【正文】 還有很多我無法一一列舉姓名的師長和友人給了我指導(dǎo)和幫助，在此衷心的表示感謝，他們的名字我一直銘記在心！惶恐地承受諸位的恩惠，唯有乘風(fēng)破浪，展翅高飛以求不負(fù)眾望。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、對我的嚴(yán)格要求以及為人處世的坦蕩將使我終身受益。 首先要向我的指導(dǎo)老師劉老師致以誠摯的謝意，在論文的寫作過程中李，老師給了我許許多多的幫助和關(guān)懷。 31致 謝本文從擬定題目到定稿，歷時(shí)數(shù)周。鑒 于 這 種 情 況 可 更 改 為 16X16 的 矩 陣 鍵 盤 ， 這 樣 就 可 以 解 決 這 一 問 題 。其 外 觀 通 過 LED 顯 示 所 有 數(shù) 據(jù) 結(jié) 果 。第五章 稱重儀的安裝與調(diào)試29本 章 小 結(jié)結(jié) 論30本 次 設(shè) 計(jì) 的 主 要 技 術(shù) 指 標(biāo) 主 要 有 以 下 四 點(diǎn) ： 稱 重 范 圍 0~5KG、 分 度 值、 精 確 度 、 LED 顯 示 。這種轉(zhuǎn)換可以通過硬件譯碼器或軟件進(jìn)行譯碼。各段碼的對應(yīng)關(guān)系如圖 43 所示：段碼位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0顯示段 dp g f e d c b a圖 43 各段碼的對應(yīng)關(guān)系用 LED 顯示器顯示十進(jìn)制數(shù)顯示段碼，如圖 44 所示。而動(dòng)態(tài)就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器，對每一位顯示器而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，利用人的視覺留感達(dá)到顯示的目的。否是 圖 42 A/D 轉(zhuǎn)換子程序框圖開始A/D 置位軟件時(shí)鐘頻率讀取 A/D 轉(zhuǎn)換查詢是否轉(zhuǎn)換完畢數(shù)據(jù)送入單片機(jī)軟件延時(shí)27 顯示程序設(shè)計(jì)點(diǎn)亮 LED 顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。A/D 轉(zhuǎn)換的工作過程是：當(dāng)為低電平時(shí)，在下降沿 MAX187 的 T／H 電路進(jìn)入保持狀態(tài)，并開始轉(zhuǎn)換， 后 DOUT 輸出為高電平作為轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志。 是 否圖 41 主程序框圖開始初始化調(diào)用 A/D 子程序送單片機(jī)進(jìn)行處理BCD 碼轉(zhuǎn)換調(diào)用顯示子程序返回是否超重？聲光報(bào)警26 MAX187 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)在 CS 的下降沿將初始化轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果是在 DOUT 端以單極性串行格式輸出，轉(zhuǎn)換結(jié)束（EOC）為高電平，跟著是串行數(shù)據(jù)流（MSB 在先） 。圖 316 聲光報(bào)警電24本 章 小 結(jié)本章主要是講述系統(tǒng)各單元的硬件設(shè)計(jì)，把各單元的硬件電路具體設(shè)計(jì)與實(shí)際電路設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的講解，并對設(shè)計(jì)中所用到的主要芯片做了詳細(xì)的闡述。為此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)后，又添加了聲光報(bào)警部分電路，如圖 316 所示。DS1DS4 四位 LED 分別顯示的是稱重結(jié)果的千位、百位、十位、個(gè)位，單位為克，顯示精度為 1/5000，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。由單片機(jī)來控制點(diǎn)亮的時(shí)間，第一位點(diǎn)亮后依次點(diǎn)亮后面各位?？梢杂脠D 314 來形象說明動(dòng)態(tài)顯示原理。顯示器的亮度跟導(dǎo)通的電流有關(guān)，也和點(diǎn)亮的時(shí)22間與間隔的比例有關(guān)。