【正文】 、 Single Chip Microputer Application in Commercial Electronic Scale Specialty : Measurement and Control Student Number : 202020204106 Technology and Instruments Student : Li Jinhan Suprvisor : Zhao Yue Abstarct: In recent years, electronic weighing technology has made make a spurt of progress And the electronic occupies an increasingly important position,especially for mercial electronics, Due to its high accuracy, sensitive reaction, simple structure and other advantages,they are widely used in industrial and mercial trade, light food, medicine and other fields. At present, the mechanical scale is gradually being replaced by electronic scales, which requires further study in this field. In this paper, the design of the electronic scale uses single chip microputer as main ponents, which can be roughly divided into six part as following: data acquisition, signal amplifying part, A/D conversion part, and a singlechip control part, part of the manmachine interface. The gravity sensor gains weight information,then,the signal amplification circuit realizes information amplification, and the AD converter sends the digital that is converted from analog signal into the microcontroller for zhen, the microcontroller sends information through the operation and processing of the corresponding control. Finally ,with the keyboard, LED display and buzzer,it can to achieve price regulation, peeling process, displaying the total price, value alarm function and many other intelligent functions to meet the requirements of modern society. Keyword: Single chip microputer。在 20 世紀(jì)，單片機(jī)的應(yīng)用已極為廣泛，主要應(yīng)用于控制領(lǐng)域，用以實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試及控制系統(tǒng)，為了強(qiáng)調(diào)其控制屬性，也可以把單片機(jī)稱為微控制器 MCU(Micro Controller Unit)。 單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的在線應(yīng)用就是以計(jì)算機(jī)代替常規(guī)的模擬或數(shù)字控制電路，使計(jì)算機(jī)位于其中并成為控制系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)或信號(hào)處理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。目前，機(jī)械秤正在逐步被電子秤取代，這就促使電子秤的研究需要進(jìn)一步的深入。 前級(jí)放大部分 壓力傳感器輸 出的電壓信號(hào)為毫伏級(jí)，所以對(duì)運(yùn)算放大器要求很高。輸出級(jí)為反向放大器，所以輸出電阻不是很大，比較符合應(yīng)用要求。故選用 12 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換 器，如 :AD574。本系統(tǒng)的鍵盤(pán)采用 4 4 鍵盤(pán)，用單片機(jī)的 P1 口來(lái)進(jìn)行信號(hào)采集，判斷是否有鍵按下，然后根據(jù)按鍵動(dòng)作來(lái)進(jìn)行下一步的操作。 載荷和力傳感器是試驗(yàn)技術(shù)和工業(yè)測(cè)量中用得較多的一種傳感 器。金屬絲的電阻值 ( FLR /?? )與材料的電阻率 (? )及其幾何尺寸 (長(zhǎng)度 l 和面積 F )有關(guān)，在 承受機(jī)械變形 (拉伸或壓縮 )的過(guò)程中，這三者都要發(fā)生變化，因而引起金屬絲的電阻變化，這種現(xiàn)象稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。稱上述噪聲為共模干擾。能完成模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件稱作模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)。一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的精度受多個(gè)環(huán)節(jié)的影響，作為其中之一， ADC的位數(shù)選擇，至 少要比總精度要求的最低分辨率高一位，總精度對(duì)于 ADC 的轉(zhuǎn)換精度要求不等于對(duì)分辨率 (位數(shù) )的要求，但轉(zhuǎn)換精度包括分辨率大小所決定的量化誤差及相關(guān)的偏移誤差。 此外，在選擇 ADC 時(shí)還應(yīng)考慮是否需要使用采樣 /保持器、 ADC的供電電壓、 ADC 的量程、引腳、工作現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件等問(wèn)題。 8/12 ：數(shù)據(jù)模式選擇，此線輸入信號(hào)為“ 1”時(shí)， 12條輸出線均有效：此線輸入信號(hào)為“ 0”時(shí)， 12 位 分成高 8位和低 4位兩次輸出。 圖 34 AD574引腳圖 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 12 CE：芯片允許。 BIPOUT：雙極性補(bǔ)償。