【正文】 難點在于時間 調(diào)整 函數(shù)的處理 。 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設計 25 第 5 章 系統(tǒng)整體 校調(diào) 調(diào)試方法 和步驟 根據(jù) 前面 所述模塊化的編程方法，系統(tǒng)的調(diào)試基本上也遵循了這一原則 。 具體 換算方法為： 傳感器 電源為固定的 ， 傳感器 靈敏度為 1mv/v,經(jīng)過 A/D 的 128 倍 放大后的滿量程電壓 （重物 為 5kg 時） 的 表達式為： *1mv/V*128 = （ ） 同時 A/D 的 參考電壓也是 ，所以，不難得出滿量程最終輸出的二進制數(shù)為 ： *224/ ≈ 2147483 （ ） 根據(jù) 傳感器的線性特征，可以得到，當輸出二進制數(shù)為 n 時 ，對應的實際質(zhì)量 x 為 ： x≈ n/ 顯示程序設計 12864 的 程序設計采用并行顯示方 式 的，具體的端口定義見圖 43： 圖 43 12864端口 定義 液晶初始化完成后，先顯示屏幕上一些固定的信息，然后再顯示從傳感器或芯片上讀出的數(shù)據(jù)。 A/D 轉(zhuǎn)換程序設計 HX711 有 兩條串口通訊線分別 是 數(shù)據(jù) 線 DOUT 和時鐘 線 PD_SCK， 利用 者兩個引腳可以 輸出數(shù)據(jù)和選擇輸入通道以及 增益。 因此本設計考慮采用 模塊 化編程的思想 ， 即每個模塊 的 功能 均 只由一個源 代碼 文件實現(xiàn) ， 同時對應一個頭文件， 以 供 其他源 代碼 文件 調(diào)用 。 使用匯編語言編 寫 復雜的應用 卻非常 困難 ,并且 程序的可讀性 以及 可移植性 都 不強 。 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設計 15 DS18B20 的 引腳 示意 圖如 圖 29： 圖 29 DS18B20引腳 示意圖 小結(jié) 本章內(nèi)容對系統(tǒng)的總體 設計方案做了簡單的介紹，之后又詳細地闡述了系統(tǒng)每一個模塊的選型依據(jù)。 但是這種 傳感器造價相對昂貴，主要是 用來測量運動 中 的 目標 、 或 溫度變化迅速 的目標 的表溫， 尤其是 1800℃ 以上的高溫 。 DS1302 由 DALLAS 公司 開發(fā)， 它 可以 為備用電池 提供 充電 功能 ，采用 高效 的 串行數(shù)據(jù)傳輸 模式 ， 可以 在 接入電源時為備用電池充電 ， 當然 也基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設計 14 可以關閉 其 此 功能。 有源蜂鳴器 一般都 比 無源 蜂鳴器 貴，就是因為 它 內(nèi)置了一個 震蕩 源 。 同時 12864 的功耗 也很低， 價格 相對便宜，其硬件電路 的 設計比同類模塊也要簡單。 ④ 使用壽命 很 長 且可以 耐彎折。 經(jīng)過 對比 ， 本系統(tǒng)選擇了近 些 年來頗為流行的一種鍵盤即 薄膜 型 鍵盤 。 ⑦ 數(shù)據(jù) 輸出 的 速率 可 以通過編程 在 10HZ和 80HZ之間轉(zhuǎn)換。 另外片內(nèi) 集成了穩(wěn)定的時鐘振蕩 電路 ， 芯片 外 部 不需要 再 接任何器件 。此種 方法可以保證具有 良好 的效果，但是由于電路結(jié)構(gòu)非常復雜，工作的溫度 性 無法保證，另外也勢必會增加成本 ； 方案二，采用電子秤專用集成 A/D 芯片， 可以省去放大電路和 電源 電路的設計 ，簡化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) ，同時由于采 用專用芯片，因此其精確性和可靠性也有保障。 