【正文】 output temperature coefficient 輸入電阻 Input resistance Ω 415～ 445 輸出電阻 Output resistance Ω 349～ 355 絕緣電阻 Insulation resistance MΩ ≥ 5000 供橋電壓 Supply voltage V 12（ DC/AC） 溫度補償范圍 Temperature pensation range ℃ 10～ +50 允許溫度范圍 Safe temperature range ℃ 20～ +60 允許過負荷 Safe overload %. 120 極限過負荷 Ultimate overload %. 200 四角誤差 Four corner error %. 連接電纜 Connect cable mm Φ 300 接線方式 Method of connecting wire 輸入 Input（ +） : Red 輸入 Input（ ） :White 輸出 Output（ +） :Green 輸出 Output（ ） :Blue 屏 蔽 Shield : Yellow 其 測量原理：用應(yīng)變片測量時，將其粘貼在彈性體上。 1181。由于 A/D 轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號就會直接影響最后的測量精度。 有學者試圖在前置放大器的輸入端加上隔直電容（高通網(wǎng)絡(luò)）來避免極化電壓使高增益的前置放大器進入飽和狀態(tài)，但由于信號源的內(nèi)阻高，且兩輸入端不平衡，隔直電容（高通網(wǎng)絡(luò)）使等共模干擾轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅８蓴_，結(jié)果適得其反，嚴重地損害了放大器的性能。 從理論上計算整個電路的共模抑制比為： (24) 基于單片機的電子秤設(shè)計 13 式中： CMRTotal或 CMRRTotal－放 大器的總共模抑制比； CMR1－第一級放大器的共模抑制比； CMR2 或 CMRR2－第二級放大器的共模抑制比； A1d、 A1c、 A2d 和 A2c－分別為第一級放大器和第二級放大器的差模增益和共模增益。這種結(jié)構(gòu)的 ADC 所有位的轉(zhuǎn)換同時完成，其轉(zhuǎn)換時間主取決于比較器的開關(guān)速度、編碼器的傳輸 時間延遲等。與此同時，在此時間間隔內(nèi)利用計數(shù)器對時鐘脈沖進行計數(shù)，從而實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換。缺點是：類似于積分型 ADC，其轉(zhuǎn)換速率受到限制， 12 位時為 100～ 300SPS。圖 4 4的矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)的鍵盤接口電路，圖中的每一個按鍵都通過不同的行線和列線與主機相連這。在本系統(tǒng)中，設(shè)置報警的目的就是在超出電子秤測量范圍時，發(fā)出聲光報警信號，提示用戶，防止損壞儀器。 單 片 機 16 個按鍵輸入電路 LCD 顯示器位碼驅(qū)動電路 時鐘電路 復(fù)位電路 LCD 顯示器段碼驅(qū)動電路 10位 LCD顯示器電路 蜂鳴器電路 基于單片機的電子秤設(shè)計 17 AT89S52 的最小系統(tǒng)電路 單片機芯片 AT89S52 介紹 單片機采用 MCS51系列單片機。 AT89S52有 40個引腳， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2個 外中斷口， 2個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2個全雙工串行通信口，片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在 FIASH編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，置位無效。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。在變壓器的原邊加入熔斷保護裝置和 MFC 網(wǎng)絡(luò)，使得系統(tǒng)獲得的電源更穩(wěn)定，效果更好，且電路短路時，熔斷裝置會迅速切斷電源，保護其他電路元件不被損 壞，供電電路如圖 所示。 +++A2A3A4R11 .1 KR31 0KR42 0KR31 0KR21 0KR44KR22 0KR42 0KU0R 1 71 3KR 1 61 2KR 1 51 4KR 1 25KR 1 11 2KR 1 32KR 1 41KR P 1+V12 .5 V+L M 3 24+ 10 V 圖 傳感器和其外圍電路圖 這是一個電阻應(yīng)變片式稱重傳感器，將電阻應(yīng)變片貼在金屬的彈性體（即力敏感器）上，并連接成一差動全橋電路。傳感器的驅(qū)動電流流過基準電阻 R4，其上的壓降等于輸入電壓。 AD574 采用 28 腳雙列直插標準封裝，其引腳圖如下 : 圖 AD574 管腳圖 A/D574 有 5根控制線，邏輯控制輸入信號有： A0：字節(jié)選擇控制信號。 當 R/C=1，數(shù)據(jù)輸出， A0=0 時，高 8 位數(shù)據(jù)有效； A0=1 時，低 4 位數(shù)據(jù)有效，中間 4 位為 0，高 4位為三態(tài)。 