【文章內(nèi)容簡介】 采用方案一可以達到設計要求，而且能夠達到一目了然的效果。 3） 顯示模塊 方案一 使用 8 位數(shù)碼管作為顯示，此方案利用數(shù)碼管顯示物體重量，簡單可行，可以采用內(nèi)部帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機， 數(shù)碼管要正常顯示，就要用 驅(qū)動電路 來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼 。由此設計出的重量測量系統(tǒng)，硬件部分簡單，接口電路易于實現(xiàn)，并且在編程時大大減少程序量，在電路結(jié)構上只有簡單的輸出輸入關系。缺點是：硬件部分簡單，雖然可以實現(xiàn)基本的稱重功能，但是不能實現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的輸入，無法根據(jù)實際情況靈活地設定各種控制參數(shù)。由于數(shù)碼管重慶理工大學畢業(yè)論文 摘要 14 只能實現(xiàn)簡單的數(shù)字和英文字符的顯示，不能顯示漢字以及其他的復雜字符，不能達到顯示購物清單的要求。又因為采用了具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機，系統(tǒng)電路過于簡單 ，系統(tǒng)硬件的擴展必受到限制，功能過于單一，達不到設計的標準。 方案二 前端信號處理時，選用放大、信號轉(zhuǎn)換等措施，尤其在顯示方面采用具有字符圖文顯示功能的 LCD1602 顯示器。 LCD1602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。它可以顯示的字符有阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。 這種方案不僅加強了人機交換的能力 ，而且滿足設計要求，可以顯示所稱量的物體信息等相關內(nèi)容。目前單片機技術比較成熟，功能也比較強大，被測信號經(jīng)放大整形后送入單片機，由單片機對測量信號進行處理并根據(jù)相應的數(shù)據(jù)關系譯碼顯示出被測物體的重量。單片機控制適合于功能比較簡單的控制系統(tǒng) ,而且其具有成本低 ,功耗低 ,體積小，算術運算功能強 ,技術成熟等優(yōu)點。 方案三 采用現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)為控制核心，利用 EDA軟件編程，下載燒制實現(xiàn)。系統(tǒng)集成于一片 Xilinx 公司的 SpartanⅡ系列 XC2S100E 芯片上，體積大大減小、邏輯單元靈活、集成度高以及 適用范圍廣等特點，可實現(xiàn)大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路。 采用 FPGA 測頻測量精度高，測量頻率范圍大，而且編程靈活、調(diào)試方便，設計要求的精度較高，所以要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好，抗干擾能力要強。 FPGA 的邏輯容量密度大，集成度高，可大大減少印刷電路重慶理工大學畢業(yè)論文 摘要 15 板的空間，減低系統(tǒng)功耗，同時還可以提高設計的工藝性和產(chǎn)品的可靠性。 雖然以 FPGA 為核心的電子秤測量系統(tǒng)很優(yōu)化，但只有在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中其高集成度才能更好得以體現(xiàn)。其主要在 PC機接口卡的總線接口、程控交換機的信號處理與接口、雷達聲納系統(tǒng)的成像控制與數(shù)字處理、數(shù) 控機床的測試系統(tǒng)等方面有廣泛應用。 因為 LCD1602 是采用并口傳輸，速度快，且顯示字母和數(shù)字比較方便，控制簡單，成本較低， 鑒于本設計并不太復雜，單片機完全能實現(xiàn)所需功能，所以在具體設計時，可以采用第二種設計方案， 這樣不僅可以動態(tài)顯示，還可以一目了然的知道當前功能選擇的狀態(tài)。 本章小結(jié) 本章對設計所需要的模塊設計出了總體方案，論述了總體方案的內(nèi)容，并對各個方案的提出和比較進行了相應的闡述。通過以上方案的分析和比較，根據(jù)設計任務的要求選出了最適用，最經(jīng)濟，最簡單的硬件模塊。再結(jié)合設計方案總體結(jié)構圖，只需要 對各個方案的思路進行規(guī)劃與完善，則可以實現(xiàn)本次設計的要求。 重慶理工大學畢業(yè)論文 摘要 16 3 硬件電路的設計 硬件設計是整體系統(tǒng)設計的基礎，需要從系統(tǒng)的實用性、穩(wěn)定性和軟件編程的可實現(xiàn)性出發(fā)，來實現(xiàn)該系統(tǒng)各個模塊的相關功能。本節(jié)內(nèi)容就是對系統(tǒng)設計的模塊功能的實現(xiàn)進行逐個的介紹和分析。 硬件設計概述 STC89C52 是一種低電壓、高性能 的 微處理器 。在系統(tǒng)測重方面，電阻應變式壓力傳感器，重量輕，分辨力和靈敏度高，精度較高，對復雜環(huán)境適應能力強；在轉(zhuǎn)換模塊方面，才用 A/D 芯片 ADC0808 進行轉(zhuǎn)換， ADC0808 是 8 位 AD 芯片；在顯示方面，采用 LCD1602 液晶顯示，可以將電阻應變式壓力傳感器所測的數(shù)據(jù)和功能狀態(tài)進行顯示和調(diào)節(jié)。在控制方面，采用 4*4 按鍵的形式進行功能的調(diào)節(jié)以及去皮、清零、返回、累計等功能的選擇。 STC89C52 芯片概述 STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 STC89C52 使用經(jīng)典的MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具 有傳統(tǒng) 51 單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復位電路， 3 個16 位定時器 /計數(shù)器， 4 個外部中斷，一個 7 向量 4 級中斷結(jié)構（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級中斷結(jié)構），全雙工串行口。另外 STC89C52可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作 ,允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作重慶理工大學畢業(yè)論文 摘要 17 停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率 35MHz， 6T/12T可選。 1. 增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051.[2] ： ～ （ 5V 單片機） /～ （ 3V 單片機） ： 0～ 40MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻率可達 48MHz 8K 字節(jié) 512 字節(jié) RAM I/O 口（ 32 個），復位后為： P0/P1/P2/P3 是準雙向口 /弱上拉， ,P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。 （在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程圖 33 STC89C52 單片機引腳圖 重慶理工大學畢業(yè)論文 摘要 18 器，無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 EEPROM 功能 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。即定時器 T0、 T T2 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 （ UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART ： 40～ +85℃（工業(yè)級） /0～ 75℃（商業(yè)級） 封裝 重量測量模塊的設計 本模塊采用的是電阻應變式壓力傳感器 HL8 型，具有精度高、易加工、結(jié)構簡單緊湊、抗偏載能力強、固有頻率高等特點。 圖 34 傳感器的受力工作原理 重慶理工大學畢業(yè)論文 摘要 19 將應變片粘貼到受力的力敏型彈性元件上 , 當彈性元件受力產(chǎn)生變形時 ,應變片產(chǎn)生相應的應變 ,轉(zhuǎn)化成電阻變化。將 應變片接成如圖 35 所示的電橋，力引起的電阻變化將轉(zhuǎn)換為測量電路的電壓變化 ,通過測量輸出電壓的數(shù)值 ,再通過換算即可得到所測量物體的重量。 鍵盤接口電路的設計 鍵盤模塊集成了 16 個按鍵，按鍵加入了 限流電阻和防止圖 313 4*4 矩陣鍵盤 圖 35 電阻應變片全橋測量電路 重慶理工大學畢業(yè)論文 摘要 20 反電勢的二極管 4148。 本模塊設計闡述如下： 4*4 掃描鍵盤模塊，具有數(shù)字輸入鍵 0~9，功能鍵去皮、清零、返回、累計， 2 個備用鍵，通過鍵盤按鍵對 STC89C52單片機輸入按鍵