每段所需電流一般為 5~15mA，實(shí)際電流視具體的 LED 數(shù)碼顯示器而定。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆劃發(fā)光，就能顯示出各種字符，常用的八段 LED 顯示器的結(jié)構(gòu)如圖 311 所示。 LED 結(jié)構(gòu)與原理發(fā)光二極管顯示器是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中常用的廉價(jià)輸出設(shè)備。這種方式的依據(jù)是利用人眼的滯留現(xiàn)象，只要在 1 秒內(nèi)一個(gè)發(fā)光管亮 24 次以上，每次點(diǎn)亮?xí)r間維持 1ms 以上，則人眼感覺不到閃爍，宏觀上仍可看到多位LED 同時(shí)顯示的效果。采用靜態(tài)方式,LED 亮度高，但這是以復(fù)雜硬件驅(qū)動(dòng)電路作為代價(jià)的，硬件成本高。在許多實(shí)際的系統(tǒng)中，經(jīng)常需要多個(gè) LED 顯示系統(tǒng)的信息，比如，數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)要顯示時(shí)、分和秒信息，就必須要 6 個(gè) LED，對這些 LED 的控制也可以和上面一位 LED 顯示器一樣，采用6 個(gè)七段譯碼器驅(qū)動(dòng)每一個(gè) LED,并使所有 LED 的公共端始終接有效信號，即共陰極 LED 公共端接地，共陽極 LED 公共端接電源。單片式、單條式的特點(diǎn)是微小型化，可采用雙列直插式封裝，大多是專用產(chǎn)品。單片集成式是在發(fā)光材料晶片上制作大量七段數(shù)碼顯示器圖形管芯，然后劃片分割成單片圖形管芯，粘結(jié)、壓焊、封裝帶透鏡(俗稱魚眼透鏡)的外殼。反射罩式具有字型大，用料省，組裝靈活的混合封裝特點(diǎn)，一般用白色塑料制作成帶反射腔的七段形外殼，將單個(gè) LED 管芯粘結(jié)在與反射罩的七個(gè)反射腔互相對位的 PCB 板上，每個(gè)反射腔底部的中心位置是管芯形成的發(fā)光區(qū)，用壓焊方法鍵合引線，在反射罩內(nèi)滴人環(huán)氧樹脂，與粘好管芯的 PCB 板對位粘合，然后固化即成。LED 發(fā)光顯示器可由數(shù)碼管或米字管、符號管、矩陳管組成各種多位產(chǎn)品，由實(shí)際需求設(shè)計(jì)成各種形狀與結(jié)構(gòu)。LED 的核心發(fā)光部分是由 p 型和 n 型半導(dǎo)體構(gòu)成的 pn 結(jié)管芯，當(dāng)注入 pn 結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，就會(huì)發(fā)出可見光，紫外光或近紅外光。由于結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格廉價(jià)和接口容易，而得到廣泛的應(yīng)用。 顯示電路設(shè)計(jì)顯示器是最常用的輸出設(shè)備。在SCL K 輸入一個(gè)脈沖, 最高位B11出現(xiàn)在DOUT上,經(jīng)過11個(gè)時(shí)鐘后,分別移位輸出B10～B0數(shù)據(jù),再進(jìn)入一個(gè)時(shí)鐘后,一個(gè)轉(zhuǎn)換周期結(jié)束。當(dāng)CS 變?yōu)榈碗娖綍r(shí), 開始轉(zhuǎn)換, 此時(shí),DOUT輸出為低電平。將 SHDN 引腳拉成低電平，器件處于暫停狀態(tài)，電源電流減低至 10uA 屬于低功耗狀態(tài)。串行接口只需 3 根數(shù)字線：SCLK,CS 和DOUT，與微處理器接口非常簡單，它的外圍引腳接線圖如圖 310 所示。圖39 MAX187引腳功能圖MAX187 使用采樣/保持器（T/H）和逐次逼近寄存器（SAR）電路將一個(gè)模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成 12 位的數(shù)字輸出。1/2 LSB的誤碼率(MAX187A )；內(nèi)置采樣保持電路, 數(shù)據(jù)采樣速度為75kbps ；單+ 5V 電源供電，等待方式靜態(tài)工作電流2μA ,；串行接口, 兼容SPI、QSPI、Microwave。由于 Ch無放電回路，所以 vO的數(shù)值被保存下來。若取 Ri=Rf，則充電結(jié)束后vO=－ vI=vC。（三） 取樣—保持電路1. 電路組成及工作原理N 溝道 MOS 管 T 作為取樣開關(guān)用。這時(shí)，最大量化誤差將減少為為 Δ/2=（1/15）V。