BIP OFF ：補償校正端，接至正負可調(diào)的分壓網(wǎng)絡(luò)， 0輸入時調(diào)整數(shù)字輸出為 0； AGND：接模擬地。 等待 STS 狀態(tài)信號送 口，當 STS 由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，就表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。 （ 1)靜態(tài)驅(qū)動 基于單片機的電子秤設(shè)計 28 所有的段都有獨立的驅(qū)動電路，表示段電極與公共電極之間連續(xù)施加電壓。幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于高占空比應(yīng)用，它在各幀輸出時，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。使報警 電路報警從而提醒工作人員注意， 超限報警電路如圖 所示。 基于單片機的電子秤設(shè)計 32 ⑶編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當?shù)闹噶钆帕衅饋?，?gòu)成一個有機的整體，即程序。 A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運行時，把稱重傳感器傳遞過來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞到單片機所涉及到的程序設(shè)計。其中，移出數(shù)據(jù)的保存可以通過自乘再加進位的方法實現(xiàn)，因為乘二表示左移一位，左移后，低位進一，則需加一。這就需要一段比較程序以及一小段置 1 清 0 程序。而通過移位 已將要移入的尾數(shù)保存在了進位位中，所以能實現(xiàn)。 A / D 5 7 4 初 始 化啟 動 A / D 轉(zhuǎn) 換A / D 轉(zhuǎn) 換 完 成數(shù) 據(jù) 儲 存數(shù) 據(jù) 顯 示Y開 始N A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序流程圖 數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計 在數(shù)制轉(zhuǎn)換前要進行系數(shù)調(diào)整 , 在 IN0 輸入的數(shù)最大為 5V，要求的質(zhì)量 500g 對應(yīng)基于單片機的電子秤設(shè)計 34 的是 ，為十六進制向十進制轉(zhuǎn)換方便，將系數(shù)放大 100倍。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計是對利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當?shù)南拗疲貏e是限制轉(zhuǎn)向語句 (或指令 )的使用，從而控制 了程序的復(fù)雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯誤和易于修改、調(diào)試。由于持續(xù)的聲音不能夠引起人們的關(guān)注，所以本系統(tǒng)的報警電路采用間斷的聲音和頻閃的燈光來實現(xiàn)。 在本系統(tǒng)中鍵盤采用 矩陣式鍵盤并采用中斷工作方式。行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，如上圖所示鍵盤，介紹過程 如下。幀頻控制是通過減少幀輸出次數(shù)，控制輸出信號的有效值，來實現(xiàn)多灰度和彩色控制。 （ 2)多路驅(qū)動方式 構(gòu)成矩陣電極，公共端數(shù)為 n，按照 1/n 的時序分別依次驅(qū)動公共端，與該驅(qū)動時序相對應(yīng)，對所有的段信號電極作選擇驅(qū)動。 基于單片機的電子秤設(shè)計 27 CE=1， /CS=0， R/C=1， A0=0 時，讀取高 8 位；當 CE=1， /CS=0， R/C=1， A0=1時，讀取低 4位。 由于對 AD574 12 引腳的外接電路有不同連接方式，所以 AD574 與單片機的接口方案有兩種，一種是單極性接法，可實現(xiàn)輸入信號 0～ 10V 或者 0～ 20V的轉(zhuǎn)換；另一種為雙極性接法，可實現(xiàn)輸入信號 5～ +5V 或者 10～ +10V 之間轉(zhuǎn)換。當啟動 A/D 進行轉(zhuǎn)換時， STS 為高電平；當 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時為低電平。 /CS：片選信號。輸入采用高輸入阻抗的差動輸入方式，再有差動放大器電路進行放大，輸出 15V 的電壓。如果在電阻的兩側(cè)都加入應(yīng)變片，則其輸出為 FhEb lkUkUU 200 6?? ? (35) SP20CG501 的輸出電壓為 15V相應(yīng)壓力為 150KPa。 傳感器和其外圍以及放大電路設(shè)計 傳 感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。 