【正文】 式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。顯示用的 LCD 我們根據(jù)要求選用了字符點(diǎn)陣式液晶顯示器 LCD1602，可以滿足電子秤在稱物時的購物清單顯示要求。另外由于秤臺的自身重量、振動和沖擊分量，以及還要避免物體超重時對傳感器的損壞，所以在選擇傳感器時要保證有一定的承重裕量，所選的傳感器量程應(yīng)該比系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的要大 。12 連續(xù)可調(diào) ,通過對滑動變阻器的調(diào)整可輸出 +5V,177。 圖 穩(wěn)壓電源組成圖 220V 電源變壓器 整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電路 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 21 方案一 采用 LM31 LM337 共地可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源 LM317 可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓，不過它只能允許可調(diào)的正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護(hù)電路；由一個電阻（ R）和一個可變電位器 (RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓為： Vo=(1+RP/R)。 考慮到成本方面，我決定采用矩陣鍵盤。專用鍵盤處理芯片的優(yōu)點(diǎn)很明顯，可靠性高，口簡單，使用方便，適合處理按鍵較多的情況。操作者通過鍵盤向系統(tǒng)發(fā)送各種指令或置入必要的數(shù)據(jù)信息。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。 （ 4）功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和 驅(qū)動 IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。段選線控制字符選擇，位選線控制顯示位的亮、暗。其具體結(jié)構(gòu)有 “反射罩式 ”、 “條形七段式 ”及 “單片集成式多位數(shù)字式 ”等 LED 顯示器與顯示方式 : LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動成果。 控制單片機(jī)的選型 選擇單片機(jī)型號的出發(fā)點(diǎn)有以下幾個方面： 市場貨源 系統(tǒng)設(shè)計(jì)者只能在市場上能夠提供的單片機(jī)中選擇，特別是作為產(chǎn)品大 批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)，所選的單片機(jī)型號必須有穩(wěn)定、充足的貨源。 LM331 的動態(tài)范圍寬，可達(dá) 100dB；線性度好，最大非線性失真小于 ％，工作頻率低到 時尚有較好的線性；變換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá) 12 位；外接電路簡單，只需接入幾個外部元件就可方便構(gòu)成 V/F 或 F/V 等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。為防止這種現(xiàn)象，可采取如下措施： （ 1）加強(qiáng)抗干擾措施，盡量避免較大的干擾電流進(jìn)入電路； （ 2）加強(qiáng)電源穩(wěn)壓濾波措施， 在 A/D 轉(zhuǎn)換器電源入口 處加退耦濾波電路，為防止窄脈沖波竄入在電解電容上再接一高頻濾波電容； （ 3）在 A/D 轉(zhuǎn)換器的電源端接一限流電阻，可在出現(xiàn)晶閘管現(xiàn)象時，有效地把電流限定在允許范圍內(nèi)，以防止燒壞器件。 A/D 轉(zhuǎn)換器的有關(guān)量程引腳。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 （二） A/D 轉(zhuǎn)換器選用 的原則： A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。重復(fù)此過程，直至逼近寄存器最低位。~177。實(shí)際測量，每一級運(yùn)放都會引入較大噪聲，對精度影響較大 。 能附加一些適應(yīng)特定要求的電路。這一環(huán)節(jié)目前主要依靠由集成運(yùn)算放大器的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放大器來完成。 （ 2）分辨力和靈敏度高，精度較高。其轉(zhuǎn)換電路常用測量電橋。因 C 太小，故容抗 CX =1/? C 很大，為高阻抗元件，負(fù)載能力差；又因其視在功率P= 2ou ? C ， C 很小， 則 P 也很小。 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。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?biāo) 準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。 硬件 的方案設(shè)計(jì)與論證 傳感器 傳 感器的定義：能感受規(guī)定的被測量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。 采用 FPGA 測頻測量精度高，測量頻率范圍大，而且編程靈活、調(diào)試方便，設(shè)計(jì)要求的精度較高，所以要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好，抗干擾能力要強(qiáng)。這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換的能力，而且滿足設(shè)計(jì)要求，可以顯示購物清單、所稱量的物體信息等相關(guān)內(nèi)容。由于數(shù)碼管只能實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)字和英文字符的顯示，不能顯示漢字以及其他的復(fù)雜字符，不能達(dá)到顯示購物清單的要求。 第 2 章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，本章主要內(nèi)容是電子稱的方 案設(shè)計(jì)，首先是對整體的方案進(jìn)行選擇與設(shè)計(jì)，再針對各個模塊（傳感器、放大模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊、人機(jī)交界模塊）進(jìn)行具體的方案論證及設(shè)計(jì)。輸出電壓信號通常很小，需要通過前端信號處理電路進(jìn)行準(zhǔn)確的線性放大。 我國的衡器在 20 世紀(jì) 40 年代以前還全是機(jī)械式的， 40 年代開始發(fā)展了機(jī)電結(jié)合式的衡器。在 1960 年開發(fā)出了與衡器相聯(lián)的專門稱重值 打印機(jī)。 60 年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來， 隨著時代科技的迅猛發(fā)展，微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測量與儀器帶來了巨 大的沖擊和革命性的影響。 電子秤是稱重技術(shù)中的一種新型儀表，廣泛應(yīng)用于各種場合。河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 1 畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 2 第 1章 緒 論 引言 在我們生活中經(jīng)常都需要測量物體的重量，于是就用到秤，但是隨著社會的進(jìn)步、科學(xué)的發(fā)展，我們對其要求操作方便、易于識別。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 50 年代中期電子技術(shù)的滲入推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。