【導讀】為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設(shè)計中將智能化、自動化、人性化用在了電子秤重的控制系統(tǒng)中。本系統(tǒng)主要由單片機來控制，測量物體重。動化程度高等特點。路板，從而實現(xiàn)自動稱重系統(tǒng)的各種控制功能。很大程度上滿足了應用需求。關(guān)鍵詞：單片機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。有兩個作用，一是作為口 C的 I/O 或作為 PA口和 PB 口的控制信號。通過命令寄存器實現(xiàn)程序控制。當 PC0~PC5 用作控制信號時，作用如下： PC0—— AINTR(口 A 的中斷請求 ) PC1—— ABF（口 A 緩沖器滿） PC2—— ASTB（口 A 選通脈沖） PC3—— BINTR(口 B 的中斷請求 ) PC4—— BBF（口 B 緩沖器滿） PC5—— BSTB（口 B選通脈沖） TIMERIN：定時器 /計數(shù)器時鐘輸入。 TIMEROUT: 定時器 /計數(shù)器時鐘輸出，輸出信號是矩形還是脈沖波形取決于定時器 /計數(shù)器的工作方式。 VCC： +5V VSS：地 2 單片機與 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 單片機接口電路設(shè)計 在顯示電路的論證中， 本設(shè)計采用的是 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)光二極管是否點亮而顯示不同字形的。 MCS51對 LED 管的顯示可以分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。靜態(tài)顯示的特點是各 LED管能穩(wěn)定的同時顯示各自字形；動態(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 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，在本次的單片機控制系統(tǒng)中我們采用動態(tài)掃描顯示。如圖 AT89S52通過 8155對 5只 LED的接口電路。 30 圖 AT89S52對 LED的接口電路 圖中， A口通過驅(qū)動器 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 是否點亮。 74LS244 是 8 位三態(tài)門緩沖器，也可作為驅(qū)動器。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 單片機接口電路設(shè)計 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，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，而是通過一個按鍵相連。在 8位單片機 及微型機系統(tǒng)中最常用的鍵盤是 8X8 陣列，但在一般的單片機系統(tǒng)中，往往根據(jù)實際需要進行設(shè)置，如 4X8， 3X8， 4X4 等。 本次采用 3X8 陣列。 鍵盤處理程序的關(guān)鍵是如何識別鍵碼，單片機對鍵盤控制的辦法是“掃描” 根據(jù)單片機 進行掃描的方法又可分為程序控制掃描法，定時掃描法，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 單片機的接口 電路圖。 圖 鍵盤電路 報警電路設(shè)計 如 下圖為系統(tǒng)報警電路圖。 32 B EL L90 12+ 5VP 圖３ .19 報警電路圖 當電路檢測到稱重的物體超過儀器的量程限制時， 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。 它是由 AT89S52 的 口來控制的，當超過設(shè)置的重量時（ 15kg），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 BELL發(fā)出報警聲，同時使報警燈 LED 發(fā)光。 33 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 程 序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè) 計是對利用到的控制結(jié)構(gòu)類型做適當?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警子程序等組成。 主程序的設(shè)計 系統(tǒng) 上電復位后，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 量程標志。設(shè)計流程圖如圖 所示。 圖 主程序流程圖 開 始 清單 =0 LED 初始化 自動校準 提示輸入收銀員編號和日期 讀 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 計算金額和總價 顯示清單 顯示商品單價重量等信息 N Y 34 子程序設(shè)計 系統(tǒng) 子程序主要包括 A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取 子程序、 顯示子程序 、 鍵盤掃描子程序設(shè)計 、 報警子程序 等。 A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞到單片機所涉及到的程序設(shè)計。設(shè)計流程圖如圖 所示。 圖 A/D轉(zhuǎn)換子程序 顯示子程序設(shè)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(shè)計就顯得舉足輕重，設(shè)計的時候 也要十分的小心和賣力。