【導(dǎo)讀】業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子秤的使用非常普及，逐漸會(huì)取代傳統(tǒng)的桿秤和機(jī)械案秤。業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此，稱重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的。發(fā)展各國(guó)都非常重視。信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。本文是基于AT89S51單片機(jī)的一種電子稱重設(shè)備的設(shè)計(jì)說明。的設(shè)計(jì)流程，以及硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并給出了硬件電路的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。式稱重傳感器，利用全橋測(cè)量原理，將重力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來測(cè)量。重量的線性關(guān)系，建立具體的數(shù)學(xué)模型，將電壓量綱改為重量綱。量和價(jià)錢等信息。

　　

【正文】 換的結(jié)束。 AD574A 的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) STS 與單片機(jī)的 相連，可作為中斷申請(qǐng)?zhí)枴?本系統(tǒng)的中斷服務(wù)程序是 T0 采樣中斷服務(wù)程序，另外還有一個(gè) AD574 申請(qǐng) CPU 取數(shù)的外部中斷服務(wù)程序。 AD 轉(zhuǎn)換主 程序流程圖 見圖 43 所示 ： 圖 43 AD 轉(zhuǎn)換流程圖 T0 中斷服務(wù)子程序 見 圖 44 所示： 圖 44 T0 中斷服務(wù)程序流程圖 系統(tǒng)響應(yīng) T0 定時(shí)中斷后， CPU執(zhí)行了一條由中斷系統(tǒng)提供的硬件 LCALL指令，轉(zhuǎn)向 T0 中斷服務(wù)程序入口，中斷服務(wù)程序首先恢復(fù) T0 計(jì)數(shù)器初值，隨后保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)保護(hù)完成以后進(jìn)入信號(hào)采樣階段，即執(zhí)行采樣子程序，在采樣完畢后調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換程序 AD574 將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中還包括 A/D 轉(zhuǎn)換的中斷服務(wù)程序。采樣和 A/D 轉(zhuǎn)換循環(huán)三次后，進(jìn)入數(shù)字濾波程序，將中值 作為采集到的數(shù)據(jù) 保存起來 。 數(shù)據(jù)信號(hào)處理 數(shù)據(jù)經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后還不是 要顯示的信息，還需進(jìn)行處理才能得出所要顯示的數(shù)據(jù)，本次設(shè)計(jì)采用數(shù)字濾波的方法，可以對(duì)頻率很低的信號(hào)濾波，通過 改變數(shù)字濾波程序就可以實(shí)現(xiàn)不同的濾波方法或調(diào)整濾波參數(shù)，比修改模擬濾波 ，先從 P2 口輸出 0x0f，讀入數(shù)據(jù)保存；再從 P2 口輸出 0xf0，再次讀入數(shù)據(jù)，兩次數(shù)據(jù)相加，即可從所得的數(shù)判斷按下的鍵所在的位置。在鍵盤掃描程序中使用了延時(shí)去抖動(dòng)的辦法，其流程圖如 鍵盤兩次使用反轉(zhuǎn)法進(jìn)行掃描鍵盤，中間延時(shí) 50ms，結(jié)束后判斷兩次掃描所得到的鍵值是否一致，若 一致則返回鍵值，不一致則返回 0。 本程序中掃描鍵盤使用了函數(shù)為 20 } 圖45 去抖動(dòng)鍵盤掃描流程圖 當(dāng)讀入鍵值后，調(diào)用讀鍵值函數(shù)讀取各個(gè)鍵值。所讀的鍵值應(yīng)為按圖 46所示 排列的值，在讀鍵值函數(shù)中使用 swich 語句，根據(jù)不同值選擇不同的操作。當(dāng)按鍵是置數(shù)鍵 Set_Price 時(shí)，調(diào)用函數(shù) Set_price()。其函數(shù)流程圖如 48所示，函數(shù)先將使用 for 循環(huán)調(diào)用 Write_7219()將所有的 LED 關(guān)閉。