【正文】 097H Bit7 Bit6 BIt5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 DFM WRS0 DRDY Bit0: DRDY： ADC 數(shù)據(jù)就緒位 1 = ADC 輸出新的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到 ADCDH 和 ADCDL 0 = ADCDH 和 ADCDL 的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)還未就緒 Bit2: WRS0： ADC 輸出頻率選擇位 圖 411 是在設(shè)計(jì)中的實(shí)際的電路圖。相關(guān)寄存器如下 ： 表 48 ADC 高八位數(shù)據(jù)寄存器 陜西科技大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 24 098H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 ADCDL ADCB7 ADCB6 ADCB5 ADCB4 ADCB3 ADCB2 ADCB1 ADCB0 R R R R R R R R 復(fù)位后 0 0 0 0 0 0 0 0 表 49 ADC 低八位數(shù)據(jù)寄存器 099H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 ADCDH ADCB15 ADCB14 ADCB13 ADCB12 ADCB11 ADCB10 ADCB9 ADCB8 R R R R R R R R 復(fù)位后 0 0 0 0 0 0 0 0 ADCDL [7:0]：輸出 ADC 數(shù)據(jù)的低字節(jié)。 在本電路中采用的是第一種接法， ，不能再作為 IO口。 陜西科技大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 20 傳輸條件： 起始條件 之后，在 SCL高電平期間， SDA保持穩(wěn)定的高電平（或低電平），要改變SDA的狀態(tài)，必須在 SCL低電平時(shí)。 Vss：接地。故這種形式適用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合；行列式鍵盤又稱矩陣式鍵盤，設(shè)計(jì) 4 行 4 列 16 個(gè)鍵，只占用 8 根 I/O 口線，所以鍵數(shù)目較多時(shí)，可節(jié)省 I/O 口線。 鍵盤分兩大類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。電阻應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度高，測(cè)量范圍廣 ,壽命長(zhǎng) ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實(shí)現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。高速時(shí)鐘由外部振蕩電路或內(nèi)置 16MHz 高速 RC 振蕩電路產(chǎn)生。 圖 41 中 (b)圖 R1 和 C1 同樣是為復(fù)位引腳提供輸入信號(hào)。 本章小結(jié) 本章對(duì)系統(tǒng)的方案進(jìn)行了論證，對(duì)系統(tǒng)的主控制器 芯片 、傳感器的類型 及顯示器件進(jìn)行了選擇，最終確立以 SONIX 公司的 SN8P1937 作為主控制芯片， 以電阻應(yīng)變式傳感器為信號(hào)采集的器件 ，以液晶作為顯示器件 ， 設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，這對(duì)以后的各模塊化的設(shè)計(jì)指明了方向。 顯示器件選擇 方案一：數(shù)碼管顯示 數(shù)碼管顯示直觀易懂，但是只能顯示數(shù)據(jù)，不能顯示文字或圖像。 應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)： 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。由于 C 很小，功率也很小， 因此容易受外界干擾，信號(hào)須經(jīng)放大，并采取抗干擾措施。 方案二：電容式傳感器 電容式傳感器是將被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容變化的一種傳感器。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)換為適用于傳出和測(cè)量的電信號(hào)部分。 時(shí)鐘發(fā)生器是控制器的心臟，能為控制器提供時(shí)鐘脈沖。 (l) 雙重時(shí)鐘提供 4 種操作模式 外部高速時(shí)鐘：晶體，最大 8MHz 內(nèi)部高速 時(shí)鐘： 16MRC 正常 模式：高 低速時(shí)鐘均可 運(yùn)行 低速模式：僅低速時(shí)鐘運(yùn)行 睡眠模式：高低速時(shí)鐘均停止運(yùn)行。 單片機(jī)選擇 當(dāng)前市場(chǎng)上的單片機(jī)有 51 系列， PIC 的單片機(jī)，考慮到設(shè)計(jì)要求，就需要找到一款內(nèi)部帶高精度的 AD 轉(zhuǎn)換器，最好還有可編程增益放大器， 電源電壓 是 有 電池 提供 的，所以這款單片機(jī)最好還要有電池低壓檢測(cè)功能，顯示的時(shí)候一般用的都是液晶顯示，也希望將液晶顯示的驅(qū)動(dòng)也帶有，而這些功能全部是集成在芯片內(nèi)部的，這樣整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠選擇性將大大的提高，同時(shí)系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)的規(guī)模也將大大減少。增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，系統(tǒng)的穩(wěn)定性會(huì)有所提高，讓顯示的數(shù)據(jù)也更加準(zhǔn)確。結(jié)構(gòu)原理圖為： 壓力傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)顯示模塊 圖 31 方案一的結(jié)構(gòu)原理圖 此方案就是最基本的數(shù)據(jù)采集，簡(jiǎn)單可行。 