【導(dǎo)讀】為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設(shè)計(jì)中將智能化、自動(dòng)化、人性化用在了電子秤重的控制系統(tǒng)中。本系統(tǒng)主要由單片機(jī)來控制，測(cè)量物體重。動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。路板，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱重系統(tǒng)的各種控制功能。很大程度上滿足了應(yīng)用需求。關(guān)鍵詞：單片機(jī)AT89S52；稱重傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器；LED顯示器；

　　

【正文】 D7 線上的地址和鎖存 CE 的狀態(tài)并把 IO/M 的狀態(tài)寄存到 8155H 內(nèi)部寄存器中。 PA0~PA7：這 8 根線是口 A 的通用 I/O 線，由程序控制的命令寄存器選擇輸入 /輸出方向。 PB0~PB7：這 8 根線是口 B 的通用 I/O 線，由程序控制的命令寄存器選擇輸入 /輸出方向。 PC0~PC5：這 6 根線是 PC 口線。有兩個(gè)作用，一是作為口 C的 I/O 或作為 PA口和 PB 口的控制信號(hào)。通過命令寄存器實(shí)現(xiàn)程序控制。當(dāng) PC0~PC5 用作控制信號(hào)時(shí)，作用如下： PC0—— AINTR(口 A 的中斷請(qǐng)求 ) PC1—— ABF（口 A 緩沖器滿） PC2—— ASTB（口 A 選通脈沖） PC3—— BINTR(口 B 的中斷請(qǐng)求 ) PC4—— BBF（口 B 緩沖器滿） PC5—— BSTB（口 B選通脈沖） TIMERIN：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入。 TIMEROUT: 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸出，輸出信號(hào)是矩形還是脈沖波形取決于定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的工作方式。 VCC： +5V VSS：地 2 單片機(jī)與 8155H 的連接 AT89S52 和 8155H 的接口方法如圖 。 29 圖 AT89S52和 8155H的接口 顯示電路與 AT89S52 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 在顯示電路的論證中， 本設(shè)計(jì)采用的是 LED顯示 。 LED(LightEmitting Diode)是發(fā)光二極管的簡稱。 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜， LED 有 7 段和 8段之分。8段 LED 顯示管由 8只發(fā)光二極管組成，編號(hào)是 a,b,c,d,e,f,g 和 sp，分別和同名管腳相連。 7 段 LED 顯示管比 8 段 LED 少一只發(fā)光二極管 sp，其他和 8段相同。 8段 LED 數(shù)碼顯示管原理很簡單，是通過同名管腳上所加電平高低來控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮而顯示不同字形的。 MCS51對(duì) LED 管的顯示可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是各 LED管能穩(wěn)定的同時(shí)顯示各自字形；動(dòng)態(tài)顯示是指各 LED 輪流一遍一遍的顯示各字符，人們因視覺惰性而看到的是各 LED 似乎在同時(shí) 顯示不同字形。 為減少硬件開銷，提高系統(tǒng)可靠性和降低成本，在本次的單片機(jī)控制系統(tǒng)中我們采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。如圖 AT89S52通過 8155對(duì) 5只 LED的接口電路。 30 圖 AT89S52對(duì) LED的接口電路 圖中， A口通過驅(qū)動(dòng)器 74LS244 和所有 LED 的 a,b,c,d,e,f,g， sp 引線相連，各 LED 的控制端 G 和 8155 的 C 口相連，故 A 口為字形口， C 口為字位口。 CPU可以通過 C口控制各 LED 是否點(diǎn)亮。 74LS244 是 8 位三態(tài)門緩沖器，也可作為驅(qū)動(dòng)器。如下圖為其 邏輯引腳功能圖 。 圖 74LS244的 邏輯引腳功能 圖 引腳功能： 31 1A1~1A4,2A1~2A4 輸入端 /1G, /2G 三態(tài)允許端 (低電平有效 ) 1Y1~1Y4,2Y1~2Y4 輸出端 真值表 如表 36： 鍵盤電路與 AT89S52 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 矩陣式鍵盤的 結(jié)構(gòu)與工作原理：在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，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是直接連通，而是通過一個(gè)按鍵相連。在 8位單片機(jī) 及微型機(jī)系統(tǒng)中最常用的鍵盤是 8X8 陣列，但在一般的單片機(jī)系統(tǒng)中，往往根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，如 4X8， 3X8， 4X4 等。 本次采用 3X8 陣列。 鍵盤處理程序的關(guān)鍵是如何識(shí)別鍵碼，單片機(jī)對(duì)鍵盤控制的辦法是“掃描” 根據(jù)單片機(jī) 進(jìn)行掃描的方法又可分為程序控制掃描法，定時(shí)掃描法，中斷掃描法。 