【導(dǎo)讀】立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處?，F(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，對(duì)稱重技術(shù)提出了更高的要求。目前，臺(tái)式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中。攜帶不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或彈簧壓縮、拉伸變形來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量。的彈簧秤，居民用戶使用的是國(guó)家已經(jīng)明令淘汰的桿秤。多年來(lái)，人們一直期待測(cè)量準(zhǔn)。確、攜帶方便、價(jià)格低廉的智能電子秤投放市場(chǎng)。差分配，給出了儀器電路設(shè)計(jì)與軟件流程。

　　

【正文】 信號(hào)放大、微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)放大、醫(yī)用傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)距離傳感器的信號(hào)放大等電路中。其基本接法如圖 所示， 增益GRKG ??? 401 ， 通過(guò)改變 的大小來(lái)改變放大器的增益 。由于本項(xiàng)目選用的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片為 ICL7135（ ICL7135 將在后面作介紹），它的模擬輸入電壓為 0～177。 ，所以放大器的輸出電壓值應(yīng)在 0～177。 之間。 二、 A/D 轉(zhuǎn)換器 由上面對(duì)傳感器量程和精度的分析可知： A/D 轉(zhuǎn)換器誤差應(yīng)在 %以下 。 12 位 A/D 精度： 15Kg/4096= 14 位 A/D 精 度： 15Kg/16384= 123R bRaU 02U 01U 0 =0 圖 調(diào)零電橋及其接法 1—— 稱重傳感器； 2—— 調(diào)零電橋； 3—— 測(cè)量?jī)x表 考慮到其他部分所帶來(lái)的干擾 ， 12 位 A/D 無(wú)法滿足系統(tǒng)精度要求。 所以我們需要選擇 14 位或者精度更高的 A/D。 雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器精度高，但速度較慢 (如： ICL7135)， 具有精確的差 分 輸入， 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 22 頁(yè) 輸入阻抗高（大于 ），可自動(dòng)調(diào)零，超量程信號(hào)，全部輸出 與 TTL 電平兼容。 U 0R bR aABCD 圖 并聯(lián)電阻法 負(fù)載ININ+INA101V 10 0KV34510111221411367U 0R GR P 圖 INA101的基本接法 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 23 頁(yè) 雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾能力 ??10 。對(duì)正負(fù)對(duì)稱的工頻干擾信號(hào)積分為零，所以對(duì) 50HZ 的工頻干擾抑制能力較強(qiáng)，對(duì)高于工頻干擾（例如噪聲電壓） 也 有良好的濾波作用。只要干擾電壓的平均值為零，對(duì)輸出就不 產(chǎn)生影響。尤其對(duì)本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號(hào)，很容易受到工頻信號(hào)的影響。故而采用雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器可大大降低對(duì)濾波電路的要求。 作為電子秤，系統(tǒng)對(duì) A/D 的轉(zhuǎn)換速度要求并不高，精度上 14 位的 AD 足 以滿足要求。另外雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器較強(qiáng)的抗干擾能力，和精確的差分輸入，低廉的價(jià)格。