時，穩(wěn)壓器有可能出現(xiàn)自激現(xiàn)象，因此在電源的輸出端接入一個 470uF/25V 的電解電容 C1 C19，提供足夠的電流供給。這是因為液晶模塊內(nèi)部沒有發(fā)送 /接收緩沖區(qū)。此時，要利用片選端“ CS”構(gòu)成 3 線串行接口方式，當(dāng)“ CS”接高電位時，模塊可正常接收并顯示數(shù)據(jù)，否則模塊顯示將被禁止。液晶模塊顯示負(fù)電壓，也由模塊提供，從而簡化了系統(tǒng)電源設(shè)計。實際使用時取 F=12MHz， C=15pF。當(dāng)片選信號變?yōu)榈碗娖胶螅?DATA 引腳上的數(shù)據(jù)在 CLK 引腳的上升沿被寫入 ZLG7289 的緩沖寄存器。同理 D D D1 為正脈沖時各對應(yīng)百、十、個位的 BCD 碼。同時在第一個 /STB 負(fù)脈沖時 由軟件將 口置 0， 因而使 S=0，使 74LS157 的 Y （ 1Y， 2Y， 3Y， 4Y） =A（ 4A， 3A， 2A， 1A）。電阻 R R4 選用較小的阻值，因為采樣信號電壓值只有毫伏級，所以其阻值不宜太大，否則導(dǎo)致放大器由于輸入電流太小而放大效果不明顯。對于 ICL7135，取 N=10000，并取 K=1，則 Fck=500KHz?？紤]到此系統(tǒng)頻率要求不是太高，因此我們?nèi)r鐘頻率 值 500kHz。 ICL7135 的主要性能特點為： 輸入阻抗 可達(dá)到 1000M? ； 自動校零； 有精確的差分輸入； 自動判別信號極性； 有超 量程、欠量程 輸出信號 ； 采用位掃描與 ＢＣＤ 碼輸出 ； 輸出全部與 TTL 兼容。 AD620 的增益是畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 ??? RgKG用電阻 Rg 來決定的，即用引腳 1 和 8 之間的阻抗來決定的。 主要技術(shù)指標(biāo)參考下表： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 表 LPSIII 型稱重傳感器電氣特性 準(zhǔn)確度等級 C3 額定載荷 kg 50 靈敏度 mV/V 177。 芯 片 62256 隨機存取存儲器簡稱 RAM(Random Access Memory)。當(dāng)該引腳訪問外部程序存儲器時，應(yīng)輸入低電平。只要這個管腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。 靈活的 ISP字節(jié)和分頁編程 全雙工 UART串行中斷口線 同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式 ，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。該公司的技術(shù)優(yōu)勢在于推出 Flash 存 儲器技術(shù)和高質(zhì)量、高可靠性的生產(chǎn)技術(shù)，它率先將獨特的 Flash 存儲技術(shù)注入于單片機產(chǎn)品中。由此可見電橋電壓的重要性。 LM317 是一種外接很少元件就能工作的三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，它的三個接線端分別稱為輸入端、輸出端和調(diào)整端。 5V， +1V，傳感器需要＋ 10V以上的線性電源（不能用開關(guān)電源，否則稱重數(shù)據(jù)不穩(wěn)定）。由此增加 了電路的復(fù)雜程度 ， 也加大了編程的難度。因此 ， 相對于單片機系統(tǒng)來說鍵盤接口信號是輸入信號。并且下載電路可設(shè)計在系統(tǒng)中，可 以隨時修改單片機的軟件而不對硬件做任何改動。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(shè)計的容易程度、相應(yīng)的工作量大小，以及開發(fā)工具的性能價格比。 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 ，采用VHDL 編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、 LED 和 LCD 驅(qū)動、時鐘芯片的 I2C 通訊、鍵盤控制等模塊 。 由于系統(tǒng)需要的按鍵較多，因此要加一個鍵盤顯示管理芯片（ ZLG7289） 。又因為采用了具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機，系統(tǒng)電路過于簡單，系統(tǒng)硬件的擴展必受到限制，電子秤的功能過于單一，達(dá)不到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。其中數(shù)據(jù)采集模塊 由壓力傳感器 、 信號的前級處理和 A/D轉(zhuǎn)換部分組成 。 具有去皮功能和金額 累加計算功能。 第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計 電子秤的應(yīng)用系統(tǒng)是由硬件和軟件所組成。同時 , 功能更加齊全的高精度的先進(jìn)電子秤將會不斷問世 , 其應(yīng)用范圍 也會更加拓寬。