【正文】 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 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。 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。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 [11]。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將 跳過一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低 27 電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口： P3 口 管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口 ： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL門電流，當(dāng) P2口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 GND：接地。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 AT89C51 簡(jiǎn) 介 芯片功能介紹及設(shè)計(jì)： AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給 51 單片機(jī)控制器處理，由單片機(jī)完成對(duì)該數(shù)字量的處理，驅(qū)動(dòng)液晶顯示模塊完成人機(jī)間的信息交換。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，可以一次滿屏幕顯示多個(gè)個(gè)中文字符或英文字符，滿足電子秤在稱物時(shí)的購物清單顯示要求 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)本次設(shè)計(jì)的方案選擇與論證， 按照設(shè)計(jì)的基本要求，通過分析與論證，最后確定系統(tǒng)可分為三大模塊，數(shù)據(jù)采 集模塊、控制器模塊、人機(jī)交互界面模塊。 人機(jī)交互部分的鍵盤在系統(tǒng)中，可以輸入數(shù)字和已經(jīng)固定的控制命令等。在選擇 V/F 轉(zhuǎn)換器時(shí)根據(jù)系統(tǒng)精度的要求，選擇了具有很強(qiáng)抗干擾能力 V/F 轉(zhuǎn)換器 LM331，雖然轉(zhuǎn)換速度慢，但精度高，輸入阻抗高，可自動(dòng)調(diào)零，具有超量程 信號(hào)，全部輸出的 TTL 電平信號(hào)兼容。傳感器輸出的電信號(hào)比較微弱，一般為毫伏級(jí)，必須采用適當(dāng)?shù)碾娐愤M(jìn)行信號(hào)放大處理，這樣才能保證整個(gè)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性能。一般選擇滿量程時(shí)候的誤差不能大于規(guī)定量。在具體選擇傳感器時(shí)，考慮到在稱量物品時(shí)必要的精度、準(zhǔn)確性要求，所稱物品的重量誤差必須要控制在一定的范圍之內(nèi)。 系統(tǒng)的硬件部分不僅包括以單片機(jī) AT89C51 為核心的最小系統(tǒng)部分，而且還包括數(shù)據(jù)采集、人機(jī)接口界面、系統(tǒng)電源部分。 具體實(shí)施方案簡(jiǎn)介 根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案，硬件部分采用 51 系列單片機(jī) AT89C51 為控制核心部件，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能。12,(39)V 連續(xù)可調(diào) .其電路組裝比較簡(jiǎn)單 ,但輸出所需電壓時(shí)需要調(diào)整可變電阻 ,不能直接輸出 ,因此使用時(shí)不方便 .方案二由三端可調(diào)式穩(wěn)壓器和三端固定式穩(wěn)壓器共同組成 ,所用器件比方案 一多 ,但電路組裝簡(jiǎn)單 ,不會(huì)增添麻煩 ,在方案二中可直接得到 +5v 和 177。 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。 LM337 輸出為負(fù)的可調(diào)電壓，采用兩個(gè)獨(dú)立的變壓器分別和 LM317 及 LM337 組裝，操作比較簡(jiǎn)單。 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；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等 [16]。12V，傳感器需要＋ 5V 以上的線性電源。 電源模塊 系統(tǒng)需要多種電源，單片機(jī)需要＋ 5V 電源，運(yùn)放需要 177。缺點(diǎn)就是需要用軟件處理消抖、重鍵等問題。因此，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，可以節(jié)省 I/O 口線。用 I/O 口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在 21 行列的交點(diǎn)上。但在很多應(yīng)用場(chǎng)合，考慮成本因素，可能并不是最佳選擇。列如 Intel8279 是一種為 8 位微處理器設(shè)計(jì)的 比較成熟的通用鍵盤 /顯示器接口芯片，其功能有：接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)，并作預(yù)處理；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。因此，相對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來說鍵盤接口信號(hào)是輸入信號(hào)。鍵盤由許多鍵組成，每一個(gè)鍵相當(dāng)于一個(gè)機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)鍵按下時(shí)，觸點(diǎn)閉合，當(dāng)鍵松開時(shí)，觸點(diǎn)斷開。因此鍵盤模塊設(shè)計(jì)的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。 鍵盤輸入 鍵盤輸入是人機(jī)交互界面中重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑。 