【正文】 另外本次設計提升了我分析問題解決問題的能力，增強了對學習的信心，相信這對我以后的工作和學習有重要的幫助?？刹捎么罅砍痰姆Q重傳感器，單同時需要提高 A/D 轉換芯片的位數(shù)，以保持精度。 在硬件部分設計過程中選用了高精度放大芯片 AD620 和 LED 驅動芯片 MAX7219， 并采用我們熟悉的 12 位 AD574 轉換器， 大大簡化了硬件電路及軟件編程，并提高了系統(tǒng)的準確性 和穩(wěn)定性 。 本文先說明了稱重器的設計思路，并介紹了幾種設計方案，選擇了其中一種簡單可行的方案。 本電子秤實現(xiàn)了體積小、操作簡單，數(shù)字顯示直觀、維護簡單且反應快的特點，基本上達到了設計的要求。所采用的傳感器為 YZC1B 應變式傳感器， 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?？梢?，儀表的可靠性研究尤其重要。首先設計了主程序，然后進行各功能模塊的設計，主要包括 A/D轉換 、數(shù)據(jù)處理、鍵盤掃描及顯示部分的實現(xiàn)。 （ 3）采用指令用冗余技術 當程序運行時，可能因某種干擾使決定程序流向的轉移指令 (如 RETI、 RET、LCALL、 JNC等 )和對系統(tǒng)狀態(tài)起重要作用的指令 (如 SETB、 EA等 )不能被正確執(zhí)行，造成程序流向的錯誤。下面簡單介紹幾種常用的軟件抗干擾方法。當判斷到十位時，將該數(shù)與 0x80 相與，即將最高位置 1，表示顯示小數(shù)點位。其中，Display_sum()函數(shù)應顯示的位數(shù)最多，最復雜，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 ，單價最大為 元，這樣相乘后總價最大為 ，考慮到實際情況，最后一位 0 不需要顯示，可以舍去。 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，當值為 1 時調(diào)用Display_weight()顯示重量，當值為 2時調(diào)用 Display_sum()顯示總價，當值為3 時調(diào)用 Display_price()顯示單價。 設置單價的流程圖見圖 47所示： 圖 47 Set_price()函數(shù)流程圖 LED 顯示的實現(xiàn) MAX7219 與單片機通信是串行通信， 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 。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 關閉。在鍵盤掃描程序中使用了延時去抖動的辦法，其流程圖如 鍵盤兩次使用反轉法進行掃描鍵盤，中間延時 50ms，結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。 AD 轉換主 程序流程圖 見圖 43 所示 ： 圖 43 AD 轉換流程圖 T0 中斷服務子程序 見 圖 44 所示： 圖 44 T0 中斷服務程序流程圖 系統(tǒng)響應 T0 定時中斷后， CPU執(zhí)行了一條由中斷系統(tǒng)提供的硬件 LCALL指令，轉向 T0 中斷服務程序入口，中斷服務程序首先恢復 T0 計數(shù)器初值，隨后保護現(xiàn)場。 19 A/D 轉換的實現(xiàn) 為了實現(xiàn)數(shù)字濾波的功能 ，采取了由單片機控制 AD574 連續(xù)采樣 5 次數(shù)據(jù)，每隔 200ms 采樣一次，并且將轉換的數(shù)字信號傳給單片機。 MAX7219 的流程圖見圖 42 所示。先進行軟件的總體設計，然后進行各功能模塊設計 。 18 本章小結 本章主要介紹電子稱重器的硬件設計。因此，采用光電耦合器可將單片機與前向通道、后向通道及其他部分從電氣上隔離開來，能有效地防止干擾信號的 侵入。此外在變壓器的初、次級之間 均采用屏蔽層隔離，其中初級屏蔽層接大地，次級屏蔽層接系統(tǒng)邏輯地，以17 減少其分布電容，提高抗共模干擾的能力 。 就單片機測控系統(tǒng)來講，其主要干擾是來自電源和信號傳輸通道的干擾。因此，應變片傳感器的絕緣材料必須有很高的絕緣性能、足夠的機械強度、高形狀穩(wěn)定性及良好的抗?jié)裥阅?。?V+和 ISET 之間加一個 10kΩ 外部電阻來調(diào)節(jié) LED 亮度。最大速率為 ，數(shù)據(jù)移入內(nèi)部移位寄存 DIN 輸入的數(shù)據(jù)在 個時鐘周期后在此端有效。 圖 35 MAX7219 引腳圖 管腳描述 ： DIN： 串行數(shù)據(jù)輸入端口。 圖 34 單片機與 AD574 的 接 口電路 顯示電路設計 本設計中 顯示部分采用了當今常用的 LED驅動芯片 MAX7219。 AD574的接口電路 8051 單片機與 AD574A 的接口電路 見 圖 34 所示 ，其中還使用了三態(tài)鎖存器 74LS373 和 74LS00 與非門電路，邏輯控制信號由 (CS、 R/C和 A0)由 8051 的數(shù)據(jù)口 P0 發(fā)出，并由三態(tài)鎖存器 74LS373 鎖存到輸出端 Q0、 Q1 和 Q2 上，用于控制 AD574A 的工作過程。管腳5 則是參考基準，如果接地則管腳 6的輸出即為與地之間的相對電壓。 R2， C4 為 上電復位 電 路。復位電路可以使用專用復位芯片，也可以用電阻電容搭建。 其最小系統(tǒng)電路圖見圖 32 所示： 存器等進行復位，使各個寄存器的值設為預定狀態(tài)才能順利開始工作。要使AT89S51 只訪問外部程序存儲器 (地址為 0000HFFFFH)， 這時該引腳必須保持低電平。 ALE/PROG： 13 訪問外部存儲器時， ALE(地址鎖存允許 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)，即使不訪問外部存儲器， ALE 端仍以不變的頻率輸出脈沖信號 (此頻率是振蕩器頻率的 1/6)，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，出現(xiàn)一個 ALE 脈沖； PSEN： 外部程序存儲器的選通信號輸出端。