【導(dǎo)讀】用他人的無(wú)論何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中加以說(shuō)明；本論文和資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。MCS-51單片機(jī)的工作原理和相關(guān)的測(cè)量技術(shù)。每周三下午EⅡ—213指導(dǎo)和答疑。學(xué)生出勤情況定期向老師匯報(bào)工作進(jìn)展，表現(xiàn)良好?？偣ぷ髁?0%以上。掌握了稱重傳感器工作原理，測(cè)量方案可行，基本達(dá)到了預(yù)期要求。的一部分；此表裝訂入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中。該同學(xué)重視畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，結(jié)合所承擔(dān)任務(wù)，計(jì)任務(wù)及完成情況，建議畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?yōu)椤啊?。本設(shè)計(jì)是以AT89C52單片機(jī)為核心的重量檢測(cè)控制系統(tǒng)。單片機(jī)通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，從而。實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制的目的。本文還著重介紹了其軟件部分并將其模塊化：數(shù)碼管顯示。程序、質(zhì)量信號(hào)處理程序、模數(shù)轉(zhuǎn)換程序、超溫報(bào)警程序等。

　　

【正文】 0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 目錄 23 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端 AT89C52 的最 小系統(tǒng)電路構(gòu)成 AT89C52 單片機(jī)的最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路及單片機(jī)構(gòu)成。 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運(yùn)行。 當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn) 2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位 ，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器 PC＝ 0000H，這表明程序從 0000H 地址單元開始執(zhí)行。 51 單片機(jī)的復(fù)位是由 RESET 引腳來(lái)控制的，此引腳與高電平相接超過 24 個(gè)振蕩周期后， 51 單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到 RESET 引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查 EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。 A/D 轉(zhuǎn)換器與 AT89S52 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) TLC2543 具有高速的轉(zhuǎn)換速度，片內(nèi)還集成了 14 路多路開關(guān)。其中 n路為外部模擬量輸入， 3 路為片內(nèi)自測(cè)電壓輸入。在轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC 引腳變?yōu)楦唠娖?，轉(zhuǎn)換過程中由片內(nèi)時(shí)鐘系統(tǒng)提供時(shí)鐘，無(wú)需外部時(shí)鐘。在 AD轉(zhuǎn)換器空閑期間， 可以通過編程方式進(jìn)入斷電模式，此時(shí)器件耗電只有 25pA。 TLC2543 的特點(diǎn)： （ 1） 12 位分辯率 A/D轉(zhuǎn)換器； （ 2）在工作溫度范圍內(nèi) 10μ s轉(zhuǎn)換時(shí)間； （ 3） 11 個(gè)模擬輸入通道； （ 4） 3 路內(nèi)置自測(cè)試方式； （ 5）采樣率為 66kbps；（ 6）線性誤差177。 1LSBmax； 目錄 24 （ 7）有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出 EOC； （ 8）具有單、雙極性輸出； （ 9）可編程的 MSB 或 LSB 前導(dǎo) ； （ 10）可編程輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。 TLC2543 的引腳圖介紹 排列如圖 33所示。 圖 33 AIN0～ AIN10 為模擬輸入端； 為片選端； DIN 為串行數(shù)據(jù)輸入端； DOUT 為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端； EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束端； CLK 為 I/O 時(shí)鐘； REF+為正基準(zhǔn)電壓端； REF為負(fù)基準(zhǔn)電壓端； VCC 為電源； GND 為地 TLC2543 與單片機(jī)的接口 電路與工作過程 89C52 單片機(jī)沒有 SPI接口 ,為了 TLC2543 接口可以用軟件功能來(lái)實(shí)現(xiàn) SPI接口 ,其硬件接口如圖 34所示 . 