【正文】 就會產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)電效應(yīng)。圖 28 單片機(jī)控制模塊電路晶 振 全 稱 為 晶 體 振 蕩 器 ， 其 作 用 在 于 產(chǎn) 生 原 始 的 時 鐘 頻 率 ， 這 個 頻 率 經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。LED0 用作電源指示，其亮滅代表電源工作與否，R0 用來限流，以保證 LED 不被燒壞[13]。該系統(tǒng)電源電路設(shè)計如圖 27 所示。本設(shè)計采用雙電源接口供電方式，USB 接口供電方便程序調(diào)試，也可采用外置電源作為系統(tǒng)的供電電源，但是需另加三端穩(wěn)壓器件 LM7805 作為系統(tǒng)電源的穩(wěn)壓器件以保證系統(tǒng)電壓為穩(wěn)定的直流 5V 電壓，同時外置電源的輸出電壓要高于 5V輸出，系統(tǒng)電源輸入接口要加濾波電容以確保工作電壓穩(wěn)定。 DS1302 有關(guān)日歷、時間的寄存器共有 12 個，其中有 7 個寄存器（讀時81h～8Dh，寫時 80h～8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為 BCD 碼形式。SCLK：串行時鐘，輸入； I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線；CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。 圖 25 DS1302 實物圖 圖 26 DS1302 管腳定義DS1302 各引腳的功能為：VCC1：備用電源；VCC2：主電源。 DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中。工作電壓寬達(dá)～。 系統(tǒng)時鐘芯片選擇DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加 31字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI 三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 14多個字節(jié)的時鐘信號和 RAM 數(shù)據(jù)。表 21 LCD1602 液晶顯示器引腳說明LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同 的點陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、 常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，它的讀寫操作、 屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。LCD1602可以顯示 2行 16 個字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0D7，和 RS、R/W、 EN 三個控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光 [10]。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 13數(shù)碼管顯示信息有限，當(dāng)顯示信息較多時需要多個數(shù)碼管級聯(lián)方可，這樣會造成硬件連接復(fù)雜，成本增加；數(shù)碼管對大部分字符不能很好的顯示，動態(tài)掃描時處理不好易出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 12圖 24 HX711 典 型 應(yīng) 用 電 路 系統(tǒng)顯示器選擇方案一 數(shù)碼管顯示數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。 芯 片 管 腳 圖 如 圖 23 所 示 。 芯 片 內(nèi) 的 時 鐘 振 蕩 器 不 需 要 任 何 外 接 器 件 。 通 道 B 則 為 固 定 的 64 增 益 (9?， 用 于 系 統(tǒng) 參 數(shù) 檢 測 。20mV 或 177。 輸 入選 擇 開 關(guān) 可 任 意 選 取 通 道 A 或 通 道 B， 與 其 內(nèi) 部 的 低 噪 聲 可 編 程 放 大 器 相 連 。 降 低 了 電 子秤 的 整 機(jī) 成 本 ， 提 高 了 整 機(jī) 的 性 能 和 可 靠 性 。 系統(tǒng) AD 轉(zhuǎn)換芯片選擇HX711 是 一 款 專 為 高 精 度 電 子 秤 而 設(shè) 計 的 24 位 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 芯 片 。題目要求稱重范圍 0～5Kg,滿量程量誤差不大于 ?，考慮到秤臺自重、振動和沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳感器，所以傳感器量程必須大于額定稱重 5Kg。（4）商品化，使用方便，便于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動化測量 [5]。（2）分辨力和靈敏度高，精度較高。ou應(yīng)變片測量電橋在測量前使電橋平衡，從而使測量時電橋輸出電壓只與應(yīng)變片感受的應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。當(dāng)忽略電源的內(nèi)阻時，由分壓原理有： ADBDouu?= （）當(dāng)滿足條件 R1R3=R2R4 時，即 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 10???)()()()( 22RRREuo ???????E??（） =0，即電橋平衡。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 9)(4321RE???))((?3421R?直流電橋的特點是信號不會受各元件和導(dǎo)線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強(qiáng)，但因機(jī)械應(yīng)變的輸出信號小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放大器放大。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的△R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。導(dǎo)體的電阻隨著機(jī)械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號的結(jié)構(gòu)型傳感器。壓電器件的弱點：高內(nèi)阻、小功率。壓電傳感器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，適用于動態(tài)力學(xué)量的測量，不適合測頻率太低的被測量，更不能測靜態(tài)量。AT89S52 單片機(jī)引腳圖如圖 21 所示： 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 8圖 21 單片機(jī)引腳圖 系統(tǒng)傳感器選型系統(tǒng)采用壓電傳感器是一種典型的有源傳感器，又稱自發(fā)電式傳感器。AT89S52 芯片具有以下特性 (4?：①指令集和芯片引腳與 Intel 公司的 8051 兼容；②4KB 片內(nèi)在系統(tǒng)可編程 Flash 程序存儲器；③時鐘頻率為 0～33MHz；④128 字節(jié)片內(nèi)隨機(jī)讀寫存儲器（RAM） ；⑤32 個可編程輸入/輸出引腳；⑥2 個 16 位定時/計數(shù)器；⑦6 個中斷源，2 級優(yōu)先級；⑧全雙工串行通信接口；⑨監(jiān)視定時器；⑩2 個數(shù)據(jù)指針。