【正文】 中斷掃描的 44 矩陣鍵盤，相比定時掃描方式，提高了 MCU 的使用效率。1602 液晶顯示模塊電路原理圖如圖 12 所示：圖 12 1602 液晶顯示電路在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。 在單片機系統(tǒng)中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口 、體積小、重量輕 、功耗低 、 1602LCD 主要技術參數(shù)： 1567890VKRPuf與黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 23 顯示容量:162 個字符 芯片工作電壓:— 工作電流:() 模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm 引腳功能說明：1602LCD 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口， 第 1 腳：VSS 為地電源。 第 2 腳：VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳：VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，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(diào)整對比度。 第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳：R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳：E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～14 腳：D0～D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負極。 鍵盤電路與 AT89S52 單片機接口電路設計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，比之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。矩陣式鍵盤的按鍵識別方法 ：確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，如上圖所示鍵盤，介紹過程如下。判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線 Y0Y3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 24 即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 在本系統(tǒng)中鍵盤采用矩陣式鍵盤并采用中斷工作方式。鍵盤為 4 X 4 鍵盤，包括 0、十個數(shù)字及其功能鍵。采用中斷工作方式提高了 CPU 的利用效率，沒鍵按下時沒有中斷請求，有鍵按下時，向 CPU 提出中斷請求，CPU 響應后執(zhí)行中斷服務程序，在中斷程序中才對鍵盤進行掃描。下圖就是鍵盤電路與 AT89S52 單片機接口電路圖。SPkRVCUAMHNBIT與圖 13 鍵盤電路與 AT89S52 單片機接口電路圖 報警電路的設計 KQLel圖 14 報警電路圖黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 25 當電路檢測到稱重的物體超過儀器的測量限制時，將產(chǎn)生一個信號給報警電路。使報警電路報警從而提醒工作人員注意，超限報警電路如圖 14 所示。它是有 89S52 的 口來控制的，當超過設置的重量時（5Kg ） ，通過程序使 口值為高電平，從而使三極管導通，報警電路接通，使蜂鳴器 SPEAKER 發(fā)出報警聲，同時使報警燈 LED 發(fā)光。由于持續(xù)的聲音不能夠引起人們的關注，所以本系統(tǒng)的報警電路采用間斷的聲音和頻閃的燈光來實現(xiàn)。這一任務的實現(xiàn)主要靠程序來完成，在此不再贅述。黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 26 4 系統(tǒng)軟件設計程序設計是一件復雜的工作，為了把復雜的工作條理化，就要有相應的步驟和方法。其步驟可概括為以下三點：⑴ 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對復雜的問題進行具體的分析，找出合理的計算方法及適當?shù)臄?shù)據(jù)結構，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?shù)闹噶钆帕衅饋恚瑯嫵梢粋€有機的整體，即程序。程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結構化程序設計方法。結構化程序設計是對利用到的控制結構類程序做適當?shù)南拗疲貏e是限制轉向語句(或指令)的使用，從而控制了程序的復雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯誤和易于修改、調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務，本系統(tǒng)的軟件設計主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程序和延時程序等組成。黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 27 主程序設計圖 15 本系統(tǒng)的總體功能結構圖開始設置堆棧指針設置各中斷服務程序入口相關寄存器清零調(diào)用顯示子程序INT0 是否有效?設置顯示緩沖區(qū)設置顯示初值設置中斷優(yōu)先級及觸發(fā)形式調(diào)用執(zhí)行代碼轉換程序啟動數(shù)模轉換調(diào)用顯示子程序調(diào)用鍵盤子程序INT1 是否有效?執(zhí)行數(shù)模轉換調(diào)用計算子程序調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序調(diào)用顯示子程序設置顯示子程序重物是否移去?返回NYNNYY黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 28 系統(tǒng)上電后，初始化程序將 RAM 的 30H～5FH 內(nèi)存單元清零， 引腳置成低電平，防止誤報警。主程序模塊主要完成編程芯片的初始化及按需要調(diào)用各模塊（子程序），在系統(tǒng)初始化過程中，將系統(tǒng)設置成 5Kg 量程，并寫 5Kg 量程標志。設 計 流 程 圖 如圖 15 所 示 。 子程序設計系統(tǒng)子程序主要包括 A/D 轉換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設計、鍵盤輸入控制程序設計、顯示程序設計以及中斷程序設計等。 A/D 轉換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設計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 16 所示。