【正文】 /***************************************************** 函 數(shù) 名： DisplayListChar() 功 能：按指定位置在 1602顯示一串字符 說(shuō) 明： X為列， Y 為行， *DData為字符串 入口參數(shù)： X， Y， DData 返 回 值：無(wú) *****************************************************/ void DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char code *DData) { unsigned char ListLength。 //算出指令碼 WriteCommandLCD(X, 0)。 //當(dāng)要顯示第二行時(shí)地址碼 +0x40。= 0xF。= 0x1。 // 顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 WriteCommandLCD(0x0C,1)。 //關(guān)閉顯示 WriteCommandLCD(0x01,1)。 WriteCommandLCD(0x38,1)。 WriteCommandLCD(0x38,0)。 WriteCommandLCD(0x38,0)。 WriteCommandLCD(0x38,0)。Busy) //硬件使用時(shí)，不延遲，打開(kāi) while循環(huán) return(LCD_Data)。 // Delay5Ms()。 LCD_E = 1。 LCD_E = 0。 LCD_RW = 1。 } /***************************************************** 函 數(shù) 名： ReadStatusLCD() 功 能：讀取 1602 狀態(tài) 說(shuō) 明：如果為忙，則一直等到非忙為止 入口參數(shù)：無(wú) 返 回 值： LCD_Data *****************************************************/ unsigned char ReadStatusLCD(void) { LCD_Data = 0xFF。 LCD_E = 1。 LCD_E = 0。 LCD_RW = 1。 LCD_E = 1。 LCD_E = 0。 LCD_RW = 0。 //根據(jù)需要檢測(cè)忙 LCD_Data = WCLCD。 //延時(shí) LCD_E = 1。 //若晶振速度太高可以在這后加小的延時(shí) LCD_E = 0。 LCD_RW = 0。 //檢測(cè)忙 LCD_Data = WDLCD。 //1111,0111 清 ADC_FLAG 位 , 關(guān)閉 A/D轉(zhuǎn)換 return (ADC_RES2|ADC_RESL)。 //0001,0000 測(cè)試 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束否 } ADC_CONTR amp。 while (AD_finished == 0 ) //等待 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束 { AD_finished = (ADC_CONTR amp。 //使輸入電壓達(dá)到穩(wěn)定 ADC_CONTR |= 0x08。 ADC_CONTR |= 0x80。 //1110,0000清 ADC_FLAG， ADC_START位和低三位 ADC_CONTR |= channel。 _nop_()。= 0x07。 //A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果高 8 位 ADC_RESL = 0。 圖 11 程序流程圖 AD 采樣程序塊 本文設(shè)計(jì)的 STC12C5A60S2 片內(nèi) AD程序如下： include // // SPEED1 SPEED0 A/D 轉(zhuǎn)換所需時(shí)間 define AD_SPEED 0x60 // 0110,0000 1 1 90 個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 , // CPU工作頻率 21MHz 時(shí) A/D轉(zhuǎn)換速度約 300KHz //define AD_SPEED 0x40 //0100,0000 1 0 140 個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 //define AD_SPEED 0x20 //0010,0000 0 1 280 個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 16 //define AD_SPEED 0x00 //0000,0000 0 0 420 個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換一次 // unsigned int get_AD_result(unsigned char channel) { unsigned char AD_finished=0。主程序的功能是系統(tǒng)初始化，管理和調(diào)用各個(gè)子程序。程序結(jié)構(gòu)如圖 10所示。這三個(gè)方面的操作分別在主程序中來(lái)進(jìn)行。開(kāi)發(fā)人員可用IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件，然后分別有 C51 及 A51 編輯器編譯連接生成單片機(jī)可執(zhí)行的二進(jìn)制文件（ .HEX），然后通過(guò)單片機(jī)的燒寫(xiě)軟件將 HEX 文件燒入單片機(jī)內(nèi)。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 Keil c51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。 