如圖 ， 8155H 端口 C 為行掃描口，工作 于 輸出方式，端口 B工作于輸入方式 ，用來讀入列值，圖中 I/O 口地址必須滿足 CE=0,IO/M=1（即 =1， =0）才能選中相應(yīng)的寄存器，由此可知， 8155 命令狀態(tài)寄存器端口 A， B， C 的地址分別為 0300H， 0301H， 0302H。 如下圖為鍵盤電路與 AT89S52 單片機(jī)的接口 電路圖。 圖 鍵盤電路 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 如 下圖為系統(tǒng)報(bào)警電路圖。 32 B EL L90 12+ 5VP 圖３ .19 報(bào)警電路圖 當(dāng)電路檢測(cè)到稱重的物體超過儀器的量程限制時(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。 它是由 AT89S52 的 口來控制的，當(dāng)超過設(shè)置的重量時(shí)（ 15kg），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 BELL發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)使報(bào)警燈 LED 發(fā)光。 33 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程 序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè) 計(jì)是對(duì)利用到的控制結(jié)構(gòu)類型做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(zhuǎn)向語句的使用，從而控制了程序的復(fù)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(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、 數(shù)據(jù)采集子程序、鍵盤掃描子程序和報(bào)警子程序等組成。 主程序的設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 上電復(fù)位后，初始化程序?qū)?RAM 的 30H~5FH 內(nèi)存單元清零， 引腳置成低電平，防止誤報(bào)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(shè)置成 15kg 量程，并寫 15kg 量程標(biāo)志。設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示。 圖 主程序流程圖 開 始 清單 =0 LED 初始化 自動(dòng)校準(zhǔn) 提示輸入收銀員編號(hào)和日期 讀 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 計(jì)算金額和總價(jià) 顯示清單 顯示商品單價(jià)重量等信息 N Y 34 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 子程序、 顯示子程序 、 鍵盤掃描子程序設(shè)計(jì) 、 報(bào)警子程序 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 所示。 圖 A/D轉(zhuǎn)換子程序 顯示子程序設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì)就顯得舉足輕重，設(shè)計(jì)的時(shí)候 也要十分的小心和賣力。設(shè)計(jì)顯示子程序的流程圖如下圖 所示。 35 圖 顯示子程序 鍵盤掃描子程序設(shè)計(jì) 由前面的 設(shè)計(jì)可知，鍵盤電路設(shè)計(jì)成 3X8 矩陣式 。 本系統(tǒng)采用 24 鍵鍵盤來實(shí)現(xiàn)，分為數(shù)字鍵： 09，商品 1商品 6， 8個(gè)控制鍵。 數(shù) 字鍵和小數(shù)點(diǎn)鍵：用于輸入單價(jià)； 累加鍵： 相當(dāng)于確認(rèn)， 并且將金額累加 ， 得到所購買商品的總金額。 【 M+】 去皮鍵：用于去除皮重； 【 M 】 零中心指示鍵： 由于秤體由于物體的反復(fù)重壓，使得電子秤有時(shí)在無稱量物體時(shí)示值不為零，即為正或?yàn)樨?fù)，此時(shí)按下此鍵使得示值變?yōu)榱恪? 清零鍵 ：用于 上個(gè)物品稱量完畢，開始新的一次稱量時(shí)將前次示值清零。 回退鍵 ： 用于輸入的單價(jià)錯(cuò)誤的時(shí)候， 刪除此數(shù)， 重新輸入 設(shè)置鍵： 用于設(shè)置商品的單價(jià)或最大稱量值。 最大稱量鍵： 按下此鍵顯示最大稱量值； 商品 1~商品 6： 按下此鍵顯示不同商品的單價(jià)。 開 始 顯示歡迎界面 顯示功能選 擇按鍵 有無按鍵 有無按鍵 是否為 D 是否為 E 鍵盤輸入界面 顯示測(cè)量界面 是否為 F 返 回 N Y Y N Y Y N N N 36 運(yùn)行中如果顧客購買已存入的 6 種商品，只需按下相應(yīng)的商品鍵，既可以將商品的單價(jià)顯示 出來 ，同樣累加鍵保存此商品的信息，包括其重量，金額和當(dāng)前累計(jì)金額。 另外，已存入的 6 種商品的單價(jià)均可 自行 設(shè)置， 首先按下設(shè)置鍵，再按商品鍵，再輸入單價(jià)即可 。如果所稱重物超過了系統(tǒng)最大量程 15Kg,則蜂明器發(fā)出報(bào)警聲音。 為了判斷到底哪一行那一列的鍵按下，事先按一定順序給每一個(gè)鍵編一個(gè)號(hào)，即鍵值。所謂鍵譯碼，就是找出每一個(gè)鍵的鍵值，然后根據(jù)鍵值進(jìn)而確定其是 功能鍵還是數(shù)字鍵，并分別進(jìn)行處理。 