【正文】 在此，謹(jǐn)對丁老師的辛勤培養(yǎng)和關(guān)心致以最衷心的感謝！ 然后要感謝的是我的同學(xué)朋友們，他們在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給了我巨大的幫助，再次表示衷心的感謝！ 最后，還要感謝信電學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和所有曾經(jīng)指導(dǎo)和教育過我的老師。 在此 ，我首先要感謝丁洪影老師，她是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 34 致謝 在論文完成之際，回首四年大學(xué)的學(xué)習(xí)和生活，有很多人給予了我?guī)椭凸膭睢? 對各種實(shí)用芯片價格了解不夠，選擇上任有欠缺，所選的稱重傳感器價格較貴。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，有待改善。 二、 存在的問題 在這次設(shè)計(jì)中方案考慮不夠完全，在測量精度上有待提高。 對鍵盤和顯示器進(jìn)行選型比較，得出各種型號優(yōu)劣比。 一、 工作及結(jié)論 熟悉單片機(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)度要求如期完成了單片機(jī)電子稱的硬件設(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量信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或裝置，本次設(shè)計(jì)中的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。 實(shí)物如 圖 5 54 所示： 圖 53 300g 砝碼測試一 圖 54 300g 砝碼測試二 從以上對電子稱的測試看來，該電子稱設(shè)計(jì)存在一定的誤差，其 LED 數(shù)碼管顯示的最小 分辨率 為 ，當(dāng)物體重量低于 10g 時，則不能顯示，且顯示的物體重量值會發(fā) 生微小變化，硬件部分抗干擾性不強(qiáng) ，電子稱的調(diào)試基本完成。 實(shí)物如 圖 51 所示： 圖 51 100g 砝碼測試 （ 2）當(dāng)在電子 稱的托盤處放上 200g 砝碼時，測量的數(shù)值為 ，單位為千克。由于條件有限，僅采用了一個 100g、一個 200g 的砝碼對其進(jìn)行測試。 設(shè)計(jì)流程圖如圖 44 所示 ： 圖 44 A/D 轉(zhuǎn)換 子程序流程圖 語音播報子程序 語音播報子程序主要是對所稱物體重量進(jìn)行 選址播報，在播報過程中有相應(yīng)的延時操作，播報內(nèi)容有“ 0~9，點(diǎn)，千克，物體重量是”。而顯示子程序是其他程序所需要調(diào)用的程序之一，因此，顯示子程序的設(shè)計(jì)就顯得舉足輕重。按鍵 1 是單片機(jī) rst 復(fù)位按鍵，按鍵 2 實(shí)現(xiàn)開始語音播報的功能。 主程序流程圖 電子稱主函 數(shù)流程圖如圖 41 所示： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 圖 41 主函數(shù)流程圖 子程序流程圖 系統(tǒng)子程序主要包括按鍵控制、 LED 顯示、 A/D 轉(zhuǎn)換、以及語音播報等。正是因?yàn)?C 語言具有這樣的特性，所以很適合編寫要對硬件進(jìn)行操作的軟件程序。如進(jìn)行端口 I， 0 操作、位操作、地址操作，并可內(nèi)嵌匯編指令，將匯編指令當(dāng)作它的語句一樣。以前計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件主要用匯編語言編寫，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)更是如此。 編程語言的選擇 C 語言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，在國際上非常流行。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(zhuǎn)向語句 (或指令 )的使用，從而控制了程序的復(fù)雜性，力 求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯誤和易于修改、調(diào)試。 （ 3） 編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋?，?gòu)成一個有機(jī)的整體，即程序。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和方法。 芯片外圍電路的原理圖設(shè)計(jì)如 下圖 310所示 ： 圖 310 語音播報電路原理圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)中 ， 一般工作量較大， 特別是對那些控制系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況。 原理圖如 下圖 39所示 ： 圖 39 LED 原理圖 語音播報 在語音播報部分采用了 ISD1420語音芯片，芯片的 A 端與單片機(jī)的 P1端相接，進(jìn)行數(shù)徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 據(jù)間的相互傳輸。 原理圖如下圖 38所示： 圖 38 鍵盤按鈕原理圖 LED 在顯示方面，采用了 LED 數(shù)碼管顯示，簡潔明了。 單片機(jī)控制部分原理圖如下圖 37所示 ： 圖 37 單片機(jī)控制部分原理圖 ~ LED 數(shù)碼管 ； ~ A0~A7端口 ； ~ G1~G4驅(qū)動部分的 R1~R4； ~ ADC0832的 CS、 CLK、 DIO 端 ； S2語音播報按鈕 ； ISD1420的 PLAYE 端 ； XTAL XTAL2端接晶振 。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時鐘頻率就為 6MHz。要使 AT89S52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。但訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不會有脈沖輸出； EA/Vpp： 外部訪問允許端。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為 ROM 的 00H 處開始運(yùn)行程序； ALE/PROG： 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； 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 PSEN： 該引腳是外部程序存儲器的選通信號輸出端。只要這個管腳保持高電平， 51芯片便循環(huán) 復(fù)位。端口置 1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。端口置 1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用； 另外， 、 /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入 ()和觸發(fā)輸入 ()；對內(nèi)部 Flash程序存儲器編程時，接收低 8位地址信息； Port 2： P2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(qū)動 4個 TTL。在這種工作模式下， P0口具有內(nèi)部上拉作用。 