圖 16 A/D 轉換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序流程圖 數(shù)制轉換子程序設計在數(shù)制轉換前要進行系數(shù)調(diào)整, 在 IN0 輸入的數(shù)最大為 5V，要求的質(zhì)量 500g開始A/D574 初始化啟動 A/D 轉換A/D 轉換完成數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)顯示NY黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 29 對應的是 ，為十六進制向十進制轉換方便，將系數(shù)放大 100 倍。并用小數(shù)點位置的變化體現(xiàn)這一過程。數(shù)制之間的轉換：在二進制數(shù)制中，每向左移一位表示數(shù)乘二倍。以每四位作為一組對數(shù)分組，當?shù)谒奈幌虻谖逦贿M位時，數(shù)由 8 變到 16，若按十進制數(shù)制規(guī)則讀數(shù)，則丟失 6，所以應進行加六調(diào)整。DA 指令可完成這一調(diào)整。可見數(shù)制之間的轉換可以通過移位的方法實現(xiàn)。其中，移出數(shù)據(jù)的保存可以通過自乘再加進位的方法實現(xiàn)，因為乘二表示左移一位，左移后，低位進一，則需加一。否則，加零。而通過移位已將要移入的尾數(shù)保存在了進位位中，所以能實現(xiàn)。圖 17 數(shù)據(jù)處理流程圖開始R3 存 16 位二進制的低八位R2 存 16 位二進制的高八位R6 存調(diào)整后的低兩位，R5存中間兩位，R4 存高兩位R3 左移一位,R2 右移一位R7=0取 R4 的低位存入 30H 單元作為百位信息，R5 高位存入 31H 作為十位信息，低位存入 32H 作為個位 R6 高位作為小數(shù)點的信息R6， R5，R4 依次保存移入值，并分別進行調(diào)整返回R7=NY黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 30 顯示子程序設計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調(diào)用的程序之一，因此，顯示子程序的設計就顯得舉足輕重，設計的時候也要十分的小心和賣力。設計顯示子程序的流程圖如下圖 18 所示：圖 18 顯示子程序流程圖有無按鍵顯示功能選擇按鍵有無按鍵是否為 D是否為 E是否為 F返回顯示歡迎界面顯示測量界面NNYYNNNYYY開始顯示歡迎界面黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 31 鍵盤掃描子程序的設計鍵盤電路設計成矩陣式，由鍵盤編碼方式可以得出0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E 各鍵對應的鍵值：0D8H,0D0H,0D1H,0D2H,0C8H,0C9H,0CAH,0C0H,0C1H,0C2H0C3H,0CBH,0D3H,0DBH,0DAH,0D9H 。在程序中可以先判斷按鍵編碼，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。 圖 19 鍵盤掃描子程序流程圖鍵盤輸入LCD 初始化字符顯示界面字符顯示輸入完畢有功能鍵按下調(diào)用 LCD 顯示有返回鍵按下 原地跳轉原地跳轉NYYY NNN黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 32 報警子程序的設計由于要求要鍵盤設定閾值，所以要求有報警電路，報警電路可以有聲報警也可有光報警，將設定的閾值與實時顯示的值進行比較，如果設定值小于實時顯示的值，則將 置為 1，將發(fā)光二極管點亮，或使蜂鳴器發(fā)出聲音。這就需要一段比較程序以及一小段置 1 清 0 程序。圖 20 報警子程序框圖開始A/D 低位大? YA/D 高位大?與或值相等?等？等與或值相等?報警返回YNNNYYN黑龍江八一農(nóng)墾大學畢業(yè)設計（論文） 33 價格計算該子程序中利用各工作寄存器第 2 組，數(shù)據(jù)存在以 40H 單元為首址的連續(xù)單元中。為使計算方便單價化為以分為單位。取重量值輸入單價存于 40H 單元為首址單價乘 100 化為定點數(shù)轉換為二進制數(shù)重量值單價= 總價總價轉換為十進制數(shù)除 100調(diào)顯示子程序開始結束圖 21 價格計算流程圖總結 34 總結隨著集成電路和計算機技術的迅速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)的儀器逐步的被智能儀器所取代。智能儀器的核心部件是單片機，因其極高的性價比得到廣泛的應用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關注。傳感器好比人體“五官”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測量信息（物理量、化學量、生物量等）按一定規(guī)律轉換成某種可用信號輸出的器件或裝置本次設計中的半橋電子秤就是在以上儀器的基礎上設計而成的。因此，只有充分了解有關智能儀器、單片機、傳感器以及各部分之間的關系才能達到要求。首先是傳感器的精密度，它將直接影響電子秤的稱重準確度。課設時由于傳感器發(fā)出的信號不是很穩(wěn)定，所以稱重時誤差很大。如果使用精密度較高的傳感器，效果會好的多。其次是數(shù)據(jù)采集處理階段，此階段是對傳感器發(fā)出的信號進行量化、采集，主要分為信號放大、采集，然后進行 A/D 轉換。該階段需注意的地方是對傳感器輸出的信號進行放大時，應選取合適的運算放大電路。最好是預先計算好應放大的倍數(shù)，以便選取。還有就是進行數(shù)據(jù)處理時，選取適當?shù)臄?shù)據(jù)轉換系數(shù)，使輸出滿足量程要求。參考文獻 35 參考文獻[1] 趙茂泰 智能儀器原理及應用[M].北京：： [2] 張毅剛 MCS51 單片機應用設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社.2022： [3] 賈伯年,俞樸 .傳感器技術[M].： [4] 單成祥 傳感器理論設計基礎及其應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，1999： [5] 李道華,李玲，朱艷 傳感器電路分析與[M]. 武漢：武漢大學出版社，2022： [6] 沙占友,王彥朋等 智能傳感器系統(tǒng)設計與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，[7] 何希才,薛永毅 傳感器及其應用實例[J].北京：機械工業(yè)出版社， [8] 李群芳 單片機微型計算機與接口技術[M].電子工業(yè)出版社.[9] 周立功 單片機實驗與實踐[M].[10] [J].[11] 單片機高級教材 [M].北京：[12] 童詩白, 華成英 模擬電子技術基礎[M]. 北京：[13] 程林 超省電型電子秤的設計方案[J].福建：福建省計量科學技術研究所. 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