【正文】 對老師的感激之情是無法用言語表達的。在做畢業(yè)設計的過程中，雖然碰到了不少的困難，但是在老師的指導以及自己的努力下，終于取得了一定成果。在 INTO 外部中斷程序中，采樣單價并賦值單價計算。如果是機電一體化的設計人員，往往需要同時考慮單片機的軟硬件資源分配。 to 177。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在給出地址 “1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。但 RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在具體選擇傳感器時，考慮到在稱量物品時必要的精度、準確性要求，所稱物品的重量誤差必須要控制在一定的范圍之內。 此次設計的穩(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。列如 Intel8279 是一種為 8 位微處理器設計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據，并作預處理；數據顯示的管理和數據顯示器的控制。這樣一來就組成某個字符。比 LED 要好的多，但是價錢較其貴。可實現(xiàn) 0～ 9 的顯示。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。 LM331 采用了新的溫度補償能隙基準電路，在整個工作溫度范圍內和低到 。 是否加采樣 /保持器。然后再置逐次逼近寄存器次高位為 1，將寄存器中新的數字量送 D/A 轉換器，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。 缺點：此電路要求 R R4 相等，誤差將會影響輸出精度，難度較大。為此，測量電路中常設有模擬放大環(huán)節(jié)。因此，要采用轉換電路把應變片的△ R/R 變化轉換成電壓或電流變化。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。為適應這種情況，就需要傳感器。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，可實現(xiàn)大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路。缺點是：硬件部分簡單，雖然可以實現(xiàn)電子稱基本的稱重功能，但是不能實現(xiàn)外部數據的輸入，無法根 據實際情況靈活地設定各種控制參數。 本論文的研究內容及結構安排 首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉換成電壓信號。在 1954 年使用了帶新式打印機的傾斜式秤，其輸出信號能控制商用結算器，并且用電磁鐵機構與人工操作的按鍵與辦公機器聯(lián)用。稱重裝置的應用已遍及到國民經濟各領域，取得了顯著的經濟效益。 電子秤是稱重技術中的一種新型儀表，廣泛應用于各種場合。在 1960 年開發(fā)出了與衡器相聯(lián)的專門稱重值 打印機。輸出電壓信號通常很小，需要通過前端信號處理電路進行準確的線性放大。由于數碼管只能實現(xiàn)簡單的數字和英文字符的顯示，不能顯示漢字以及其他的復雜字符，不能達到顯示購物清單的要求。 采用 FPGA 測頻測量精度高，測量頻率范圍大，而且編程靈活、調試方便，設計要求的精度較高，所以要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好，抗干擾能力要強。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。 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換為電容變化的一種傳感器。其轉換電路常用測量電橋。這一環(huán)節(jié)目前主要依靠由集成運算放大器的基本元件構成具有各種特性的放大器來完成。實際測量，每一級運放都會引入較大噪聲，對精度影響較大 。重復此過程，直至逼近寄存器最低位。 A/D 轉換器的有關量程引腳。 LM331 的動態(tài)范圍寬，可達 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，數字分辨率可達 12 位；外接電路簡單，只需接入幾個外部元件就可方便構成 V/F 或 F/V 等變換電路，并且容易保證轉換精度。寫入單片機內的程序還可以進行加密，這又很好地保護了你的勞動成果。其具體結構有 “反射罩式 ”、 “條形七段式 ”及 “單片集成式多位數字式 ”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。 在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。但由于內帶字符發(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，根據在 LCD上開始顯示的行列號及每行的列數找出顯示 RAM 對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。專用鍵盤處理芯片的優(yōu)點很明顯，可靠性高，口簡單，使用方便，適合處理按鍵較多的情況。 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)技術學院畢業(yè)論文 21 方案一 采用 LM31 LM337 共地可調式三端穩(wěn)壓器電源 LM317 可調式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調的直流電壓，不過它只能允許可調的正電壓，穩(wěn)壓器內部含有過流，過熱保護電路；由一個電阻（ R）和一個可變電位器 (RP)組成電壓輸出調節(jié)電路，輸出電壓為： Vo=(1+RP/R)。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該比系統(tǒng)設計要求的要大 。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 18V 低偏移電壓： 250 μ V max 低溫度漂移： 3 μ V/ 176。本系統(tǒng)的軟件設計主要分為系統(tǒng)初始化、按鍵、顯示處理及信號頻率輸入處理。 基于單片機的電子稱設計 30 主程序流程圖 主程序流程圖給出了系統(tǒng)工作的基本過程，描述了信號的基本流向，起到一個向導的作用。 一、 主要工作及結論 熟悉 AT89C51 單片機功能及工作特性，掌握其接口擴展方法。 通過這次畢業(yè)設計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。老師們一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不儀授我以文，而且 教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。 經過幾個月的努力，終于按照畢業(yè)設計進度要求如期完成了實用電子秤控制系統(tǒng)的硬件設計任務。一秒鐘采樣物料重量 (已轉成脈沖頻率 )，并賦值重量計算 RAM 區(qū)和顯示 RAM 區(qū)。 