d(4) 準(zhǔn)確度等級國際法制計量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成 T、II、III、Ⅳ四類等級，分別對應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) n 的范圍，如表11所示：表11 不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù)標(biāo)志及等級 電子秤分類 分度數(shù)范圍特種準(zhǔn)確度 基準(zhǔn)衡器 n 100000高準(zhǔn)確度 精密衡器 10000 n≤100000中準(zhǔn)確度 商業(yè)衡器 1000 n≤10000普通準(zhǔn)確度 粗衡器 100n≤1000 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 7第 2 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 流系統(tǒng)元器件選型及參數(shù)介紹 系統(tǒng)單片機(jī)選型單片機(jī)的選擇在整個系統(tǒng)設(shè)計中至關(guān)重要，要滿足大內(nèi)存、高速率、通用性、價格便宜等要求，本課題選擇 AT89S52 作為主控芯片。(3) 分度數(shù)：衡器的測量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用 n 表示。(2) 分度值：電子秤的測量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。 電子秤的計量性能電子秤的計量性能涉及的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、分度數(shù)、準(zhǔn)確度等級等。運算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時，CPU 發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機(jī)打印。 電子秤的工作原理當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺上時，其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力一電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系（一般成正比關(guān)系）的電信號（電壓或電流等） 。這部分習(xí)慣上稱載荷測量裝置或二次儀表。對稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對被稱物體的狀態(tài)的影響要??；能在較差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。2） 稱重傳感器即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計量求值的信號所用的一種輔助手段。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 5 電子秤的主要組成 電子秤的基本結(jié)構(gòu) 電子秤是利用物體的重力作用來確定物體質(zhì)量（重量）的測量儀器，也可用來確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換的能力，而且滿足設(shè)計要求，可以顯示購物清單、所稱量的物體信息等相關(guān)內(nèi)容，當(dāng)需要增加擴(kuò)展功能時可以通過切換液晶顯示界面的方式來實現(xiàn)。這樣在處理輸入輸出接口時需要另行擴(kuò)展足夠多的 I/O 接口供數(shù)碼管使用，比較麻煩。結(jié)構(gòu)簡圖如圖 12 所示：數(shù)據(jù)采集 AD 轉(zhuǎn)換 單片機(jī)處理 LED 顯示按鍵處理 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 4圖 12 帶有鍵盤輸入的結(jié)構(gòu)簡圖此方案設(shè)計的電子秤，可以實現(xiàn)稱物計價功能，但是局限于數(shù)碼管的功能，在顯示時只能顯示單價、購物總額以及簡單的貨物代碼等。又因為采用了具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)，系統(tǒng)電路過于簡單，系統(tǒng)硬件的擴(kuò)展必受到限制，電子秤的功能過于單一，達(dá)不到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。缺點是：硬件部分簡單，雖然可以實現(xiàn)電子稱基本的稱重功能，但是不能實現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的輸入，無法根據(jù)實際情況靈活地設(shè)定各種控制參數(shù)。方案一 數(shù)碼管顯示：數(shù)據(jù)采集 AD 轉(zhuǎn)換 單片機(jī)處理 LED 顯示圖 11 數(shù)碼管顯示方案此方案利用數(shù)碼管顯示物體重量，簡單可行，可以采用內(nèi)部帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)。在未稱重狀態(tài)下系統(tǒng) 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 3應(yīng)具備顯示年月日、星期及時鐘功能。本課題的主要設(shè)計任務(wù)如下所述：1）系統(tǒng)可實現(xiàn)電子稱基本的稱重功能（稱重范圍為 0～5Kg，重量誤差不大于177。該系統(tǒng)可以分為單片機(jī)最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人機(jī)交互界面系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、時鐘及語音報數(shù)六大部分組成。二、具體要求本課題研究的內(nèi)容是以單片機(jī) STC89C52RC 為控制核心，實現(xiàn)電子秤的基本策略及價格計算功能。在擴(kuò)展功能上，本設(shè)計增加了一個過載報警提示功能和電子日歷功能使本電子稱的設(shè)計更人性化智能化。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送給控制器處理，由控制器完成對該數(shù)字量的處理，驅(qū)動顯示模塊完成人機(jī)間的信息交換。按照設(shè)計的基本要求，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)交互液晶顯示界面模塊。輸出電壓信號通常很小，需要通過前端信號處理電路進(jìn)行準(zhǔn)確的線性放大。常規(guī)的測試儀器儀表和控制裝置被更先進(jìn)的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測量儀器在遠(yuǎn)離、功能、精度及自動化水平定方面發(fā)生了巨大變化，并相應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實驗和應(yīng)用工程的自動化程度得以顯著提高。我國電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。電子秤與機(jī)械秤比較有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、價格低、實用價值強(qiáng)、維護(hù)方便等特點，可在各種環(huán)境工作，重量信號可遠(yuǎn)傳，易于實現(xiàn)重量顯示數(shù)字化，易于與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，提高勞動生產(chǎn)率。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計量器具，是國計民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會經(jīng)濟(jì)效益的提高。本系統(tǒng)的設(shè)計主要從硬件電路設(shè)計，軟件編程調(diào)試，實物焊接調(diào)試三部分進(jìn)