【正文】 R/W ：讀 /寫(xiě)信號(hào)輸入線，低電平為寫(xiě)入，高電平為。接法如圖 所示。 VDD： +5V 電源輸入端。 EAD20200AR 與 8051 單片機(jī)的接口電路如圖 所示。 8051 單片機(jī)的讀寫(xiě)線有 2根，而 EAD20200AR 只有一根讀寫(xiě)線，因此兩者之間有一個(gè)如圖所示的轉(zhuǎn)換電路。雙向驅(qū)動(dòng)器 74LS245是常用的雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。 EPSON公司生產(chǎn)的 EA— D系列點(diǎn)陣式液晶顯示模塊是應(yīng)用較多的一種點(diǎn)陣式液晶顯示模塊，它由 TN 型液晶顯示器、 CMOS 驅(qū)動(dòng)器和 CMOS 控制器組成，模塊內(nèi)集成 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 27 頁(yè) 有字符發(fā)生器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，采用單一 +5V電源供電。 WRP RDP P 0.P P P P P P 8051DB 7DB 6DB 5DB 4DB 3DB 2DB 1DB 0CSRDWRCLKA 0INT 1 IRQRESET1K+5V+5V+5V10μSL 1RL 3SL 2SL 0RL 2RL 1RL 0827974LS13874LS373ALE1K 圖 單片機(jī) 8051與 8279的接口電路 LCD 顯示器 點(diǎn)陣式液晶顯示模塊能顯示的字符多，并且還能顯示漢字。 （ 5）校正。在每次稱完物品顯示金額狀態(tài)下，按“累加”鍵，就把該次金額累加到總額中去。 （ 4）金額累計(jì)。當(dāng)單價(jià)置入后，按“ Enter”鍵，則顯示本次稱量的金額；若顯示“ E”表示超出計(jì)價(jià)范圍。單價(jià)清除按“清除”鍵。 （ 2）單價(jià)輸入及清除。 在顯示單價(jià)狀態(tài)下，應(yīng)先按“ Enter”鍵，再按“去皮”鍵，才可以進(jìn)入正常稱重狀態(tài)，不在顯示單價(jià)狀態(tài)下，直接按“去皮”鍵即可。將被稱物品放在秤臺(tái)臺(tái)面上，穩(wěn)定后，被稱物品重量稱好，按“保持”鍵儲(chǔ)存；取下被稱物品，顯示屏顯示物品凈重量數(shù)值并自動(dòng)保持（一旦進(jìn)入重量保持狀態(tài)后，只有按“去皮”鍵才能退回到正常 稱重狀態(tài)）。 16個(gè)按鍵按 4 行 4 列排列成 4 4矩陣鍵盤(pán)。 根據(jù)儀器要求的功能，設(shè)計(jì)了由 16 個(gè)按鍵（ 4 4矩陣鍵盤(pán)）組成的鍵盤(pán)輸入電路。 鍵盤(pán)的行線接 8279 的 RL0～ RL3， SL0～ SL2 經(jīng) 74LS138 譯碼，輸出鍵盤(pán)的 4條列線。 IRQ 為中斷請(qǐng)求端，通常在鍵盤(pán)有數(shù)據(jù)輸入或傳感器（通斷）狀態(tài)改變時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。 8279 芯片可以直接和單片機(jī)連接，使用它可簡(jiǎn)化系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，提高 CPU的工作效率，其與單片機(jī) 8051 的接口電路如圖 所示。 鍵盤(pán)部分提供的掃描工作方式，可與 64 個(gè)按鍵的矩陣鍵盤(pán)連接，能對(duì)鍵盤(pán)不斷掃描，自動(dòng)消抖，自動(dòng)識(shí)別出按下的鍵并給出編碼，能對(duì)雙鍵或 n 鍵同時(shí)按下實(shí)行保護(hù)。 鍵盤(pán) /開(kāi)關(guān)輸入電路 鍵盤(pán)輸入是實(shí)現(xiàn)電子秤人機(jī)交互的部分。 8155 的 PA 口工作于選通輸入方式， ICL7135 的數(shù)據(jù)輸出選通脈沖線 ST 接到 8155的 PA 口數(shù)據(jù)選通訊號(hào)線 ASTB（ PC2）， 8155PA 口中斷請(qǐng)求線 AINTR（ PC0）反向后接到 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 25 頁(yè) 8051 的 1INT 。 B B B B1： BCD 碼數(shù)據(jù)輸出線，其中 B8 位最高位， B1為最低位。 UNDER：欠量程標(biāo)志輸出端。也可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，向主機(jī)申請(qǐng)中斷。 BUSY：輸出狀態(tài)信號(hào)端。 CLK：時(shí)鐘輸入端。 CREF、 CREF+：基準(zhǔn)電容端。 INT、 AZ、 BUF：分別為積分電容器的輸出端、自動(dòng)校零端和緩沖放大器輸出端。 VREF：基準(zhǔn)電壓端，其值為INV21，一般為 1V。 下面對(duì) ICL7135 的部分引腳作簡(jiǎn)要說(shuō)明： IN+、 IN：模擬電壓差分輸入端。 圖中 74LS157 為 4位 2選 1的數(shù)據(jù)多路開(kāi)關(guān)， 74LS157 的 SEL 輸入為低電平時(shí)， 1A、2A、 3A 輸入信息在 1Y、 2Y、 3Y輸出； SEL為高電平時(shí)， 1B、 2B、 3B 輸入信息在 1Y、 2Y、3Y輸出。芯片采用了自動(dòng)校 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 24 頁(yè) 零技術(shù)，可保證零點(diǎn)在常溫下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；模擬輸入可以是差動(dòng)信號(hào)，輸入阻抗極高。