【文章內(nèi)容簡介】 計 19 系統(tǒng) 串口程序下載 電路設(shè)計 由于 RS232C 的接口電平與 TTL 兼容接口電平標準不同，所以該接口與 TTL兼容電平連接時需要電平轉(zhuǎn)換。 MAX232 芯片是常用的轉(zhuǎn)換芯片。 MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5v單電源供電，該芯片引腳圖如圖 12 所示。 圖 12 MAX232 引腳圖 常見 RS232 串口通信電路連接方式如圖 13 所示。 圖 13 RS232 串口通信電路 基于單片機的電子秤設(shè)計 20 該電路第一部分為電荷泵電路。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成，功能是產(chǎn)生 +12v 和 12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要；第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道，其中13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道，8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道， TTL/CMOS數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DB9 插頭，DB9插頭的 RS232數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT輸出；第三部分是供電。 15 腳 GND、 16 腳 +5V[5]。 單片機控制電路設(shè)計 系統(tǒng)主控電路由 AT89S52 單片機及晶振電路和復(fù)位電路組成，該電路作為整個系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心單元，其 連接方式如圖 14 所示。 圖 14 單片機 主控電路 晶振全稱為 晶體振蕩 器 ，其作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率，這個頻 率 經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性，如果給它通電，它就會產(chǎn)生機械振蕩，反之，如果給它機械力，它又會產(chǎn)生電，這種特性叫機電效應(yīng)。他基于單片機的電子秤設(shè)計 21 們有一個很重要的特點，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定 ，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準確。根據(jù)石英晶體的機電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個電磁振蕩回路，即諧振回路。他們的機電效應(yīng)是機 電 機 電 ..的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場 磁場的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實際上是把它當(dāng)作一個高 Q 值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即 Q 值非常高，做振蕩器用時，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線 [10]。 復(fù)位電路是用來讓單片機返回到初始狀態(tài)的輔助電路 ， 其作用是當(dāng)單片機程序跑飛或系統(tǒng)出現(xiàn)死機狀態(tài)時可以讓系統(tǒng)從新恢復(fù)工作。本系統(tǒng)復(fù)位電路的設(shè)計具有上電復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種復(fù)位方式。 系統(tǒng)顯示電路設(shè)計 顯示部分采用 LCD1602 液晶顯示模塊， 液晶板上排列著若干 5 7 或 5 10點陣的字符顯示位 ,每個顯示位可顯示 1 個字符，從規(guī)格上分為每行 1 2 3 40 位，有一行、兩行及四行三類。 其與單片機的連接電路如圖 15 所示 圖 15 系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路圖 1 腳和 2 腳為液晶 1602 地和電源引腳， 3 腳為背光調(diào)節(jié)引腳，通過 10K 電位器 接地， 背光 可通過電位器來調(diào)節(jié)亮度； 4 腳、 5 腳、 6 腳為液晶片選控制引腳，分別連接到單片機的 、 、 P2,2 端口， 7~14 腳為數(shù)據(jù)接口，與單片基于單片機的電子秤設(shè)計 22 機的 P0 口相連實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸， 1 1腳為液晶的背光控制腳，分別接到電源和地 [9]。 