而控制過(guò)程分為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)過(guò)程和數(shù)據(jù)讀出過(guò)程。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉 高。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出 [2]。每段所需電流一般為 5～ 15mA，實(shí)際電流視具體的 LED 數(shù)碼顯示器而定。如果顯示位再增加，那么按顯示位掃描的驅(qū)動(dòng)方式就很難勝任了 。為此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)后， 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 17 又添加了報(bào)警部分，把報(bào)警電路引線接到單片機(jī) PC3 口，當(dāng)傳感器檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換和單片機(jī)處理后大于系統(tǒng)的稱重范圍時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào) [12]。 (2)鍵盤(pán)接口方式選擇 常用的鍵識(shí)別方法有：行掃描法、線翻轉(zhuǎn)法和利用 8279 鍵盤(pán)接口的中斷法。高 4位用于列控制，低 4 位用于行控制，通過(guò)軟件中的邏輯運(yùn)算控制使同一個(gè)并行口的不同管腳工作在不向的輸入輸出方式下，來(lái)實(shí)現(xiàn)線翻轉(zhuǎn)法的鍵盤(pán)識(shí)別工作 [4]。測(cè)量放大器 AD522 是一種高共模抑制的精密放大器，但也存在一定的電壓漂移、非線性誤差及增益誤差，仍會(huì)對(duì)測(cè)量的精度造成一定的影響 。模擬量誤差為偏移誤差或零值誤差，即指輸入電壓為零時(shí)，輸出信號(hào)不為零的值，它是由 ADC 中的比較器輸入的偏移電壓或偏移電流引起的。 非線性誤差 任何一個(gè)理想的 A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)模擬輸入電壓線性增加時(shí)，它所輸出的離散量亦線性增加，也就是說(shuō)，其轉(zhuǎn)換特性是一條直線。首先初始化鍵盤(pán)顯示，然后有鍵盤(pán)鍵入物品單價(jià)，秤重傳感器信號(hào)有前級(jí)放大后傳給 A/D轉(zhuǎn)換， A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行物品的重量與總價(jià)顯示，完成后進(jìn)行清零，繼續(xù)下一次稱重。按鍵本身是機(jī)械開(kāi)關(guān)，在觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)的瞬間合出觀電壓抖動(dòng)的現(xiàn)象，必須去除抖動(dòng)的影響、才能正確識(shí) 別被按下的鍵。 本電子秤經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適合于一 般商場(chǎng)超市使用。 。 在這里，我要首先向我的指導(dǎo)老師趙悅老師致以真誠(chéng)的謝意。得到閉合鍵對(duì)應(yīng)的鍵碼以后，繼續(xù)延時(shí)并判斷按鍵狀態(tài)，直到閉合N Y 鍵盤(pán)識(shí)別 有鍵按下？ 去抖動(dòng) 確定按鍵物理位置 計(jì)算鍵碼 等待鍵釋放 返回 成都學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 24 的按鍵被釋放，再根據(jù)鍵碼轉(zhuǎn)到 響應(yīng)的鍵處理子程序中。 鍵盤(pán)識(shí)別的流程如圖 52所示，采用線翻轉(zhuǎn)法實(shí)現(xiàn)的具體方法如下。 AD574A 的非線性誤差約為 LSB? [6]。一般講， ADC 的模擬量誤差和數(shù)字量的大小為同一數(shù)量級(jí)， ADC 的總誤差應(yīng)該包括這兩項(xiàng)的累加。量化過(guò)程產(chǎn)生的誤差就稱為量化誤差。其中，機(jī)械秤體傳 力系統(tǒng)誤差較難消除，只有通過(guò)提高設(shè)計(jì)與制造工藝水平來(lái)減小這一部分的誤差，而傳感器、放大器和 AD 轉(zhuǎn)換部分的誤差取決于本身的精度。 在本系統(tǒng)中，完全可以不使用中斷法完成鍵盤(pán)接口，這是小系統(tǒng)的特殊性決定的。的軟件處理方法是影響系統(tǒng)使用和操作性能的重要因素。適用于較多顯示位的 LED 顯示器的驅(qū)動(dòng)。顯示器的亮度跟導(dǎo)通的電流有關(guān)，也和點(diǎn)亮的時(shí)間與間隔的比例有關(guān)。這種方式的依據(jù)是利用人眼的滯留現(xiàn)象，只要在 1秒內(nèi)一個(gè)發(fā)光管亮 24 次以上，每次點(diǎn)亮?xí)r間維持 1ms 以上，則人眼感覺(jué)不到閃爍，宏觀上仍可看到多位 LED 同時(shí)顯示的效果。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 P3 口： P3口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流。 P1口管腳寫(xiě)入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 單極性工作方式時(shí)， AD574A 輸出的數(shù) 字量是二進(jìn)制碼；雙極性工作方式時(shí)， AD574A輸出的是偏移二進(jìn)制碼。 10 INV ： l0V 量程輸入端。 STS：狀態(tài)信號(hào)。在讀數(shù)狀態(tài)，如果 8/12 為低電平，當(dāng) 0A =0時(shí)，則輸出高 8位數(shù)；當(dāng) 0A =1時(shí)，則輸出低 4 位數(shù)，禁止高 8位輸出；如果 8/12 為高電平，則 0A 的狀態(tài)不起作用。 AD574A為逐次逼近型 ADC，它的突出特點(diǎn)是芯片內(nèi)部包含微機(jī)接口控制邏輯電路和三態(tài)輸出緩沖器，可以直接與 8位、 12 位或 16 位微處理器的數(shù)據(jù)總線相連。 2） ADC 的轉(zhuǎn)換速率 ADC 的轉(zhuǎn)換速率應(yīng)滿足不失真地重現(xiàn)被測(cè)信號(hào)的要求，具體地說(shuō)應(yīng)滿足采樣定理(Shannon 定理 )對(duì)采樣頻率的要求。 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分類 ADC 可以分為兩大類：直接型和間接型。習(xí)慣上將這種放大器稱作測(cè)量放大器閉。本系統(tǒng)所使用的稱重傳感器是一種特殊梁式力傳感器，為了改變梁的特性 (在提高其特性的同時(shí)也增加其靈敏度 )，將梁做成特殊形狀，以改變其應(yīng)力分布并增加剛度。在各種測(cè)力傳感器中，電 單片機(jī)AT 89C51 鍵盤(pán)控制 LED 顯示 稱重 傳感器 前端信