設(shè)計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 由前面的 設(shè)計可知，鍵盤電路設(shè)計成 3X8 矩陣式 。 本系統(tǒng)采用 24 鍵鍵盤來實現(xiàn)，分為數(shù)字鍵： 09，商品 1商品 6， 8個控制鍵。 數(shù) 字鍵和小數(shù)點鍵：用于輸入單價； 累加鍵： 相當于確認， 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重壓，使得電子秤有時在無稱量物體時示值不為零，即為正或為負，此時按下此鍵使得示值變?yōu)榱恪? 清零鍵 ：用于 上個物品稱量完畢，開始新的一次稱量時將前次示值清零。 回退鍵 ： 用于輸入的單價錯誤的時候， 刪除此數(shù)， 重新輸入 設(shè)置鍵： 用于設(shè)置商品的單價或最大稱量值。 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。 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 顯示測量界面 是否為 F 返 回 N Y Y N Y Y N N N 36 運行中如果顧客購買已存入的 6 種商品，只需按下相應的商品鍵，既可以將商品的單價顯示 出來 ，同樣累加鍵保存此商品的信息，包括其重量，金額和當前累計金額。 另外，已存入的 6 種商品的單價均可 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鍵編一個號，即鍵值。所謂鍵譯碼，就是找出每一個鍵的鍵值，然后根據(jù)鍵值進而確定其是 功能鍵還是數(shù)字鍵，并分別進行處理。 由鍵盤編碼方式可以得出 0， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9各鍵對應的鍵值分別為： 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)值送到相應的存儲單元，再進行功能選擇或數(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 掃描整個鍵盤 延時 10 秒 有鍵按下嗎？ 再次掃描整個鍵盤 輸出使 x；為低電平 有鍵按下嗎？ 輸出使 x；為低電平 此時 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 計算鍵值 （ 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 報警子程序設(shè)計 由于要求鍵盤設(shè)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(shè)定的閾值與實際顯示的值進行比較，如果設(shè)定值小于實時顯示得值，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 報警子程序 39 設(shè)計總結(jié) 隨著集成電路和 計算機技術(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，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(guān)注。傳感器是一種能將特定的被測信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或裝置，本次設(shè)計中的電子秤就是在它的基礎(chǔ)上設(shè)計而成的。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能取得不錯的成果。 首先是傳感器的精密度，它將直接影響電子秤的稱量準確度。如果使用一般的傳感器，由于輸出的信號不是很穩(wěn)定，所以稱重時誤差很大。如果使用精密度較高的傳感器，效果會更好。 其次是數(shù)據(jù)采集階段，此階段是對傳傳感器發(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(zhuǎn)換。該階段需要注意的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。 40 致謝 經(jīng)過 六周的忙碌和學習，本次設(shè)計已接近尾聲，作為一個大專生， 由于經(jīng)驗的缺乏，知識的有限，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有指導老師的督促指導，以及同組同學的團結(jié)努力，想要完成這個設(shè)計是很難的。 在這里我要感謝我的指導老師李芳芳老師。 她平日工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，都給與予我悉心的指導。在設(shè)計過程中，我有很多不懂的地方， 有的單元電路設(shè)計不合理，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)水平和治學嚴謹給我很深的感觸，相信在以后的學習和工作中會產(chǎn)生積極的影響。 最后還要感謝我大學三年來所有的老師，為我們打下專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學們。 正是因為有大家所有人的支持，此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 41 參考文獻 【 1】 孫育才 .MCS51系列單片微型計算機及其應用 .南京：東南大學出版社， 1997 【 2】 周征 .傳感器原理與檢測技術(shù) .北京：清華大學出版社， 【 3】 郁有才 .傳感器原理及工程應用 .西安：西安電子科技大學出版社， 【 4】 胡漢才 .單片機原理及其接口 .北京：清華大學出版社， （第 2版） 【 5】 孫涵芳 .微機原理及其應用 .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，