【導讀】現(xiàn)代社會的發(fā)展，對稱重技術(shù)提出了更高的要求。目前，臺式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中。攜帶不便、應用場所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或彈簧壓縮、拉伸變形來實現(xiàn)計量。的彈簧秤，居民用戶使用的是國家已經(jīng)明令淘汰的桿秤。多年來，人們一直期待測量準。確、攜帶方便、價格低廉的智能電子秤投放市場。誤差分配，給出了儀器電路設(shè)計與軟件流程。主要技術(shù)指標為：稱量范圍0～50kg；分度值為；精度等級Ⅲ級。要功能有自檢、去皮、計價、單價設(shè)定、過載報警等。

　　

【正文】 A/D 轉(zhuǎn)換器具有很強的抗干擾能力 ??10 。對正負對稱的工頻干擾信號積分為零，所以對 50HZ 的工頻干擾抑制能力較強，對高于工頻干擾（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，對輸出就不產(chǎn)生影響。尤其對本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號，很容易受到工頻信號的影響。故而采用雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器可大大降低對濾波電路的要求。 作為電子秤，系統(tǒng)對 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)換器較強的抗干擾能力，和精確的差分輸入，低廉的價格。綜合的分析其優(yōu)點和缺點，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。其分辨率相當于 14位二進制數(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，對雙極性的輸入模擬電壓進行 A/D轉(zhuǎn)換；模擬輸入電壓范圍為 0～177。 。芯片采用了自動校 零技術(shù)，可保證零點在常溫下的長期穩(wěn)定性；模擬輸入可以是差動信號，輸入阻抗極高。ICL7135 轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出是動態(tài)的，因此必須通過并行接口才能與單片機連接，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， 1A、2A、 3A 輸入信息在 1Y、 2Y、 3Y輸出； SEL為高電平時， 1B、 2B、 3B 輸入信息在 1Y、 2Y、3Y輸出。因此，當 7135 的高位選通信號 D5 輸出為高電平時，萬位數(shù)據(jù) B1 和極性、過量程、欠量程標志輸入到 8155 的 PA0～ PA3，當 D5為低電平時， 7135 的 B B B B1輸出低位的 BCD 碼，此時 BCD 碼數(shù)據(jù)線 B B B B1 輸入到 8155 的 PA3～ PA0。 下面對 ICL7135 的部分引腳作簡要說明： IN+、 IN：模擬電壓差分輸入端 。單端輸入時，通常 IN與模擬地 (AGND)連在一起。 VREF：基準電壓端，其值為INV21，一般為 1V。 VREF的穩(wěn)定性對 A/D 轉(zhuǎn)換精度有很大的影響，應當采用高精度穩(wěn)壓源。 INT、 AZ、 BUF：分別為積分電容器的輸出端、自動校零端和緩沖放大器輸出端。這三個端子用來外接積分電阻、電容以及校零電容。 CREF、 CREF+：基準電容端。電容值可取 1μ F。 CLK：時鐘輸入端。 R/H ：啟動 A/D 轉(zhuǎn)換控制端。 BUSY：輸出狀態(tài) 信號端。 ST ：選通脈沖輸出端。也可作為中斷請求信號，向主機申請中斷。 OVER：過量程標志輸出端。 UNDER：欠量程標志輸出端。 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)動信號輸出端，分別選通萬、千、百、十、個位。 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 通訊號線 ASTB（ PC2）， 8155PA 口中斷請求線 AINTR（ PC0）反向后接到 8051 的 1INT 。當 ICL7135 完成一次 A/D 轉(zhuǎn)換以后，產(chǎn)生 5個數(shù)據(jù)選通脈沖，分別將各位的 BCD 碼結(jié)果和標志 D1～ D4 打入 8155 的 PA 口， PA口接收到一個數(shù)據(jù)以后，中斷標志線 ANITR（ PC0）升高，通過反向器使單片機 8051 外部中斷 1 輸入端 1INT 變?yōu)榈碗娖?，?CPU 請求中斷， CPU 響應中斷后，讀取 8155PA 口的數(shù)據(jù)。 鍵盤 /開關(guān)輸入電路 鍵盤輸入是實現(xiàn)電子秤人機交互的部分。 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任務(wù) ??10 。鍵盤部分提供的掃描工作方式，可與 64 個按鍵的矩陣鍵盤連接，能對鍵盤不斷掃描，自動消抖，自動識別出按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或 n 鍵同時按下實行保護。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用信號，可顯示多達 16 位的字符或數(shù)字。 8279 芯片可以直接和單片機連接，使用它可簡化系統(tǒng)的軟件 設(shè)計，提高 CPU的工作效率，其與單片機 8051 的接口電路如圖 所示。 8279 的讀寫信號 RD 、 WR ，片選信號 CS ，復位信號 RESET，同步時鐘信號 CLK 以及數(shù)據(jù)總線 D0～ D7,能與 CPU 相應的管腳直接相連， 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 產(chǎn)生中斷請求信號。 SL0～ SL3 是掃描信號輸入線， RL0～ RL7 是回饋信號線。 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)的簡單鍵盤時， CNTL、 SHIFT 輸入端可接地。 