目錄 25 圖 34 TLC2543 的工作過程如下：首先在 12或 16時(shí)鐘周期里向片內(nèi)控制寄存器寫入 8位的控制字，控制字中的 2位決定時(shí)鐘長(zhǎng)度，在最后一個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換過程，經(jīng)過一段轉(zhuǎn)換時(shí)間，在隨后 的 12 或 16 個(gè)時(shí)鐘周期里，從 DATA OUT 腳讀出數(shù)據(jù) 。 單片機(jī)通過編程產(chǎn)生串行時(shí)鐘 ,即由 CLK 先高后低的轉(zhuǎn)變提供串行時(shí)鐘；并按時(shí)序發(fā)送與接收數(shù)據(jù)位，完成通道方式 /通道數(shù)據(jù)的寫入和轉(zhuǎn)換結(jié)讀出用累加器和帶進(jìn)位的左循環(huán)移位指令來(lái)合成 SPI 功能； R2 暫存高 8bit,R3 暫存低 4bit。本程序選 12 bit 輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，高位導(dǎo)前 TLC2543 在每次 I/O 周期讀取的數(shù)據(jù)都是上次轉(zhuǎn)移的結(jié)果，當(dāng)前的轉(zhuǎn)換結(jié)果在下一個(gè) I/O周期中被串行移出第一次讀數(shù)由于內(nèi)部調(diào)整，讀取的轉(zhuǎn)換結(jié)果可能不準(zhǔn)確 ,應(yīng)丟棄。 顯示電路與 AT89C52 單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì) 1602 液晶模塊的引腳 圖 35。 目錄 26 圖 35 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為電源地 第 2 腳： VCC 接 5V 電源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,高電平（ 1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極 。 單片機(jī)與顯示器的接口電路 與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)如圖 36 目錄 27 圖 36 本設(shè)計(jì)采用是 LCD顯示 ， LCD 工作原理如下： DM162 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表 1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“ A” 1602 字符液晶顯示可分為上 下兩部分各 16位進(jìn)行顯示，處于不同行時(shí)的字符顯示地址如下 顯示字符 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ... 第一行地址 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH ... 第二行地址 40H 41H 42H 43H 44H 45H 46H 47H 48H 49H 4AH 4BH ... 1602 液晶模塊的 讀操作時(shí)序如圖所示。 目錄 28 圖 37 1602 液晶模塊的讀操作時(shí)序 1602 液晶模塊的 寫操作時(shí)序如圖 9 所示。 圖 36 1602 液晶模塊的寫操作時(shí)序 報(bào)警電路與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 當(dāng)電路檢測(cè)到稱重的物體超過儀器的測(cè)量限制時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)給報(bào)警電路。使報(bào)警電路報(bào)警從而提醒工作人員注意， 它是有 89C52 的 口來(lái)控制的，當(dāng)超過設(shè)置的重量時(shí)（ 100Kg），通過程序使 口值為高電平，從而使三極管導(dǎo)通，報(bào)警電路接通，使蜂鳴器SPEAKER 發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)使報(bào)警燈 LED 發(fā)光。由于持續(xù)的聲音不能夠引起人們的關(guān)注，所以本系統(tǒng)的報(bào)警電路采用間斷的聲音和頻閃的燈光來(lái)實(shí)現(xiàn)。這一任務(wù)的實(shí)現(xiàn)主要靠程序來(lái)完成。 接口電路如圖 37 目錄 29 圖 31 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和方法。其步驟可概括為以下三點(diǎn)： ⑴ 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對(duì)復(fù)雜的問題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計(jì)算方法及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 ⑵ 根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯(cuò)的可能性。 ⑶編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋?lái)，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，即程序。 