其分辨率相當(dāng)于 14位二進(jìn)制數(shù)；轉(zhuǎn)換精度高，轉(zhuǎn)換誤差為 1LSB；并且能在單極性參考電壓下，對(duì)雙極性的輸入模擬電壓進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換；模擬輸入電壓范圍為 0～177。綜合的分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，我們最終選擇了 ICL7135。 作為電子秤，系統(tǒng)對(duì) A/D 的轉(zhuǎn)換速度要求并不高，精度上 14 位的 AD 足 以滿足要求。尤其對(duì)本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號(hào)，很容易受到工頻信號(hào)的影響。對(duì)正負(fù)對(duì)稱的工頻干擾信號(hào)積分為零，所以對(duì) 50HZ 的工頻干擾抑制能力較強(qiáng)，對(duì)高于工頻干擾（例如噪聲電壓） 也 有良好的濾波作用。 雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器精度高，但速度較慢 (如： ICL7135)， 具有精確的差 分 輸入， 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 22 頁(yè) 輸入阻抗高（大于 ），可自動(dòng)調(diào)零，超量程信號(hào)，全部輸出 與 TTL 電平兼容。 12 位 A/D 精度： 15Kg/4096= 14 位 A/D 精 度： 15Kg/16384= 123R bRaU 02U 01U 0 =0 圖 調(diào)零電橋及其接法 1—— 稱重傳感器； 2—— 調(diào)零電橋； 3—— 測(cè)量?jī)x表 考慮到其他部分所帶來(lái)的干擾 ， 12 位 A/D 無(wú)法滿足系統(tǒng)精度要求。 之間。由于本項(xiàng)目選用的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片為 ICL7135（ ICL7135 將在后面作介紹），它的模擬輸入電壓為 0～177?？蓮V泛用于應(yīng)變式稱重傳感器的信號(hào)放大、熱電偶溫度傳 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 21 頁(yè) 感器的信號(hào)放大、微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)放大、醫(yī)用傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)距離傳感器的信號(hào)放大等電路中。 INA101 是用于弱信號(hào)放大和通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的高精度單片儀用放大器 ??9 。但這種調(diào)零電路的組成比較簡(jiǎn)單，不再需要獨(dú)立的調(diào)零用直流電源。缺點(diǎn)是該電路接入后使電橋相鄰兩臂的等效電阻值下降，這將直接引起傳感器系數(shù)的下降。這相當(dāng)于在傳感器橋路的兩個(gè)相鄰橋臂上并聯(lián)兩個(gè)不同阻值的電阻，適當(dāng)調(diào)節(jié)電位器 Rb 滑臂位置，可使傳感器空載輸出為零。通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)零電橋內(nèi)的可變電位器 Rb，改變橋路不平衡輸出電壓 U02，使之和傳感器空載輸出電壓 U01（包括電子秤本身皮重信號(hào)電壓）大小相等、極性相反，這樣就可以使電子秤在空載時(shí)總的輸出電壓 U0 為零。 電子秤的調(diào) 零電路 電子秤的調(diào)零電路 ??5 ，是指用以抵消傳感器的零點(diǎn)輸出和秤體本身的自重而引起的傳感器輸出信號(hào)的一種調(diào)節(jié)電路。P 和 F 可根據(jù)傳感器所用的應(yīng)變片形式、電子秤的精度要求、彈性元件材料和散熱條件好壞等因素在有關(guān)資料中查得。P —— 應(yīng)變片箔柵上的功率密度（瓦 /平方毫米）； F —— 應(yīng)變片箔柵面積（平方毫米）。從應(yīng)變片的功耗和功率密度角度出發(fā)，通過(guò)計(jì)算求得的供橋電壓值為： FPRU ??? 39。直接影響供橋電壓提高的因素有：電阻應(yīng)變片的形式、應(yīng)變片的面積、應(yīng)變片的電 阻值、彈性元件材料、傳感器散熱能力以及環(huán)境溫度等。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 19 頁(yè) 80 51p P P P P P P v CCp EA/V DDALE /PROGPSENP P P P P P P P V ssXTAL 1XTAL 2RD P WR P T 1 P T 0 P INT 1 P INT 0 P T x D P R x D P RST/VPDP p P P P P P P 圖 8051引腳排列 稱重傳感器的供橋電壓值的選擇 ??5 ，一般是根據(jù)傳感器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中推薦的電壓值或不超過(guò)指定的某一電壓范圍作為傳感器橋路的輸入電壓?？梢?jiàn)電橋的輸出電 壓除和電阻變化成正比外，同樣還和供橋電壓成正比。 直流電橋的優(yōu)點(diǎn)是高穩(wěn)定度的直流電源易于獲得，電橋調(diào)節(jié)平衡電路簡(jiǎn)單，傳感器及測(cè)量電路分布參數(shù)影響小，在測(cè)量中常用直流電橋。 