綜合的分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，我們最終選擇了 ICL7135。 RESETINHIINLOICL7135100 K100 KINTOUTAZBUFOUTC REF +C REF 1μR/H KV1V5V74LS157T OUT CLKINB 1B 2B 4B 8D 5UNDEROV ERPOLSTD 1D 2 D 3D 4PC 23B2B1BSEL3A2A1A1Y2Y3YPA 7PA 6PA 5PA 4PA 0PA 1PA 2PA 3+5VIO /MPC 0TIALERDWRCEAD 7AD 6AD 5AD 4AD 3AD 2AD 1AD 0V REF+5VV+AG ND+5VALERDWRP INT 1P P P P P P P P P DG ND100 KV X+5V 10μ1 K1 K80518155 圖 ICL7135 與 8051單片機(jī)的接口電路 ICL7135 是一種常用的 4 位半雙積分型單片集成 ADC 芯片。其分辨率相當(dāng)于 14位二進(jìn)制數(shù)；轉(zhuǎn)換精度高，轉(zhuǎn)換誤差為 1LSB；并且能在單極性參考電壓下，對(duì)雙極性的輸入模擬電壓進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換；模擬輸入電壓范圍為 0～177。 。芯片采用了自動(dòng)校 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 24 頁(yè) 零技術(shù)，可保證零點(diǎn)在常溫下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；模擬輸入可以是差動(dòng)信號(hào)，輸入阻抗極高。ICL7135 轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出是動(dòng)態(tài)的，因此必須通過(guò)并行接口才能與單片機(jī)連接，接口電路如圖 所示。 圖中 74LS157 為 4位 2選 1的數(shù)據(jù)多路開關(guān)， 74LS157 的 SEL 輸入為低電平時(shí)， 1A、2A、 3A 輸入信息在 1Y、 2Y、 3Y輸出； SEL為高電平時(shí)， 1B、 2B、 3B 輸入信息在 1Y、 2Y、3Y輸出。因此，當(dāng) 7135 的高位選通信號(hào) D5 輸出為高電平時(shí)，萬(wàn)位數(shù)據(jù) B1 和極性、過(guò)量程、欠量程標(biāo)志輸入到 8155 的 PA0～ PA3，當(dāng) D5為低電平時(shí)， 7135 的 B B B B1輸出低位的 BCD 碼，此時(shí) BCD 碼數(shù)據(jù)線 B B B B1 輸入到 8155 的 PA3～ PA0。 下面對(duì) ICL7135 的部分引腳作簡(jiǎn)要說(shuō)明： IN+、 IN：模擬電壓差分輸入端。單端輸入時(shí)，通常 IN與模擬地 (AGND)連在一起。 VREF：基準(zhǔn)電壓端，其值為INV21，一般為 1V。 VREF的穩(wěn)定性對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換精度有 很大的影響，應(yīng)當(dāng)采用高精度穩(wěn)壓源。 INT、 AZ、 BUF：分別為積分電容器的輸出端、自動(dòng)校零端和緩沖放大器輸出端。這三個(gè)端子用來(lái)外接積分電阻、電容以及校零電容。 CREF、 CREF+：基準(zhǔn)電容端。電容值可取 1μ F。 CLK：時(shí)鐘輸入端。 R/H ：?jiǎn)?dòng) A/D 轉(zhuǎn)換控制端。 BUSY：輸出狀態(tài)信號(hào)端。 ST ：選通脈沖輸出端。也可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，向主機(jī)申請(qǐng)中斷。 OVER：過(guò)量程標(biāo)志輸出端。 UNDER：欠量程標(biāo)志輸出端。 POL：極性輸出端。 B B B B1： BCD 碼數(shù)據(jù)輸出線，其中 B8 位最高位， B1為最低位。 