不合格問題主要表現(xiàn)在以下三個方面： 溫度試驗項目不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ； 濕熱試驗項目達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求 ； 抗電脈沖串試驗和抗靜電放電試驗項目不合格。因此，有針對性地開發(fā)出一套有實用價值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點，改善電子 秤系統(tǒng)在應(yīng)用中的不足之處，具有現(xiàn)實意義。 選題背景與意義 電子秤是日常生活 中常用的 電子衡器，廣泛應(yīng)用于超市、大中型商場、物流配送中心 。以后，又采用簡單的秤來測定質(zhì)量。最小系統(tǒng)部分主要包括 AT89S52 和擴展的外部數(shù)據(jù)存儲器；數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳 感器、信號的前級處理和 A/D 轉(zhuǎn)換部分組成，包括運算放大器 AD620 和A/D 轉(zhuǎn)換器 ICL7135；人機交互界面為鍵盤輸入和點陣式液晶顯示，主要使用ZLG7289 鍵盤控制芯片和 OCM4x8C 顯示器，可以方便的輸入數(shù)據(jù)和直觀的顯示中文 。該電子秤可以實現(xiàn)基本的稱重功能（稱重范圍為 0～ ，重量誤差不大于 177。低成本、高智能化的電子秤無疑具有極其廣闊的市場前景。 電子秤的設(shè)計 首先是 通過壓力傳感器 采集到 被測物體的重量 并將其 轉(zhuǎn)換成電壓信號。在機械結(jié)構(gòu)方面 ， 因材料結(jié)構(gòu)強度和剛度的限制 , 會使力的傳遞出現(xiàn)誤差 ， 而傳感器輸出特性存在非線性 , 加上信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)存在的非線性 ， 使得整個系統(tǒng)的非線性誤差變得不容忽視 。 發(fā)展方向 電子秤不僅要向高精度、高可靠方向發(fā)展 ， 而且更需向多種 功能的方向發(fā)展。在此基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)系統(tǒng)功能的擴展，比如與上位機的通訊，在上位機上利用圖形化界面的操作軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理等。從 一開始設(shè)計 硬件時，就應(yīng)考慮相應(yīng)軟件的設(shè)計方法，而軟件設(shè)計是根據(jù)硬件原理和系統(tǒng)的功能要求進(jìn)行的。首先是 通過壓力傳感器 采集到 被測物體的重量 并將其 轉(zhuǎn)換成電壓信號。在擴展功能上，本設(shè)計增加了 一個 過載 、欠量程 報警 提示。 在顯示重量時，如果數(shù)碼管沒有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度必受到限制，所以此方案需要較多的數(shù)碼管接入電路中。使用這種方案會給系統(tǒng)設(shè)計帶來一定的難度。其主要在 PC 機接口卡的總線接口、程控交換機的信號處理與接口、雷達(dá)聲納系統(tǒng)的成像控制與數(shù)字處理、數(shù)控機床的測試系統(tǒng)等方面有廣泛應(yīng)用。 AT89S 系列單片機是繼 AT89C 系列之后推出的功能更強的新產(chǎn)品。我們在外面擴展了 32K 數(shù)據(jù)存儲器，以滿足 系統(tǒng)要求 ]6[ 。 方案二 ZLG7289 是周立功單片機公司設(shè)計的串行輸入輸出可編程鍵盤 /顯示芯片，有強大的鍵盤顯示功能，支持 64 鍵控制，可以比較方便地擴展系統(tǒng)。它在特定的溫度范圍內(nèi)，既具有液體的流動性，又具有晶體的某些光學(xué)特性，其透明度和顏色隨電場、磁場、光照度等外界條件變化而變化 。這個部分由整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等組成 。若接上外部的調(diào)整電阻 R R2 后，輸出電壓為 = () LM317 的 VREF =, I adj =50? A，由于調(diào)整端電流 I adj?? I1, 故可以忽略，式（ ） 可簡化為 （ ） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 LM317 結(jié)構(gòu) 圖 LM337 穩(wěn)壓器是與 LM317 對應(yīng)的負(fù)壓三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，它的工作原理和電路結(jié)構(gòu)與 LM317 相似。 所以， 具體設(shè)計時考慮到運算放大器的放大能力與工作電壓的大小關(guān)系，以及電源芯片的自身優(yōu)勢等因素，最終選用了性價比比較高的 LM317 和 LM337 來設(shè)計電源電路，給系統(tǒng)提供正、負(fù)電壓，滿足系統(tǒng)正常工作電源的要求。 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造 ， 兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu) 。 