169。168。169。168。164。164。164。164。164。164。164。164。164。164。164。164。164。164。164。164。不難看出，最大的量化誤差可達(dá) Δ，即（1/8）V。在把模擬信號劃分為不同的量化等級時(shí)，用不同的劃分方法可以得到不同的量化誤差。這個(gè)二進(jìn)制代碼就是 A/D轉(zhuǎn)換的輸出信號。顯然，數(shù)字信號最低有效位中的 1 表示的數(shù)量大小，就等于 Δ。因此，在用數(shù)字量表示取樣電壓時(shí)，也必須把它化成這個(gè)最小數(shù)量單位的整倍數(shù)，這個(gè)轉(zhuǎn)化過程就叫做量化。（二）量化和編碼我們知道，數(shù)字信號不僅在時(shí)間上是離散的，而且在數(shù)值上的變化也不是連續(xù)的。fimaxf imaxffs圖 35 對輸入模擬信號的采樣 圖 36 所用濾波器的頻率特性因?yàn)槊看伟讶与妷恨D(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量都需要一定的時(shí)間，所以在每次取樣以后，必須把取樣電壓保持一段時(shí)間。f163。16tIvovoSt oA163。 在滿足取樣定理的條件下，可以用一個(gè)低通濾波器將信號 vS還原為 vI，這個(gè)低通濾波器的電壓傳輸系數(shù) 在低于 fimax的范圍內(nèi)應(yīng)保持不變，而在)(fAfS－ fimax以前應(yīng)迅速下降為零。（一）取樣定理可以證明，為了正確無誤地用取樣信號 vS表示模擬信號 vI，必須滿足： max2iSf?式中 fS取樣頻率， fimax為輸入信號 vI的最高頻率分量的頻率。輸 入 模 擬 電 壓 取 樣 展 寬 信 號數(shù) 字 量 輸 出 （ n位 ）圖 34 A/D 轉(zhuǎn)換原理圖在 A/D 轉(zhuǎn)換器中，因?yàn)檩斎氲哪M信號在時(shí)間上是連續(xù)量，而輸出的數(shù)字信號代碼是離散量，所以進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)必須在一系列選定的瞬間（亦即時(shí)間坐標(biāo)軸上的一些規(guī)定點(diǎn)上）對輸入的模擬信號取樣，然后再把這些取樣值轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字量。t163。vI163。t163。A/D 轉(zhuǎn)換器的原理圖如圖 34 所示：15CPSSADC取 樣 保 持 電 路ADC的量 化 編 碼 電 路... DDDn110Iv163。 我們已考慮可以采用第三種方案。因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。（三）檢測電路　　檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。這樣，式（3—7）常寫作：ΔR/R = Kε (3—9)(二) 彈性體彈性體是一個(gè)有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。在材料力學(xué)中 ΔL/L 稱作為應(yīng)變，記作 ε，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便。把式（3—5）式（3—6）代入式（34） ，有ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L=（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L） ）*ΔL/L= K *ΔL/L （3—7）其中K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L） （3—8）式 37 說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關(guān)系。我們有：ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （3—3）用式（32）去除式（33）得到ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （3—4）另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積 S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以ΔS/S = 2Δr/r （3—5）從材料力學(xué)我們知道Δr/r = μΔL/L