【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)換速度為75Ksps。通過一個(gè)外部時(shí)鐘從內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)，并可省卻外部硬件而與絕大多數(shù)的數(shù)字信號(hào)處理器或微控制處理器通訊。接口與SPI，QSPI，和Microwire兼容。 411 所示： 圖411 MAX187引腳功能圖　　MAX187用采樣／保持電路和逐次比較寄存器將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位的數(shù)字信號(hào)，其采樣／保持電路不需要外接電容。MAX187有2種操作模式：正常模式和休眠模式，將置為低電平進(jìn)入休眠模式，這時(shí)的電流消耗降到10μA以下。置為高電平或懸空進(jìn)入正常操作模式。　　完整的操作時(shí)序如圖2所示。使用內(nèi)參考時(shí)，在電源開啟后，經(jīng)過20ms后參考引腳的4．7μF電容充電完成，可進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)換操作。A/D轉(zhuǎn)換的工作過程是：當(dāng)為低電平時(shí)，在下降沿MAX187的T／H電路進(jìn)入保持狀態(tài)，并開始轉(zhuǎn)換，8．5μs后DOUT輸出為高電平作為轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志。這時(shí)可在SCLK端輸入一串脈沖將結(jié)果從DOUT端移出，讀入單片機(jī)中處理。數(shù)據(jù)讀取完成后將置為高電平。要注意的是：在置為低電平啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后，檢測到DOUT有效（），才能發(fā)SCLK移位脈沖讀數(shù)據(jù)，SCLK至少為13個(gè)。發(fā)完脈沖后應(yīng)將置為高電平。MAX187的完整操作時(shí)序如下： 圖412 MAX187操作時(shí)序圖 圖413 MAX187應(yīng)用電路圖圖413 MAX187應(yīng)用電路圖 DS1302時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)購物清單的時(shí)間顯示，設(shè)計(jì)的時(shí)鐘芯片采用 DSl3020 DSl302 為 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)部含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM ，通過簡單的串行接口即可與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘，日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)格式。 DSl302 與單片機(jī)之間簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，采用 3 個(gè)口線，即 RES 復(fù)位、 I/O 數(shù)據(jù)線和 SCLK( 串行時(shí)鐘線 ) ，同時(shí)鐘/日歷 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)字節(jié)的字符方式通信， DSl302 工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW。DS1302的引腳功能說明如圖414所示。圖414 DS1302管腳封裝圖DS1302的應(yīng)用電路圖如圖415 所示。圖415 DS1302應(yīng)用電路圖 鍵盤輸入模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的 4 4 矩陣鍵盤，設(shè)置 0 ～ 9 數(shù)字、確認(rèn)、刪除鍵，時(shí)鐘設(shè)計(jì)共16個(gè)鍵和一個(gè)復(fù)位鍵，用動(dòng)態(tài)掃描方式讀取外部按鍵動(dòng)作，設(shè)計(jì)可靠，同時(shí)配合 8 位單片機(jī)，可以很輕松的實(shí)現(xiàn)按鍵輸入。如圖416所示。圖416 按鍵原理圖 過量程報(bào)警電路： 由于壓力傳感器 H18的最大承受壓力為 5kG ，若重物的重量超過了限定值，則將會(huì)影響壓力傳感器的正常使用，甚至可能會(huì)使壓力傳感器的輸出電壓信號(hào)嚴(yán)重偏離實(shí)際測量值，即輸出的非線性。輸出的非線性將直接影響稱重精度，文中采用報(bào)警電路如 所示，用于及時(shí)告知是否超量程使用。若以超量程，則避免之。