【正文】 查詢液晶顯示模塊內(nèi)部控制器的狀態(tài)，各參量含義如下： BUSY： 1內(nèi)部在工 作 0正常狀態(tài)； ON/OFF： 1顯示關(guān)閉 0顯示打開； RESET： 1復(fù)位 狀態(tài) 0正常狀態(tài)； 在 BUSY 和 RESET 狀態(tài)時(shí)，除讀狀態(tài)指令外，其它指令均不對(duì)液晶顯示模塊產(chǎn)生作用。 (3)頁(yè)（ PAGE）設(shè)置指令 R/WRS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 00 100111 頁(yè)號(hào)（ 07） 顯示 RAM 共 64 行，分 8 頁(yè)，每頁(yè) 8 行。在字模的記載方式如圖 36 所示： 15 圖 36 “A”字模圖 1602LCD 指令系統(tǒng) 表 32 1602LCD 指令表 指令命令 控制信號(hào) 控制代碼 引 腳 R/W RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 顯示開關(guān) 0 0 0 0 1 1 1 1 1 I/O 顯示起示行設(shè)置 0 0 1 1 X X X X X X 頁(yè)設(shè)置 0 0 1 0 1 1 1 X X X 列地址設(shè)置 0 0 1 X X X X X X X 讀狀態(tài) 1 0 BUSY 0 ON/OFF RST 0 0 0 0 寫數(shù)據(jù) 0 1 寫數(shù)據(jù) 讀數(shù)據(jù) 1 1 讀數(shù)據(jù) (1)顯示開 /關(guān)指令 16 R/WRS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 00 0 0 1 1 1 1 1 1/0 當(dāng) DB0＝ 1 時(shí)， LCD 顯示 RAM 中的內(nèi)容； DB0＝ 0 時(shí)，關(guān)閉顯示。那么，得到了漢字的內(nèi)碼后，還僅是一組數(shù)字，若要在屏幕上顯示，就涉及到文字的字模，字模雖然也是一組數(shù)字，但它的意義卻與數(shù)字的意義有了根本的變化，它是用數(shù)字的各位信息來(lái)記載英文或漢字的形狀，如英文的 39。而對(duì)于中文，常用卻有 6000 以上，于是我們的 DOS 前輩想了一個(gè)辦法，就是將 ASCII 表的高 128 個(gè)很少用到的數(shù)值以兩個(gè)為一組來(lái)表示漢字，即漢字的內(nèi)碼。 點(diǎn)陣 LCD 的顯示原理 在數(shù)字電路中，所有的數(shù)據(jù)都是以 0 和 1 保存的，對(duì) LCD 控制器進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)操作，可以得到不同的結(jié)果?？赏瓿蓤D形顯示，也可以顯示 48 個(gè) (162 點(diǎn)陣 ) 字母 [12]。 CPU 可采用中斷、 查詢或者程序延時(shí)等方式讀取 HX711 的轉(zhuǎn)換結(jié)果，本設(shè)計(jì)采用查詢方式 [11]。轉(zhuǎn)換結(jié)果分高 8 位、低 4 位與 P0 口相連，分兩次讀入，所以 12/8 端接地。本次設(shè)計(jì)采用單極性接法，如圖 34 所示。則可以利用此線驅(qū)動(dòng)一信號(hào)二極管的亮滅，從而表示是否處于 A/D 轉(zhuǎn)換。 輸出信號(hào)有： XI：工作狀態(tài)信號(hào)線。 當(dāng) R/C=0，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換： 當(dāng) A0=0，啟動(dòng) 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換方式；當(dāng) A0=1，啟動(dòng) 8 位轉(zhuǎn)換方式。 PDSCK：數(shù)據(jù)輸出格式選擇控制信號(hào)。當(dāng) CS=0， CE=1 同時(shí)滿足時(shí)， HX711 才處于工作狀態(tài)，否則工作被禁止。 VSUP：片啟動(dòng)信號(hào)。 HX711 采用 16 腳雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝如下圖 33 所示 [10]。它采用逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 25us，轉(zhuǎn)換精度為 %，所以適合于高精度的快速轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng)。 51 單片機(jī)的復(fù)位是由 RESET 引腳來(lái)控制的，此引腳與高電平相接超過(guò) 24 個(gè)振蕩周期后 ， 51 單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到 RESET 引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查 EA 引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器 PC＝ 0000H，這表明程序從 0000H 地址單元開始執(zhí)行。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。如果RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī) 就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運(yùn)行。