由于本次設(shè)計(jì)的顯示模塊需要顯示多位數(shù)字，如果采用數(shù)碼管顯示的話將會(huì)占用多個(gè)單片機(jī) I/O 口 ,使得電路變得更為復(fù)雜。我們以 1602LCD 字符型液晶顯示器為例。 （ 3）漢字的顯示：漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 20 5…… 右邊為 6…… 根據(jù)在 LCD 上開始顯示的 行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié) …… 直到 32B 顯示完就可以 LCD 上得到一個(gè)完整漢字。這樣一來就組成某個(gè)字符。這就是 LCD 顯示的基本原理。 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 （ 1）線段的顯示：點(diǎn)陣圖形式液晶由 MN 個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列對(duì)應(yīng) 1 字節(jié)的 8 位，即每行由 16 字節(jié)，共 168=128 個(gè)點(diǎn)組成，屏上 6416 個(gè)顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示 ，這樣即可以顯示出圖形。 （ 3）體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡(jiǎn)單，在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過，在此不作介紹，本章重點(diǎn)介紹字符型液晶顯示器的應(yīng)用。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。比 LED 要好的多，但是價(jià)錢較其貴。其中兩片 74LS244 分別用于段信號(hào)和位信號(hào)的驅(qū)動(dòng)， 74LS273 用于段信號(hào)的鎖存，其鎖存地址為 7FFFH。我們使用的為動(dòng)態(tài)顯示方式。段選線控制字符選擇，位選線控制顯示位的亮、暗。 N 位 LED 顯示器有 N根位選線和 8*N根段選線。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管 18 的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接。這種顯示塊有共陰極與共陽極兩種。其具體結(jié)構(gòu)有 “反射罩式 ”、 “條形七段式 ”及 “單片集成式多位數(shù)字式 ”等 LED 顯示器與顯示方式 : LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。 LED 顯示器結(jié)構(gòu)： 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的。 顯示模塊 方案一 LED 顯示 如圖 所示 LED 就是 light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡(jiǎn)稱 LED。 AT89C51 單片機(jī)特點(diǎn)能 與 MCS51 兼容，有 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命能夠達(dá)到 1000 寫 /擦循環(huán)，數(shù)據(jù)可以保留時(shí)間長達(dá) 10 年，全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定， 1288 位內(nèi)部 RAM， 32 可編程 I/O 線，兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 5 個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。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， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 8051 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是各種邏輯單元及其之間的互連構(gòu)成的。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。 在眾多的 51 系列單片機(jī)中，要算 ATMEL 公司的 AT89C5 AT89S51 更實(shí)用，因他不但和 8051 指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的 4K 程序存儲(chǔ)器是 FLASH 工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為 ATMEL AT89xx 做的編程器均帶 17 有這些功能。 研制周期 在研制任務(wù)重、時(shí)間緊的情況下，還要考慮所選的單片機(jī)型號(hào)是否熟悉，是否能馬上著手進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。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。 控制單片機(jī)的選型 選擇單片機(jī)型號(hào)的出發(fā)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： 市場(chǎng)貨源 系統(tǒng)設(shè)計(jì)者只能在市場(chǎng)上能夠提供的單片機(jī)中選擇，特別是作為產(chǎn)品大 批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)，所選的單片機(jī)型號(hào)必須有穩(wěn)定、充足的貨源。根據(jù)分辨率的要求利用軟件處理，最后 得到 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 當(dāng)前， 12 位以上的 A/D 轉(zhuǎn)換器的價(jià)格仍較昂貴，用 V/F 變換器來代替 A/D 轉(zhuǎn)換器，在要求速度不太高的場(chǎng)合是一種較好的選擇。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。 LM331 的內(nèi)部電路組成如 下 圖 所示。 LM331 采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電 16 路，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)和低到 電 源電壓下都有極高的精度。 方案二 采用 V/F 轉(zhuǎn)換 VF