【文章內容簡介】 寫入 “1” 時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 RST： 復位 輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 ALE/PROG： 當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 18 編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此外 ，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。 PSEN 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 PSEN 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次PSEN信號 。 EA/VPP： 外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1： 振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機控制電路的設計 在本次設計中， CPU控制系統(tǒng)的設計 如圖 37 所示： 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 19 圖 37 CPU 電路的設計原理圖 包含了復位電路、振蕩電路， P0口作為 LCD1602 的數據端，P1口作為 A/D 轉換后的信號輸入端， P2口作為報警電路、鍵盤電路及 LCD1602的控制接口。 顯示系統(tǒng)電路的設計 液晶顯示簡介 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 20 示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數字攝像機、 PDA移動通信工具等眾多領域。 液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據驅動方式來分，可以分為靜態(tài)驅動（ Static）、單純矩陣驅動（ Simple Matrix）和主動矩陣驅動（ Active Matrix）三種。本設計采用的是字符式。 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。這樣一來 就組成某個字符。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 [13]。 LCD1602的結構及引腳功能 LCD1602 的結構如下圖所示： 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 21 圖 38 LCD1602 的結構圖 第 1 腳： VSS為地電源。 第 2 腳： VDD接 5V正電源。 第 3 腳： VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一 個 10K的電位器調整對比度。 第 4 腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W為低電平時可以寫入數據。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8 位雙向數據線。 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 22 第 15腳：背光源正極。 第 16腳：背光源負極 顯示電路的硬件設計 LCD1602的電路設計如下圖所示： 圖 38 LCD1602 的結構圖 其中數據口接單片機的 P0 口， E 接 ， RS 接 ， RW接 。 報警電路的設計 本設計采用蜂鳴器作為報警器，從而實現(xiàn)閾值報警功能。其設計電路如圖 39 所示，將蜂鳴器的正極接 VCC，負極接三極管寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 23 8550的集電極， 8550的基極串聯(lián)一個 2K的電阻再接到 CPU的 口，當 為高電平時， 8550 無法導通，蜂鳴器不叫，當 為低電平時， 8550導通，蜂鳴器 報警 。 圖 39 報警電路原理圖 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 24 產品實物圖 圖 310 產品實物圖第 4章 軟件設計 主程序的設計 主程序設計的流程如下圖所示，開機后先對 LCD1602 進行初始寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 25 化，并顯示單價及上限閾值，接下去則循環(huán)采集 AD 數據及鍵盤程序。 開 始LCD1602初 始 化顯 示 初 始 化AD數 據 采 集及 處 理鍵 盤 掃 描 及 處 理 圖 41 主程序流程圖 AD數據采集及處理子程序的設計 數據采集由 ADC0809 芯片來完成，主要分為啟動、讀取數據、等待轉換結束、 讀出轉換結果、采集的數據求和、取平均（退出）幾個步驟。 ADC0809 初始化后，就具有了將某一通道輸入的 0～ 5V模擬信號轉換成對應的數字 量 0x00~0xff，然后再存入指定緩沖寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 26 單元中。其轉換方式可以采用程序查詢方式，延時等待方式和中斷方式三種。本設計采用的是延時等待方式，具體程序流程圖如圖 42 所示。 A D 采 集 子 程 序啟 動 A D C 0 8 0 9將 所 采 集 的 數 據相 加是 否 已 采 集 1 0 次 ？采 集 數 據返 回 主 程 序采 集 數 據 取 平 均YN等 待 轉 換 結 束 圖 42 AD數據采集及處理子程序流程圖 數 據處理子程序是整個程序的核心。