【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)啟動(dòng)后，片內(nèi) RAM 為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi) RAM 的內(nèi)容。 特殊功能寄存器復(fù)位后狀態(tài)使確定的 。 P0～ P3 為 FFH， SP 為 07H， SBUF 不定，IP、 IE 和 PCON 的有效值為 0，其余的特殊功能寄存器的狀態(tài)均為 00H。相應(yīng)的意義為：P0～ P3=FFH,相當(dāng)于各口鎖存器已寫入 1，此時(shí)不但可以用于輸出，也可以用于輸入；SP=07H，堆棧指針指向片內(nèi) RAM 的 07H 單元（第一個(gè)入棧內(nèi)容將寫入 08H 單元）； IP、IE 和 PCON 的有效位為 0，各中斷源處于的優(yōu)先級(jí)且均被關(guān)斷，串行通信的波特率不加倍； PSW=00H，當(dāng)前工作寄存器為 0 組。 信號(hào)采集 模塊 當(dāng)物體放 在秤盤上時(shí)，壓力施給傳感器，該傳感器發(fā)生形變，從而使 阻抗 發(fā)生變化，同時(shí)使用激勵(lì) 電壓 發(fā)生變化，輸出一個(gè)變化的 模擬信號(hào) ；再將該信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)處理模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 傳感器的選擇 傳感器對(duì)于系統(tǒng)至關(guān)重要，需要綜合實(shí)際的需求和各類壓力傳感器的性能參數(shù)加以選擇。傳感器屬于精密部件，劇烈振動(dòng)、自由落體、碰撞、過載、過壓等等，都非常容易造成傳感器永久損壞或者影響精度和線性。 目前常用的有： 電容式壓力傳感器 ； 壓電式壓力傳感器 ； 電阻應(yīng)變式壓力傳感器 。 綜合考慮 ,本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的電子秤的是絕對(duì)壓力值，同時(shí)為了簡(jiǎn)化電路 ，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力， 需要 使用具有溫度補(bǔ)償能力的電阻應(yīng)變式壓力傳感器。本設(shè)計(jì)選用MXP4115 壓力傳感器，其最大量程為 5Kg。 傳感器的選擇 MPX411 系列 為 壓阻傳感器是國(guó)家的最先進(jìn)的單片硅壓力傳感器設(shè)計(jì)用于廣泛的應(yīng) 圖 23 按鍵 復(fù)位電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 10 頁(yè) 共 29 頁(yè) 用范圍，特別是那些采用微控制器或微處理器與 A/D 輸入。這種傳感器結(jié)合先進(jìn)的微機(jī)械加工技術(shù)，薄膜金屬化和兩極處理，以提供成比例的一個(gè)準(zhǔn)確的，高層次的模擬輸出信號(hào)所施加的壓力。小型化和片上集成的高可靠性 是工程師最合適的打算。 MPX411 系列 為 壓阻傳感器 提供差分和儀表應(yīng)用 ； 最大誤差 為 ％ ； 溫度補(bǔ)償在 40176。到 +125176。C； 是 優(yōu)惠減少重量和體積比現(xiàn)有混合動(dòng)力模塊 ； 有 耐用的環(huán)氧 Unibody的元素 、 專利的硅剪應(yīng)力應(yīng)變計(jì) 。 其管腳說明如表 22 所示： 表 22 MPX4115 管腳說明 1 2 3 4 5 6 VOUT GND VCC NC NC NC 如圖 24 所示 ， 本設(shè)計(jì) 主要將傳感器 2 腳接到 ADC0832 的 CH0 與 CH1 腳用于獲取模擬量， 5 腳接數(shù)字地， 3 腳接 VCC+5V。當(dāng)我們改變傳感器的模擬電壓值時(shí)，相應(yīng)的其 ADC 數(shù)據(jù)傳給 單片機(jī)的數(shù)字量會(huì)隨之變化，在液晶顯示屏顯 示的也不一樣。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 電路 數(shù)據(jù)采集電路的作用就是將從采集電路接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號(hào)，并輸出至下級(jí)電路。 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會(huì)使得整個(gè)設(shè)計(jì)毫無(wú)意義。目前，世界上有多種類型的 ADC，有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、積分型 ADC，也有近年來新發(fā)展起來的 ∑Δ 型和流水線型 ADC，多種類型的 ADC 各有其優(yōu)缺點(diǎn)并能滿足不同的具體應(yīng)用要求 。 根據(jù)系統(tǒng)的精度要求以及綜合的分析其優(yōu)點(diǎn) 和缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用了 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換圖 24 信號(hào)采集電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 11 頁(yè) 共 29 頁(yè) 器 ADC0832。 ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。 ADC0832 的 介紹 ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及 率。 ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辯可達(dá) 256 級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片 轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32US，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速 度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。 