復位后 P0— P3 口均置 1，管腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR全部清零。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用； P2 口在存取外部存儲器時，可作為高位地址輸出；內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接收高 8位地址和控制信息； P3 口： P3 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口，輸出時可驅動 4個 TTL。 VCC/GND： 電源 /接地 引腳； P0 口： P0 是一個 8 位漏極開路型 雙向 I/O 端口，端口置 1(對端口寫 1)時作高阻抗輸入端； P0 還可以用作總線方式下的地址數(shù)據(jù)復用管腳，用來操作外部存儲器。 此外， AT89S51 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式。 系統(tǒng)主控 電路的設計 單片機芯片 AT89S51 介紹 芯片 AT89S51 主控制器采用 AT89S51 單片機作為微處理器， AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機 。包括壓力傳感器、信號處理電路、 A/D 轉換器、單片機、 鍵盤和顯示電路幾種模塊。 故本電子秤最終采用了該芯片作為 LED 驅動 。使用者可以按動鍵盤鍵 09 以及小數(shù)點位來設定重物單價，以 kg 為單位。獨立式鍵盤接口電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵接口必須占用一根I/O 口線，在按鍵較多時， I/O 口線浪費較大。每一8 個鍵相當于一個機械開關觸點， 按鍵未按下時，鍵的兩個觸點處于斷開狀態(tài)，按鍵按下時，兩個觸點閉合。常用的逐次逼近式傳感器有 ADC0809 和 AD574。 A/D 轉換器 A/D 轉換器是一種能把輸入模擬電壓或電流變成與它成 正比的數(shù)字量 的裝置 ，也就是說能把被控對象的各種模擬信息變成計算機可以識別的數(shù)字信息。 AD620 在外接電阻 Rg時，可實現(xiàn) 1~1000 范圍內(nèi)的任意增益；工作電源范圍為177。因此 RgVVi ininG ?? ?? （ 25） 設圖上圖中電阻 R1=R2=R，則 A A2 兩輸出端的電壓差 U12 為 )( 2112 RgRRiU G ??? )21)((RgRVV inin ??? ?? （ 26） 將式 公式 （ 26）代入 公 式（ 25）得 ))(21(12 VVUV ininO RgR ?? ????? （ 27） 放大器的增益 Av 為 7 VV UA inin OV ???? )21(RgR??? （ 28） 可見，僅需調(diào)整一個電阻 Rg，就能方便的調(diào)整放大器的增益。 方案三 采用專用儀表放大器，如： AD620， INA126 等。由于 A/D 轉換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號就會直接影響最后的測量精度。 （ 3） 在預定的頻帶寬度內(nèi)有穩(wěn)定準確的增益、良好的線性，輸入漂移和噪聲應足夠小以保證 要求的信噪比。傳感器的輸出信號不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。當采樣間隔終止時， D 變?yōu)楦唠娖?,模擬開關斷開 ,UB 則保持在斷開瞬間的值不變。 （ 3）結構輕小，對 試件影響小， 對復雜環(huán)境適應性強，可在高溫、高壓、 額定稱重 —— 10Kg 。其轉換電路 需要有專用的 測量電橋。故易受外界干擾，信號需經(jīng)放大，并采取抗干擾措施。 電 邊緣影響的條件下，平板電容器的電容量 C 為 dAC or??? (21) 4 一個參數(shù)，則電容量就將產(chǎn)生變化。 圖 25 單片機實現(xiàn)方案原理框圖 鑒于本電子秤的設計并不太復雜，單片機完全能實現(xiàn)所需功能， 所以在具體設計時，采用 了第三種 設計方案。 優(yōu)點 。 荷測量裝置或二次儀表。 電子秤原理圖 見圖 21 所示。 2 系統(tǒng)方案的設計 稱重器的 工作原理 名詞 其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力－電效應，將物體的重量轉換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關系 (一般成正比關系 )的電信號。 電子衡器的發(fā)展動態(tài) 電子衡器產(chǎn)品量大面廣、種類繁多，從通用的各種規(guī)格的電子秤到大型的電子稱重系統(tǒng)， 薄型或超薄型的圓形稱重傳感器，直接嵌入鋼板或鋁板底面與稱重傳感器外徑相同的盲孔內(nèi)，形成低外形 的秤體結構 ，稱重傳感器的數(shù)量和位置由秤的額定載荷和力學要求計算決定。 我國的衡器在能在惡劣環(huán)境下工作、便于與計算機技術相結合而實現(xiàn)稱重技術和過程控制的自動化等特點，已被廣泛應用于工礦企業(yè)、能源交通、商業(yè)貿(mào)易和科學技術等各個部門。 參考文獻 .................................................................................................................... 25 附錄 原理圖 ................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 前置信號處理模塊 ...................................................................................... 4 A/D 轉換器 ....................................................