主程序設(shè)計(jì) 儀器主程序控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運(yùn)行，是單片機(jī)系統(tǒng)程序的框架。上電后，儀器首先進(jìn)行整機(jī)初始化處理。主程序的初始化模塊主要完成儀器硬件、軟件的初態(tài)設(shè)置，單片機(jī)內(nèi)專用寄存器的設(shè)定，單片目錄 30 機(jī)工作方式及各端口的工作狀態(tài)的規(guī)定，把儀器的初始工作狀態(tài)設(shè)置成重量測(cè)量方式，各標(biāo)志位的默認(rèn)值為 0。整機(jī)初始化結(jié)束后，儀器進(jìn)行計(jì)數(shù)器讀取、零點(diǎn)校正、過載檢測(cè)等工作。 開 始初 始 化置 零 鍵 按 下啟 動(dòng) A D 轉(zhuǎn) 換數(shù) 據(jù) 處 理顯 示調(diào) 零 程 序 圖 41 主程序設(shè)計(jì)圖 子程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)子程序主要包括 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、以及 超重報(bào)警設(shè)計(jì) 等。 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì) 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(lái) 的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳遞到單片機(jī)所涉及到的程序設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)流程圖如圖 42所示。 目錄 31 開 始T L C 2 5 4 3 初 始 化A / D 轉(zhuǎn) 換 完 成數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ)數(shù) 據(jù) 顯 示啟 動(dòng) A / D 轉(zhuǎn) 換N 圖 42 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序流程圖 顯示子程序設(shè)計(jì) 顯示子程序主要是來(lái)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調(diào)用的程序之一，因此，顯示子程序 的設(shè)計(jì)就顯得舉足輕重，設(shè)計(jì)的時(shí)候也要十的小心。設(shè)計(jì)顯示子程序的流程圖如下圖 44所示： 目錄 32 開 始顯 示 歡 迎 界 面測(cè) 量 重 量 報(bào) 警結(jié) 束液 晶 顯 示讀 取 重 量 值 圖 43 顯示子程序流程圖 目錄 33 第五章 儀器的誤差及誤差分配 將誤差分配與合成原理應(yīng)用于電子秤的設(shè)計(jì)中，采用誤差分析、誤差分配和總誤差合成三個(gè)步驟來(lái)完成對(duì)儀器主要組成部分的選型工作，使后續(xù)的設(shè)計(jì)工作切實(shí)可行。 電子秤在本文 的研究中屬于動(dòng)，靜態(tài)結(jié)合稱重的電子秤，其誤差來(lái)源于稱重傳感器、電子設(shè)備（即二次儀表一一包括稱重傳感器輸出信號(hào)的傳輸系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)）和機(jī)械承重系統(tǒng)（即秤體）三個(gè)方面 稱重傳感器的誤差 應(yīng)變式稱重傳感器的誤差，主要是由傳感器本身的非線性、不重復(fù)性和滯后等特性所造成。在使用過程中，由于周圍環(huán)境變化還會(huì)引起傳感器的零點(diǎn)漂移和傳感器系數(shù)的改變。所有上述誤差在制作傳感器時(shí)，都己通過各種補(bǔ)償措施將其降到盡可能小的程度，其剩余部分己不易進(jìn)行補(bǔ)償和修正，可作為偶然誤差處理。 因此傳感器的合成誤差 a：可按均方根法合成，即 2 2 2 2 21 2 3 4 5( ) ( )tt?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? (51) 式中 0? ：為傳感器的合成誤差； 1? 為傳感器的非線性誤差； 2? 為傳感器的不重復(fù)性誤差； 3? 為傳感器的滯后誤差； 4? 為溫度變化引起傳感器的零點(diǎn)變動(dòng)誤差； 5? 為溫度變化引起傳感器系數(shù)變動(dòng)誤差； 6? 為稱重傳感器周圍環(huán)境溫度變化的幅度。 電子設(shè)備的誤差 高精度數(shù)字儀表和高精度芯片在電子秤中的應(yīng)用，使電子設(shè)備的誤差在電子秤中的總誤差中所占的比例甚低于傳感器。電子設(shè)備的合成誤差 A? 為 2 2 2 2 2 2 26 7 8 9 1 0 1 1 1 2( ) ( )A tt? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? (52) 式中， A? 為電子設(shè)備的合成誤差 。 6? 為儀器的非線性 。 7? 為溫度變化引起的零點(diǎn)變動(dòng) 。 8? 為溫度變化引起的靈敏度變動(dòng) 9? 為時(shí)間引起的零點(diǎn)漂移 。 10? 為時(shí)目錄 34 問引起的靈敏度變化 。 11? 為電壓變化引起的零點(diǎn)漂移 。 12? 為 電壓變動(dòng)引起的靈敏度變化 。t 為儀器周圍環(huán)境溫度變化的幅度 。 結(jié)論 智能電子秤以具有良好的可靠性、準(zhǔn)確性、技術(shù)先進(jìn)性和結(jié)構(gòu)