在 1954 年使用了帶新式打印機(jī)的傾斜式秤，其輸出信號能控制商用結(jié)算器，并且用電磁鐵機(jī)構(gòu)與人工操作的按鍵與辦公機(jī)器聯(lián)用。隨著稱重傳感器各項(xiàng)性能的不斷突破，為電子稱的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，國外如美國、西歐等一些國家在 20 世紀(jì) 60 年代就出現(xiàn)了 %稱量準(zhǔn)確度的電子稱，并在 70 年代中期約對 75%的機(jī)械稱進(jìn)行了機(jī)電結(jié)合式改造。 本論文的研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號。 本文的結(jié)構(gòu)安排如下： 第 1 章緒論，簡單介紹了本課題電子稱的研究背景、研究目的、意義及國內(nèi)外的研究狀況。缺點(diǎn)是：硬件部分簡單，雖然可以實(shí)現(xiàn)電子稱基本的稱重功能，但是不能實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的輸入，無法根 據(jù)實(shí)際情況靈活地設(shè)定各種控制參數(shù)。 方案三 前端信號處理時，選用放大、信號轉(zhuǎn)換等措施，尤其在顯示方面采用具有字符圖文顯示返回 單片機(jī) 數(shù)據(jù)采集 數(shù)碼顯示 數(shù)據(jù)采集 單片機(jī) 數(shù)碼管顯示 鍵盤輸入 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 6 功能的 LCD 顯示器。系統(tǒng)集成于一片 Xilinx 公司的 SpartanⅡ 系列 XC2S100E 芯片上，體積大大減小、邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍廣等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路。鑒于本電子稱的設(shè)計(jì)并不太復(fù)雜，單片機(jī)完全能實(shí)現(xiàn)所需功能，所以在具體設(shè)計(jì)時，采用了第三種設(shè)計(jì)方案。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。在實(shí)際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。功率小，輸出的能量微弱，電纜的分布電容及噪聲干擾影響輸出特性，這對外接電路要求很高。受幾何尺寸限制，電容傳感器的電容量都很小，一般僅幾皮法至幾十皮法。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的△ R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 10 ? ?? ?? ?)()()()( )()( 22 RRRRRRRR ERRRRuo ?????????? ??????ERR???若差動工作，即 R1=R△ R,R2=R+△ R,R3=R△ R， R4=R+△ R,按式（ ）， 則電橋輸出為 Ek?? （ ） 應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)： （ 1）應(yīng)用和測量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機(jī)械量傳感器。為此，測量電路中常設(shè)有模擬放大環(huán)節(jié)。從而保證放大器輸出 性能穩(wěn)定。 缺點(diǎn)：此電路要求 R R4 相等，誤差將會影響輸出精度，難度較大。 INA126 在外接電阻 RG 時，可實(shí)現(xiàn) 1~1000 范圍內(nèi)的任意增益；工作電源范圍為177。然后再置逐次逼近寄存器次高位為 1，將寄存器中新的數(shù)字量送 D/A 轉(zhuǎn)換器，輸出的 Ｖ o 再與Ｖ i比較，若Ｖ oＶ i，該位 1 被保留，否則被清除。計(jì)數(shù)器在反向積分時間內(nèi)所計(jì)的數(shù)值，就是輸入模擬電壓Ｖ i 所對應(yīng)的數(shù)字量，實(shí)現(xiàn)了 A/D轉(zhuǎn)換。 是否加采樣 /保持器。其現(xiàn)象是在正常使用時， A/D 轉(zhuǎn)換器芯片電流驟增，時間一長就會燒壞芯片。 LM331 采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在整個工作溫度范圍內(nèi)和低到 。所以我決定采用 LM331 芯片 V/F 轉(zhuǎn)換作為信號轉(zhuǎn)換的方案。顯而易見，這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。可實(shí)現(xiàn) 0～ 9 的顯示。根據(jù)顯示方式不同，位選線與段選線的連接方法不同。比 LED 要好的多，但是價(jià)錢較其貴。 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 18 （ 3）體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。這樣一來就組成某個字符。 鍵盤輸入 鍵盤 輸入是人機(jī)交互界面中重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑。列如 Intel8279 是一種為 8 位微處理器設(shè)計(jì)的比較成熟的通用鍵盤 /顯示器接口芯片，其功能有：接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)，并作預(yù)處理；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。缺點(diǎn)就是需要用軟件處理消抖、重鍵等問題。 此次設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，如圖 所示。 177。在具體選擇傳感器時，考慮到在稱量物品時必要的精度、準(zhǔn)確性要求，所稱物品的重量誤差必須要控制在一定的范圍之內(nèi)。 在這次設(shè)計(jì)中我們采用了 44 鍵盤控制。但 RAM，定時器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)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(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ALE/PROG：當(dāng)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。 to 177。 LM331 內(nèi)部由輸入比較器 、定時比較器、 R－ S 觸發(fā)器、輸出驅(qū)動、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路和電流開關(guān)等部分組成。如果是機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)人員，往往需要同時考慮單片機(jī)的軟硬件資源分配。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(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。在 INTO 外部中斷程序中，采樣單價(jià)并賦值單價(jià)計(jì)算。 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 32 圖 顯示子程序流程圖 鍵盤掃描子程序的設(shè)計(jì) 鍵盤電路設(shè)計(jì)成 4X4 矩陣式，在程 序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，雖然碰到了不少的困難，但是在老師的指導(dǎo)以及自己的努力下，終于取得了一定成果。 沒有擴(kuò)展更多電路，如日歷時鐘電路、通訊接口電路等。對老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的