在本系統(tǒng)中，硬件電路的構(gòu)成主要有以下幾部分： STC89C52 的最小系統(tǒng)構(gòu)成、電源電路、數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交換電路等 [9]。由于傳感器輸出的為模擬信號(hào)，所以需要對(duì)其進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以便單片機(jī)接收。 在本系統(tǒng)中用于稱量的主要器件是稱重傳感器，稱重傳感器在受到壓力或拉力時(shí)會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，受到不同壓力或拉力是產(chǎn)生的電信號(hào)也隨著變化，而且力與電信號(hào)的關(guān)系一般為線性關(guān)系?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 STC89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能 ： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及 時(shí)鐘電路 。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 單片機(jī)的典型代表是 Intel 公司在 20 世紀(jì) 80 年代初設(shè)計(jì)生產(chǎn)的 MCS51 單片機(jī)。以突出其高速海量數(shù)值運(yùn)算能力，在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖象處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信中得到了廣泛的 應(yīng)用；單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和低廉的成本，廣泛應(yīng)用于家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。 3 硬件電路設(shè)計(jì) STC89C52 單片機(jī)介紹 STC89C52 單片機(jī)綜述 單片機(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)分支。在本系統(tǒng)中，設(shè)置報(bào)警的目的就是在超出電子秤測(cè)量范圍時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提示用戶，防止損壞儀器。這里我們采用1602LCD 液晶顯示器，主要用于顯示數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。 LCD 液晶顯示具有顯示質(zhì)量高，數(shù)字式接口，體積小，重量輕，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)據(jù)顯示有兩種方案： LED（全稱： Light Emitting Diode）數(shù)碼顯示和 LCD（全稱： Liquid Crystal Display）液晶顯示。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的電子秤需要設(shè)置最大量程和清零去皮 [8]。 鑒于上述兩種方法的缺點(diǎn)，我們可以采用 掃描式的方法來(lái)判斷按鍵事件。第二種方法同樣不容易檢測(cè)按鍵的按下、釋放及長(zhǎng)按鍵等事件。在中斷處理程序中，往往需要執(zhí)行這樣一個(gè)操作序列：延時(shí)一定的時(shí)間去抖，如果按鍵有效，那么等待按鍵釋放。 ② 如果按鍵數(shù)較少，那么可以直接將按鍵接到單片機(jī)的 I/O 口，然后各按鍵取邏輯或送到單片機(jī)的中斷管腳（對(duì)于 51 體系），單片機(jī)響應(yīng)中斷后再去讀取 I/O 口的數(shù)據(jù)。而一般的實(shí)現(xiàn)方法包括： ① 外接鍵盤掃描芯片（例如 8279,7279 等），然后由該芯片來(lái)完成去抖、鍵值讀取、中斷請(qǐng)求等功能。 鍵盤處理部分方案的論證 目前，微機(jī)系統(tǒng)中最常用的是觸電式開關(guān)按鍵。所有控制由管腳輸入，芯片內(nèi)寄存器無(wú)需編程可選擇 10Hz 或 80Hz 的輸出數(shù)據(jù)速率，同步抑制 50Hz 和 60Hz 的電源干擾耗電量（含穩(wěn)壓電源電路）。同時(shí)穩(wěn)壓電路可直接向外部傳感器和芯片內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器無(wú)需任何外接器件，必要時(shí)也可使用外接晶振或時(shí)鐘。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡(jiǎn)化了開機(jī) 的初始化過(guò)程 [7]。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的 A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無(wú)需另外的模擬電源。40mV。通道 A 的可編程增益為 128 ， 9 對(duì)應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為 177。