調(diào)用Read_key()函數(shù)從鍵盤中讀取一位數(shù)據(jù)顯示并存儲(chǔ)，此時(shí)利用 while 語句判斷鍵值是否為釋放，若釋 放則讀取下一位數(shù)據(jù)顯示并存儲(chǔ)，最后將十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)存儲(chǔ)以備乘總價(jià)顯示時(shí)使用。 圖 46鍵值分部圖 當(dāng)按鍵是顯示模式設(shè)置時(shí)，調(diào)用 Set_Display_mode()函數(shù)，設(shè)定一個(gè)全局變量 mode_display 數(shù)計(jì)數(shù)，初始值為 1，按下一次加 1，當(dāng)加到 3 時(shí)重新值 1。當(dāng) mode_display 為 1時(shí)表示顯示重量，為 2時(shí)表示顯示總價(jià)，為 3 時(shí)表示顯示單價(jià)。 設(shè)置單價(jià)的流程圖見圖 47所示： 圖 47 Set_price()函數(shù)流程圖 LED 顯示的實(shí)現(xiàn) MAX7219 與單片機(jī)通信是串行通信， 在 CLK 的上升沿，一位數(shù)據(jù)被加載到內(nèi)部 16 位移位寄存器中 。串行通信的格式如表 41所示： 表 41 串行通信的格式 如表 41 所示，在單片機(jī)寫入數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)在每個(gè) CLK 高電平時(shí)將數(shù)據(jù)寫入DIN 口，高 8位為地址低 8位為數(shù)據(jù)共 16 個(gè)周期。所以在單片機(jī)向 MAX7219 寫數(shù)據(jù)的函數(shù) void Write_7219( uchar address,uchar data)中，以 8位地址和8 位數(shù)據(jù)為兩個(gè)形參，按照通訊時(shí)序?qū)?16 位數(shù)據(jù)一一寫入 MAX7219。其流程圖見圖 48所示。 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D15 地址 MSB 數(shù)據(jù) LSB 21 圖 48 寫 MAX 流程圖 顯示使用 switch 語句判斷全局變量 mode_display，當(dāng)值為 1 時(shí)調(diào)用Display_weight()顯示重量，當(dāng)值為 2時(shí)調(diào)用 Display_sum()顯示總價(jià)，當(dāng)值為3 時(shí)調(diào)用 Display_price()顯示單價(jià)。 Display_weight()將濾波后的到得重量信號(hào) sum 轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)，并逐位發(fā)送到 MAX7219顯示。 Display_sum()將重量信號(hào)和單價(jià)信號(hào)相乘，并逐位發(fā)送到 MAX7219 顯示。Display_price()將單價(jià)信號(hào)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)，逐位發(fā)到 MAX7219 顯示。其中，Display_sum()函數(shù)應(yīng)顯示的位數(shù)最多，最復(fù)雜，流程圖 見圖 49所示 ： 圖 49 Display_sum()函數(shù)流程圖 如圖 49所示，本系統(tǒng)的重量最大為 ，單價(jià)最大為 元，這樣相乘后總價(jià)最大為 ，考慮到實(shí)際情況，最后一位 0 不需要顯示，可以舍去。為了避免在單片機(jī)中進(jìn)行浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，用整形運(yùn)算模 擬定點(diǎn)小數(shù)，這樣，可以取出各個(gè)位的值。 顯示時(shí)，先將 LED 全部關(guān)閉，再將 Bit6 位置標(biāo)志 E，表示此時(shí)顯示的是總價(jià)信息。然后將相乘后的各位取出，首先判斷千位，如果為零的話，不顯示，判斷百位；如果千位不為零，則以下所有位都要顯示。當(dāng)判斷到十位時(shí)，將該數(shù)與 0x80 相與，即將最高位置 1，表示顯示小數(shù)點(diǎn)位。最后顯示個(gè)位，這樣就將總價(jià)信息顯示出來。 軟件抗干擾 單片機(jī)抗干擾除了有硬件抗干擾措施，還須有軟件抗干擾措施。其中軟件抗干擾措施設(shè)計(jì)靈活、不需增加硬件資源、成本低。下面簡(jiǎn)單介紹幾種常用的軟件抗干擾方法。 （ 1）采用數(shù)字濾波消除傳感器通道中的干擾信號(hào) 常用的數(shù)字濾波方法有：平均值法、中值法、一節(jié)遞推數(shù)字濾波法等。