【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)來說它們是常數(shù)，不同的參數(shù)有著不同的值。 對于測重系統(tǒng)而言，標(biāo)度變換實質(zhì)是建立重量W與A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)N關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。 假設(shè)秤臺和支架重量為W0 相應(yīng)的A/D為N0 ，稱量物體時，物體、秤臺和支架總重為W，相應(yīng)的A/D為N，最大量程范圍為Wm，相應(yīng)的A/D為Nm，物體凈重為Wc = W W0 ，它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下： Wc = W W0 =（N N0）（Wm W0 ）/（Nm N0 ） （32）上式標(biāo)度變換中，只考慮了凈重與A/D轉(zhuǎn)換之間的數(shù)學(xué)量的關(guān)系，還沒考慮儀器儀表的精確度等級和分辨率問題。在實際的稱重系統(tǒng)中，根據(jù)國家計量法規(guī)要求，系統(tǒng)的分辨率、精確度等級都有明確要求，在硬件配置條件滿足的情況下，分辨率、精確度等級通常通過軟件設(shè)置分度值d、分度數(shù)n來解決。它們與上式的關(guān)系為： Wm W0 = n d =（Nm N0 ）K d n=（Nm N0 ）K K = n /（Nm N0） （33）K稱為標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)（倍率），在軟件設(shè)計中通常通過一個調(diào)校子程序來確定，然后存放在一個能長期保存的存儲器中。測量時物體的凈重 Wc = W W0 =（N N0）K d （34）（4）非線性補(bǔ)償在檢測中，由于檢測傳感器的輸入輸出特性往往只在一定范圍內(nèi)近似呈線性，而在某些范圍內(nèi)則明顯呈非線性，同時，傳感器具有離散性，還可能有溫漂、滯后等。在信號處理過程中也常用軟件處理方法來補(bǔ)償和校正以上誤差。常用的非線性補(bǔ)償處理的方法有三種：分段線性插值法、曲線擬合法、查表法。對于不太彎曲的輸入輸出曲線，可采用線性插值法，對于很彎曲的輸入輸出曲線，可采用二次拋物線插值法，對于不規(guī)則的輸入輸出曲線，可采用分段曲線擬合法。對于用應(yīng)變稱重傳感器的稱重系統(tǒng)來說，由于其非線性度不是很大，所以常采用分段線性插值法。 （5）數(shù)字濾波技術(shù)實際測量中，由于被測對象的環(huán)境比較惡劣，干擾源比較多，各種電子秤在稱量過程中，來自傳感器的有用信號往往混雜有各種頻率的干擾信號。為了抑制某些干擾信號，通常在稱重儀表的信號入口處采用RC低通濾波器，該種濾波器能抵制高頻干擾信號，但對低頻干擾信號的濾波效果差，而數(shù)字濾波卻可以對極低頻率的干擾信號進(jìn)行濾波。數(shù)字濾波就是在軟件設(shè)計時采用一定的計算方法對輸入的信號進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，減少干擾信號在有用信號中的比重，提高信號的真實性，它不需要增加硬件，只需根據(jù)預(yù)定的濾波算法編制相應(yīng)的程序，即可達(dá)到信號濾波的目的。數(shù)字濾波可以對各種干擾信號進(jìn)行濾波，其穩(wěn)定性高，濾波參數(shù)修改方便，一種濾波程序可供多個通道共用。在稱重系統(tǒng)中常用的數(shù)濾波技術(shù)有：程序判斷濾波法、平滑濾波法、中位值濾波法等。實際應(yīng)用中可根據(jù)情況選擇其中一種或幾種濾波方法的組合，對采集信號實現(xiàn)數(shù)字濾波?！⌒盘柼幚黼娐芬韵聻闉V波放大電路圖：如圖33 信號濾波放大圖上圖中電容CC6用來濾除采樣信號電壓中的高頻噪聲，；電容CC84用來濾除采樣信號電壓中的低頻噪聲，選用22uF的普通獨石電容。電阻RR4選用較小的阻值，因為采樣信號電壓值只有毫伏級，所以其阻值不宜太大，否則導(dǎo)致放大器由于輸入電流太小而放大效果不明顯。微弱信號Vi1和Vi2被分別放大后從AD620的第6腳輸出。A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的輸入電壓變化范圍是2V～+2V，傳感器的輸出電壓信號在0～20mv左右，因此放大器的放大倍數(shù)在200～300左右，可將R9接成1K的滑動變阻器。由于ICL7135對高頻干擾不敏感，所以濾波電路主要針對工頻及其低次諧波引入的干擾。因為壓力信號變化十分緩慢，所以濾波電路可以把頻率做得很低。圖中的LM741的輸出端與AD620的地端相連，LM741的2腳與6腳相連構(gòu)成電壓跟隨器，R15與正負(fù)電源相接，通過改變R15的阻值可使VO與 RET之間的壓差變化，從而實現(xiàn)調(diào)零、去皮的功能。ICL7135與單片機(jī)的接口在讀取A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果時，選用數(shù)據(jù)選擇器作為數(shù)據(jù)讀取的控制器，這樣簡化了ICL7135與單片機(jī)的接口電路，便于硬件設(shè)計與軟件編程的實現(xiàn)。