主要用來調整輸入值系數，使輸出滿足量程要求。另外完成 A/D 的采樣結果從二進制數向 BCD 碼轉化 [14]。 在硬件調試過程中重量與電壓的關系如表一所示： 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 27 表 41 重量與電壓的關系表 質量 /g 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 電壓 /V 0.39 0.78 1.16 1.56 1.94 2.34 2.73 3.12 3.50 3.89 4.28 4.67 線性符合設計要求，且每個砝碼對應的電壓值轉 BCD 碼后正好近似 20，則無需其他處理。 鍵盤處理程序的設計 在本次設計中，總共用到三個按鍵。按鍵 0 是 切換鍵 ， 按一次切換鍵進入 單價修改 狀態(tài)，按兩次進入 上限閾值修改 狀態(tài)，按三次進入 電子稱去皮處理 狀態(tài)，再按一次則返回正常顯示狀態(tài)。按鍵 1 實現(xiàn)對單價或上限閾值加一的功能。按鍵 2 實現(xiàn)對單價或上限閾值 減 一的功能。每個按鍵對應的流程圖如下所示。 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 28 按 鍵 0 子 程 序C o u n t = 1 , 進 入 單 價 調 整 狀 態(tài) ；C o u n t = 2 , 進 入 上 限 調 整 狀 態(tài) ；C o u n t = 3 , 進 入 去 皮 處 理 狀 態(tài) ；C o u n t = 3 ?C o u n t = 0返 回 主 程 序C o u n t + 1NY 圖 43 按鍵 0 的子程序流程圖 按 鍵 1 子 程 序C o u n t = 1 ?單 價 + 1返 回 主 程 序C o u n t = 2 ?量 程 上 限 + 1NYNY 圖 44 按鍵 1 的子程序流程圖 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 29 按 鍵 2 子 程 序C o u n t = 1 ?單 價 1返 回 主 程 序C o u n t = 2 ?量 程 上 限 1NYNY 圖 45 按鍵 2 的子程序流程圖 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 30 第 5章 設計結果與展望 設計結果 本設計成功實現(xiàn)了電子稱量功能，在原始電子稱的基礎上還增加了單價調節(jié)、閾 值報警和去皮稱重功能。利用 LCD1602 同時顯示當前重量值、當前重量所對應的單價、總價以及可測重量的上限值，如圖 51 所示。 圖 51 成品顯示器顯示示意圖 其中“ P”表示當前的單價，“ M”表示當前重量值，“ $”表示當前物質的總價，“ max”表示當前設定的承載上限值?！?P” 、“ max”寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 31 和“ M”（可以去皮稱重）的調整操作如下： ① 單價調節(jié)功能操作：先按一下切換鍵當液晶屏上的 “P” 后面顯示 “ ？ ” 時，在按加一減一鍵調整價格值，調整好后在按切換鍵退出； ② 測量上限調節(jié)功能操作：先按兩下切換鍵，當液 晶屏上的“max” 后面顯示 “ ？ ” 時，在按加一減一鍵調整上限值，調整好后在按切換鍵退出； ③ 去皮功能操作：先按三下切換鍵，直到顯示屏上的 “M” 值顯示 “000 g” ，再按一下切換鍵則顯示去皮前重量值。 本產品 總體實現(xiàn)智能電子稱的功能。但是由于本次畢業(yè)設計由于傳感器發(fā)出的信號不是很穩(wěn)定，所以稱重時誤差很大。如果使用精密度較高的傳感器，效果會好很多。其次是數據采集處理階段，此階段是對傳感器發(fā)出的信號進行量化、采集，主要分為信號放大、采集，然后進行 A/D 轉換。該階段需注意的地方是對傳感器輸出的信號進行放大時，應選 取合適的運算放大電路。最好是預先計算好應放大的倍數，以便選取。還有就是進行數據處理時，選取適當的數據轉換系數，使輸出滿足量程要求。 展望 隨著集成電路和計算機技術的迅速發(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。智能儀器的核心部件是單片機，因其極高的性價比得到廣泛的應用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 32 象信息的入口，越來越受到人們的關注。傳感器好比人體 “ 五官 ”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測量信息（物理量、化學量、生物量等）按一定規(guī)律轉換成某種可用信 號輸出的器件或裝置本次課設中的半橋電子秤就是在以上儀器的基礎上設計而成的[15]。因此，只有充分了解有關智能儀器、單片機、傳感器以及各部分之間的關系才能達到要求。 參考文獻 [1] 殷劍宏 , 吳開亞 . 圖論及其算法 [M]. 合肥：中國科學技術大學出版社， 2021. [2] 趙茂泰 .智能儀器原理及應用 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2021. [3] 劉敏 , 張強 , 郝樹虹，王艷芬 . 稱重傳感器的選用原則 [A]. 電子科學 , 2021, 01: 39. 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 33 [4] 張毅剛 .MCS51單片機應用設計 [M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大 學出版社， 2021. [5] 賈伯年，俞樸 .傳感器技術 [M].南京：東南大學出版社， 2021. [6] 謝惠玲 . 應變式稱重傳感器技術動向和發(fā)展趨勢 [J]. 科技創(chuàng)新導報 , 2021, 14: 114