該芯片與后端 MCU 芯片的接口和編程非常簡(jiǎn)單，所有控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，無(wú)需對(duì)芯片內(nèi)部的寄存器編程。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。由于內(nèi)部線路采用惠斯通電橋，當(dāng) 彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出信號(hào)電壓可由下式（ 21）給出： E i nR4 R4R3 R3R2 R2R1 R1)42( 42E ??????? ??????? △△△△RR RRout （ 21） A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會(huì)使得整個(gè)設(shè)計(jì)毫無(wú)意義。其工作原理如圖 25 所示： 其工作原理：用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。 (5)傳感器使用過(guò)程受溫度影響的特性和蠕變特性 經(jīng)過(guò)查詢資料對(duì)比，適合本設(shè)計(jì)的可以用平行梁應(yīng)變式傳感器，最大量程為 5Kg，精度為 %，滿量程時(shí)誤差為 +；有考慮到秤臺(tái)自重，震動(dòng)和沖擊分量，還要避免超重破壞傳感器，允許最大量程時(shí)誤差 +，可滿足本系統(tǒng)的精度要求。 (4)傳感器的量程范圍。 (3)傳感器的精度等級(jí)。 8 圖 25 傳感器工作原理圖 稱重傳感器在選用過(guò)程中一般要考慮以下問(wèn)題： (1)安裝要求，有些場(chǎng)合就直適合某種特定的稱重傳感器。它不受測(cè)力點(diǎn)變化的影 響。柱環(huán)式傳感器由于本身的結(jié)構(gòu)特性目前大多僅用于測(cè)量拉力，其精度一般在 到 之間。橋式傳感器的彈性體形狀像橋，因此得得名。柱 式傳感器的測(cè)量范圍都很大，一般最大可以達(dá)到幾百噸，它剛性好，抗過(guò)載能力強(qiáng)，加工也簡(jiǎn)單，重量也比較輕。稱重傳感器按結(jié)構(gòu)類型分主要有 S 行雙連孔式傳感器 ,柱式傳感器 ,輪輻式與橋式傳感 ,柱環(huán)式傳感器 ,剪切梁式傳感器和單 S 梁式傳感器。 稱重傳感器是力傳感器當(dāng)中一個(gè)重要的品種 ,實(shí)際應(yīng)用及其廣泛。其中敏感元件指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換部分指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵隽哭D(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。 傳感器的選擇 傳感器的定義：能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 第四， STC89X52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52 的優(yōu)勢(shì)： 第一， STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。這種新型的智能儀表報(bào)警電路 壓力傳感器 AD 轉(zhuǎn)換器 鍵盤控制 時(shí)鐘芯片 信號(hào)轉(zhuǎn)換 FPGA 報(bào)警電路 鍵盤控制 LCD 顯示 壓力傳感器 7 在測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。鑒于本電子稱的設(shè)計(jì)并不太復(fù)雜，單片機(jī)完全能實(shí)現(xiàn)所需功能，所以在具 體設(shè)計(jì)時(shí)，采用了第三種設(shè)計(jì)方案。 雖然以 FPGA 為核心的電子稱系統(tǒng)很優(yōu)化，但只有在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中其高集成度才能更好得以體現(xiàn)。其中控制器采用 Xilinx 公司可編程器件 FPGA 為核心，基于 ISE 軟件平臺(tái)，采用 VHDL 編程實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、 LED 和 LCD 驅(qū)動(dòng)、時(shí)鐘芯片的 I2C 通訊、鍵盤控制等模塊。 采用 FPGA 測(cè)頻測(cè)量精度高，測(cè)量頻率范圍大，而且編程靈活、調(diào)試方便，設(shè)計(jì)要求的精度較高，所以要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好，抗干擾能力要強(qiáng)。 方案四 采用以現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA)為控制核心，利用 EDA 軟件編程，下載燒制實(shí)現(xiàn)。但其缺點(diǎn)是外圍電路比較復(fù)雜 ,編程復(fù)雜。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 23 所示 : 數(shù)據(jù)采集 數(shù)碼管顯示 單片機(jī) 數(shù)據(jù)采集 鍵盤輸入 數(shù)碼管顯示 單片機(jī) 單 片 機(jī) LCD 顯示 6 圖 23 LCD 顯示的方案 目前單片機(jī)技術(shù)比較成熟，功能也比較強(qiáng)大，被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大整形后送入單片機(jī)，由單片機(jī)對(duì)測(cè)量信