在ICL7135進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后輸出的/STRB負(fù)脈沖引起AT89S52中斷。同時在第一個/，因而使S=0，使74LS157的Y（1Y，2Y，3Y，4Y）=A（4A，3A，2A，1A）?！?，此時D5=1。此后， D4，D3，D2，D1輪流為“1”，即可讀得千位、百位、十位和個位的BCD碼。前端信號處理電路設(shè)計如下圖：如圖34　信號數(shù)模轉(zhuǎn)換圖ICL7135的輸出時序圖：如圖35　輸出時序圖在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后立即更新輸出鎖存器并不斷地掃描輸出BCD碼。在A/D轉(zhuǎn)換期間BUSY為低電平，轉(zhuǎn)換完畢后BUSY變?yōu)楦唠娖?。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后立刻順序并連續(xù)不斷地輸出位驅(qū)動信號DDDDD1（均為正脈沖）。當(dāng)D5為高電平時，BBBB1是萬位BCD碼。同樣當(dāng)D4為高電平時，BBBB1是千位BCD碼。同理DDD1 為正脈沖時各對應(yīng)百、十、個位的BCD碼。在A/D轉(zhuǎn)換完畢后，還連續(xù)輸出5個/STB負(fù)脈沖，它們分別位于DDDDD1正脈沖的中間，脈沖寬度為T/2。在設(shè)計時，還考慮過使用另一種接口電路，它巧妙地運用了ICL7135 地“Busy”端功能，只要一個I/O口和單片機(jī)內(nèi)部的一個定時器就可把ICL7135的數(shù)據(jù)送人單片機(jī)，可以節(jié)省大量的單片機(jī)資源，減小系統(tǒng)的體積。原理如下：“Busy”輸出端（ICL7135的21腳）高電平的寬度等于積分和反積分時間之和。ICL7135內(nèi)部規(guī)定積分時間固定為10001個時鐘脈沖時間，反積分時間長度與被測電壓的大小成比例。如果利用單片機(jī)內(nèi)部的計數(shù)器對ICL7135的時鐘脈沖計數(shù)，利用Busy作為計數(shù)器門控信號，控制計數(shù)器只要在Busy為高電平時計數(shù)，將這段Busy高電平時間內(nèi)計數(shù)器計的內(nèi)容減去10001，其余數(shù)等于被測電壓的數(shù)值?！∪藱C(jī)交互界面模塊設(shè)計　鍵盤輸入控制電路如表32 ZLG7289引腳說明引 腳 號名 稱說 明1，2VDD正電源3，5NC懸空4VSS接地6/CS片選輸入端此引腳為低電平時可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù)7CLK同步時鐘輸入端向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效8DATA串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端當(dāng)芯片接收指令時此引腳為輸入端當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時此引腳在讀指令最后一個時鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆?/KEY按鍵有效輸出端平時為高電平當(dāng)檢測到有效按鍵時此引腳變?yōu)榈碗娖?0~16SG~SA段g~段a 驅(qū)動輸出17DP小數(shù)點驅(qū)動輸出18~25DIG0~DIG7數(shù)字0 數(shù)字7 驅(qū)動輸出26OSC2振蕩器輸出端27OSC1振蕩器輸入端28/RESET復(fù)位端低電平有效SPI串行接口工作方式介紹：ZLG7289 采用串行方式與微處理器通訊,串行數(shù)據(jù)從DATA 引腳送入芯片，并由CLK 端同步。當(dāng)片選信號變?yōu)榈碗娖胶?，DATA 引腳上的數(shù)據(jù)在CLK 引腳的上升沿被寫入ZLG7289 的緩沖寄存器。ZLG7289 的指令結(jié)構(gòu)有三種類型：不帶數(shù)據(jù)的純指令，指令的寬度為8 個BIT 即微處理器需發(fā)送8個CLK 脈沖；如圖36 純指令時序圖帶有數(shù)據(jù)的指令寬度為16 個BIT 即微處理器需發(fā)送16 個CLK 脈沖；如圖37 帶數(shù)據(jù)指令時序圖讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令寬度為16個BIT，前8個為微處理器發(fā)送到ZLG7289的指令，后8 個BIT為ZLG7289返回的鍵盤代碼，執(zhí)行此指令時ZLG7289的DATA端在第9個CLK 脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)并與第16個脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，等待接收下一個指令。圖38 讀鍵盤指令時序圖下圖為電路圖：圖39 鍵盤接口圖；；；，利用中斷0通知AT89S52讀數(shù)。