【導讀】題目分類1．應用與非應用類：〇工程〇科研〇教學建設〇理論分析〇模擬2．軟件與軟硬結合類：〇軟件〇硬件〇軟硬結合〇非軟硬件。用壓力傳感器檢測壓力信號，通過單片機結合輸入的單價，進行計算，顯示總量及總價，畫出完整的電路原理圖和PCB板圖。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設計中將智能化、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，測量物體重量?；潭雀叩忍攸c。本系統(tǒng)以AT89S52單片機為主控芯片，外圍附以稱重電路、顯。可以說,此設計所完成的電子秤很大程度上滿足了應用需求。

　　

【正文】 VL+112/82CS3A04R/C5CE6V+7REF O8REF IN10VEE11BIPO1210V RNG1320V RNG14STS28D1127D1026D925D824D723D622D521D420D319D218D117D016DGND15U2AD574 圖 10 AD574管腳圖 A/D574 有 5根控制線，邏輯控制輸入信號有： A0：字節(jié)選擇控制信號。 CE：片啟動信號。 /CS：片選信號。當 /CS=0， CE=1 同時滿足時， AD574 才處于工作狀態(tài)，否則工作被禁止。 R/C：讀數(shù)據(jù) /轉換控制信號。 12/8：數(shù)據(jù)輸出格式選擇控制信號。當其為高電平時，對應 12位并行輸出；為低電平時，對應 8位輸出。 當 R/C=0，啟動 A/D 轉換：當 A0=0，啟 動 12 位 A/D 轉換方式；當 A0=1，啟動 8 位轉換方式。 當 R/C=1，數(shù)據(jù)輸出， A0=0 時，高 8 位數(shù)據(jù)有效； A0=1 時，低 4 位數(shù)據(jù)有效，中間 4位為 0，高 4位為三態(tài)。 輸出信號有： STS：工作狀態(tài)信號線。當啟動 A/D 進行轉換時， STS 為高電平；當 A/D 轉換結束時為低電平。則可以利用此線驅動一信號二極管的亮滅，從而表示是否處于A/D轉換。 其它管腳功能如下： 10V ANG,20V ANG：模擬量輸入端，分別為 10V 和 20V 量程的輸入端，信號的另一端接至 AGND。 DB11~DB0： 12 位數(shù)字量輸出端，送單 片機進行數(shù)據(jù)處理。 REF OUT ： 10V 內部參考電壓輸出端。 REF IN ：內部解碼網(wǎng)絡所需參考電壓輸入端。 BIP OFF ：補償校正端，接至正負可調的分壓網(wǎng)絡， 0輸入時調整數(shù)字輸出為0； 黑龍江八一農墾大學畢業(yè)設計（論文） 20 AGND：接模擬地。 DGND：接數(shù)字地。 由于對 AD574 12 引腳的外接電路有不同連接方式，所以 AD574 與單片機的接口方案有兩種，一種是單極性接法，可實現(xiàn)輸入信號 0～ 10V 或者 0～ 20V的轉換；另一種為雙極性接法，可實現(xiàn)輸入信號 5～ +5V 或者 10～ +10V 之間轉換。 我們采用單極性接法，電 路 接線 圖如下 11 所示 : OC1C11D13Q12D24Q25D37Q36D48Q49D513Q512D614Q615D717Q716D818Q819VCC20GND10U374LS373VL+112/82CS3A04R/C5CE6V+7REF O8REF IN10VEE11BIPO1210V RNG1320V RNG14STS28D1127D1026D925D824D723D622D521D420D319D218D117D016DGND15U2AD574100R8100R9100R10100KR12P00P01P02P03P04P05P06P07ALE123U5ADM74LS00NWRRDP30P9傳感器與其外圍電路VCCAD 轉換電路VCC 圖 11 AD574與 AT89S52的接線圖 根據(jù)芯片管腳的原理，無論啟動、轉換還是結果輸出，都要保證 CE 端為高電平，所以可以將單片機的 /RD 引腳和 /WR 端通過與非門與 AD574 的 CE端連接起來。轉換結果分高 8位、低 4位與 P0 口相連，分兩次讀入，所以 12/8端接地。同時，為了使 CS、 A0、 R/C 在讀取轉換結果時保持相應的電平，可以將來自單片機的控制信號經(jīng) 74LS373 鎖存后再接入。 CPU 可采用中斷、查詢或者程序延時等方式讀取AD574 的轉換結果，本設計采用中斷方式，則將轉換結束 狀態(tài) STS 端接到 （外部中斷 /INT0）。其工作過程如下： ，并使 CE=1， /CS=0， R/C=0， A0時，進行 12位 A/D 轉換啟動。 等待 STS 狀態(tài)信號送 口，當 STS 由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，就表示黑龍江八一農墾大學畢業(yè)設計（論文） 21 轉換結束。轉換結束后，單片機通過分兩次讀外部數(shù)據(jù)存儲器操作，讀取 12 位的轉換結果數(shù)據(jù)。 CE=1， /CS=0， R/C=1， A0=0 時，讀取高 8 位；當 CE=1， /CS=0， R/C=1，A0=1 時，讀取低 4 位。 測量算法 A/D 轉換結果 D 與被測量 x 存在以下關系： FSmDUXSKD? （ 39） 式中： S—— 傳感器及其測量電路的靈敏度（即被測量 X 轉換成電壓 U的轉換系數(shù)） K—— 放大器的放大倍數(shù) mU —— A/D 轉換器滿量程輸入電壓 FSD —— A/D 轉換器滿量程輸出數(shù)字 而被測量 X 總是以其測量數(shù)字 N 和測量單位 x1表示 NxX 1? （ 310） 將式（ 310）代入（ 39）得 NDUSKxDFSm1? （ 311） 由上式可見只要滿足以下條件 11 ?FSmDUSKx （ 312） 就可以使 A/D 轉換結果 D 與被測量 x 的數(shù)值 N 相等，即 D=N，在這種情況 下將A/D 轉換結果作為被測量的數(shù)值傳送到顯示器顯示出 來。 顯示電路與 AT89S52 單片機接口電路設計 在 顯示電路論證中，本設計采用是 LCD 顯示。 