超重報警提示電路設(shè)計 報警指示電路用來在 稱重測量超出最高值時報警提示，以免重量太高的情況下?lián)p壞傳感器 。 報警指示 電路由 PNP 三極管 9012 驅(qū)動蜂鳴器來實現(xiàn)，單片機 IO口控制三極管的基極，當(dāng)單片機的 IO 口輸出為低電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器的正極與電源接通，蜂鳴器通電發(fā)出報警聲， 當(dāng)單片機 IO 口輸出高電平時，三極管截止，蜂鳴器停止報警。報警指示電路如圖 16 所示。 圖 16 報警指示電路 按鍵輸入電路設(shè)計 按鍵輸入電路用來在電子稱測量過程中輸入單價值，按鍵輸入電路采用 4*4矩陣鍵盤實現(xiàn)，矩陣鍵盤電路如圖 17 所示。 基于單片機的電子秤設(shè)計 23 圖 17 按鍵輸入電路 電子稱 按鍵功能分配如下表所示： 7 8 9 去皮 4 5 6 清零 1 2 3 累計 0 ? 計算 此電子秤是開機檢測托盤重量，并將托盤重量清零（即電子秤每次開機后檢測托盤重量，并程序中自動將托盤重量保存在一個變量中，稱量過程中 每次都將獲得的重量減去托盤重量，而得到所要稱量物體的真正的重量）， 計算功能：在正確輸入了單價之后，按下計算按鍵，將會計算出金額，并在液晶顯示器上顯示出重量、單價、總價。 電子日歷時鐘鍵盤面板： 設(shè)置 ＋ — 基于單片機的電子秤設(shè)計 24 對應(yīng)矩陣鍵盤按鍵 通過設(shè)置按鍵可以切換日期、星期、時間的設(shè)置，通過加減鍵來進行各個狀態(tài)的調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)硬件電路的繪制與 PCB 制作 Protel99SE 軟件介紹 本文在硬件電路的設(shè)計過程中，原理圖和 PCB 的繪制采用 Protel99SE 軟件，Protel99SE 是應(yīng)用于 Windows9X/2022/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計軟件 ，該軟件以其簡單易操作的優(yōu)勢一直以來備受電子工程師的喜愛，因而也成了很多高校電子相關(guān)專業(yè) EDA 工具的必選課程。 系統(tǒng)原理圖與 PCB 的繪制 采用 Protel99SE 軟件繪制原理圖和 PCB 的主要步驟如下所述： 1. 建立系統(tǒng)所需原件庫； 2. 加載所建原件庫到工程項目中； 3. 在原理圖頁面中放置所需元器件并按照電氣性能連接各元件； 4. 建立原件封裝庫并加載到工程文件中； 5. 繪制好電路后進行 ERC 電氣檢測，并生成網(wǎng)絡(luò)表； 6. 在工程中建立 PCB 文件，導(dǎo)入生成的網(wǎng)絡(luò)表； 7. 按照網(wǎng)絡(luò)飛線提示繪制 PCB，最后完成 DRC 檢測 [13]。 S1 S2 S3 基于單片機的電子秤設(shè)計 25 按照如上步驟最終完成繪制的電路原理圖如圖 18 所示， PCB 線路板圖如圖 19所示 。 圖 18 系統(tǒng)整體 電路 圖 基于單片機的電子秤設(shè)計 26 圖 19 系統(tǒng) PCB 圖 基于單片機的電子秤設(shè)計 27 4 系統(tǒng) 軟件 設(shè)計 本 電子稱 設(shè)計采 用 C 語言 編程，編譯環(huán)境為 keil UV3。 keil c51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，和匯編相比， C 在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯 的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 Keil c51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 keil c51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 Keil C51 可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件，然后分別有 C51 及 A51 編輯器編譯連接生成單片機可執(zhí)行的二進制文件（ .HEX） ，然后通過單片機的燒寫軟件將 HEX 文件燒入單片機內(nèi)。 軟件主要三個方面：一是初始化系統(tǒng)；二是按鍵檢測；三是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理并進行顯示。這三個方面的操作分別在主程序中來進行。程序采用模塊化的結(jié)構(gòu)，這樣程序結(jié)構(gòu)清楚，易編程和易讀性好，也便于調(diào)試和修改。 系統(tǒng) 主程序 軟件 流程圖 系統(tǒng)軟件部分主程序流程圖如圖 20 所示。 基于單片機的電子秤設(shè)計 28 圖 20 系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)顯示部分流程圖 顯示子程序主要是來判斷是否需要顯示 ,以及如何去顯示 ,也是十分重要的程序之一。