AT89S52具有如下特點(diǎn)： 40個引腳， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷， 3個 16位可編程定時計(jì)數(shù)器， 2個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。該公司的技術(shù)優(yōu)勢在于推出 Flash 存儲器技術(shù)和高質(zhì)量、高可靠性的生產(chǎn)技術(shù)，它率先將獨(dú)特的 Flash 存儲技徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 術(shù)注入于單片機(jī)產(chǎn)品中。 原理圖如圖 35所示： 圖 35 ADC0832原理圖 單片機(jī)控制部分 AT89S52單片機(jī)是 ATMEL公司新近推出的高檔型 AT89S系列單片機(jī)中的增強(qiáng)型產(chǎn)品。 原理圖如圖 34所示： 圖 34 LM358放大電路原理圖 信號轉(zhuǎn)換 通過以上信號放大處理，采用 ADC0832將傳感器信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后形成數(shù)字信號，再經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。工作原理 如 下圖 32所 示。 系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)框圖如下 圖 213 所 示： PM23 型稱重傳感器 LM358 放大電路 ADC0832 AT89S52 單片機(jī) 鍵盤 LED 顯示 語音 ISD1420 數(shù)據(jù)采集 部分 單片機(jī) 控制模 塊 人機(jī)交互界面 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 圖 213 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集部分 稱重傳感器 PM23電阻應(yīng)變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時，電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）受到拉伸或壓縮應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應(yīng)的差 動信號，供后續(xù)電路測量和處理。顯 示部分采用 LED 數(shù)碼管，簡潔明了。 數(shù)據(jù)采集部分由 PM23 型稱重傳感器、 LM358 放大器件、 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0832 等部分組成。雖然是按照固定電壓值來設(shè)計(jì)的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠科骷?，就能能獲得各種不同的電壓和電流 。 圖 210 電池串聯(lián) 12V 電源 在本設(shè)計(jì)中采用 LM7805 穩(wěn)壓電源， 它有一系列固定的電壓輸出，應(yīng)用非常的廣泛 。 為了使電子稱的使用不局限于場合限制，故采用了八 節(jié) 12V電源的方案。 A A5 未用。一條信息可以完全占滿存儲空間 ， 那么循環(huán)就可以從頭至尾進(jìn)行工作 ， 并由始至終反復(fù)重放。當(dāng)這個操作模式完成時 ， 錄入的所有信息就作為一個連續(xù)的信息放出。這種模式僅用于放音 ， 通常與 A4 操作同時應(yīng)用。 操作模式可以與微控制器一起使用 ， 也可用硬件連線得到所需系統(tǒng)操作。 （ 2） 當(dāng) PLAYL、 PLAYE 或 REC 變?yōu)榈碗娖?， 同時 A6， A7 為高電平時 ， 執(zhí)行對應(yīng)操作模式。 使用操作模式有兩點(diǎn)要注意 ： （ 1） 所有初始操作都是從 0 地址開始 ， 0 地址是 1420 存儲空間的起始端 ， 以后的操作可根據(jù)模式的不同 ， 而從不同的地址開始工作。根據(jù) PLAYL、 PLAYE 或 REC 的下降沿信號 ， 地址輸入被鎖定。如果A6， A7 有一個是低電平 ， A0～ A7 輸入全解釋為地址位 ， 作為起始地址用。電路外形圖及引出端功能說明如下圖 29和表 22所示： 圖 29 ISD1420 表 22 引出端功能說明 該語音芯片的 特點(diǎn) 有 ： （ 1） 使用方便的單片錄放系統(tǒng) ， 外部元件最少 ； （ 2） 重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音 ； 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 （ 3） 放音可由邊沿或電平觸發(fā) ； （ 4） 無耗電信息存儲 ， 省掉備用電池 ； （ 5） 信息可保存 100 年 ， 可反復(fù)錄放 10 萬次 ； （ 6） 無需專用編程或開發(fā)系統(tǒng) ； （ 7） 較強(qiáng)的分段選址能力可處理多達(dá) 160 段信息 ； （ 8） 具有自動節(jié)電模式 ； （ 9） 錄或放后立即進(jìn)入維持狀態(tài) ， 僅需 ； （ 10） 單一 5 伏電源供電 。 如圖 28 所示。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 輸出顯示 采用數(shù)碼管顯示，數(shù)碼能顯示時鐘，以及被測物體的重量等信息 。單片機(jī)接收到按鍵的觸點(diǎn)信號后作相應(yīng)的功能處理。鍵盤是由若干個按鍵開關(guān)組成，鍵的多少根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的用途而定。 由此，通過對目前主流型號的比較，我們最終選擇了 AT89S52 通用的普通單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在工程應(yīng)用中 AT89S52 有一顯著的優(yōu)勢：不需要燒寫器，只借助 PC 機(jī)的并口輸出和極為簡單的下載電路，便可將程序通過串行方式寫入單片機(jī)。 AT89S52 單片機(jī)是 AT89S 系列中的增強(qiáng)型高檔機(jī)產(chǎn)品，它片內(nèi)存儲器容量是 AT89C51的一倍，即片內(nèi) 8KB 的 Flash 程序存儲器和 256B 的 RAM。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。與研制周期有關(guān)的另一個重要因素是開發(fā)工具，性能優(yōu)良的開發(fā)工具能加快系統(tǒng)地研制進(jìn)程 [8]。單片機(jī)性能包括片內(nèi)硬件資源、運(yùn)行速度、可靠性、指令系統(tǒng)功能、體積和封裝形式等方面。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功 能的選擇。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為 32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。 ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。 （ 7） CLK 芯片時鐘輸入。 （ 5） DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 （ 3） CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。C； 其 芯片接口說明 為 ： （ 1） CS_ 片選使能，低電平芯片使能。C