根據(jù)儀器要求的功能，設(shè)計了由 16 個按鍵（ 4 4矩陣鍵盤）組成的鍵盤輸入電路。16個按鍵分別是數(shù)字鍵 0～ 小數(shù)點鍵和 5個功能鍵（去皮、清除 /復位、累加、保持、Enter/校正）。 16個按鍵按 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 程。將被稱物品放在秤臺臺面上，穩(wěn)定后，被稱物品重量稱好，按“保持”鍵儲存；取下被稱物品，顯示屏顯示物品凈重量數(shù)值并自動保持（一旦進入重量保持狀態(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 盛器裝載，先將盛器放在秤臺上，按“去皮”鍵，屏幕顯示為 ，然后裝入被稱物品進行稱量。 在顯示單價狀態(tài)下，應先按“ Enter”鍵，再按“去皮”鍵，才可以進入正常稱重狀態(tài)，不在顯示單價狀態(tài)下，直接按“去皮”鍵即可。 當重量顯示超過最大稱 量值 15kg 時，發(fā)出報警。 （ 2）單價輸入及清除。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。單價清除按“清除”鍵。 （ 3）顯示金額。當單價置入后，按“ Enter”鍵，則顯示本次稱量的金額；若顯示“ E”表示超出計價范圍。按“去皮”鍵，又可進行稱量。 （ 4）金額累計。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”，表示累計總額值超出計價范圍。 （ 5）校正。按“校正”鍵，儀器進行非線性校正。 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 8051與 8279的接口電路 LCD 顯示器 點陣式液晶顯示模塊能顯示的字符多，并且還能顯示漢字。由于本項目要求漢字顯示，所以我們選擇點陣式液晶顯示。 EPSON公司生產(chǎn)的 EA— D系列點陣式液晶顯示模塊是應用較多的一種點陣式液晶顯示模塊，它由 TN 型液晶顯示器、 CMOS 驅(qū)動器和 CMOS 控制器組成，模塊內(nèi)集成 有字符發(fā)生器和數(shù)據(jù)存儲器，采用單一 +5V電源供電。 為了與 CMOS 的液晶顯示模塊 EAD20200AR 兼容，應在 8051 單片機的 P0 口與EAD20200AR 的數(shù)據(jù)線 D0～ D7 之間加上 一個總線驅(qū)動器 74LS245。雙向驅(qū)動器 74LS245是常用的雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。驅(qū)動方向由 G 、 DIR 兩個控制端控制， G 控制驅(qū)動器有效或高阻態(tài)，在 G 有效時， DIR 控制驅(qū)動器的驅(qū)動方向， DIR=0 時，驅(qū)動方向從 B至 A；DIR=1 時，驅(qū)動方向為由 A至 B。 8051 單片機的讀寫線有 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需經(jīng)過一個反向器之后才能接到它的片選端上。 EAD20200AR 與 8051 單片機的接口電路如圖 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 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 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 /寫信號輸入線，低電平為寫入，高電平為讀出。 E：片選信號輸入線，高電平有效。 D0～ D7:數(shù)據(jù)總線，可以選擇 4 位總線或 8 位總線操作，選擇 4 位總線操作時使用D4～ D7。 +5V10～ 20KGNDV DDV 0V SSEA D20 040 AR 圖 亮度調(diào)節(jié)電路 打印部分 本項目選用可打印漢字的 TPμ P40A。 TPμ P40A 可打印出 8 240 點陣的圖形（漢字或圖案）代碼字符和點陣圖形可在一行中混合打印。 TPμ P40A是一種智能式打印機。它的內(nèi)部輸入電路中有鎖存器，輸 出電路中有三態(tài)門控制，因此 TPμ P40A 既可以通過并行接口芯片與單片機連接，也可以直接與單片機連接。其與 8051 單片機的接口如圖 所示。 WRP RDP P 0.P P P P P P GND8051STBBUSYDB 7DB 6DB 5DB 4DB 3DB 2DB 1DB 0GNDTPμ P40A≥1≥1 圖 TPμ P40A與 8051單片機的接口 圖中 8051 的 與 WR 相或之后作為 TPμ P40A 的選通信號 STB，低電平選通。 TPμ P40A 接口信號介紹： DB0～ DB7：單向數(shù)據(jù)線。由計算機輸入打印機。 STB ：數(shù)據(jù)選通信號。在此信號的上升沿時，數(shù)據(jù)線上的 8位 數(shù)據(jù)被打印機讀入機內(nèi)鎖存。 BUSY：打印機“忙”狀態(tài)信號。該信號為高電平時表示打印機正忙于處理打印數(shù)據(jù)，此時主機不得向打印機送入新的數(shù)據(jù)字節(jié)。 ACK ：打印機的應答信號。該信號為低電平時表示打印機已取走數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)。 ERR ：“出錯”信號。 掉電保護和檢測電路、報警電路 電網(wǎng)的瞬間斷電或電壓突然下降，將使微機系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)。一方面實時的數(shù)據(jù)丟失；另一方面混亂的系統(tǒng)可能執(zhí)行混亂的操作。因此須設(shè)置掉電保護電路，保護現(xiàn)場實時數(shù)據(jù) 和及時關(guān)閉微機系統(tǒng)。 掉電保護的功能實現(xiàn)有兩種方案：一是選用 EEPROM，將重要數(shù)據(jù)置于其中；二是假備用電池，如圖 所示。穩(wěn)壓電源和備用電池分別通過二極管接于存儲器（或單片機）的 Vcc端，當穩(wěn)壓電源電壓大于備用電池電壓時，電池不供電；當穩(wěn)壓電源掉電時，備用電池工作。 （8056264）INT 0D 17805CMOS555220V4700μD