采用直流供橋的特點(diǎn)是：可以獲得高穩(wěn)定度的直流電源；當(dāng)電橋的輸出信號(hào)是直流時(shí)，則可以使用通用的直流測(cè)量和記錄儀器對(duì)傳感器的輸出進(jìn)行測(cè)量；對(duì)傳感器至測(cè)量?jī)x表的連接導(dǎo)線要求較低；電橋平衡電路比較簡(jiǎn)單等。 稱重傳感器的供橋電源 傳感器供橋電源的供電方式一般有直流供電和交流供電兩種 ??7 。便攜式智能儀器的硬件設(shè)計(jì)以輕巧、簡(jiǎn)單、低功耗、低成本為原則，盡量采用集成化芯片，減小電路規(guī)模。 8051 的引腳排列如圖 所示。 8051 內(nèi)部主要包括 CPU、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和并行 I/O 接口、串行 I/O接口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷控制及復(fù)位等基本功能電路。 MCS51系列單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)比較成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也很寬。單片機(jī)在儀器儀表中的應(yīng)用非常廣泛，例如，數(shù)字溫度控制儀、智能流量計(jì)、紅外線氣體分析儀、氧氣分析儀、激光測(cè)距儀、各種醫(yī)療器械、數(shù)字萬(wàn)能表、智能電度表、各種電子秤、皮帶秤以及轉(zhuǎn)速表等。通過(guò)采用單片機(jī)軟 件編程技術(shù)，使長(zhǎng)期以來(lái)測(cè)量?jī)x表中存在的誤差修正、線性化處理等難題迎刃而解。 單片機(jī)廣泛用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，提高它們的測(cè)量速度和測(cè)量精度，加強(qiáng)控制功能，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，便于使用、維修和改進(jìn)。隨著價(jià)格的不斷下降，估計(jì)今后幾年內(nèi) 8位單片機(jī)仍活躍在單片機(jī)的舞臺(tái)上。 6） 容易產(chǎn)品化 單片機(jī)上述特性，縮短了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)自樣機(jī)至正式產(chǎn)品的過(guò)渡過(guò)程，使科研成果迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。 4） 使用方便 由于單片機(jī)內(nèi)部功能強(qiáng)，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，因此 應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，再加上國(guó)內(nèi)外提供了多種多樣的單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具，它們具有很強(qiáng)的軟件調(diào)試功能和輔助設(shè)計(jì) 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 17 頁(yè) 的手段，這樣使單片機(jī)的應(yīng)用極為方便，大大的縮短了系統(tǒng)研制的周期，還可方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。 2） 面向控制、功能強(qiáng) 單片機(jī)面向控制，它的實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)， CPU 可以直接對(duì) I/O 接口進(jìn)行各種操作，能針對(duì)性的完成從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)。設(shè)初始時(shí) RRRRR ???? 4321 , RRRRR ????????? 4321 ,則輸 出電壓為 RRUU ??0 （ 21） 又 RSR ??? （ 22） 式（ 22）中 S —— 應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)；（一般在 ～ 之間，本文取 S=2）； ?—— 應(yīng)變片的縱向應(yīng)變； 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 16 頁(yè) R—— 應(yīng)變片的電阻（多選用 120Ω）； AEW?? （ 23） 式（ 23）中 W —— 被稱量物品的重量；（ mgW? ） A—— 彈性體面積； E—— 彈性體的彈性模量； 由式（ 21）、（ 22）、（ 23）得 AEUSWU ?0 （ 24） AEUW2? （ S=2） 彈性體、電源確定后， AEU 為常數(shù)，令 AEU =K ，則 KWU 20 ? ，傳感器的輸出電壓與被稱量物品的重量成定比關(guān)系。但是只要設(shè)計(jì)合理，傳感器的輸出可以達(dá)到很好的線性關(guān)系，因此在一般情況下該項(xiàng)補(bǔ)償可不必做。 U 0R 3 Δ R 3R 4 + Δ R 4R 1 + Δ R 1R 2 Δ R 2U 2 .3 應(yīng)變式稱重傳感器的原理圖 1. 非線性補(bǔ)償 從理論計(jì)算或?qū)嶋H測(cè)定表明，傳感器的輸出電壓 0U 與所加載荷 W 并不絕對(duì)成線性關(guān)系。其中包括溫度補(bǔ)償、靈敏系數(shù)調(diào)整、非線性誤差補(bǔ)償?shù)取? 應(yīng)變式