圖417 過量報(bào)警電路圖 12864液晶顯示電路的設(shè)計(jì) 12864液晶帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示84行1616點(diǎn)陣的漢字. 。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。 圖418 12864液晶實(shí)物圖圖419 12864液晶寫操作時(shí)序圖圖420 12864液晶讀操作時(shí)序 電源電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)需要＋5V和177。12V電源，傳感器需要+5V以上的線性電源（不能用開關(guān)電源，否則稱重?cái)?shù)據(jù)不穩(wěn)定）。我們買了一塊廉價(jià)的，具有＋5V，177。12V輸出的開關(guān)電源，＋5V直接作為數(shù)字電源，177。5V 由177。12V 通過LM7805和 LM7905進(jìn)行DC/DC變換得到，效果非常好，物美又價(jià)廉。 總體工作電路原理圖 圖421 總體工作電路原理圖(一)圖422 總體工作電路原理圖（二）第五章 軟件的設(shè)計(jì) 軟件所實(shí)現(xiàn)的功能 1. 稱重，可以自動(dòng)改變單位，當(dāng)重量小于1Kg時(shí)是以“g”為單位。當(dāng)重量大于或者等于1KG時(shí)是以kg為單位。 2. 計(jì)價(jià),通過0到9，10個(gè)數(shù)字鍵和“.”共11個(gè)鍵輸入單價(jià)。當(dāng)輸入單價(jià)時(shí)系統(tǒng)會(huì)自己計(jì)算并顯示出總價(jià)，總價(jià)能精確到小數(shù)點(diǎn)兩位。 ，通過按“累加/s”鍵來實(shí)現(xiàn)累加功能，其中最高可累加到5KG。按“確定”鍵能返回。 4. 去皮，同過按“去皮/m”鍵來實(shí)現(xiàn)去皮功能，其中最高去皮不超過5KG。再按“去皮/s”鍵返回。 5. 時(shí)間顯示和調(diào)整設(shè)計(jì)，調(diào)整時(shí)間可以同過按“時(shí)鐘”鍵來進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整模式，在時(shí)鐘調(diào)整模式中通過按“累加/s”來選中要調(diào)整的時(shí)間（日期或者時(shí)分），通過按“去皮/m”來進(jìn)行上面所選中的時(shí)間，按“確定”鍵就能退去時(shí)鐘調(diào)整模式。 ，因?yàn)閴毫鞲衅鞯淖罡叱惺苁?KG，所以能所稱的物體重量超過5KG是系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。 軟件主流程系統(tǒng)的主程序流程框圖如圖51所示。 圖51 系統(tǒng)的主程序流程框圖 數(shù)據(jù)采集子程序的設(shè)計(jì)開始MAX187初始化啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換NA/D轉(zhuǎn)換完成Y存取數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)顯示 圖52 數(shù)據(jù)采集子程序流程圖 顯示子程序的設(shè)計(jì)圖53顯示子程序流程圖 報(bào)警子程序的設(shè)計(jì)開始YA/D高位大？NN與閥值相同NYA/D低位大？YN與閥值相等？Y報(bào)警返回圖54 報(bào)警子程序流程圖 軟件抗干擾設(shè)計(jì)(1)稱重校正 由于溫差、沖擊力、浮塵等因素的影響, 傳感器承受載荷與其輸出電壓之間并非成線性關(guān)系, 這就造成稱量的線性度發(fā)生較大的變化。另外由于ADC的線性度不夠理想,使小稱量和大稱量區(qū)間的線性斜率不一樣。這兩種情況都會(huì)使稱量線性度發(fā)生變化,造成某些點(diǎn)的稱量誤差較大。采用分段校準(zhǔn)稱重值和分段計(jì)算稱重值,可大大減小稱重值的相對誤差。 本系統(tǒng)使用了兩種校正方法:線性校正。線性校正取零點(diǎn)A、三分之一量程B、三分之二量程C和滿量程D為基點(diǎn)得到三條線段BA、CB和DC,使得每段的稱量線性度比只有一條線段時(shí)要好。(2)軟件濾波 軟件濾波包含兩部分:數(shù)據(jù)噪聲的濾波及兩種稱重狀態(tài)(穩(wěn)定和不穩(wěn)定)的判斷。因?yàn)榉Q重?cái)?shù)據(jù)在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)是穩(wěn)定不變的,而引起數(shù)據(jù)變化的干擾信號(hào)則變化頻繁。軟件濾波的作用就是設(shè)法把兩者區(qū)分開,只取平穩(wěn)的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。