【文章內(nèi)容簡介】 所得到的表達式與時鐘頻率無關，其轉換精度只取決于參考電壓VR。此外，由于輸入端采用了積分器，所以對交流噪聲的干擾有很強的抑制能力。若把積分器定時積分的時間取為工頻信號的整數(shù)倍，可把由工頻噪聲引起的誤差減小到最小，從而有效地抑制電網(wǎng)的工頻干擾。這類ADC主要應用于低速、精密測量等領域，如數(shù)字電壓表。其優(yōu)點是：分辨率高，可達22位；功耗低、成本低。缺點是：轉換速率低，轉換速率在12位時為100～300SPS。 (4 ）壓頻變換型ADC：其優(yōu)點是：精度高、價格較低、功耗較低。缺點是：類似于積分型ADC，其轉換速率受到限制，12位時為100～300SPS?？紤]到本系統(tǒng)中對物體重量的測量和使用的場合，精度要求不是很苛刻，轉換速率要求也不高，而雙積分型A/D574轉換器精度高，具有精確的差分輸入，重要的是輸入阻抗高（大于），可自動調零，有超量程信號輸出，全部輸出于TTL電平兼容。且雙積分型A/D574轉換器具有很強的抗干擾能力。對正負對稱的工頻干擾信號積分為零，所以對50Hz的工頻干擾抑制能力較強，對高于工頻干擾（例如噪聲電壓）已有良好的濾波作用。只要干擾電壓的平均值為零，對輸出就不產(chǎn)生影響。尤其對本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號，很容易受到工頻信號的影響。因此本設計采用了12位積分型A/D轉換器AD574。AD574管腳圖如下。 AD574管腳圖AD574A轉換時間為25μs，線性誤差為177。1/2LSB，內(nèi)部有時鐘脈沖源和基準電壓源，單通道單極性或雙極性電壓輸入，采用28腳雙立直插式封裝。AD574A由12位A/D轉換器，控制邏輯，三態(tài)輸出鎖存緩沖器，10V基準電壓源四部分構成。⑴12位A/D轉換器可以單極性也可以雙極性的。單極性應用時，BIPOFF接0V，雙極性時接10V。量程可以是10V也可以是20V。輸入信號在10V范圍內(nèi)變化時，將輸入信號接至10V(IN)。輸入信號在20V范圍內(nèi)變化時，將輸入信號接至20V(IN)。所以量化單位相應的就是10V/（2^12）和20V/（2^12）⑵三態(tài)輸出鎖存緩沖器用于存放12位轉換結果D（D=0～2^121）。D的輸出方式有兩種，引腳12/8=1時（8的上面有一橫杠），D的D(11)~D(0)并行輸出；引腳12/8=0時（8的上面有一橫杠），D的高8位與低4位分時輸出。⑶邏輯控制任務包括：啟動轉換，控制轉換過程和控制轉換結果D的輸出。人機交互模塊包括系統(tǒng)顯示電路、超重報警電路、矩陣鍵盤輸入電路。其中顯示電路用于將控制電路處理的結果顯示給用戶。超重報警電路避免了稱量物體超過電子秤設計量程，損壞電子秤。矩陣鍵盤輸入電路用于人機交互，用戶可通過對鍵盤按鍵輸入單價、計算單價等操作。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。1602采用標準的16腳接口，其中：第1引腳：GND為電源地第2引腳：VCC接5V電源正極第3引腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度）。第4引腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5引腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第6引腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時讀取信息，負跳變時執(zhí)行指令。第7～14引腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳：空腳或背燈電源。第15引腳背光正極，第16引腳背光負極。1腳和2腳為液晶1602地和電源引腳，3腳為背光調節(jié)引腳，通過10K電位器接地，背光可通過電位器來調節(jié)亮度；4腳、5腳、6腳為液晶片選控制引腳，、P2,2端口，7~14腳為數(shù)據(jù)接口，與單片機的P0口相連實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，11腳為液晶的背光控制腳，分別接到電源和地。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驅動蜂鳴器來實現(xiàn)，單片機IO口控制三極管的基極，當單片機的IO口輸出為低電平時，三極管導通，蜂鳴器的正極與電源接通，蜂鳴器通電發(fā)出報警聲，當單片機IO口輸出高電平時，三極管截止，蜂鳴器停止報警。