其 獨(dú)立的芯片使能輸入，使處理器控制 更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可輕易 實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇 。 其 引腳 功能如表 23 所示 ： 表 23 ADC0832 引腳功能 單片機(jī)對(duì) ADC0832 的控制原理 正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK/DO/DI.但由于 DO 端 DI 端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí) 我們 將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。 當(dāng) ADC0832 未工作時(shí)其 CS 輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí) 芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS 使能端置于低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖， DO/DI端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。 在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI 端必引腳 符號(hào) 功能說明 1 CS_ 片選使能，低電平使能 2 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用 3 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用 4 GND 芯片參考零點(diǎn)位 5 D1 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制 6 D0 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出 7 CLK 芯片時(shí)鐘輸入 8 VCC/REF 電源輸入以及參考電壓輸入復(fù)用端 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 12 頁(yè) 共 29 頁(yè) 須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第 3 個(gè)脈沖下沉之前 DI 端 應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能 。 其 通道控制表 24 所示： 表 24 通道控制表 DO D1 對(duì) CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換 0 0 CH0 為正輸入端 IN+， CH1 為負(fù)輸入端 IN 0 1 CH0 為負(fù)輸入端 IN， CH1 為正輸入端 IN+ 1 0 對(duì) CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換 1 1 對(duì) CH1 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換 到第 3 個(gè)脈沖的下沉之后 DI 端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI 端則開始利用 數(shù)據(jù)輸出 DO 進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第 4 個(gè)脈沖下沉開始由 DO 端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉 DO 端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第 11 個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第 11 個(gè)字節(jié)的下沉輸出 DATA0。隨后輸出 8 位數(shù)據(jù)，到第 19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將 CS 置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。 其 接口電路 如圖 25 所示 : 聲光 報(bào)警電路 智能儀器一般都有報(bào)警功能，報(bào)警主要用于系統(tǒng)運(yùn)行出錯(cuò)、當(dāng)測(cè)量的數(shù)據(jù)超過儀表量程或者是超過用戶設(shè)置的上下限 時(shí)為提醒用戶而設(shè)置。本系統(tǒng)中，設(shè)置報(bào)警的目的是在超出電子秤測(cè)量范圍不能 正常顯示時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提示用戶，防止損壞儀器。 聲光報(bào)警電路是由單片機(jī)的 I/O 口來控制的，當(dāng)稱重物體重量超過系統(tǒng)設(shè)計(jì) 所允許的重量，通過程序使單片機(jī)的 I/O 值為低電平，則發(fā)光二極管導(dǎo)通，二極管發(fā)光，蜂鳴器 LS1 發(fā)出報(bào)警聲。 聲光報(bào)警電路如圖 26 所示： 圖 26 聲光報(bào)警電路 圖 25 ADC0832的接口電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 13 頁(yè) 共 29 頁(yè) 顯示 電路 顯示電路的作用是顯示被稱物體的重量。通過第一章方案論證討論得出本設(shè)計(jì)采用LM016L 液晶顯示，其優(yōu)點(diǎn)是顯示位數(shù)更多，精度也更高。 其接口電路如圖 27 所示： 圖 27 液晶 LM016L 接口電路 LM016L 模塊采用 HD44780 控制器， hd44780 具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等功能， LM016L 與單片機(jī) MCU 通訊可采用 8 位或 4 位并行傳輸兩種方式， hd44780 控制器由兩個(gè) 8 位寄存器，指令寄存器（ IR）和數(shù)據(jù)寄存器（ DR）忙標(biāo)志（ BF），顯示數(shù) RAM（ DDRAM），字符發(fā)生器 ROMA（ CGOROM）字符發(fā)生器RAM（ CGRAM），地址計(jì)數(shù)器 RAM(AC)。 