平均值法是對(duì)一點(diǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)多次采樣，計(jì)算其平均值以作為點(diǎn)的采樣結(jié)果，這樣可以減少系統(tǒng)的隨機(jī)干擾對(duì)采樣結(jié)果的影響； 利用中值法根據(jù)干擾造成采樣數(shù)據(jù)偏大或偏小的情況，對(duì)一個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采集多個(gè)信號(hào)，對(duì)采樣值進(jìn)行比較，22 取中值作為該點(diǎn)的采集結(jié)果，也可以有效的減少干擾信號(hào)的影響；利用一階遞推數(shù)字濾波法還可完成 RC 低通濾波器的算法，實(shí)現(xiàn)用軟件方法代替硬件 RC 濾波器。 （ 2）利用軟件陷阱提高程序運(yùn)行的可靠性 軟件陷阱就是在程序存儲(chǔ)器的空余地址中全部添加 1 條跳轉(zhuǎn)指令，一旦程序跑飛，只要程序指針指向這些地址，就可被強(qiáng)行跳轉(zhuǎn)至指針制定的地方，使程序恢復(fù)正常運(yùn)行。 （ 3）采用指令用冗余技術(shù) 當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，可能因某種干擾使決定程序流向的轉(zhuǎn)移指令 (如 RETI、 RET、LCALL、 JNC等 )和對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)起重要作用的指令 (如 SETB、 EA等 )不能被正確執(zhí)行，造成程序流向的錯(cuò)誤。 因此 采用指令冗余，即在這些指令后面再重復(fù)寫上這些指令 ，即可保證程序的正確流向。 本章小結(jié) 在前一章中，主要介紹的電子稱重器的硬件設(shè)計(jì) 。緊接著就需要有軟件設(shè)計(jì)，才能完成電子稱的稱重功能。首先設(shè)計(jì)了主程序，然后進(jìn)行各功能模塊的設(shè)計(jì)，主要包括 A/D轉(zhuǎn)換 、數(shù)據(jù)處理、鍵盤掃描及顯示部分的實(shí)現(xiàn)。最后還需要有軟件抗干擾，才能保證程序正常的運(yùn)行。 5 儀表可靠性 及性能指標(biāo) 儀 表可靠性 設(shè)計(jì) 可靠性是電子稱重器設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)。稱重器的現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境如溫度、適度、放射性、腐蝕性等有時(shí)會(huì)對(duì)稱重結(jié)果產(chǎn)生影響，而且沖擊、振動(dòng)、跌落等破壞性情況也可能時(shí)有發(fā)生?？梢?，儀表的可靠性研究尤其重要。 儀表可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循簡(jiǎn)單化、抗干擾、低功耗、易操作等設(shè)計(jì)原則。簡(jiǎn) 單化是在保證可靠性的基礎(chǔ)上的一個(gè)要求；在前面的 硬件和 軟件設(shè)計(jì)中 均提到相關(guān)的抗干擾措施，另外好的材料不僅能提高抗擾性能，也可以降低功耗；本系統(tǒng)所采用的應(yīng)變式傳感器是高阻抗器件，器絕緣性能、機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性相對(duì)較好，而且 應(yīng)變片傳感器材料的膨脹系數(shù)與金屬部件的膨脹系數(shù)相匹配，23 以獲得高的環(huán)境穩(wěn)定性。 系統(tǒng)的性能指標(biāo) 本次設(shè)計(jì)的電子稱重器要求稱重范圍 0～ 10Kg，重量誤差不大于 ? 0. 05Kg。所采用的傳感器為 YZC1B 應(yīng)變式傳感器， 拱橋電壓為 10V， 其綜合精度為，靈敏度為 mV，工作溫度為－ 20℃ ～ +65℃，材質(zhì)為合金鋼或不銹鋼。選擇的放大器為 AD620 高精度 放大器， 供電電源為 +增益范圍為 1～ 10000，最大增益誤差為 %（ G=1000），最大功耗為 650mW，工作溫度為 40～ 85℃ 。轉(zhuǎn)換器為 AD574，其分辨率為 12 位，模擬電壓輸入范圍： 010V，電源電壓為5V，數(shù)據(jù)輸出格式有 8位和 12位。 LED 驅(qū)動(dòng) 器 為 共陰極顯示驅(qū)動(dòng)芯片 MAX7219，通過加在 V+和 ISET 之間的一個(gè)外部電阻來控制顯示亮度，段驅(qū)動(dòng)電流一般是流入 ISET 端電流的 100 倍，其最小值為 ? 。 