【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)計中的實際的電路圖。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。 Vss：接地。故這種形式適用于按鍵數(shù)量較少的場合；行列式鍵盤又稱矩陣式鍵盤，設(shè)計 4 行 4 列 16 個鍵，只占用 8 根 I/O 口線，所以鍵數(shù)目較多時，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)點是精度高，測量范圍廣 ,壽命長 ,結(jié)構(gòu)簡單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。高速時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。 本章小結(jié) 本章對系統(tǒng)的方案進行了論證，對系統(tǒng)的主控制器 芯片 、傳感器的類型 及顯示器件進行了選擇，最終確立以 SONIX 公司的 SN8P1937 作為主控制芯片， 以電阻應(yīng)變式傳感器為信號采集的器件 ，以液晶作為顯示器件 ， 設(shè)計出了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，這對以后的各模塊化的設(shè)計指明了方向。 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： 應(yīng)用和測量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機械量傳感器。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。其中敏感元件指傳感器中能直接感受被測量的部分，轉(zhuǎn)換部分指傳感器中能將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適用于傳出和測量的電信號部分。 時鐘發(fā)生器是控制器的心臟，能為控制器提供時鐘脈沖。 (l) 雙重時鐘提供 4 種操作模式 外部高速時鐘：晶體，最大 8MHz 內(nèi)部高速 時鐘： 16MRC 正常 模式：高 低速時鐘均可 運行 低速模式：僅低速時鐘運行 睡眠模式：高低速時鐘均停止運行。 單片機選擇 當前市場上的單片機有 51 系列， PIC 的單片機，考慮到設(shè)計要求，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，所以這款單片機最好還要有電池低壓檢測功能，顯示的時候一般用的都是液晶顯示，也希望將液晶顯示的驅(qū)動也帶有，而這些功能全部是集成在芯片內(nèi)部的，這樣整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠選擇性將大大的提高，同時系統(tǒng)的整個設(shè)計的規(guī)模也將大大減少。增強系統(tǒng)的抗干擾能力，系統(tǒng)的穩(wěn)定性會有所提高，讓顯示的數(shù)據(jù)也更加準確。結(jié)構(gòu)原理圖為： 壓力傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機顯示模塊 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，簡單可行。 基于 SN8P19 系列單片機 AutoRun 功能體重秤的設(shè)計 7 3 系統(tǒng)總體設(shè)計 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、擴展的存儲器、輸入輸出設(shè)備等；軟件部分是各種工作程序的總稱。穩(wěn)定后進入 100KG 校正點。 LCD 參數(shù)設(shè)置 LCD 的偏壓選擇、驅(qū)動的輸出時鐘速率和時鐘源也是可以控制的，對不同的 LCD可以選擇 相應(yīng)的偏壓和驅(qū)動時鐘速率，使得系統(tǒng)可以適應(yīng)不同的 LCD 屏，增強了系統(tǒng)的可擴展性。 在本次設(shè)計中，體重秤的 性 能可以從以下幾部分說明。綠色模式是一個低功耗模式。 第二章對體重秤功能進行講解 ，主要對它具有的 功 能和它的操作過程進行了詳細的描述。 [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 體重是人體健康的一個重要指標，所以人們對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)稱重向動態(tài) 稱重發(fā)展：計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動態(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， 當系統(tǒng)檢測到重物的重量達到開機重量后便開始進入正常工作模式工作，這樣不僅很省電而且 其自動開機功能 讓操作簡化。以后，又采用簡單的秤來測定質(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。傳統(tǒng)的體重秤是儀表形式的，不僅測量的誤差比較大，而且讀數(shù)很不方便 ，體積上會占用更多的空間。 該設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分。 