【正文】 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們！ 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 35 參考文獻(xiàn) [1] 宋文續(xù)，揚(yáng)帆 .傳感器與檢測(cè)技術(shù) .北京：高等教育出版社， [2] 常健生 .檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， [3] 凌志浩 .智能儀表原理與設(shè)計(jì)技術(shù) .上海：華東理工大學(xué)出版社， [4] 于永權(quán) .89 系列（ MCS51 兼容） Flash 單片機(jī)原理及應(yīng)用 .北京：電子工業(yè)出版社， 1997 [5] 李朝清 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [6] 丁元杰 .單片微機(jī)原理及應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [7] 周航慈 .單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [8] 孫涵芳 .單片機(jī)原理及應(yīng)用（修訂版） .北京 ：北京航空航天大學(xué)出版社， 1996 年 [9] 何立民 . 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 (1)(8).北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 [10] 于海生 .微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) .北京：清華大學(xué)出版社， 1999 年 [11] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .第四版 .北京：高等教育出版社， [12] 《中國(guó)集成電路大全》編寫委員會(huì) TTL/CMOS 分冊(cè) 國(guó)防工業(yè)出版社， 1985 [13] 《中國(guó)集成電路大全》編寫委員會(huì) 9－ 16 分冊(cè) 國(guó)防工業(yè)出版社， 1986 [14] 《電子技術(shù)應(yīng)用》， 。在未來的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績(jī)來回 報(bào)老師。我在老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識(shí)，極大地提高了實(shí)踐能力，并對(duì)當(dāng)前電了領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)傳感器方面的知識(shí)有極人的幫助。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。老師們一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不儀授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)三載，卻給以終生受益無窮之道。 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 34 致 謝 本課題在選題及研究過程中得到各位老師的悉心指導(dǎo)。 動(dòng)手能力不強(qiáng)，電子秤的精確度有待提高。日歷時(shí)鐘電路可以顯示購(gòu)貨日期，通訊接口電路 可以與上位機(jī)（ PC 機(jī)）進(jìn)行通訊，從而將大量的商品數(shù)據(jù)存于上 位機(jī)，然后通過串口或并口通訊與電子稱相連，達(dá) 到遠(yuǎn)距離控制的目的。比如系統(tǒng)的超量程信號(hào)直接由單片機(jī)送入報(bào)警電路，沒有設(shè)計(jì)保護(hù)電路再入單片機(jī)處理后送入報(bào)警電路。 二、 存在的問題 電子電路的設(shè)計(jì)中對(duì)各種影響因素的考慮不夠完全，比如在對(duì)過電壓情況的處理中未作防范措施。 對(duì)鍵盤和顯示器進(jìn)行選型比較，得出各種型號(hào)優(yōu)劣比。 一、 主要工作及結(jié)論 熟悉 AT89C51 單片機(jī)功能及工作特性，掌握其接口擴(kuò)展方法。 經(jīng)過幾個(gè)月的努力，終于按照畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度要求如期完成了實(shí)用電子秤控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)任務(wù)。傳感器好比人體 “五官 ”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測(cè)量信息（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置本次設(shè)計(jì)中的半橋電子稱就是在以上儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。智能儀器的核心部件是單片機(jī)，因其極高的性價(jià)比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示 。設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示 。設(shè)計(jì)流程圖 如 圖 所示 。 圖 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 30 系統(tǒng)子程序主要包括 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)、鍵盤輸入控制程序設(shè)計(jì)及顯示程序設(shè)計(jì)等。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 29 主程序流程圖給出了系統(tǒng)工作的基本過程，描述了信號(hào)的基本流向，起到一個(gè)向?qū)У淖饔?。一秒鐘采樣物料重?(已轉(zhuǎn)成脈沖頻率 )，并賦值重量計(jì)算 RAM 區(qū)和顯示 RAM區(qū)。其中 R0 為標(biāo)志位寄存器當(dāng)為 OOH 時(shí)為正常顯示方式。電子計(jì)價(jià)秤的軟件設(shè)計(jì)思路說明如下：主程序的作用為程序初始化，計(jì)算單價(jià)木單重 (單價(jià)和單重分別在定時(shí)中斷程序和 INT0 外部中斷程序中獲得 )，并時(shí)時(shí)顯示十進(jìn)制的單重，單價(jià)，總價(jià)。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程序和延時(shí)程序等組成 。 程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。 （ 2） 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(cuò)的可能性。其步驟可概括為以下三點(diǎn)： （ 1）分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對(duì)復(fù)雜的問題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計(jì)算方法及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為系統(tǒng)初始化、按鍵、顯示處理及信號(hào)頻率輸入處理。 圖 INA126 電路設(shè)計(jì)圖 圖 LM331 電路設(shè)計(jì)圖 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 28 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)中，軟件的設(shè)計(jì)是最復(fù)雜和困難的，大部分情況下工作量都較大，特別是對(duì)那些控制系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況。