上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機自動復(fù)位，并且在單片機運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機復(fù)位。 單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種操作的時間基準，復(fù)位操作則使單片機的片內(nèi)電路初始化，使單片機從一種確定的初態(tài)開始運行。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN有效。在平時， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 P3口： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個 TTL門電流。 P1口管腳寫入 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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。其芯片引腳圖如上圖所示。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 基于單片機的電子秤設(shè)計 16 第三章 硬件電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求與設(shè)計思路，此電路由一塊 AT89S5按鍵輸入電路、時鐘電路、復(fù)位電路、 LCD 顯示段碼驅(qū)動電路 、 LCD 顯示位碼驅(qū)動電路 、 12 位 LCD 顯示器電路 、蜂鳴器電路。當鍵盤的數(shù)量大于 8 時，一般都采用矩陣式鍵盤。且雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器具有很強的抗干擾能力。 此外，由于輸入端采用了積分器，所以對交流 噪聲的基于單片機的電子秤設(shè)計 14 干擾有很強的抑制能力。 (2） 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器：如： ADS780 ADS7804 等。 有以上分析以及基于電子秤的要求精確度不是很高，所以選擇由普通放大器所組成的差動放大器作為本設(shè)計的信號放大電路。理論上不難證明，在運算放大器為理想的情況下，并聯(lián)型差動放大器的輸入阻抗為無窮大，共模抑制比也為無窮大。 方案二、主要由高精度低漂移運算放大器構(gòu)成差動放大器，而構(gòu)成的前級處理電路；差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運放 (如 OP07)做成一個差動放大器。殘余的一點漂移依靠軟件的自動零點跟蹤來徹底解決。 由于內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當彈 性體承受載荷產(chǎn)生變形時，輸出信號電壓可由下式給出 ： 基于單片機的電子秤設(shè)計 10 E i nR4 R4R3 R3R2 R2R1 R1)42( 42E ??????? ??????? △△△△RR RRout （ 22） 放大電路選擇 稱重傳感器輸出電壓振幅范圍 0～ 20mV。由于 惠斯登電橋具 諸如 抑制溫度變化的影響，抑制干擾 ，補償方便等 優(yōu)點，所以該傳感器測量精度高、溫度特性好、工作穩(wěn)定等優(yōu)點，廣泛用于各種結(jié)構(gòu)的動、靜態(tài)測量及各種電子秤的一次儀表。但在實際使用時，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。 再則由于系統(tǒng)沒有其它高標準的要求，又考慮到本設(shè)計中程序部分比較大， 根據(jù)總體方案設(shè)計的分析，設(shè)計這樣一個簡單的的系統(tǒng)，可以選用帶 EPROM 的單片機，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直接存 儲在片內(nèi)，不用在外部擴展存儲器，這樣電路也可簡化。 這種高精度智能電子秤體積小、計量準確、攜帶方便 ,集質(zhì)量稱量功能與價格計算功能于一體 ,能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。 基于單片機的電子秤設(shè)計 6 另外由于實際應(yīng)用當中，稱可以有一定量的過載，但不能超出要求的范圍，為此我們還設(shè)計了過載提示和聲光報警功能。 （ 2）分度值：電子秤的測量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。這部分習慣上稱載荷測量裝置或二次儀表。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準確度高、穩(wěn)定性高 、可靠性高；其功能趨向是稱重計量的控制信息和非控制信息并重的 “ 智能化 ” 功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計 量器具，是國計民生、國防建設(shè)、科學研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會經(jīng)濟效益的提高。目 錄