【導(dǎo)讀】溫度檢測和語言報數(shù)六大部分。最小系統(tǒng)部分主要包括AT89S52和經(jīng)典復(fù)位電。音報讀時間和電子秤系統(tǒng)的重量、單價、金額等語音內(nèi)容，主要由SC1010B實現(xiàn)?？梢詫崿F(xiàn)基本的稱重功能,在稱量時還具有超量程報警功能。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能齊全，精。度高，具有一定的開發(fā)價值。

　　

【正文】 圖 HX711 應(yīng)用原理圖 人機(jī)交互界面 鍵盤控制電路 本設(shè)計采用了最常用 4*4 矩陣鍵盤輸入數(shù)據(jù) 。兩個獨(dú)立按鍵用于 電子秤 與時鐘之間的功能切換。 電路原理圖如下所示： 多功能電子秤 26 圖 鍵盤控制電路 圖 電子秤鍵盤面板 ： 7 8 9 去皮 4 5 6 置零 1 2 3 累計 0 語音重報 清除 計算 電子日歷時鐘鍵盤面板 ： 獨(dú)立按鍵 S17 與 S18： S17 為時鐘按鍵：按下后由電子秤顯示轉(zhuǎn)換為時鐘顯示。 S18 為 電子秤 按鍵：按下后由時鐘顯示轉(zhuǎn)換為電子秤顯示。 液晶顯示電路 1602LCD 的基本參數(shù)及引腳功能 ： 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸 差別如下圖 所示： 設(shè)置 ＋ — 顯示狀態(tài) 語音報時 多功能電子秤 27 圖 1602LCD 尺寸圖 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 1. 顯示容量 :16 2 個字符 ； 2. 芯片工作電壓 :— ； 3. 工作電流 :()； 4. 模塊最佳工作電壓 :； 5. 字符尺寸 : (W H)mm。 引腳功能說明 ： 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（ 無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 所示 : 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 表 ：引腳接口說明表 1602LCD 的指令說明及時序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 所示： 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 多功能電子秤 28 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生 存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 表 ：控制命令表 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明： 1 為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平 時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 多功能電子秤 29 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 與 HD44780 相兼容的芯片時序表如下： 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0— D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0— D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 表 ：基本操作時序表 讀寫操作時序如圖 和 所示： 圖 讀操作時序 圖 寫操作時序 1602LCD 的 RAM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 是 1602 的內(nèi)部顯示地址。 多功能電子秤 30 圖 1602LCD 內(nèi)部顯示地址 例如第二行第一個字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H 就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位 D7 恒定為高電平 1 所以實際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B（ 40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入 指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM）已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，如圖 所示。 圖 字符代碼與圖形對應(yīng)圖 硬件原理圖 ： 多功能電子秤 31 圖 1602 液晶 與單片機(jī)連接的 硬件原理圖 系統(tǒng)擴(kuò)展與創(chuàng)新部分 在網(wǎng)上查閱了很多 資料之后，語音報數(shù)采用了電子秤專業(yè)的語音芯片SC1010B， SC1010B 是深圳 億矽特 公司最新開發(fā)應(yīng)用于語音 電子秤 的新型語音芯片，外圍元件少 ,電路簡單 ,控制方便 ,成本低 。 1. SC1010B 的電氣特性： 電源電壓 VDD： ～ 靜態(tài)電流： Isb ： ≤2181。A 工作電流： Iop ： 2m A(no load) 音頻輸出方式： D/A 輸出（ DAC 輸出） 工作溫度： 20℃ ~＋ 80℃ 封裝形式： DIP8/SOP8 圖 SC1010B 管腳圖 2． 引腳功能 ： 腳號 名稱 功能 1 RST 脈沖計數(shù)復(fù)位 2 CNT 脈沖觸發(fā)信號 3 BUSY 工作狀態(tài)反饋 4 IO NC 5 VSS 電源負(fù) 多功能電子秤 32 6 PWM1 NC 7 VDD 電源正 8 PWM2/DAC DAC 信號輸出 表 SC1010B 引腳功能表 注 :NC 腳懸空不接 。 3. 