【正文】 電容式傳感器的容量受其電極的幾何尺寸等限制，一般幾十 到 幾百皮法，其值只有幾個(gè)皮法，使傳感器的輸出阻抗很高，尤其當(dāng)采用音頻范圍內(nèi) 的交流電源時(shí)，輸出阻抗高達(dá) 108106Ω。該設(shè)計(jì)采用的是 按健 電平 復(fù)位電路 ， 使用比較方便，在 此復(fù)位電路中，干擾易串入復(fù)位端，在大多數(shù)情況下不會(huì)造成單片機(jī)的錯(cuò)誤復(fù)位，但會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位。 圖 89C51 引腳圖 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 6 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 89C51 片內(nèi)有 128B 的 RAM 存儲(chǔ)器， 在 實(shí)際應(yīng)用中僅靠著 128B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?？刂破鞑糠纸邮軄?lái)自 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號(hào)，并將其存儲(chǔ)到 存儲(chǔ)單元中。隨著自動(dòng)化測(cè)試 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 2 技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的稱(chēng)重系統(tǒng)在功能、精度、性?xún)r(jià)比等方面已難以滿(mǎn)足人們的需要，尤其在智能化、便捷式、對(duì)微小質(zhì)量的測(cè)量方面更顯得力不從心。電子秤屬于我們的日用秤量?jī)x器 。 設(shè)計(jì)任務(wù)： 1. CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括 CPU 選擇 ，晶振電路，復(fù)位電路） 2. 傳感器選擇及接口電路設(shè)計(jì) 3. 顯示、按鍵電路及電源電路設(shè)計(jì) 4 . 程序流程圖設(shè)計(jì)及程序清單編寫(xiě) 技術(shù)參數(shù)： 1． 重量測(cè)量范圍 30 kg ~ 2． 工作電源 220V 設(shè)計(jì)要求 ： 分析系統(tǒng)功能，選擇合適的單片機(jī)及傳感器，重量檢測(cè) 電路設(shè)計(jì) 等； 應(yīng)用專(zhuān)業(yè)繪圖軟件繪制硬件電路圖和軟件流程圖； 按規(guī)定格式，撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，其中程序開(kāi)發(fā)要有詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的工作過(guò)程，字?jǐn)?shù)應(yīng)在 4000 字以上。 設(shè)計(jì)結(jié)果證明，該系統(tǒng)顯示誤差小，性能 穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)合理，擴(kuò)展能力強(qiáng)。近年來(lái)，電子秤已愈來(lái)愈多地參與到數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制中。 該電子秤利用電橋測(cè)量原理，將壓力應(yīng)變 傳感器 阻值轉(zhuǎn)換為電壓值，再經(jīng)過(guò)放大器將電壓放大，通過(guò)確定輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)重量的關(guān)系，形成一臺(tái) 完整 電子秤。 128 位 RAM， 4k字節(jié) ROM 和中斷、串行口及定時(shí)器模塊外，還有 4 組 I/O 口 P0～ P3，余下的就是 CPU 的全部組成。為了保證系統(tǒng)可復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，一般使 RESET 引腳保持 100ms 以上的高電平，單片機(jī)便可以可靠地復(fù)位。隨著集成電路制造工藝的發(fā)展，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率也在逐步提高，現(xiàn)在某些高速單片機(jī)芯片的時(shí)鐘頻率以達(dá) 40MHz。它由電阻分壓器、比較器、緩沖器及編碼器四種分組成。 (4 ） 壓頻變換型 ADC： 其優(yōu)點(diǎn)是：精度高、價(jià)格較低、功耗較低。此時(shí)，在 8 位段數(shù)據(jù)輸出端口輸出下一個(gè) LED 顯示位的顯示內(nèi)容。首先是通過(guò)壓力傳感器采集到被測(cè)物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。 隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅 速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)的儀器逐步的被智能儀器所取代。最好是預(yù)先計(jì)算好應(yīng)放大的倍數(shù)，以便選取。考慮本次設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，使系統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，電源電路的 設(shè)計(jì)決定采用如下方案： 220V 的交流電經(jīng)過(guò)變壓器后輸出 15V 的電壓，經(jīng)整流濾波電路后， 通過(guò)LM7812 和 LM7905 進(jìn)行 DC/DC 變換得到＋ 12V 和 +5V、 5V 供器和系統(tǒng)的其他芯片使用。主程序軟件流程如圖 41 所示 。 圖 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 FSmDUXSKD?NDUSKxDFSm1? 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 14 人機(jī)對(duì)話(huà)接口電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)除了前面所 述的四個(gè)結(jié)構(gòu)外，還需要用到人機(jī)聯(lián)系部件以便接收各種命令和數(shù)據(jù)，即價(jià)格，重量的數(shù)據(jù)輸入，清零、去皮重、凈／毛轉(zhuǎn)換、分度數(shù)設(shè)定、 最大稱(chēng)量設(shè)定、分度值設(shè)定 、 零點(diǎn)自動(dòng)跟蹤、零中心指示、過(guò)載顯示、自動(dòng)累計(jì)、欠電壓指示等命令的輸入。