圖 9 1602 液晶模塊的寫(xiě)操作時(shí)序 14 4 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)應(yīng)用程序組成 本設(shè)計(jì)采 用 C語(yǔ)言 編程，編譯環(huán)境為 keil UV3。 12 圖 7 1602 液晶模塊的接線圖 1602液晶模塊的初始化過(guò)程： 延遲 15ms 寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） 延遲 5ms 寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） 延遲 5ms 寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） （以后每次寫(xiě)指令、讀 /寫(xiě)數(shù)據(jù)操作之前均需檢測(cè)忙信號(hào)） 寫(xiě)指令 38H：顯示模式設(shè)置 寫(xiě)指令 08H：顯示關(guān)閉 寫(xiě)指令 01H：顯示清屏 寫(xiě)指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 寫(xiě)指令 0CH：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置 13 1602液晶模塊的 讀操作時(shí)序如圖 8 所示。 圖 6 傳感器放大電路 顯示電路 1602液晶模塊的引腳連線如圖 7。為了提高后級(jí)對(duì)共模信號(hào)的抑制，反饋電阻 R3也采用精密多圈可調(diào)電阻。傳感器信號(hào)首先進(jìn)過(guò)前級(jí)進(jìn)行初步放大，接著進(jìn)入后級(jí)。主控制器電路如圖 5所示。由傳感器模塊、主機(jī)接口模塊、按鍵與顯示模塊組成。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級(jí)的儀器放大器可以做到很高的增益，進(jìn)而得到很高的共模抑制比。同時(shí)，南于前置放大器的輸出阻抗很低，同時(shí)又采用共模驅(qū)動(dòng)技術(shù)，避免了阻容耦合電路中的阻、容元件參數(shù)不對(duì)稱(chēng)（匹配）導(dǎo)致的共模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的情況發(fā)生。更值得一提的是，在理論上并聯(lián)型差動(dòng)放人器的共模抑制比與電路的外圍電 阻的精度和阻值無(wú)關(guān)。 為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放人，其設(shè)計(jì)電路如圖 4 所示： 圖 4 利用高精度低漂移運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動(dòng)放大器 1． 前級(jí)采用運(yùn)放 Al 和 A2 組成并聯(lián)型差動(dòng)放大器。而集成化儀器放大器作為心電前置放大器時(shí)，由于極化電壓的存在，前置放大器的增益只能在幾十倍以?xún)?nèi)，這就使得集成化儀器放大器作為前置放大器時(shí)的共模抑制比不可能很高。 一般說(shuō)來(lái)，集成化儀用放大器具有很高的共模抑制比和輸入阻抗，因而在傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中都是把集成化儀器放人器作為前置放人器。所以，此種方案不宜采用。在前級(jí)處理電路部分，我們考慮可以采用以下幾種方案： 方案一：利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成前級(jí)處理電路； 普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。這樣小的電阻變化既難以直接精確測(cè)量，又不便直接處理。穩(wěn)定 的增益量可以保證其負(fù)反饋回路的穩(wěn)定性，并且最好選用高阻值的電阻和多圈電位器。 ），從而保證了放大環(huán)節(jié)對(duì)零點(diǎn)漂移的要求。按照輸入電壓 20mV，分辨率 20220 碼的情況，漂移要小于 1 舊。而 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為 0～ 2V，因此放大環(huán)節(jié)要有 100 倍左右的增益。由于內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出信號(hào)電壓可由下式給出： 上式說(shuō)明電橋的輸出電壓 V和四個(gè)橋臂的應(yīng)變 片感受的應(yīng)變量的代數(shù)和成正比。其測(cè)量原理：用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。 Rd RaRc RbRes Bridge EinEout 圖 3 稱(chēng)重傳感器原理圖 8 本設(shè)計(jì)的測(cè)量電路采用最常見(jiàn)的橋式測(cè)量電路，用到的是電阻應(yīng)變傳感器半橋式測(cè)量電路。由于惠斯登電橋具諸如抑制溫度變化的影響，抑制干擾，補(bǔ)償方便等優(yōu)點(diǎn)，所以該傳感器測(cè)量精度高、溫度特性好、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種結(jié)構(gòu)的動(dòng)、靜態(tài)測(cè)量及各種電子稈的一次儀表。 ，可以滿足本系統(tǒng)的精度要求。重量誤差應(yīng)控制存177。傳感器的量程應(yīng)根據(jù)皮帶秤的最大流量來(lái)選擇。本設(shè)計(jì)要求稱(chēng)重范圍 0600g，重量誤差不大于 。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱(chēng)物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。 傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱(chēng)量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最人偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。 圖 2 STC12C5A60S2 單片機(jī)的引腳圖 7 數(shù)據(jù)采集部分 電子秤的數(shù)據(jù)采集部分主要包括稱(chēng)重傳感器、處理電路電路，因此對(duì)于這部分的論證主要分兩方面。STC12C5A60S2內(nèi)部帶有 60KB的程序存儲(chǔ)器，并且?guī)в?8路 10位精度的 A/D轉(zhuǎn)換器，基本上已經(jīng)能夠滿足我們的需要。作為一般小商品稱(chēng)重需求，我們只需要選擇 10位的 A/D 轉(zhuǎn)換器就可以了。 經(jīng)過(guò)放大電路的信號(hào)是模擬信號(hào)即模擬量，需要把它變成數(shù)字量才能送入單片機(jī)控制系統(tǒng)受理，所以需要有 A/D轉(zhuǎn)換電路。 第五， 自帶上電復(fù)位電路，可減低單片機(jī)外圍電路的復(fù)雜程度。這些配置能夠很好地實(shí)現(xiàn)本儀器的測(cè)量和控制要求。 STC12C5A60S2 與 MCS51相比有如下優(yōu)勢(shì)： 第一， 指令集與 MCS51系列單片機(jī)完全兼容 第二， 片內(nèi)存儲(chǔ)器采用閃速存儲(chǔ)器，并且支持 SPIISP在線編程，使程序?qū)懭敫臃奖?，提高了調(diào)試效率，縮短了開(kāi)發(fā)周期； 第三， 提供了更小尺寸的芯片，使整個(gè)硬件電路體積更小。再則由于系統(tǒng)沒(méi)有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，又考慮到本設(shè)計(jì)中程序部分比較大，根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的分 析，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的的系統(tǒng)，可以選用帶 A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直6 接存儲(chǔ)存片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，這樣電路也可簡(jiǎn)化。 控制器部分 本設(shè)計(jì)由于要求必須使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器，而且以單片機(jī)為主控制器的設(shè)計(jì)，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新型的只需要改變軟件程序就可以更新?lián)Q代的“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)”。 5 2 系統(tǒng)方案論證與選型 按照本設(shè)計(jì)功能的要求，系統(tǒng)由 5 個(gè)部分組成：控制器部分、測(cè)量部分、數(shù)據(jù)顯示部分、鍵盤(pán)部分、和電路電源部分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖如圖 1 所示。主標(biāo)志及等級(jí) 電子秤分類(lèi) 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 4 要技術(shù)指標(biāo)為：稱(chēng)量范圍 0～ 600g，分度值 1kg，精度等級(jí) III 級(jí)，電源 AC220V。 綜上所述，本設(shè)計(jì)的主要思路是：利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能外，還增加了打印和通訊功能，可以實(shí)現(xiàn)和其他機(jī)器或設(shè)備（包括上位 PC機(jī)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備 ）交換數(shù)據(jù)，除此之外，系統(tǒng)的微控制器部分選擇了兼容性比較好的 51系列單片機(jī)，在系統(tǒng)更新?lián)Q代的時(shí)候，只需要增加很少的硬件電路，甚至僅僅刪改系統(tǒng)控制程序就能夠?qū)崿F(xiàn)。彈簧盤(pán)秤制造工藝要求較高，彈簧的疲勞問(wèn)題無(wú)法徹底解決，一旦超過(guò)彈簧彈性限度，彈簧秤就會(huì)產(chǎn)生很大誤差，以至損壞，影響到稱(chēng)重的準(zhǔn)確性和可靠性，只是一種暫時(shí)的代用品，也被列入逐漸取消的行列。 d (4) 準(zhǔn)確度 等級(jí) 國(guó)際法制計(jì)量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成 T、 II、 III、Ⅳ四類(lèi)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) n 的范圍，如表 1 所示： 表 1 不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) 本設(shè)計(jì)思路 目前，臺(tái)式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍，但存在較大的局限性：體積大、成本高、攜帶 不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約。 (3) 分度數(shù)：衡器的測(cè)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(cè)量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。 電子秤的計(jì)量性能 電子秤的計(jì)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(jí)等。運(yùn)算結(jié)果送到