設(shè)計流程圖如圖 21 所示。 基于單片機的電子秤設(shè)計 29 圖 21 系統(tǒng)顯示部分流程圖 系統(tǒng)按鍵檢測部分流程圖 鍵盤電路設(shè)計成 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，再進行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。設(shè)計流程圖如圖 22 所示。 圖 22 按鍵檢測部分流程圖 基于單片機的電子秤設(shè)計 30 5 系統(tǒng) 整體調(diào)試 硬 件電路調(diào)試中遇到的問題 電子電路的設(shè)計中對各種影響因素的考慮不夠完全，比如在對過電壓情況的處理中未作防范措施。 系統(tǒng)設(shè)計不夠優(yōu)化，有待改善。比如系統(tǒng)的超量程信號直接由單片機送入報警電路，沒有設(shè)計保護電路再入單片機處理后送入報警電路。 沒有擴展更多電路， 如 溫度顯示功能， 通訊接口電路 與上位機（ PC 機）進行通訊 ，上位機顯示功能 從而將大量的商品數(shù)據(jù)存于上位機，然后通過串口或并口通訊與電子稱相連，達 到遠距離控制的目的。 對各種實用芯片價格了解不夠，選擇上任有欠缺，如所選的稱重傳感器價格較貴。 這些都為我 今后的學(xué)習(xí)和工作留下了積極的影響 。 系統(tǒng)實物調(diào)試效果圖 經(jīng)過不懈的努力和導(dǎo)師的細心指導(dǎo)，實物最終得以調(diào)試成功，最終完成的實物效果圖如圖 2圖 24 所示。 圖 23 系統(tǒng)實物稱重界面顯示效果圖 基于單片機的電子秤設(shè)計 31 圖 24 系統(tǒng)實物日歷界面顯示效果圖 系統(tǒng)設(shè)計總結(jié) 在 此 畢業(yè)設(shè)計過程中，鞏固了 我 在大學(xué) 4 年內(nèi)學(xué)過的知識，尤其是單片機和C 語言編程方面的知識，同時通過這次畢設(shè)提高了單片機編程的能力，尤其是獲得的軟件調(diào)試經(jīng)驗，同時了解到了其它相關(guān)領(lǐng)域的知識，對今后的工作學(xué)習(xí)有著極大的幫助。 由于時間太倉促，經(jīng)驗 不足，理論方面也相應(yīng)的存在不足，加上條件有限，仍 存在著一些設(shè)計方面的問題，個人技能也有待提高。理論知識還要鞏固加強。但是寶貴的實踐經(jīng)驗還是對自己的提高有著極大的幫助。 基于單片機的電子秤設(shè)計 32 參考文獻 [1] 薛均義 ,張彥斌 .《 MCS516 系列單片微型計算機及應(yīng)用》 [M].西安交通大學(xué)出版社 ,1999 [2] 中國機械工業(yè)教育協(xié)會 組編 .《單片機原理與應(yīng)用》 .機械工業(yè)出版社 .2022 [3] 黃繼昌． 《 傳感器工作原理及應(yīng)用實例 》 [A]， 人民郵電出版社， 1998 [4] 郭永貞， 《數(shù)字電子技術(shù)》 [M] 西安電子科技大學(xué)出版社 2022 [5] 楊金巖等 .《 8051 單片機數(shù)據(jù)傳輸接口擴展技術(shù)與應(yīng)用實例》 [M]人民郵電出版社，2022． [6] 張齊，杜群貴 .《單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)》 [M].電子工業(yè)出版社， 2022 [7] 李廣弟 《單片機基礎(chǔ)》 [M],北 京航空航天大學(xué)出版社 ,2022 [8] 于京 《 51 系列單片機 C 程序設(shè)計與應(yīng)用方案》 [M] 中國電力出版社 2022. [9] 張齊，杜群貴 《單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)》 [M].電子工業(yè)出版社， 2022 [10] 張洪潤 《電子線路與電子技術(shù)》 [M].清華大學(xué)出版社， 2022 [11] 童詩白，華成英 .《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 [M]. 高等教育出版社 ,2022 [12] 胡海學(xué) .《單片機原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》 [M].電子工業(yè)出版社 ,2022. [13] 及力，《 Protel99SE 原理圖與 PCB 設(shè)計教程》 [M]電子工業(yè)出版社， 2022. [14] 戴佳 ， 《 51 單片機 C 語言設(shè)計實例精講》 [M] 電子工業(yè)出版社 2022 [15] 周堅，《單片機 C 語言輕松入門》 [M] 北京航空航天大學(xué)出版社 2022 基于單片機的電子秤設(shè)計 33 附錄 附錄 1 系統(tǒng)整體電路圖 基于單片機的電子秤設(shè)計 34 附錄 2 系統(tǒng)設(shè)計 PCB 圖 基于單片機的電子秤設(shè)計 35 附錄 3 系 統(tǒng)部分源程序 void shizhong_hanshu() { init()。