廚房秤 和 珠寶秤等行業(yè)領域，是工業(yè)和農(nóng)業(yè)自動化系統(tǒng)中 一種 不可 或缺 的核心部件 。 ⑧ 電阻應變式稱重傳感器 內(nèi)部的 彈性體上 有 四個電阻應變計 ， 構(gòu)成了 惠更斯電橋，待測物重力使 當 彈性體 產(chǎn)生形變 ， 其上 的 電阻應變計 的 電 阻發(fā)生不同的變化，電橋的平衡狀態(tài) 被 打破， 輸出 相應的電信號。 Ⅱ .壓電元件 固定 在音叉的頂部 ， 壓電元件 可以 隨音叉 一起 振動， 通過壓電 元件可以測出音叉的 固有 振蕩頻率。 不同的 待測物施加的 重力也不同 ，金屬絲 的 振動頻率也就 會 發(fā)生不同的 改變， 我們 設法用 頻 率 測量儀 器 測出 金屬 絲震蕩頻率的 改變 ， 就 可求得 待測物 的 質(zhì)量。液壓式稱重傳感器 的 結(jié)構(gòu) 相對 簡單， 穩(wěn)定性 好 ，但 是 其 準確度 很低 。 ② 壓磁式稱重傳感器是 通過檢測 鐵芯上繞的線圈的阻抗變化， 間接 得到待測物質(zhì)量的 。 Ⅰ .光柵式傳感器 有 兩塊光柵，其中一塊是固 定，還有一塊 位于 表盤軸可移動。 ⑦ 開發(fā)者 可以直接通過 和 實現(xiàn) 串口 下載 程序。 STC89C52 內(nèi)置 8K 字節(jié) 的 在系統(tǒng)可編程 的 flash rom。 各個模塊選型的 分析 系統(tǒng) 要求單片機控制 稱重 傳感器的 數(shù)據(jù) 采集，以及 控制 A/D 轉(zhuǎn)換 的時序，同時 還 需要 控制擴展功能的 時鐘 ，溫度和 液晶等模塊 的工作時序 。 B 通道 的 增益 值 是固定的 為 64， 一般可以 利用 B通道進行系統(tǒng) 檢測。 HX711 內(nèi)部 已經(jīng) 集成了 時鐘振蕩器 ， 穩(wěn)壓電源 。）另外 本 系統(tǒng) 除 要求實現(xiàn)基本功能外， 沒有 提出其它特殊的要求，所以 最終選擇了 STC89C52這種非常 常用且廉價的 單片機來實現(xiàn)系統(tǒng)設計。 系統(tǒng)主要由單片機最小系統(tǒng)，稱重傳感器 及其信號處理模塊 ，數(shù)據(jù)輸入 及結(jié)果顯示 界面，時鐘和溫度模塊以及電源模塊等 部分組成 。 在 二十一 世紀 的今天，人們希望電子秤可以 使用 更加 方便 ，更加智能化，這也就給電子秤 工 業(yè) 提出 了 更高的要求 。 輕紡工業(yè) ，煤炭能源工業(yè) ， 冶金工業(yè) ， 倉儲貨運 部 門 以及 食品 生產(chǎn) 工業(yè) 的 生產(chǎn)過程基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設計 2 中都要用到各式各樣的 電子 稱重儀器 。 上述 諸多優(yōu)點是以往任何一種傳統(tǒng)的機械式 稱重 器具所不具備的，因此 電子 型的 稱重 器具 得到了 很好的發(fā)展 ， 迅 速 得到了普及，目前已經(jīng)占據(jù)了 衡器 市場的 大部分 份額。 humanputer interaction?；?單片機的稱重控制系統(tǒng)設計 I 屆畢業(yè)生 畢業(yè) 設計 說明書 題 目 : 基于單片機的稱重控制系統(tǒng)設計 院系名稱： 專業(yè)班級： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 教師職稱： 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設計 II 摘要 由 于 稱重 器具 在商業(yè)貿(mào)易中的重要作用， 稱重技術的 發(fā)展一直都受到人們的關注 。 