【文章內(nèi)容簡介】 11121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40STC89C52RC 圖 2單片機最小系統(tǒng) 6 LCD12864 液晶自帶中文字庫。 128*64 的分辨率， 16*16 點漢子 8192 個，以及16*8點 ASCII字符集 128個。 LCD12864的操作方法及操作指令簡便，接口方式相對簡單，能夠形成人機交互、全中文圖形界面。既可以顯示各類圖形，也可以顯示漢子，漢子結(jié)構(gòu)是 8*4行 16*16點陣。 LCD12864顯示程序和客觀硬件相比同類型點陣液晶顯示模塊來說，比較簡潔，方便。 LCD12864價格也比較便宜。 LCD12864引腳功能（如表 1） 表 1 12864引腳功能圖 引腳號 引腳名稱 引腳方向 引腳功能說明 1 VSS 模塊電源地 2 VDD 模塊電源正端 3 V0 LCD驅(qū)動電壓輸入端 4 RS(CS) H/L 并行指令 /數(shù)據(jù)選擇信號；串行片選信號 5 R/W(SID) H/L 并行讀寫選擇信號；串行口數(shù)據(jù)口 6 E(CLK) H/L 并行使能信號；串行口同步時鐘 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù) 0 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù) 1 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù) 2 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù) 3 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù) 4 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù) 5 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù) 6 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù) 7 15 PSB H/L 并 /串行接口選擇： H并行； L串行 16 NC 空腳 17 /RET H/L 復(fù)位 低電平有效 18 NC 空腳 19 LED_A 背光源正極 20 LED_D 背光源負極 LCD12864 一共有 20 個引腳，實際只用了 18 個。 1 引腳和 20 引腳直接接地。 2引腳是 LCD電源輸入端， 19引腳 LCD背光正輸入端，兩個管腳都是接電源正極。 4引腳和 5 引腳是 LCD 指令或數(shù)據(jù)的讀或?qū)懙目刂颇_，在系統(tǒng)中接到單片機引腳單獨控制 。 6引腳作為使能信號，控制 LCD執(zhí)行指令或讀寫數(shù)據(jù)。 7~14引腳是 LCD的數(shù)據(jù)口。 15引腳是 LCD數(shù)據(jù)的串行 /并行工作方式的選擇。 17引腳控制 LCD復(fù)位，系統(tǒng)中也是接單片機 。顯示電路與單片機連接圖如圖 3所示。 7 圖 a 單片機接口圖 圖 b 12864接口圖 圖 3 顯示電路與單片機連接圖 鍵盤是采用 4*4矩陣鍵盤， 矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤， 它是用 4條 I/O 線作為行線， 4條 I/O 線作為列線組成的鍵盤。 采用行列掃描的方式來讀取數(shù)據(jù)。 在列線和行線相互之間的每一個交叉點上面定義一個按鍵 。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是 44個。 按照這樣的排列組合，鍵盤中定義出來的按鍵個數(shù)即為 16個 。這種排列方式的鍵盤構(gòu)造會很明顯地提升單片機系統(tǒng)中 I/O 口的利用率。 首先單片機發(fā)送行掃描代碼，然后進行列掃描，當發(fā)現(xiàn)某一列出現(xiàn)了低電平時，即返回相應(yīng)的鍵盤值。若沒有發(fā)現(xiàn)則說明當前行沒有鍵按下，行掃描右移一位，繼續(xù)執(zhí)行列掃描。根據(jù)相應(yīng)的鍵值，即可確定被按下的鍵 。在鍵盤中，16個按鍵分別是數(shù)字 0到 9， *表示小數(shù)點 .表示返回， A表示累計計價， B為退格鍵，C 為總價清零， D為計算應(yīng)付總價格，鍵盤與單片機的連接圖如圖 4所示。 圖 a 鍵盤與單片機連接圖 12345累計6退格7.89清零0返回總價 圖 b 鍵盤樣式 圖 4鍵盤接口連接圖 8 電子秤的關(guān)鍵部件是稱重傳感器，稱重傳感器決定了電子秤稱重的準確性與穩(wěn)定性。電子秤采用電阻應(yīng)變式傳感器是通過電阻應(yīng)變片效應(yīng)，將力學(xué)參量變換成電信號。電阻應(yīng)變片式稱重傳感器將 4個電阻應(yīng)變片粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當方式組成惠斯登電橋。當稱重傳感器不承受載荷時，彈性敏感元件不產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在其上的應(yīng)變片不發(fā)生變形，應(yīng)變片的電阻不變，電橋平衡，輸出電壓為零；反之，當被測載荷加載在電子秤秤體上時，稱重傳感器承受載荷，應(yīng)變片 電阻改變，電橋失去平衡，傳感器輸出與被測載荷重量成比例的電壓信號。稱重傳感器的工作原理如圖 5所示。 圖 5 傳感器電橋電路 圖 5中，設(shè) 4個應(yīng)變片的電阻分別為 1R 、 2R 、 3R 、 4R ，電橋電源電壓為 Us ，則惠斯登電橋輸出電壓 0U 為： 420 3 4 1 2= ) U sRRU R R R R???