原理圖 : 圖 SC1010B 原理 圖 : 每次發(fā)脈沖觸發(fā)信號前先發(fā) RST復(fù)位脈沖計數(shù)器大于 100us，等待 100us后，再發(fā)觸發(fā)信號 ,發(fā)第 N個觸發(fā)信號放第 N段語音。 多功能電子秤 33 圖 SC1010時序圖 : 地址 語音內(nèi)容 地址 語音內(nèi)容 1 無 14 千 2 0 15 點 3 1 16 元 4 2 17 角 5 3 18 分 6 4 19 單價 7 5 20 公斤 8 6 21 金額 9 7 22 重量 10 8 23 總計 11 9 24 您好 12 十 25 謝謝 13 百 26 表 SC1010B 語音內(nèi)容 時鐘模塊主要采用 DS1302 時鐘芯片。 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含一個實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實時時鐘 /日歷電路提供秒、分、時、日、星期、月、年的信息，每個月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過 AM/PM 標(biāo)志位決定采用 24 或 12 小時時間格式。 DS1302 的外部引腳功能說明： 圖 DS1302 封裝圖 X1， X2 GND 地 RST 復(fù)位 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 SCLK 串行時鐘 VCC1 電池引腳 VCC2 主電 源引腳 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 4所示，主要組成部分為：移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以及 RAM。雖然數(shù)據(jù)分成兩種，但是對單片機(jī)的程序而言，其多功能電子秤 34 實是一樣的，就是對特定的地址進(jìn)行讀寫操作。 圖 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS1302 含充電電路，可以對作為后備電源的可充電電池充電，并可選擇充電使能和串入的二極管數(shù)目，以調(diào)節(jié)電池充電電壓。不過對我們目前而言，最需要熟悉的是和時鐘相關(guān)部分的功能，對于其它參數(shù)請參閱數(shù)據(jù)手冊。 DS1302 的工作原理： DS1302 工作時為了對任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始 化，需要將復(fù)位腳（ RST）置為高電平且將 8 位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時鐘（ SCLK）的上升沿串行輸入，前 8 位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下為 8+8（ 8 位地址 +8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為 8 加最多可達(dá) 248 的數(shù)據(jù)。 對 DS1302 的操作就是對其內(nèi)部寄存器的操作， DS1302 內(nèi)部共有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存 器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM相關(guān)的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器以外的寄存器。日歷、時間寄存器及控制字如表 所示： 寄存器名稱 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM/CK A4 A3 A2 A1 A0 RD/W 秒寄存器 1 0 0 0 0 0 0 分寄存器 1 0 0 0 0 0 1 小時寄存器 1 0 0 0 0 1 0 多功能電子秤 35 日寄存器 1 0 0 0 0 1 1 月寄存器 1 0 0 0 1 0 0 星期寄存器 1 0 0 0 1 0 1 年寄 存器 1 0 0 0 1 1 0 寫保護(hù)寄存器 1 0 0 0 1 1 1 慢充電寄存器 1 0 0 1 0 0 0 時鐘突發(fā)寄存器 1 0 1 1 1 1 1 表 日歷、時鐘寄存器與控制字對照表 最后一位 RD/W 為“ 0”時表示進(jìn)行寫操作，為“ 1”時表示讀操作。 DS1302 內(nèi)部寄存器列表如表 所示： 寄存器名稱 命令字 取值范圍 各位內(nèi)容 寫 讀 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 0059 CH 10SEC SEC 分寄存器 82H 83H 0059 0 10MIN MIN 小時寄存器 84H 85H 0112 或 0023 12/24 0 A HR HR 日期寄存器 86H 87H 0128,29,30,31 0 0 10DATE DATE 月份寄存器 88H 89H 0112 0 0 0 10M MONTH 周寄存器 8AH 8BH 0107 0 0 0 0 0 DAY 年份寄存器 8CH 8DH 0099 10YEAR YEAR 表 DS14302 內(nèi)部主要寄存器分布表 DS1302 內(nèi)部的 RAM 分為兩類， 一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 COH~FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的 RAM，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH（寫）、 FFH（讀）。 我們現(xiàn)在已經(jīng)知道了控制寄存器和 RAM 的邏輯地址，接著就需要知道如何通過外部接口來訪問這些資源。單片機(jī)是通過簡單的同步串行通訊與 DS1302 通訊的，每次通訊都必須由單片機(jī)發(fā)起，無論是讀還是寫操作，單片機(jī)都必須先向DS1302 寫入一個命令幀，這個幀的格式如表 1 所示，最高位 BIT7 固定為 1， BIT6決定操作是針對 RAM 還是時鐘寄存器，接著的 5 個 BIT 是 RAM 或時鐘寄存器在 DS1302 的內(nèi)部地址，最后一個 BIT 表示這