圖 INA126 電路設計圖 圖 LM331 電路設計圖 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 29 第 4章 系統(tǒng)軟件設計 在單片機應用系統(tǒng)的 開發(fā)中，軟件的設計是最復雜和困難的，大部分情況下工作量都較大，特別是對那些控制系統(tǒng)比較復雜的情況。 INA126 特點及引腳說明 （ 1） INA126 器件特點： 低靜態(tài)電流： 175 μ A/chan 寬電壓范圍： 177。另外，該 引腳被略微拉高。 P2 口當用于外部程序存儲器或16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在閑置模式下， CPU 停止工作。 數據采集部分由壓力傳感器、信號放大處理和 V/F 轉換部分組成。 穩(wěn)壓電源的技術指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調節(jié)范圍等；另一種是質量指標，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數、輸出電阻、溫度系數及紋波電壓等。 方案一 專用芯片式設計 專用鍵盤處理芯片一般功能比較完善，芯片本身能完成對 按鍵的編碼、掃描、消抖和重鍵等問題的處理，甚至還集成了顯示接口功能。 （ 2）字符的顯示：用 LCD 顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 68 或 88 點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “1”，其它的為 “0”，為 “1”的點亮，為 “0”的不亮。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 17 圖 LED 數碼管顯示方式 方案二 LCD 顯示 LCD 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡稱， LCD 的構造是在兩片 平 行的玻璃當中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直 和水平的細小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產生畫面。 LED 顯示器結構： 基本的半導體數碼管是由七個條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的。 在眾多的 51 系列單片機中，要算 ATMEL 公司的 AT89C5 AT89S51 更實用，因他不但和 8051 指令、 管腳完全兼容，而且其片內的 4K 程序存儲器是 FLASH 工藝的，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為 ATMEL AT89xx 做的編程器均帶有這些功能。 列如 LM331 LM331 是性能價格比較高的集成芯片，可用作 精密頻率電壓轉換器、 A/D 轉換器、線性頻率調制解調、長時間積分器及其他相關器件。逐次逼近型屬于中速 A/D 轉換器，轉換時間為納秒級，用于個通道過程控制和聲頻數字轉換系統(tǒng)。逐次逼近法轉換過程是：初始化時將逐次逼近寄存器各位清零；轉換開始時，先將逐次逼近寄存器最高位置 1，送入 D/A 轉換器，經 D/A 轉換后生成的模擬量送入比較器，稱為 Ｖ o，與送入比較器的待轉換的模擬量Ｖ i 進行比較，若Ｖ oＶ i，該位 1 被保留，否則被清除。輸出級為反向放大器，所以輸出電阻不是很大，比 較符合應用要求。 前級放大器部分 經由傳感器或敏感元件轉換后輸出的信號一般電平較低；經由電橋等電路變換后的信號亦難以直接用來顯示、記錄、控制或進行信號轉換。電阻應變片把機械應變信河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 9 )( 43 421 1 RR RRR RE ????))(( 4321 4231 RRRR RRRRE ?? ??3421 RRRR ?號轉換為△ R/R 后，由于應變量及相應 電阻變化一般都很微小，難以直接精確測量，且不便處理。壓電器件的弱點：高內阻、小功率。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。 方案四 采用現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)為控制核心 采用現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)為控制核心，利用 EDA 軟件編程，下載燒制實現(xiàn)。由此設計出的電子秤系統(tǒng)，硬件部分簡單，接口電路易于實現(xiàn)，并且在編程時大大減少程序量，在電路結構上只有簡單的輸出輸入關系。根據近些年來電子稱重技術和電子衡器的發(fā)展情況及電子衡器市場的需求，電子稱的發(fā)展動向為：小型化、模塊化、智能化、集成化；其技術性能趨向于速率高、準確度高、可靠性高；其應用性趨向綜合性、組合性。 國內外電子稱發(fā)展及成果 隨著第二次世界大戰(zhàn)后的經濟繁榮，為了把稱重技術引入到生產工藝過程中去，對稱重技術提出了心動要求，希望稱重過程自動化，為此電子技術滲入衡器制造業(yè)。稱重裝置不僅是提供重量數據的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個組成部分，推進了工業(yè)生產的自動化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產品質量以及加強企業(yè)管理、改善經營管理等多方面的作用。電子秤與機械秤比較有體積小、重量輕、結構簡單、價格低、實用價值強、維護方便等特點，可在各種環(huán)境工作，重量信號可遠傳，易于實現(xiàn) 重量顯示數字 化，易于與計算機聯(lián)網，實現(xiàn)生產過程自動化，提高勞動生產率。當時帶電子裝置的衡器其稱量工作是機械式的，但與稱量有關的顯示、記錄、遠傳式控制器等功能是電子方式的。放大后的模擬電壓信號經 V/F 轉換電路轉換成數字量被送入到主控電路的單片機中，再經過單片機控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體 的重量。又因為采用了具有模數轉換功能的單片機，系統(tǒng)電路過于簡單，系統(tǒng)硬件的擴展必受到限制，電子秤的功能過于單一，達不到設計的標準。 從下圖中可以看到系統(tǒng)的基本工作流程和各單元電路所用到的核心器件。 傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。它有結構簡單、靈敏度高、動態(tài)響應好、可實現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應等優(yōu)點。 直流電橋的特點是信號不會受各元件和導線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強，但因機械應變的輸出信號小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放 大器放大。 放大器的輸入信號一般是由傳感器輸出的。