D D D D D1： BCD 碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，分別選通萬(wàn)、千、百、十、個(gè)位。 8155 的 PA 口工作于選通輸入方式， ICL7135 的數(shù)據(jù)輸出選通脈沖線 ST 接到 8155的 PA 口數(shù)據(jù)選通訊號(hào)線 ASTB（ PC2）， 8155PA 口中斷請(qǐng)求線 AINTR（ PC0）反向后接到 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 25 頁(yè) 8051 的 1INT 。當(dāng) ICL7135 完成一次 A/D 轉(zhuǎn)換以后 ，產(chǎn)生 5個(gè)數(shù)據(jù)選通脈沖，分別將各位的 BCD 碼結(jié)果和標(biāo)志 D1～ D4 打入 8155 的 PA 口， PA口接收到一個(gè)數(shù)據(jù)以后，中斷標(biāo)志線 ANITR（ PC0）升高，通過(guò)反向器使單片機(jī) 8051 外部中斷 1 輸入端 1INT 變?yōu)榈碗娖?，?CPU 請(qǐng)求中斷， CPU 響應(yīng)中斷后，讀取 8155PA 口的數(shù)據(jù)。 鍵盤 /開關(guān)輸入電路 鍵盤輸入是實(shí)現(xiàn)電子秤人機(jī)交互的部分。 Intel8279 是一種比較成熟的可編程鍵盤 、 顯示芯片 ，它能完成鍵盤輸入和顯示控制兩項(xiàng)任務(wù) ??10 。 鍵盤部分提供的掃描工作方式，可與 64 個(gè)按鍵的矩陣鍵盤連接，能對(duì)鍵盤不斷掃描，自動(dòng)消抖，自動(dòng)識(shí)別出按下的鍵并給出編碼，能對(duì)雙鍵或 n 鍵同時(shí)按下實(shí)行保護(hù)。顯示部分為發(fā)光二極管、熒光管及其他顯示器提供了按肅穆方式工作的顯示接口，它為顯示器提供多路復(fù)用信號(hào)，可顯示多達(dá) 16 位的字符或數(shù)字。 8279 芯片可以直接和單片機(jī)連接，使用它可簡(jiǎn)化系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，提高 CPU的工作效率，其與單片機(jī) 8051 的接口電路如圖 所示。 8279 的讀寫信號(hào) RD 、 WR ，片選信號(hào) CS ，復(fù)位信號(hào) RESET，同步時(shí)鐘信號(hào) CLK 以及數(shù)據(jù)總線 D0～ D7,能與 CPU 相應(yīng)的管腳直接相連， C/D （ A0）端用于區(qū)別數(shù)據(jù)總線上所傳遞的信息是數(shù)據(jù)或者是命令字。 IRQ 為中斷請(qǐng)求端，通常在鍵盤有數(shù)據(jù)輸入或傳感器（通斷）狀態(tài)改變時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。 SL0～ SL3 是掃描信號(hào)輸入線， RL0～ RL7 是回饋信號(hào)線。 鍵盤的行線接 8279 的 RL0～ RL3， SL0～ SL2 經(jīng) 74LS138 譯碼，輸出鍵盤的 4條列線。在連 接 32 鍵以內(nèi)的簡(jiǎn)單鍵盤時(shí)， CNTL、 SHIFT 輸入端可接地。 根據(jù)儀器要求的功能，設(shè)計(jì)了由 16 個(gè)按鍵（ 4 4矩陣鍵盤）組成的鍵盤輸入電路。16個(gè)按鍵分別是數(shù)字鍵 0～ 小數(shù)點(diǎn)鍵和 5個(gè)功能鍵（去皮、清除 /復(fù)位、累加、保持、Enter/校正）。 16個(gè)按鍵按 4 行 4 列排列成 4 4矩陣鍵盤。 電子秤鍵盤操作的軟件管理功能如下： （ 1）稱重過(guò)程。將被稱物品放在秤臺(tái)臺(tái)面上，穩(wěn)定后，被稱物品重量稱好，按“保持”鍵儲(chǔ)存；取下被稱物品，顯示屏顯示物品凈重量數(shù)值并自動(dòng)保持（一旦進(jìn)入重量保持狀態(tài)后，只有按“去皮”鍵才能退回到正常 稱重狀態(tài)）。 稱重前，若顯示的值不為 ，則按“去皮”鍵清除為 ；若被稱物品需用 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 26 頁(yè) 盛器裝載，先將盛器放在秤臺(tái)上，按“去皮”鍵，屏幕顯示為 ，然后裝入被稱物品進(jìn)行稱量。 