（ (22) 當稱重傳感器空載時， 4個應(yīng)變片的零點阻值 (即空載時的電阻 )相等，即 1R = 2R = 3R = 4R (23) 當傳感器承受載荷時，橫向粘貼的應(yīng)變片 1R 、 4R 被拉伸，阻值增大；縱向粘貼的應(yīng)變片 2R 、 3R 被壓縮，阻值減少，即 1423R R RR R R?? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?? (24) 式中， ? 為彈性元件的泊松比； △ R為應(yīng)變片的電阻變化值。 將式 (24)代人式 (22)有 9 ? ?4 4 2 204 4 3 3 1 1 2 2++= ) U+ + + +1 + 1 = U2 1 2 1 1+ = U2 1 sssR R R RUR R R R R R R RRRRRRRRRRRRR????????? ? ? ? ? ??????????????????????? ??????（（ ） （ ）（ ） (25) 由于 1RR? ?? ，因此忽略式 (25)中分母含 ? 的項，并考慮到式 (24)，則有 ? ?031 2 41 2 3 41+U21+ U8ssRRURR R RR R R R???????? ? ?? ? ? ????? （ 26） 式 (26)表明，稱重傳感器的輸出與應(yīng)變片電阻變化量的代數(shù)和成正比。 稱重傳感器的靈敏度與最大量程是稱重傳感器兩個最重要的參數(shù)，必須根據(jù)電子秤的設(shè)計要求綜合考慮，以選擇合適的參數(shù)。在本設(shè)計中，選用靈敏度為 2mV／ V、最大量程為 20kg的稱重傳感器傳感器。 本文設(shè)計的電子秤內(nèi)分度為 1g，最大秤量為 10kg，分度數(shù)為 1000，因此 A／ D轉(zhuǎn)換電路的分辨率至少為 l／ 10000?？紤]到噪聲的影響，實際應(yīng)用中應(yīng)設(shè)定裕量，一般為最小分辨率的 10倍，因此 A／ D轉(zhuǎn)換電路的分辨率設(shè)計為 1／ 100000。本設(shè)計的電子秤采用一款專為高精度稱重傳感器而設(shè)計的 24位 A/D轉(zhuǎn)換器芯片 HX711來完成稱重信號的 A／ D轉(zhuǎn)換。 信號調(diào)理電路電壓放大倍數(shù)的確定 10 +5V 10U AGND U2AOP7AGNDAIN+132567AINOPA272UC210KR21010R1R3C12UC3410KR5R4 10U2B8 圖 6 調(diào)理電路原理圖 圖 6中， U 3R 、 4R 、 5R 、 1C 、 2C 等組成的調(diào)理電路電壓放大倍數(shù)為： 3541RRA R??? （ 27） 設(shè) S為稱重傳感器的靈敏度， maxF 為其最大量程， sU 為稱重傳感器的電源電壓，minM 為稱重傳感器能夠分辨的最小載荷量，則稱重傳感器在最小載荷量 minM 作用下的輸出 minU 為 ： min minmaxsSUUMF? （ 28） 當 2 /vS mv? ， max 10F kg? ， 5sUv? ， min 1Mg? 時， min ?? 。 采用 24位的高精度 A／ D轉(zhuǎn)換器，其能夠分辨的最小輸入電壓 mininu 為； min 2421REFin Vu ? ? （ 29） 式中， REFV 為參考電壓，當 REFV =5V時， min ?? 。 由以上分析可以看出，如果信號不放大， A／ D轉(zhuǎn)換器將不能識別 mininu 。因此必須對稱重傳感器的輸出電壓放大，其最小放大倍數(shù) minA 為： m i nm i n m i n 1 4 .9inuA U?? （ 210） 當稱重傳感器承載滿負荷時 (即 maxMF? ，此時 A/D滿幅值輸出 FFFFFFH)，傳感器輸出電壓 maxU 為： 11 m a x m a x 10sSUU M m vF?? （ 211） 因 A/D 轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓可達 max 5in REFu V v??，則調(diào)理電路的最大放大倍數(shù) maxA 為 : m a xm a x m a x 500inuA U?? （ 212） 因此，調(diào)理電路總的電壓放大倍數(shù) A。應(yīng)滿足 500A?? 。綜合各方面的因素，取調(diào)理電路總的電壓放大倍數(shù) A為 200。將 A代入式 (27)，考慮到電阻的標稱值，令4 100R ??， 35RR? ，則有 3510R R k? ? ?。 低通濾波器參數(shù)的確定 參見圖 7， U 3R 、 4R 、 5R 、 1C 、 2C 等組成有源低通濾波器，用于濾除工頻信號干擾。由于稱重信號為直流信號，考慮到濾波效果，取低通濾波器的截止頻率均為10cfz??，令 12CC? ，則有 12 31 ( )2 cC C FRf ??? ? ? (213) 取標稱值 122C C F??? 。調(diào)理電路的幅頻響應(yīng)仿真曲線如圖 7所示。從圖可以看出，當調(diào)理電路的增益 Gain 下降 3dB 時，即 3315Gain dB? ． 時，濾波器的截止頻率 Hz? ；當頻率 50f Hz? 時，調(diào)理電路增益 21 78Gain dB? ． ，符合設(shè)計要求。 圖 7 調(diào)理電路的幅頻響應(yīng)曲線 HX711 是一款專門為了一種精度極高的稱重傳感器而設(shè)計的 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。 12 HX711管腳說明如圖 8所示。 圖 8 HX711管腳圖 HX711引腳功能如表 2所示。 表 2 HX711引腳功能 引腳號 引腳 名稱 引腳性能 引腳功能說明 1 VSUP 電源 穩(wěn)壓電路的供電電源 2 BASE 模擬輸出 穩(wěn)壓電路的控制輸出 3 AVDD 電源