8k可反復(fù)擦寫 (1000次） ISP Flash ROM 低功耗空閑和省電模式 對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接收指令字節(jié)、校驗程序、輸出指令字節(jié)時，要求外接上拉電阻； Port 1： P1 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口，輸出時可驅(qū)動 4個 TTL。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時鐘頻率就為 6MHz。芯片內(nèi)含八個D 型觸發(fā)器，其集成電路引腳如下 圖 ： 圖 74LS373的引腳圖 表 74LS373功能表 輸出控制 E 時鐘端 CP 數(shù)據(jù)輸入 D 三態(tài)輸出 1?nQ 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 nQ 1 高阻態(tài) 當(dāng)時鐘端 CP=1（高電平）時， Q 端輸出將隨數(shù)據(jù)輸入 D 而變。 數(shù)據(jù)存儲器用于存儲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)、運算結(jié)果等，所以外部畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 數(shù)據(jù)存儲器能隨機讀 /寫。 蠕變恢復(fù) 零點輸出 %. 177。 其他的任何增益可按： （ ） 計算。 2V 40 ZKH ～1M ZH 1 F? 1 F? ICL7135 外圍電路的參數(shù)選擇與整定 由于 ICL 7135 內(nèi)部沒有振蕩器，所以需要外接。所以本系統(tǒng)采用外接基準(zhǔn)源， 由三端可調(diào)穩(wěn)壓 器 LM317畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 KFfNFck ??AVxmR ?2int?VmFck ANC ??? ?20int穩(wěn)壓后提供 ，接典型值 1V。 74LS157 74LS157 是四 2選 1數(shù)字多路開關(guān)（數(shù)據(jù)選擇器）。由于 ICL7135 對高頻干擾不敏感，所以濾波電路主要針對工頻及其低次諧波引入的干擾。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 前端信號處理電路設(shè)計如下： 圖 信號數(shù)模轉(zhuǎn)換圖 ICL7135 的輸出時序 圖 輸出時序圖 在 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后立即更新輸出鎖存器并不斷地掃描輸出 BCD 碼。原理如下： “ Busy”輸出端（ ICL7135 的 21 腳）高電平的寬度等于積分和反積分時間畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 之和。 鍵盤控制芯片 ZLG7289 控制鍵盤的掃描，當(dāng)監(jiān)測到有鍵按下后 ZLG7289 的9腳便產(chǎn)生一個低電平通知單片機，單片機可以采用查詢或者中斷方式將數(shù)據(jù)通過 口以串行方式讀入。 OCM4x8C 的液晶顯示屏為 128 64 點陣，可顯示 4 行、 每行 8 個漢字。 表 引腳功能說明 電路圖中 PSB 接低電平，進(jìn)入串行接口模式；串行數(shù)據(jù)線 SID 接 口 ；串行時鐘線 SCLK 接 ； RS 固定接高電平。首先，單片機要給出數(shù)據(jù)傳輸起始位，這里是以 5 個連續(xù)的“ 1”作數(shù)據(jù)起始位，如模塊接收到連續(xù)的 5個“ 1”，則內(nèi)部傳輸被重置并且串行傳輸將被同步。 設(shè)計電路時，選用 LM317和 LM337型號的芯片為核心來設(shè)計電源電路。 在電路中 C1 C15 的作用是為了抑制旁路 R1 R12 兩端的紋波電壓的。這樣，電源的濾波效果就主要由電容 C 的容量來決定。當(dāng)系統(tǒng)判斷為超載或欠量程時， ICL7135 給輸出一個 高 電平信號 OR（超載）或 UR（ 欠量程 ）， 經(jīng)非門后形成低電平 從而驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光提示。 另外，已存入的 10 種商品的單價均可重新設(shè)置，直接輸入其單價即可，方便實用。正確輸入后，進(jìn)入稱重顯示。因此，實際經(jīng)計算采用 3300uF/25V 的濾波電容。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 濾波電容 C C10 的確定：一般情況下濾波電容越大越好。 電源電路 選用初級 220V、次級 18V，功率為 10W 的變壓器兩只提供交流電源，經(jīng)過整流穩(wěn)壓濾波后，再分別由 LM317 和 LM337 提供系統(tǒng)所需的直流穩(wěn)壓電源。需要注意的是，當(dāng)有多個數(shù)據(jù)或指令要傳送時，必須要等到一個指令完成執(zhí)行完畢后再傳送下一個指令或數(shù)據(jù)，否則，會造成指令或數(shù)據(jù)的丟失。 OCM4x8C 還允許同時接入多個液晶顯示模塊以完成多路信息顯示功能。 該模塊具有 ～ 的寬工作電壓范圍，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，