本電子秤實(shí)現(xiàn)了體積小、操作簡(jiǎn)單，數(shù)字顯示直觀、維護(hù)簡(jiǎn)單且反應(yīng)快的特點(diǎn)，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。 本章小結(jié) 本章主要介紹電子稱重器的可靠性設(shè)計(jì)原則。要保證所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在較惡劣的環(huán)境下能 抗干擾， 可靠地工作，穩(wěn)定的輸出所測(cè)得的結(jié)果。 24 6 結(jié)束語 電子稱重器是貿(mào)易市場(chǎng)中的常見的稱重計(jì)量?jī)x器。 本文先說明了稱重器的設(shè)計(jì)思路，并介紹了幾種設(shè)計(jì)方案，選擇了其中一種簡(jiǎn)單可行的方案。然后 從電子秤的核心部件稱重傳感器的介紹開始 ，逐個(gè)進(jìn)行各個(gè)模塊器件的論證與選擇。后面詳細(xì)介 紹了本電子秤的硬件以及軟件設(shè)計(jì)。 本 設(shè)計(jì)為 小量程（ 0～ 10Kg）稱量 器件 ，可以廣泛應(yīng)用于家庭 、菜市場(chǎng) 等 場(chǎng)合 。 在硬件部分設(shè)計(jì)過程中選用了高精度放大芯片 AD620 和 LED 驅(qū)動(dòng)芯片 MAX7219， 并采用我們熟悉的 12 位 AD574 轉(zhuǎn)換器， 大大簡(jiǎn)化了硬件電路及軟件編程，并提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性 和穩(wěn)定性 。人機(jī)界面部分由六位 LED 管顯示與 44位矩陣鍵盤組成，可以由鍵盤控制顯示重量和價(jià)錢等信息 ， 操作簡(jiǎn)單方便。軟件設(shè)計(jì)中使用了數(shù)字濾波，減小了系統(tǒng)誤差，提高了準(zhǔn)確度，節(jié)約了硬件成本。 本次設(shè)計(jì)的電子稱重器還存在一些缺點(diǎn) 與不足，主要以下這兩點(diǎn)： 一是 量程僅是 10kg，從而限制了本電子秤的使用范圍。可采用大量程的稱重傳感器，單同時(shí)需要提高 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的位數(shù)，以保持精度。 二是 LED 顯示屏在顯示數(shù)據(jù)時(shí)不能顯示漢字，可選用 LCD 或 LCD 點(diǎn)陣顯示。 通過 這 次電子稱重器的設(shè)計(jì) ,我對(duì)所學(xué)的專業(yè)課知識(shí)有了更深的理解，尤其是單片機(jī)和微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)方面 。在設(shè)計(jì)過程中，查閱了大量的中外文資料，解決了不少難題。另外本次設(shè)計(jì)提升了我分析問題解決問題的能力，增強(qiáng)了對(duì)學(xué)習(xí)的信心，相信這對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)有重要的幫助。 25 參考文獻(xiàn) [1] 賴壽宏．微型計(jì)算機(jī)控制 技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [2] 雷麗文 ,朱曉華等．微機(jī)原理與接口技術(shù)．北京：電子工業(yè)出版社， [3] 陳潤(rùn)泰 ,許琨．檢測(cè)技術(shù)與智能儀表．長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社， 2021 [4] 李軍 ,李賦海．檢測(cè)技術(shù)及儀表．北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2021 [5] 于永，戴佳，常江． 51單片機(jī) C語言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講．北京：電子工業(yè)出版社， [6] 李維平．談電子秤的分度數(shù)與準(zhǔn)確度 .中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)， [7] MAX7219 Serially Interfaced,8Digit LED Display Drivers [8] 王俊峰，孟令啟．現(xiàn)代傳感器應(yīng)用技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [9] AD620 中文資料 [10] AD574 中文資料 [11] 劉永勝 ,杜 輝 ,楊媛媛．實(shí)用電子秤．山東大學(xué)． 2021 26