由鍵盤編碼方式可以得出 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9各鍵對(duì)應(yīng)的鍵值分別為： 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(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理 。 鍵盤掃描流程圖如下： 37 程控掃描子程序 調(diào)顯示程序 掃描整個(gè)鍵盤 延時(shí) 10 秒 有鍵按下嗎？ 再次掃描整個(gè)鍵盤 輸出使 x；為低電平 有鍵按下嗎？ 輸出使 x；為低電平 此時(shí) 有鍵按下嗎？ 行值 +08H 求下一行為低電平模型 列值 +1 列數(shù)據(jù)右移一位 各行均掃描完成了嗎？ 有鍵按下嗎？ 鍵釋放了嗎？ 延 時(shí) 計(jì)算鍵值 （ BUFF） 鍵值 調(diào)查找功能鍵程序 N N N N N N YN YN YN YN YN YN 圖 程控掃描流程圖 38 報(bào)警子程序設(shè)計(jì) 由于要求鍵盤設(shè)定閾值，所以要求有報(bào)警電路，報(bào)警電路可以有聲報(bào)警也可有光報(bào)警，將設(shè)定的閾值與實(shí)際顯示的值進(jìn)行比較，如果設(shè)定值小于實(shí)時(shí)顯示得值，則將 置為 1，將發(fā)光二極管點(diǎn)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 報(bào)警子程序 39 設(shè)計(jì)總結(jié) 隨著集成電路和 計(jì)算機(jī)技術(shù)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)的儀器逐步被智能儀器所取代。智能儀器的核心部件是單片機(jī)，因其極高的性價(jià)比得到廣泛的應(yīng)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(cè)控系統(tǒng)中對(duì)象信息的入口，越來越受到人們的關(guān)注。傳感器是一種能將特定的被測(cè)信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置，本次設(shè)計(jì)中的電子秤就是在它的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機(jī)、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能取得不錯(cuò)的成果。 首先是傳感器的精密度，它將直接影響電子秤的稱量準(zhǔn)確度。如果使用一般的傳感器，由于輸出的信號(hào)不是很穩(wěn)定，所以稱重時(shí)誤差很大。如果使用精密度較高的傳感器，效果會(huì)更好。 其次是數(shù)據(jù)采集階段，此階段是對(duì)傳傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行量化、采集，主要分為信號(hào)放大、采集，然后進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。該階段需要注意的是對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)，應(yīng)選取合適的運(yùn)算放大電路。最好是 預(yù)先計(jì)算好應(yīng)放大的倍數(shù)，以便選取。 40 致謝 經(jīng)過 六周的忙碌和學(xué)習(xí)，本次設(shè)計(jì)已接近尾聲，作為一個(gè)大專生， 由于經(jīng)驗(yàn)的缺乏，知識(shí)的有限，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及同組同學(xué)的團(tuán)結(jié)努力，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是很難的。 在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師李芳芳老師。 她平日工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，都給與予我悉心的指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)過程中，我有很多不懂的地方， 有的單元電路設(shè)計(jì)不合理，還有選型方面的問題等，她都給我做了耐心的講解。她的專業(yè)水平和治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)給我很深的感觸，相信在以后的學(xué)習(xí)和工作中會(huì)產(chǎn)生積極的影響。 最后還要感謝我大學(xué)三年來所有的老師，為我們打下專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們。 正是因?yàn)橛写蠹宜腥说闹С郑舜萎厴I(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 41 參考文獻(xiàn) 【 1】 孫育才 .MCS51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用 .南京：東南大學(xué)出版社， 1997 【 2】 周征 .傳感器原理與檢測(cè)技術(shù) .北京：清華大學(xué)出版社， 【 3】 郁有才 .傳感器原理及工程應(yīng)用 .西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 【 4】 胡漢才 .單片機(jī)原理及其接口 .北京：清華大學(xué)出版社， （第 2版） 【 5】 孫涵芳 .微機(jī)原理及其應(yīng)用 .北京：北京航空航天出版社， 【 6】 ARM體系結(jié)構(gòu)與編程杜春雷清華大學(xué)出版社 2021 【 7】 童詩白 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［ M］ 第 3 版 北京：高等教育出版社，