用于電子秤慢變數(shù)據(jù)的濾波方法很多,系統(tǒng)綜合采用了權(quán)值濾波、均值濾波、中值濾波和極值濾波等軟件濾波方法。首先采用極值濾波將系統(tǒng)因?yàn)楦蓴_而產(chǎn)生的極點(diǎn)去除,然后用中值濾波法進(jìn)行平均,在稱重狀態(tài)判斷的過程中使用不同的權(quán)值,對數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)值濾波。這樣就得到了最后要顯示的數(shù)據(jù)。 稱重狀態(tài)判斷要處理三個(gè)問題: (1)是否有重量變化。(2)若無重量變化,顯示值保持穩(wěn)定,保證不受噪聲干擾。(3)若有重量變化,系統(tǒng)要及時(shí)反應(yīng)并顯示出來。傳統(tǒng)電子秤的處理方法是取一定量的數(shù)據(jù)求均值,規(guī)定一個(gè)求均值的次數(shù),當(dāng)次數(shù)到達(dá)時(shí),對這些均值再作平均,如果在設(shè)定的范圍內(nèi),則認(rèn)為是穩(wěn)定的測量值,反之則為不穩(wěn)定測量值,還需要再取更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行相似的處理之后才能知道是否穩(wěn)定。這種方法適用于均值的范圍集中在1/3到2/3最小感量的時(shí)候,若最小感量的值降低,則此方法就無法保證稱重值的穩(wěn)定顯示。本系統(tǒng)解決辦法是將測量值轉(zhuǎn)化為實(shí)際顯示的稱重值,如果稱重值沒有變化,則認(rèn)為沒有變化。如果稱重值有變化但沒有超出2值,還是認(rèn)為稱重值沒有變化。如果超出了,則要進(jìn)行一系列的比較才能確定是否有新的重量加入。經(jīng)實(shí)際測試驗(yàn)證,此方法有效地避免了稱重顯示值的來回跳動(dòng)。第六章 調(diào)試與分析 調(diào)試系統(tǒng)簡介 調(diào)試包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和樣機(jī)調(diào)試。 軟件的調(diào)試和硬件的調(diào)試都是獨(dú)立進(jìn)行的，軟件部分包括數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、鍵盤掃描子程序、報(bào)警子程序。軟件調(diào)試中需要用到的測量信號(hào)可以用仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的電壓信號(hào)進(jìn)行模擬，而不需要進(jìn)行硬件的連接。同樣硬件部分的調(diào)試也是不需要軟件連接而獨(dú)立進(jìn)行的。當(dāng)軟件調(diào)試和硬件調(diào)試都正確無誤的時(shí)候，就可以進(jìn)行連接調(diào)試，在調(diào)試中繼續(xù)找出單獨(dú)調(diào)試中無法指出的故障，反復(fù)進(jìn)行修改軟件、修改硬件設(shè)計(jì)的工作，直到所設(shè)計(jì)的電子秤顯示數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)誤差不大。最后進(jìn)行軟件的固化與整機(jī)的組裝工作。 調(diào)試故障及原因分析故障一：傳感器顯示電壓示數(shù)范圍與要求的LCD顯示器的質(zhì)量示數(shù)范圍不符。原因分析：沒有選擇好轉(zhuǎn)換系數(shù)，使質(zhì)量范圍不能滿足要求。解決方法：修改程序中的轉(zhuǎn)換子程序部分，在進(jìn)制轉(zhuǎn)換時(shí)計(jì)算出轉(zhuǎn)換系數(shù)值。故障二：經(jīng)過放大器的傳感器信號(hào)不穩(wěn)定，且不滿足設(shè)定的放大倍數(shù)。原因分析：信號(hào)不穩(wěn)定是由于傳感器精度不夠準(zhǔn)確，以及連線時(shí)線路不穩(wěn)定等因素的影響；不滿足放大倍數(shù)是由于放大器選擇不合適，導(dǎo)致不能滿足設(shè)定的放大倍數(shù)。解決方法：選擇精度高的傳感器，預(yù)先計(jì)算好運(yùn)放放大倍數(shù)，以便于選擇合適的運(yùn)算放大器。故障三：把數(shù)據(jù)顯示出來時(shí)，數(shù)據(jù)不夠穩(wěn)定，在跳動(dòng)。原因分析：由于電源或者電路排版是不夠合理，不能夠完全消除干擾。解決方法：同過軟件濾波法消去數(shù)據(jù)跳動(dòng)，使數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定。 第七章 結(jié)論 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)的儀器逐步的高精度能儀器所取代。