鍵盤控制芯片ZLG7289 控制鍵盤的掃描，當(dāng)監(jiān)測到有鍵按下后ZLG7289 的9腳便產(chǎn)生一個低電平通知單片機(jī)。因為查詢方式會浪費大量的時間，所以本系統(tǒng)采用的是中斷方式。 參數(shù)選擇參考如下8只下拉電阻和8 只鍵盤連接位選線DIG0～DIG7 的8 只位選電阻應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應(yīng)大于位選電阻的5 倍而小于其50 倍，典型值為10 倍，下拉電阻的取值范圍是10K～100K， 位選電阻的取值范圍是1K～10K。所以取上拉電阻為10K，下拉電阻為100K。ZLG7289需要一外接晶體振蕩電路供系統(tǒng)工作,其典型值分別為F=16MHz C=15pF。實際使用時取F=12MHz，C=15pF。　LCD顯示電路OCM4x8C是具有串/并接口，其內(nèi)部含有中文字庫的圖形點陣液晶顯示模塊。該模塊的控制/驅(qū)動器采用臺灣矽創(chuàng)電子公司的ST7920，因而具有較強(qiáng)的控制顯示功能。OCM4x8C的液晶顯示屏為12864點陣，可顯示4行、每行8個漢字。為了便于簡單、方便地顯示漢字，該模塊具2Mb的中文字型CGROM，該字型ROM中含有8192個1616點陣中文字庫；同時，為了便于英文和其它常用字符的顯示，具有16Kb的168點陣的ASCII字符庫；為便于構(gòu)造用戶圖形，提供了一個64256點陣的GDRAM繪圖區(qū)域，且為了便于構(gòu)造用戶所需字型，提供了4組1616點陣的造字空間。利用上述功能，OCM4x8C可實現(xiàn)漢字、ASCII碼、點陣圖形、自造字體的同屏顯示。為便于和多種微處理器、單片機(jī)接口，模塊提供了4位并行、8位并行、2線串行、3線串行多種接口方式?！?，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可滿足系統(tǒng)各種工作電壓及便攜式儀器低功耗的要求。液晶模塊顯示負(fù)電壓，也由模塊提供，從而簡化了系統(tǒng)電源設(shè)計。模塊同時還提供LED背光顯示功能。除此之外，模塊還提供了畫面清除、游標(biāo)顯示/隱藏、游標(biāo)歸位、顯示打開/關(guān)閉、顯示字符閃爍、游標(biāo)移位、顯示移位、垂直畫面旋轉(zhuǎn)、反白顯示、液晶睡眠/喚醒、關(guān)閉顯示等操作指令。如表33引腳功能說明引 腳 號名 稱說 明1VSSGND（0V）2VDD邏輯電源（+5V）3V0LCD電源（懸空）4RS（CS）H：數(shù)據(jù)，L：指令5R/W（SID）H：讀，L：寫6E（SCLK）使能7DB0數(shù)據(jù)08DB1數(shù)據(jù)19DB2數(shù)據(jù)210DB3數(shù)據(jù)311DB4數(shù)據(jù)412DB5數(shù)據(jù)513DB6數(shù)據(jù)614DB7數(shù)據(jù)715PSBH：并行，L：串行16NC空腳17RST復(fù)位（低電平有效）18NC空腳19LEDA背光源正極（LED+5V）20LEDK背光源負(fù)極（LED0V）電路圖中PSB接低電平，進(jìn)入串行接口模式；；；RS固定接高電平。此為典型二線串行模式。字符顯示RAM地址與字符顯示位置關(guān)系：如表34 RAM地址與字符顯示位置關(guān)系80H81H82H83H84H85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH2/3線串行接口方式：當(dāng)模塊的PSB腳接低電平時，模塊即進(jìn)入串行接口模式。串行模式使用串行數(shù)據(jù)線SID與串行時鐘線SCLK來傳送數(shù)據(jù)，即構(gòu)成2線串行模式。OCM4x8C還允許同時接入多個液晶顯示模塊以完成多路信息顯示功能。此時，要利用片選端“CS”構(gòu)成3線串行接口方式，當(dāng)“CS”接高電位時，模塊可正常接收并顯示數(shù)據(jù)，否則模塊顯示將被禁止。通常情況下，當(dāng)系統(tǒng)僅使用一個液晶顯示模塊時，“CS”可連接固定的高電平。模塊2線串行工作操作時序如下圖所示：如圖310 2線串行時序圖，單片機(jī)與液晶模塊之間傳送1字節(jié)的數(shù)據(jù)共需24個時鐘脈沖。首先，單片機(jī)要給出數(shù)據(jù)傳輸起始位，這里是以5個連續(xù)的“1”作數(shù)據(jù)起始位，如模塊接收到連續(xù)的5個“1”，則內(nèi)部傳輸被重置并且串行傳輸將被同步。緊接著，“RW”位用于選擇數(shù)據(jù)的傳輸方向（讀或?qū)懀癛S”位用于選擇內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器或指令寄存器，最后的第8位固定為“0”。在接收到起始位及“RW”和“RW”的第1個字節(jié)后，下一個字節(jié)的數(shù)據(jù)或指令將被分為2個字節(jié)來串行傳送或接收。數(shù)據(jù)或指令的高4位，被放在第2個字節(jié)串行數(shù)據(jù)的高4位，其低4位則置為“0”；數(shù)據(jù)或指令的低4位被放在第3個字節(jié)的高4位，其低4位也