作為 體重 測量儀器， 電子體重 秤 以其測量的準確性和高速性 開始逐漸取代 傳統(tǒng)的儀表體重秤 ，成為測量 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)機電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過 40 多年的不斷改進與完善，我國電子衡器從最初的機電結(jié)合型陜西科技大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計說明書 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)和計算機網(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)計和方案選擇中對系統(tǒng)選用的各種芯片進行了說明，主控芯片選用的是 SONIX公司的 SN8P1937 芯片，該芯片帶有一個內(nèi)部的 16bitAD 轉(zhuǎn)換器、一個可編程增益放大器、一個多路開關(guān)、內(nèi)置的溫度檢測電路和低電壓檢測電路，所以硬件的設(shè)計變的非常的簡單， EEPROM 選用的是 ATMEL 公司的 AT24C02。對全文做了總結(jié)， 講述了該系統(tǒng)最終實現(xiàn)的功能。 該體重秤系統(tǒng)具有自動開機功能，而且功耗低很低。來達到準確測量。 (e) 切換單位的 I/O 口，電平變化，抓取穩(wěn)定的零點 ，然后進入 50KG 校正點。 (h) 當內(nèi)碼 較 100KG 穩(wěn)定點的內(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)字信號送給控制器處理，由控制器完成對數(shù)字量的處理。 方案二：由于上一個方案存在沒有輸入，信號的抗干擾能力不強的缺點，所以本方案中在前一個方案的基礎(chǔ)上增加了鍵盤輸入裝置，并在電路的前段加上信號調(diào)理電路。此外，加上 EEPROM 后系統(tǒng)的可擴展性大大提高。 (f) 兩個中斷源 兩 個內(nèi)部中斷： T0、 TC0， 一個外部中斷： INT0。它為用戶提供了精簡的指令系統(tǒng)和極快的指令執(zhí)行速度，大部分指令執(zhí)行只需要 1 個時鐘周期。 圖 35 SN8P1937 的引腳圖 引腳 說明如表 31 基于 SN8P19 系列單片機 AutoRun 功能體重秤的設(shè)計 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 的負極 X+ AI ADC 差分輸入的正極，和 X引腳之間連接一個 的電容 X AI ADC 差分輸入的負極 AI+ AI 模擬輸入通道的正極 AI AI 模擬輸入通道的負極 CL+ A chargepumpregulator 電極電容的正極 CL A charge pump regulator 電極電容的負極 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 外部高速時鐘振蕩器引腳 (4M)/外部 低速時鐘 32768HZ 晶振引腳 /與P20 共用 IO 口 XOUT/LXOUT/P21 I,O 外部高速時鐘振蕩器引腳 (4M)/外部低速時鐘 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 電池低電壓檢測輸入引腳，和 、 引腳共用 COM[3:0] O COM0~COM3LCD 驅(qū)動 COM 端 SEG0~SEG11 O LCD 驅(qū)動 segment 引腳 由 SN8P1937 的特點可以看出，它豐富的片內(nèi)外設(shè)將大大簡化我的設(shè)計，所以基于SN8P1937 單片機的 體重 秤的結(jié)構(gòu)框圖，就可以簡化為圖 36。目前多用于加速度和動態(tài)力或壓力的測量。 雖然電容式傳感器有結(jié)構(gòu)簡單和良好的動態(tài)特性等諸多優(yōu)點，但也有不利因素： (a) 功率小，阻抗高。電阻應(yīng)變片把機械應(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，難以直接精確測量，且不便處理?？紤]到要測量的體重的量程，精度和避免超重損壞傳感器等因素。 液晶的顯示是由于在顯示象素上施加了電場，這個電場由顯示像素前后兩電極上的電位信號合成產(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量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計一起變形。 由于 SN8P1937 有內(nèi)置的 LCD 驅(qū)動器，驅(qū)動包括 4 個 mon 引腳和 12 個 segment引腳， LCD 掃描的時序 占用 1/4 占空比， 1/2 或者 1/3 偏壓，共有 48 點驅(qū)動。常見的有： 獨立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)。 24C02 容量為 128*8Bit，由于系統(tǒng)需要存儲的數(shù)據(jù)很少，這個正好滿足系統(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 AutoRun 功能體重秤的設(shè)計 21 GS[2:0] PGIA 增益 000 16 001 32 010 64 011 128 100， 101， 110 保留 111 1 PGIA的時鐘選擇寄存器如下圖所示： 表 44 PGIA 時鐘選擇寄存器 092H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 AMPCKS AMPCKS2 AMPCKS1 AMPCKS0 R/W W W W 復(fù)位后