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 7 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)方案 選擇 體重秤的應(yīng)用系統(tǒng)是由硬件和軟件所組成，硬件是指單片機(jī)、擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備等；軟件部分是各種工作程序的總稱。穩(wěn)定后進(jìn)入 100KG 校正點(diǎn)。 LCD 參數(shù)設(shè)置 LCD 的偏壓選擇、驅(qū)動(dòng)的輸出時(shí)鐘速率和時(shí)鐘源也是可以控制的，對(duì)不同的 LCD可以選擇 相應(yīng)的偏壓和驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘速率，使得系統(tǒng)可以適應(yīng)不同的 LCD 屏，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。 在本次設(shè)計(jì)中，體重秤的 性 能可以從以下幾部分說明。綠色模式是一個(gè)低功耗模式。 第二章對(duì)體重秤功能進(jìn)行講解 ，主要對(duì)它具有的 功 能和它的操作過程進(jìn)行了詳細(xì)的描述。 [1] 課題提出的背景和意義 在歐洲國家，人們很注意自己的健康狀況，體重秤成了每家必備的工具，人們可以搭配自己的飲食結(jié)構(gòu)，使其更加的合理?？梢酝ㄟ^更多的傳感器測(cè)量人體的血壓，脂肪，體重，身高等。 體重秤 的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 體重是人體健康的一個(gè)重要指標(biāo)，所以人們對(duì)體重秤的要求也越來越高，從傳統(tǒng)的杠桿式到現(xiàn)在的高精度，易操作體重秤，體重秤正在隨著人們的需求不斷更新。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài) 稱重發(fā)展：計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。 系統(tǒng)每隔 1s 從綠色模式喚醒一次， 當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到重物的重量達(dá)到開機(jī)重量后便開始進(jìn)入正常工作模式工作，這樣不僅很省電而且 其自動(dòng)開機(jī)功能 讓操作簡(jiǎn)化。以后，又采用簡(jiǎn)單的秤來測(cè)定質(zhì)量。 因此采用分段線性的 方法完成 AD 轉(zhuǎn)換部分和放大電路部分的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的體重秤是儀表形式的，不僅測(cè)量的誤差比較大，而且讀數(shù)很不方便 ，體積上會(huì)占用更多的空間。 該設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。 作為 體重 測(cè)量?jī)x器， 電子體重 秤 以其測(cè)量的準(zhǔn)確性和高速性 開始逐漸取代 傳統(tǒng)的儀表體重秤 ，成為測(cè)量 體重 領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。 現(xiàn)在電子產(chǎn)品越來也多，給人們的生活提供很多方便，體重秤作為電子秤的一個(gè)分支在人們的日常生活中扮演著越來越不可或缺的角色。 60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過 40 多年的不斷改進(jìn)與完善，我國電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型陜西科技大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 2 發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。就必須執(zhí)行國際法制計(jì)量組織制定的國際建議并要有國際水平的技術(shù)與裝備、有國際水平的質(zhì)量。各種新技術(shù)、新器件、新理論的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，必將給體重秤的發(fā)展和應(yīng)用提供廣闊的天地。特別是對(duì)有老人的家庭，這樣的系統(tǒng)更是必不可少。在系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和方案選擇中對(duì)系統(tǒng)選用的各種芯片進(jìn)行了說明，主控芯片選用的是 SONIX公司的 SN8P1937 芯片，該芯片帶有一個(gè)內(nèi)部的 16bitAD 轉(zhuǎn)換器、一個(gè)可編程增益放大器、一個(gè)多路開關(guān)、內(nèi)置的溫度檢測(cè)電路和低電壓檢測(cè)電路，所以硬件的設(shè)計(jì)變的非常的簡(jiǎn)單， EEPROM 選用的是 ATMEL 公司的 AT24C02。對(duì)全文做了總結(jié)， 講述了該系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)的功能。 該體重秤系統(tǒng)具有自動(dòng)開機(jī)功能，而且功耗低很低。來達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量。 (e) 切換單位的 I/O 口，電平變化，抓取穩(wěn)定的零點(diǎn) ，然后進(jìn)入 50KG 校正點(diǎn)。 (h) 當(dāng)內(nèi)碼 較 100KG 穩(wěn)定點(diǎn)的內(nèi)碼超出 3000 后，則顯示由 150KG 閃爍切換到內(nèi)碼顯示。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給控制器處理，由控制器完成對(duì)數(shù)字量的處理。 方案二：由于上一個(gè)方案存在沒有輸入，信號(hào)的抗干擾能力不強(qiáng)的缺點(diǎn)，所以本方案中在前一個(gè)方案的基礎(chǔ)上增加了鍵盤輸入裝置，并在電路的前段加上信號(hào)調(diào)理電路。此外，加上 EEPROM 后系統(tǒng)的可擴(kuò)展性大大提高。 (f) 兩個(gè)中斷源 兩 個(gè)內(nèi)部中斷： T0、 TC0， 一個(gè)外部中斷： INT0。它為用戶提供了精簡(jiǎn)的指令系統(tǒng)和極快的指令執(zhí)行速度，大部分指令執(zhí)行只需要 1 個(gè)時(shí)鐘周期。 圖 35 SN8P1937 的引腳圖 引腳 說明如表 31 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 11 表 31 SN8P1937引腳說明 引腳名稱 類型 說明 VDD,VSS,AVSS P 數(shù)字 /模擬電路電源輸入端 VLCD P LCD 電源輸入端 V2,V3 P LCD 偏置電壓 V1 P LCD 偏置電流激活 /無效控制端 AVDDR P Regulator 電源輸出引腳， V=， AVE+ P 傳感器的 Regulator 輸出 =，最大輸出電流為 10mA ACM P BandGap 電源輸出為 R+ AI ADC 參考源輸入的正極 R AI ADC 參考源輸入 的負(fù)極 X+ AI ADC 差分輸入的正極，和 X引腳之間連接一個(gè) 的電容 X AI ADC 差分輸入的負(fù)極 AI+ AI 模擬輸入通道的正極 AI AI 模擬輸入通道的負(fù)極 CL+ A chargepumpregulator 電極電容的正極 CL A charge pump regulator 電極電容的負(fù)極 VPP/RST P,I OTP ROM 編程引腳系統(tǒng)復(fù)位輸入端，施密特結(jié)構(gòu)，低電平有效，通常保持高電平 XIN/LXIN/P20 I,O 外部高速時(shí)鐘振蕩器引腳 (4M)/外部 低速時(shí)鐘 32768HZ 晶振引腳 /與P20 共用 IO 口 XOUT/LXOUT/P21 I,O 外部高速時(shí)鐘振蕩器引腳 (4M)/外部低速時(shí)鐘 32768HZ 晶振引腳 /與P21 共用 IO 口 （施密特結(jié)構(gòu)） /內(nèi)置上拉電阻 P1[3:0] I/O ~ 雙向輸入輸出引腳 /具有喚醒功能 /內(nèi)置上拉電阻 P2[1:0] I/O ~ 雙向輸入輸出引腳 /內(nèi)置上拉電阻和 XIN/XOUT 引腳共用 P5[2:0] O ~ 單向輸出引腳 LBTIN1/2 I 電池低電壓檢測(cè)輸入引腳，和 、 引腳共用 COM[3:0] O COM0~COM3LCD 驅(qū)動(dòng) COM 端 SEG0~SEG11 O LCD 驅(qū)動(dòng) segment 引腳 由 SN8P1937 的特點(diǎn)可以看出，它豐富的片內(nèi)外設(shè)將大大簡(jiǎn)化我的設(shè)計(jì)，所以基于SN8P1937 單片機(jī)的 體重 秤的結(jié)構(gòu)框圖，就可以簡(jiǎn)化為圖 36。目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力或壓力的測(cè)量。 雖然電容式傳感器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和良好的動(dòng)態(tài)特性等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有不利因素： (a) 功率小，阻抗高。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變 先 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?？紤]到要測(cè)量的體重的量程，精度和避免超重?fù)p壞傳感器等因素。 液晶的顯示是由于在顯示象素上施加了電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)由顯示像素前后兩電極上的電位信號(hào)合成產(chǎn)生。 典型的外部復(fù)位電路有一下幾種： (a) 基本 RC 復(fù)位電路 (b) 二極管 amp。如果希望提升電路復(fù)位電平，可將分壓電阻設(shè)置為 R2R1，并選擇 VDD 與集電極 C 之間的結(jié)電壓高于 。彈性敏感元件受到所測(cè)量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形。 由于 SN8P1937 有內(nèi)置的 LCD 驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)包括 4 個(gè) mon 引腳和 12 個(gè) segment引腳， LCD 掃描的時(shí)序 占用 1/4 占空比， 1/2 或者 1/3 偏壓，共有 48 點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。常見的有： 獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)。 24C02 容量為 128*8Bit，由于系統(tǒng)需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)很少，這個(gè)正好滿足系統(tǒng)的要求。 Vcc：電源輸入。 表 41是 PGIA的相關(guān)寄存器，各位的功能如下所示： 表 42 PGIA 相關(guān)寄存器 090H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 AMPM BGRENB FDS1 FDS0 GS2 GS1 GS0 AMPENB R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W 復(fù)位后 0 0 0 0 1 1 1 0 Bit0: AMPENB： PGIA 功能允許控制位 0 = 禁止 PGIA 功能 1 = 使能 PGIA 功能 Bit[3:1]: GS [2:0]： PGIA 增 益選擇控制位 ，增益如圖 42 所示 表 43 增益控制寄存器 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 21 GS[2:0] PGIA 增益 000 16 001 32 010 64 011 128 100， 101， 110 保留 111 1 PGIA的時(shí)鐘選擇寄存器如下圖所示： 表 44 PGIA 時(shí)鐘選擇寄存器 092H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 AMPCKS AMPCKS2 AMPCKS1 AMPCKS0 R/W W W W 復(fù)位后