高精度儀器的核心部件是單片機(jī)，因其極高的性價(jià)比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，從而加快了高精度儀器的發(fā)展。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關(guān)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(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置。 本次課設(shè)中的全橋電子秤就是在以上儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。因此，只有充分了解單片機(jī)、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達(dá)到要求。 首先是傳感器的精密度，它將直接影響電子秤的稱重準(zhǔn)確度。課設(shè)時(shí)由于傳感器發(fā)出的信號(hào)不是很穩(wěn)定，所以稱重時(shí)誤差很大。如果使用精密度較高的傳感器，效果會(huì)好的多。 其次是數(shù)據(jù)采集處理階段，此階段是對傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行量化、采集，主要分為信號(hào)放大、采集，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。該階段需注意的地方是對傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)，應(yīng)選取合適的運(yùn)算放大電路。最好是預(yù)先計(jì)算好應(yīng)放大的倍數(shù)，以便選取。還有就是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，選取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系數(shù)，使輸出滿足量程要求。最后是結(jié)果的顯示。本次設(shè)計(jì)使用12864液晶顯示器，顯示效果較好。參考文獻(xiàn)[1] ，1999[2] 數(shù)字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.[3] 模擬部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.[4] （第3版）[M].北京：人民郵電出版社，[5] (第2版) [M].北京: 清華大學(xué)出版社，2004.[6] (第2版) [M].北京: 電子工業(yè)出版社,2008[7] (第三版) [M].北京: 清華大學(xué)出版社,2005[8] ，1990[9] ，1993[10] [J]. 北京：中國計(jì)量出版社，1991:225259[11] ：人民郵電出版社，1998[12] 趙毅，牟同升，沈小麗. 單片機(jī)系統(tǒng)中數(shù)字濾波的算法[J]. 2001,38(6):58[13] 候國章．測試與傳感技術(shù)[M]．北京：高等德育出版社,1998．[14] Nayfeh M H and Brussel M K 1985 Electricity and Magnetism (New York: Wiley) Example [15] 王幸之，王雷，翟成等. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000附錄本設(shè)計(jì)的主程序：includeincludeincludeincludeincludeincludeincludeincludedefine uint unsigned intdefine uchar unsigned charuchar second,minute,hour。uchar day,month,year。uchar Ch_day,Ch_month,Ch_year。uchar Ch_second,Ch_minute,Ch_hour。uchar Key,flag,FLAG_0,FLAG_1。 unsigned long danjia,zongjia。uchar danjias。uchar danjiawei[5]={0}。uint zhongliang,qupi,qupi2,leijia,leijia2,quleijia。 float ad,ad2。 //==============AD轉(zhuǎn)換===============//uint get_zong(){ static i=0,j=0。 static uint ad1[9]={0}。 //uint ad2[19]={0}。 static uint temp1,ad_187。 for(i=0。i9。i++) { ad1