顯示模塊選用 1602字符型液晶模塊，是目前工控系統(tǒng)中使用最為廣泛的液晶屏之一。 1602 字符型液晶模塊是點陣型液晶，驅動方便，經(jīng)編碼后顯示內容多樣化。系統(tǒng)的輸入模塊采用中斷掃描的 4 4 矩陣鍵盤，相比定時掃描方式，提高了 MCU的使用效率。 1602 液晶顯示模塊電路原理圖如圖 12 所示： 黑龍江八一農墾大學畢業(yè)設計（論文） 22 圖 12 1602液晶顯示電路 在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。 在單片機系統(tǒng)中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質量高、數(shù)字式接口 、體積小、重量輕 、功耗低 、 1602LCD 主要技術參數(shù)： 顯示容量 :16 2 個字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 : (W H)mm 引腳功能說明： 1602LCD 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口， 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V正電源。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳 ： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。123456789101112131415162VCC10KR13VCCP24P22D0D1D2D3D4D5D6D7P23C810KR12滑動變阻器黑龍江八一農墾大學畢業(yè)設計（論文） 23 當 RS 和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負極。 鍵盤電路與 AT89S52 單片機接口電路設計 矩陣式鍵盤的結構與工作原理： 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直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如 P1 口）就可以構成 4*4=16 個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構成 20 鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 矩陣式鍵盤的按鍵識別方法 ： 確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種 “行掃描法 ”。行掃描法 行掃描法又稱為逐行（ 或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，如上圖所示鍵盤，介紹過程如下。判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線Y0Y3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列 線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 在本系統(tǒng)中鍵盤采用矩陣式鍵盤并采用中斷工作方式。鍵盤為 4 X 4 鍵盤，包括 0、 十個數(shù)字及 其功能鍵 。采用中斷工作方式提高了 CPU的利用效率，沒鍵按下時沒有中斷請求，有鍵按下時，向 CPU提出中斷請求， CPU 響應后執(zhí)行中斷服務程序，在中斷程序中才對鍵盤進行掃描。下圖就是 鍵盤電路與 AT89S52 單片機接口電路圖。 黑龍江八一農墾大學畢業(yè)設計（論文） 24 S13S9S5S1 S2 S3 S4S6 S7 S8S10 S11 S12S14 S15 S16P10P11P12P13P14 P15 P16 P171kR31kR41kR51kR6VCC123U1AMC74HC08AN456U1BMC74HC08ANINT0鍵盤矩陣電路 圖 13 鍵盤電路與 AT89S52單片機接口電路圖 報警電路的設計 1KR2Q12N39041KR1VCCLS1BellP26蜂鳴器電路 圖 14 報警電路圖 當電路檢測 到稱重的物體超過儀器的測量限制時，將產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，超限報警電路如圖 14 所示。 它是有 89S52 的 口來控制的，當超過設置的重量時（ 5Kg），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 SPEAKER 發(fā)出報警聲，同時使報警燈 LED 發(fā)光。由于持續(xù)的聲音不能夠引起人們的關注，所以本系統(tǒng)的報警電路采用間斷的聲音和頻閃的燈光來實現(xiàn)。這一任務的實現(xiàn)主要靠程序來完成，在此不再贅述。 黑龍江八一農墾大學畢業(yè)設計（論文） 25 4 系統(tǒng)軟件設計 程序設計是一件復雜的工作，為了把復雜的工 作條理化，就要有相應的步驟和方法。其步驟可概括為以下三點： ⑴ 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對復雜的問題進行具體的分析，找出合理的計算方法及適當?shù)臄?shù)據(jù)結構，從而確定編寫程序的步驟。這是能否編制出高質量程序的關鍵。 ⑵ 根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯的可能性。 ⑶編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當?shù)闹噶钆帕衅饋?，構成一個有機的整體，即程序。 程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結構化程序設計方法。結構化程序設計是對利用到的控制結構類程序做適當?shù)南拗?，特別是限制