輸出脈沖頻率 f0 與輸入電壓 Vi 成正比，從而實(shí)現(xiàn)了電壓－頻率變換。當(dāng)電容 C2 兩端充電電壓大于 Vcc 的 2/3 時(shí)，定時(shí)比較器輸出一高電平，使 R－ S 觸發(fā)器復(fù)位，輸出低電平，輸出驅(qū)動(dòng)管截止，輸出端 f0 為邏 輯高電平，同時(shí)，復(fù)零晶體管導(dǎo)通，電容 C2 通過復(fù)零晶體管迅速放電；電子開關(guān)使電容 C3 對(duì)電阻 R3 放電。輸出驅(qū)動(dòng)管采用集電極開路形式，因而可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配 TTL、 DTL 和 CMOS 等不同的邏輯電路。同時(shí)它動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá) 100dB；線性度好，最大非線性失真小于 ％，工作頻率低到 時(shí)尚有較好的線性；變換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá) 12 位；外接電路簡(jiǎn)單，只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成 V/F 或 F/V 等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。 LM331 功能介紹 V/F 變換和 F/V 變換采用集成塊 LM331， LM331 是美國(guó) NS 公司生 產(chǎn) 的 性能價(jià)格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器用。 圖 INA126 引腳圖 （ 2）引腳說明 8 腳：接電位器，控制放大倍數(shù) 2 腳： 差分輸入負(fù)端 3 腳： 差分輸入正端 4 腳： 電源輸入負(fù)端， 5V 5 腳： 接地端 6 腳： 單端輸出端 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 26 7 腳： 電源輸入正端， +5V INA126 具體電路設(shè)計(jì) 圖 如圖 所示。 18V 低偏移電壓： 250 μ V max 低溫度漂移： 3 μ V/ 176。 INA126 特點(diǎn)及引腳說明 （ 1） INA126 器件特點(diǎn)： 低靜態(tài)電流： 175 μ A/chan 寬電壓范圍： 177。 INA126 的增益通過外部電阻設(shè)置，增益范圍從 5V/V to 10000V/V 。1. 35 ～ 177。 AT89C51 電路具體設(shè)計(jì) 圖 如圖 所示 。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該 引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高 電平時(shí)間。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn) 接收一些控制信號(hào)。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被 內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為 數(shù)據(jù)/地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 圖 AT89C51 的引腳圖 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 23 VCC：供電電壓。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。在閑置模 式下， CPU 停止工作。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 基 于 AT89C51 的主控電路 AT89C51 簡(jiǎn)介 AT89C51 是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器 ，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。顯示用的 LCD 我們根據(jù)要求選用了字符點(diǎn)陣式液晶顯示器 LCD1602，可以滿足電子秤在稱物時(shí)的購(gòu)物清單顯示要求。作為電子秤，系統(tǒng)對(duì) V/F 轉(zhuǎn)換的速度要求不高，而且 LM331的轉(zhuǎn)換精度足以滿足系統(tǒng)的誤差要求。這時(shí)需要共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度好，而且外部接口簡(jiǎn)單的專用儀表放大器 INA126。由于傳感器的輸出 信號(hào)中含有一定的干擾噪聲，所以必須要對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，在濾波電路的設(shè)計(jì)時(shí)利用普通小電容濾除高頻干擾，利用大的電解電容濾除低頻干擾。另外由于秤臺(tái)的自身重量、振動(dòng)和沖擊分量，以及還要避免物體超重時(shí)對(duì)傳感器的損壞，所以在選擇傳感器時(shí)要保證有一定的承重裕量，所選的傳感器量程應(yīng)該比系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的要大。 數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器、信號(hào)放大處理和 V/F 轉(zhuǎn)換部分組成。 AT89C51 是一款 8 位的內(nèi)帶 4K 程序存儲(chǔ)器的微控制器，考慮到用軟件實(shí)現(xiàn)電子秤系統(tǒng)的各項(xiàng)功能時(shí)，所需的軟件量并不是很大，不需要太大的程序存儲(chǔ)空間，因此在對(duì) AT89C51 實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)不需要在片外再擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，這樣不僅節(jié)省了硬件資源，也優(yōu)化了電 路的設(shè)計(jì)。12 的輸出電壓 .使用時(shí)比較方便 ,綜上所述 ,方案二比方案一合理 ,因此選擇方案二。12連續(xù)可調(diào) ,通過對(duì)滑動(dòng)變阻器的調(diào)整可輸出 +5V,177。 方案一的電路由三端可調(diào)式穩(wěn)壓器 LM317 和 LM337 組裝而成 ,可輸出范圍為 177。5V,固定式三端可調(diào)穩(wěn)壓器 7812 和 7812 組裝電路可對(duì)稱輸出 177。電路圖如 圖 所示 。 220V 電源變壓器 整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電路 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 20 圖 穩(wěn)壓電源組 成圖 方案一 采用 LM31 LM337 共地可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源 LM317 可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓，不過它只能允許可調(diào)的正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護(hù)電路；由一個(gè)電阻（ R）和一個(gè)可變電位器 (RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓為： Vo=(1+RP/R)。 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種