積分型 ADC 兩次積分的時(shí)間都是利用同一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器和計(jì)數(shù)器來(lái)確定，因此所得到的表達(dá)式與時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)，其轉(zhuǎn)換精度只取決于參考電壓 VR。 。 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部由一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為 51 單片機(jī)的引腳 XTAL1，輸出為 XTAL2。 P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7I / O 0I / O 1I / O 2I / O 3I / O 4I / O 5I / O 6WEOEI / O 7A 1 0A9A8CEP 2 . 1P 2 . 0P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P 0 . 0P 0 . 1P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7ALEPSENP 3 . 6 ( W R ) P 3 . 7 ( R D )D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7STB8 2 8 28 9 C 5 1 6 1 1 6 圖 89C51與 6116的接口電路 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 7 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)得，在 時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)得 RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘脈沖（兩個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 STC89C51 共有 P0～ P3 四個(gè)這樣的并行口 ， 可提供 32 根 I/O 線(xiàn)，每根線(xiàn)都是雙向的，其余用于芯片控制的寄存器中。電子稱(chēng)重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng)重向動(dòng)態(tài)稱(chēng)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(chēng)重和動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的研究與應(yīng)用。 稱(chēng)重儀是電子衡器的一種，電子衡器是自動(dòng)化稱(chēng)重控制和貿(mào)易計(jì)量的重要手段 ,對(duì)加強(qiáng)企業(yè)管理、嚴(yán)格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運(yùn)輸、港口計(jì)量和科學(xué)研究都起到了重要作用。本文在給出智能電子稱(chēng)硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了電子稱(chēng)的軟件控制方法。為了闡明用單片機(jī)是如何對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換、計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行了研究，討論了單片機(jī)控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的計(jì)算問(wèn)題。 4)智能化 ： 電子秤的操作簡(jiǎn)單，秤重準(zhǔn)確，而且具有快速計(jì)算。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。 STC89C51 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù) 器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大部分。 引腳功能：具有 11 條地址線(xiàn)， 8 條數(shù)據(jù)總線(xiàn)，一條片選線(xiàn) 以 及寫(xiě)允許線(xiàn) 和 讀允許線(xiàn)。常用的時(shí)鐘設(shè)計(jì)電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，一種是外部時(shí)鐘方 式。選擇電橋變阻式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、價(jià)格低廉且性能穩(wěn)定；受環(huán)境因素 (如溫度、濕度、電磁場(chǎng)干擾等 )影響??；可以實(shí)現(xiàn)輸出 — 輸入間任意函數(shù)關(guān)系；輸出信號(hào)大，一般不需放大；我選擇的是 LPSIII 型壓力應(yīng)變量程 500kg，精度為 %， 滿(mǎn)量程時(shí)誤差177。與此同時(shí)，在此時(shí)間間隔內(nèi)利用計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，從 而實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換。 I N 026I N 127I N 228I N 31I N 42I N 53I N 64I N 75R E F +12R E F 16C L K10OE9E O C7D017D114D215D38D418D519D620D721A025A124A223S T A R T6A L E22A D C 0 8 0 9P0P1P2P3P4P5P6P7A L E P 2 . 7WRRDI N T8 9 C 5 1+5傳感器1k0 . 5 k5 0 0 k 圖 模擬量檢測(cè)接口電路圖 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 13 11 ?FSmDUSKx 智能臺(tái)式電子秤 輸出接口電路設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換 器如圖 所示， A/D 轉(zhuǎn)換 結(jié)果 D 與被測(cè)量 x 存在以下關(guān)系： （ 39） 式中： S— — 傳感器及其測(cè)量電路的靈敏度（即被測(cè)量 X 轉(zhuǎn)換成電壓 U 的轉(zhuǎn)換系數(shù)）