A/D conversion。 電子秤由于 大大減少了 純機械部件 的 應用， 有效地避免了機械材料個體性差異 帶來 的測量誤差，同時 電子秤 又大量 地運用 現(xiàn)代電子技術 ， 可以實現(xiàn)豐富的功能， 另外科學友好的 用戶操作界面又兼顧了設備的 易用 性。 國民 生產(chǎn) 的 各 個 部門 出現(xiàn) 了 各種 各樣 的電子 秤 ， 極大地促進了我國工商業(yè)的發(fā)展。縱觀 歷史， 近代以來隨著科技的爆炸式發(fā)展，秤這種古老的計量工具也 發(fā)生 了翻天覆地的巨變， 幾千年 來中國人眼中的 “ 秤 ” 便是 指木桿秤，雖然直至今日這種秤還依然發(fā)揮著作用，但是使用的范圍 已經(jīng) 越來越窄， 現(xiàn)在 的人都普通習慣使用更加方便和精確的 電子 稱重工具 。 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設計 3 第 2 章 系統(tǒng)方案設計 系統(tǒng) 總體構(gòu)想 及其 工作 原理 本 系統(tǒng) 的 控制核心 選用 的 STC89C52RC 單片機 ， 本設計完成 了 電子秤的 各項 功能， 此外 系統(tǒng) 還擴展了電子萬年歷 以及電子溫度計的功能 。本設計 狀態(tài)較多， 實現(xiàn) 難度較大。 HX711 是一款專 門 為高精度電子秤而 量身打造 的 24位 A/D。40mV 。 至此 本系統(tǒng)的主要 設計 方案就 已經(jīng) 介紹完了，系統(tǒng) 的 設計總體上 優(yōu)先 采用 了目前比較成熟和常見的方案，這樣系統(tǒng)就 可以 具有 很高的穩(wěn)定性和可靠性，同時也可以有效地降低系統(tǒng)的實現(xiàn)成本。 本系統(tǒng) 之所以 最終選擇了 STC89C52 是 因為 STC89C52 是一種 經(jīng)典 的 低功耗、高性能 的 8 位單片機 ， 目前 使用范圍非常廣。 ⑥ P0到 P3 總四組 32 個 通用 I/O 口 ， 四組 I/O 口 均是 準雙向口 ， 其中 P0口 由于內(nèi)部無 上拉電阻 ， 因此 作為 普通 I/O 口 使 用 ，需 要 外部加上拉電阻 ， 當 P0 口 為 總線用時，無需 上拉電阻。 ① 光電式傳感器 ， 主要 有 光柵 與 碼盤 這 兩 類 。 以前 的 機電結(jié)合秤上 光電式傳感器曾 經(jīng) 被大量 使用 。 我們 可以 通過 測出壓 強的 變化 ， 來 確定被測物的質(zhì)量。 ⑥ 振動式稱重傳感器 的 金屬絲 或 金屬 膜 的 尺寸 ， 材 質(zhì) 和 密度 都 一定時， 其固有 頻率就 只 與其受到 的 外部力的大小有關。 但 與此同時 其 結(jié)構(gòu) 過于 復雜，加工難度 非常 大， 因此 造價 很 高 ， 只適用于特殊場合。 陀螺儀式稱重傳感器 最大 的特 點 是 它 輸出的信號 直接就是 數(shù)字型的，可供單片機直接處理，無需再經(jīng)過 模 數(shù)轉(zhuǎn)換過程，使用起來非常方便。在各種各樣 的 電子秤 中 ，可能 使用的都是這種稱重傳感器。 方案 一，采用高精度的 A/D 轉(zhuǎn)換 芯片，同時設計信號放大電路和電源供電電路。 由于 芯片內(nèi) 部集成 了優(yōu)質(zhì)的電源 模塊，因此稱重 傳感器 以及 芯片內(nèi) 部 的 A/D 可以 從芯片 直接 獲取電源， 因此 系統(tǒng) 電路 板上無需 額 外的模擬電源 供電 ，非常 地 方便。 ⑥ 通用的 串口通訊 模式： 直接通過 管腳控片， 不用 對 芯片內(nèi) 部 的 寄存器編程 。因此 無非 就是有 獨立 鍵盤和矩陣鍵盤兩種選擇，而本系統(tǒng)至少需要設置 10 個 數(shù)字鍵，還有若干的功能轉(zhuǎn)換按鍵，考慮到按鍵數(shù)量 比較多，毫無疑問矩陣鍵盤將會是最佳的選擇。 ③ 密封性強 ， 可以 防水，防塵， 還具有 一定的 耐酸堿 和 抗震 能力 。 另外本模 塊還具有繪圖功能，非常適合做人機交互模塊。 只有輸入一定頻率 的 方波 信號才 可以 驅(qū)動它 發(fā)聲 。 在 這類芯片 中DS1302 是 目前最為經(jīng)典 ， 使用也最廣泛的一種。其中 非接觸式 傳感器和待 測 物 可以 不直接 接觸 ， 因此 這種傳感器的 測 溫 上限 非常 高，理論上可以不用考慮敏感元件的耐高溫上限。 DS18B20 可編程的分辨率為 9到 12位 ， 雖然 響應 時間稍長，但對于本系統(tǒng)來說完全可以符合要求 。其中 匯編語言產(chǎn)生的目標代碼短 ,所 占用的存儲空間 相對 很小 ,因此 匯編程序的執(zhí)行速度 較 快 ,可以 充分發(fā)揮 出 單片機的硬件性 能 。 程序設計的 總 體 思路 本次 設計的系統(tǒng) 包含 的模塊 數(shù)量 比較多，如果所有函數(shù)都 在一個 源 代碼 文件 中實現(xiàn)， 容易使 源代碼 文件過于臃腫，同時程序的可讀性和 可 維護性也 會 較差 。 詳細 程序 請 參考 附錄 部分 相關內(nèi)容。 表 41 HX711增益 選擇 從 HX711 讀出 的 24 位 二進制數(shù)還需要經(jīng)過換算才能轉(zhuǎn)換為最終的實際重量。 小結(jié) 本系統(tǒng) 的 程序設計由于模塊化編程思想的引入而 使 其調(diào)試 難度 大大降低 ， 每個模塊都可以單獨 進行 調(diào)試，當模塊單獨工作正常時，再將其放 入整個系統(tǒng)進行聯(lián)合調(diào)試，如果系統(tǒng)哪一 部分 出現(xiàn)問題，也可以迅速找到問題根源 并 進行修改 ， 由此可見模塊化編程對于結(jié)構(gòu)復雜的程序編寫是一種非常行之有效的方法。 圖 51時鐘 模塊仿真結(jié)果 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設計 26 圖 52稱重 模塊仿真圖 調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及其解決方法 程序調(diào)試 主要分為兩大部分， 即 萬年歷模式和電子秤模式。根據(jù) 硬件 測試的結(jié)果對程序進行相應的調(diào)整， 直至 硬件 測試也 通過。 時鐘模塊程序設計 時鐘 模塊程序 設計 的難點 是 時間 的調(diào)整，部分，根據(jù)設計的要求，需要 由 鍵盤直接輸入 時間 的數(shù)值 ，再 將調(diào)整后的時間 值寫入 DS1302 的對應 的時間 寄存器中 ，還要同步 把 調(diào)整后的時間 顯示在 12864 液晶 屏上 。 其中第一個時鐘脈沖的上升沿將讀出輸開始 各個 模塊初始化 A 鍵是否按下 進入 稱重模式 Y 進入 萬年歷模式 N C 鍵 B鍵 設置 單價 正常 走時 去皮 校時 獲取 數(shù)據(jù) 顯示數(shù)據(jù) Y N Y N 基于 單片機的稱重控制系統(tǒng)設計 22 出 的 24 位數(shù)據(jù)的最高位 ， 一直到 第 24 個時鐘脈沖完成， 24 位 數(shù)據(jù)就完成了輸出 輸 。 整個 程序的 結(jié)