在顯示單價(jià)狀態(tài)下，應(yīng)先按“ Enter”鍵，再按“去皮”鍵，才可以進(jìn)入正常稱重狀態(tài)，不在顯示單價(jià)狀態(tài)下，直接按“去皮”鍵即可。 當(dāng)重量顯示超過(guò)最大稱量值 15kg 時(shí)，發(fā)出報(bào)警。 （ 2）單價(jià)輸入及清除。稱重結(jié)束取下物品（已在重量保持狀態(tài)下），再直接按數(shù)字鍵輸入單價(jià)。單價(jià)清除按“清除”鍵。 （ 3）顯示金額。當(dāng)單價(jià)置入后，按“ Enter”鍵，則顯示本次稱量的金額；若顯示“ E”表示超出計(jì)價(jià)范圍。按“去皮”鍵，又可進(jìn)行稱量。 （ 4）金額累計(jì)。如果需要將幾種金額累加就得使用“累加”鍵。在每次稱完物品顯示金額狀態(tài)下，按“累加”鍵，就把該次金額累加到總額中去。若顯示“ E”，表示累計(jì)總額值超出計(jì)價(jià)范圍。 （ 5）校正。按“校正”鍵，儀器進(jìn)行非線性校正。 WRP RDP P 0.P P P P P P 8051DB 7DB 6DB 5DB 4DB 3DB 2DB 1DB 0CSRDWRCLKA 0INT 1 IRQRESET1K+5V+5V+5V10μSL 1RL 3SL 2SL 0RL 2RL 1RL 0827974LS13874LS373ALE1K 圖 單片機(jī) 8051與 8279的接口電路 LCD 顯示器 點(diǎn)陣式液晶顯示模塊能顯示的字符多，并且還能顯示漢字。由于本項(xiàng)目要求漢字顯示，所以我們選擇點(diǎn)陣式液晶顯示。 EPSON公司生產(chǎn)的 EA— D系列點(diǎn)陣式液晶顯示模塊是應(yīng)用較多的一種點(diǎn)陣式液晶顯示模塊，它由 TN 型液晶顯示器、 CMOS 驅(qū)動(dòng)器和 CMOS 控制器組成，模塊內(nèi)集成 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 27 頁(yè) 有字符發(fā)生器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，采用單一 +5V電源供電。 為了與 CMOS 的液晶顯示模塊 EAD20200AR 兼容，應(yīng)在 8051 單片機(jī)的 P0 口與EAD20200AR 的數(shù)據(jù)線 D0～ D7 之間加上一個(gè)總線驅(qū)動(dòng)器 74LS245。雙向驅(qū)動(dòng)器 74LS245是常用的雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。驅(qū)動(dòng)方向由 G 、 DIR 兩個(gè)控制端控制， G 控制驅(qū)動(dòng)器有效或高阻態(tài)，在 G 有效時(shí)， DIR 控制驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方向， DIR=0 時(shí)，驅(qū)動(dòng)方向從 B至 A；DIR=1 時(shí)，驅(qū)動(dòng)方向?yàn)橛?A至 B。 8051 單片機(jī)的讀寫線有 2根，而 EAD20200AR 只有一根讀寫線，因此兩者之間有一個(gè)如圖所示的轉(zhuǎn)換電路。另外， EAD20200AR 的片選端是高電平有效，故從譯碼器輸出的片選信號(hào)需經(jīng)過(guò)一個(gè)反向器之后才能接到它的片選端上。 EAD20200AR 與 8051 單片機(jī)的接口電路如圖 所示。 ALEWRRD80 5174 LS 0474 LS 0474LS00D 0~ D 774 LS 373A 0RSER/WEAD20040AR顯示模塊P 0. 0~ P 74L S245A0~A7B0~B7RDPS EN＆ DIRGGNDG 圖 液晶顯示模塊 EAD20200AR與單片機(jī) 8051的接口 EAD20200AR 有 14 條引腳： VSS：地線輸入端。 VDD： +5V 電源輸入端。 V0：液晶顯示面板亮度調(diào)節(jié)，通過(guò) 10～ 20KΩ的電阻接到 +5V 和地之間起調(diào)節(jié)亮度的作用。接法如圖 所示。 RS：寄存器選擇信號(hào)輸入線，低電平選通指令寄存器，高電平選通數(shù)據(jù)寄存器。 R/W ：讀 /寫信號(hào)輸入線，低電平為寫入，高電