其 引腳功能表 如 所示 表 25 所示： 表 25 LM016L 引腳功能 引腳 符號(hào) 功能說明 1 VSS 通常情況下接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 VEE 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端 4 RS 寄存器選擇 5 RW 讀寫信號(hào)端 6 E 使能端，下降沿使能 7 D0— D3 低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 0 位 11 D4— D7 高 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 0 位 整機(jī)電路 電子秤 系統(tǒng)原理是： 當(dāng)物體放在秤盤上 ，壓力施給傳感器，產(chǎn)生傳感器內(nèi)部平行四邊形形變，由這 4 片應(yīng)變片接成的惠斯通 (Wheatstone)電橋在供橋電壓的激勵(lì)下隨重量不同而輸出不同的電壓信號(hào)后送給 A/D 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成便于處理的 數(shù)字信號(hào) 輸出至單片機(jī)；單片機(jī)進(jìn)行處理、運(yùn)算后將結(jié)果送至顯示器進(jìn)行顯示。 整機(jī)電路圖詳見 附錄 1。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 14 頁(yè) 共 29 頁(yè) 第 三 章 軟件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方 法， 不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。本設(shè)計(jì)主要包括 主程序模塊 、 LCD 顯示模塊、超 量程 報(bào)警模塊、AD 轉(zhuǎn)換 模塊等 。 主程序流程圖 當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位后，系統(tǒng)電路開始運(yùn)行程序， 首先 利用 壓力傳感器 檢測(cè) 所稱物體重量 ， 之后啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī) 進(jìn)行處理， 之后 判斷其值是否達(dá)到設(shè)定值，若達(dá)到設(shè)定值，則 使 為 0，從而啟動(dòng)報(bào)警 ，同時(shí)顯示重量 ；若小于設(shè)定值，則 使 為 1，并 顯示重量 。 其流程圖 如 圖 31 所示 ： 開始 聲光報(bào)警 是否超過設(shè) 定值 重量顯示 初始化 采 樣重量 AD 轉(zhuǎn)換 單片機(jī)數(shù)據(jù)處理 調(diào)用報(bào)警子程序 是 否 圖 31 主 程序設(shè)計(jì)流程 圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 15 頁(yè) 共 29 頁(yè) 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序 A/D 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，把稱重傳感器傳遞過來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成 單片機(jī)易于處理的 數(shù)字信號(hào) ， 并 將數(shù)字信號(hào) 傳遞到單片機(jī) ，便于單片機(jī)進(jìn)行處理 的程序設(shè)計(jì)。 當(dāng)主程序調(diào)用 AD 轉(zhuǎn)換子程序時(shí)， AD 轉(zhuǎn)換 便 開始初始化， 等待 初始化完成后 ， MCU便 通過拉低 CS、拉高 CLK 來啟動(dòng) ADC0832 進(jìn)行外部壓力傳感轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，每產(chǎn)生 8 個(gè) CLK 脈沖， DATA 就 獲得一位完整的 8bit 數(shù)據(jù) ， 所以我們需要判斷DATA 右移 8 位是否完成，若未完成則繼續(xù)轉(zhuǎn)換，若完成，則拉高 CS、拉低 CLK,返 回?cái)?shù)據(jù) DATA，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并送入單片機(jī)。 其 流程圖如圖 32 所示 ： 報(bào)警子程序設(shè)計(jì) 報(bào)警子程序 主要是指 在稱重過程中 ， 為了防止所稱物過重導(dǎo)致儀器損壞，而設(shè)置的超量程報(bào)警電路，一但所稱物體超過設(shè)定量程，則啟動(dòng)報(bào)警，否則不啟動(dòng)。 開始 AD 轉(zhuǎn)換完 送入單片機(jī) ADC0832 初始化 啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) N Y 圖 32 AD轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)流程圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 第 16 頁(yè) 共 29 頁(yè) 當(dāng)單片機(jī)接收到采集的重量值后，立即與程序所設(shè)量程值進(jìn)行比較，若采樣值大于設(shè)定量程，則啟動(dòng)報(bào)警，也就是將 置為 0，從而使發(fā)光二極管點(diǎn)亮，蜂鳴器發(fā)聲；若采樣值小于設(shè)定量程 ，則關(guān)閉報(bào)警或者不報(bào)警，也就是將 置為 1，從而使發(fā)光二極管滅，蜂鳴器停止發(fā)聲。 其 流程圖如圖 33 所示 。 報(bào)警子程序設(shè)計(jì) 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。而顯示子程序是其他程序所需要 去 調(diào)用的程序