矩陣式鍵盤的結構與工作原理：在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如P1口）就可以構成4*4=16個按鍵，比直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。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)。電子稱按鍵功能分配如下表32所示。表32 按鍵功能表789發(fā)送456去皮123清零0223。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。按下發(fā)送按鍵，將通過串口向上位機發(fā)送此時稱重數(shù)據(jù)，包括重量、單價以及總價。表33 原件型號及參數(shù)表元件型號元件名稱元件標號數(shù)量蜂鳴器BellB1110uF電容C1120pF電容C2, C32LCD1602液晶LCD11Header 2電源接口P119012三極管Q51電阻R1110K電阻R21SWPB按鍵S1, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16, S17, S1817sw灰色電源開關SW11U1單片機U1112M晶振Y114系統(tǒng)程序設計系統(tǒng)軟件采用了模塊化設計，主要包括毫秒級延時子函數(shù)、A/D數(shù)據(jù)采集與處理子函數(shù)、鍵盤掃描子函數(shù)、LCD顯示子函數(shù)、以及串口發(fā)送子函數(shù)、主函數(shù)以及上位機LabVIEW程序設計。本電子稱設計采用C語言編程，編譯環(huán)境為Keil uVision4。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、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil C51 可以完成編輯、編譯、連接、調試、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構，這樣程序結構清楚，易編程和易讀性好，也便于調試和修改。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標代替文本行創(chuàng)建應用程序的圖形化編程語言。傳統(tǒng)文本編程語言根據(jù)語句和指令的先后順序決定程序執(zhí)行順序，而 LabVIEW 則采用數(shù)據(jù)流編程方式，程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了VI及函數(shù)的執(zhí)行順序。VI指虛擬儀器，是 LabVIEW 的程序模塊。在系統(tǒng)通電后，主程序首先完成系統(tǒng)初始化，其中包括系統(tǒng)變量定義和給系統(tǒng)變量賦初值等，然后調用A/D采集函數(shù)，將A/D采集模塊輸出的24位二進制串行數(shù)據(jù)轉化為十進制，接著進行調零和定標，最后分離出6位十進制數(shù)據(jù)的千位、百位、十位和個位，調用LCD顯示函數(shù)以及鍵盤掃描函數(shù)，將對應的數(shù)值和處理結果送到對應的地址上進行顯示。當按鍵按下發(fā)送按鍵時，串口向上位機發(fā)送此時稱重數(shù)據(jù)以便上位機對數(shù)據(jù)進行存儲。主程序函數(shù)見附錄四第37頁。 A/D數(shù)據(jù)采集與處理子函數(shù)A/D轉換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運行時，把稱重傳感器傳遞過來的模擬信號轉換成數(shù)字信號并傳遞到單片機所涉及到的程序設計。設計流程圖如圖42所示。數(shù)據(jù)采集與處理部分程序見附錄四第34頁。，當調用顯示函數(shù)時，先將lcd1602初始化，然后對控制器傳來的信息在顯示器上顯示，讓人們直觀的看到被測體的質量。該部分程序見附錄四第36頁。鍵盤電路設計成4X4矩陣式，在程序中先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應的存儲單元，再進行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。該部分程序見附錄四第35頁。 按鍵檢測部分流程圖 LabVIEW程序框圖LabVIEW的串口接收數(shù)據(jù)前面板應該包括串口數(shù)據(jù)接收字符串顯示，VISA資源名稱，停止按鈕，數(shù)據(jù)保存路徑。字符串顯示控件的作用是將通過VISA接收到的數(shù)據(jù)實時顯示。字符串顯示控件的路徑為：新式\字符串與路徑\字符串顯示控件。VISA資源名稱控件則是連接上位機和下位機的接口資源，要使用該接口必須先安裝VISA的驅動程序。V