【正文】 是單片機(jī)，因其極高的性價比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。每個按鍵對應(yīng)的流程圖如下所示。按鍵1實(shí)現(xiàn)對單價或上限閾值加一的功能。在本次設(shè)計中，總共用到三個按鍵。另外完成A/D的采樣結(jié)果從二進(jìn)制數(shù)向BCD碼轉(zhuǎn)化[14]。圖42 AD數(shù)據(jù)采集及處理子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理子程序是整個程序的核心。其轉(zhuǎn)換方式可以采用程序查詢方式，延時等待方式和中斷方式三種。圖41 主程序流程圖數(shù)據(jù)采集由ADC0809芯片來完成，主要分為啟動、讀取數(shù)據(jù)、等待轉(zhuǎn)換結(jié)束、讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果、采集的數(shù)據(jù)求和、取平均（退出）幾個步驟。其設(shè)計電路如圖39所示，將蜂鳴器的正極接VCC，負(fù)極接三極管8550的集電極，8550無法導(dǎo)通，蜂鳴器不叫，8550導(dǎo)通，蜂鳴器報警。第16腳：背光源負(fù)極 LCD1602的電路設(shè)計如下圖所示： 圖38 LCD1602的結(jié)構(gòu)圖其中數(shù)據(jù)口接單片機(jī)的P0口。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第2腳：VDD接5V正電源。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可[13]。用LCD顯示一個字符時比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動（Static）、單純矩陣驅(qū)動（Simple Matrix）和主動矩陣驅(qū)動（Active Matrix）三種。液晶顯示的分類方法有很多種，通常可按其顯示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。Flash 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V 編程電壓Vpp。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。 EA/VPP：外部訪問允許。PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0位置位，可禁止ALE操作。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。 圖36 AT89C52芯片引腳圖P1口：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。P0口：P0口是一組8 位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。AT89C52P為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。 圖35 A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖AT89C52是51系列單片機(jī)的一個型號，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。由于ADC0809芯片的時鐘頻率的要求，則需將單片機(jī)的ALE信號分頻再傳給ADC0809，本設(shè)計選用兩個D觸發(fā)器對ALE信號進(jìn)行分頻。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上[12]。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。要求時鐘頻率不高于640KHZ； 　　REF（+）、REF（）：基準(zhǔn)電壓； 　　Vcc：電源，＋5V； GND：地。圖34 ADC0809芯片的引腳結(jié)構(gòu)示意圖IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端；　　D0～D7：8位數(shù)字量輸出端；　　A、B、C：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路；　　ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效； 　　START： A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）； 　　EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）； 　　OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。圖33 ADC0809芯片的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)示意圖由圖33可知，ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 測量電路是電子秤設(shè)計電路中是一個重要的環(huán)節(jié)，我們在制作的過程中應(yīng)盡量選擇好元件，調(diào)整好測量的范圍的精確度，以減小測量數(shù)據(jù)的誤差。其特點(diǎn)是：當(dāng)R1R3＝R2R4時，電橋輸出Uo為零，電橋處于平衡狀態(tài)，否則電橋不平衡，就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計來測量，所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。所以測量電路應(yīng)當(dāng)能精確測量出很小的電阻變化，電阻應(yīng)變傳感器中常用的是橋式測量電路[8]。其中K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，ε為電阻絲長度相對變化，E為電橋供電電壓。全橋測量電路（全橋電路如圖32所示）中，將受力狀態(tài)相同的兩片應(yīng)變計接入電橋?qū)?，不同的接入鄰邊[8]。滯后和蠕變是關(guān)于應(yīng)變片及粘合劑的誤差。產(chǎn)生非線性誤差的原因很多，一般來說主要是由結(jié)構(gòu)設(shè)計決定，通過線性補(bǔ)償，也可得到改善[7]。對于因溫度變化對橋路零點(diǎn)輸出及靈敏度的影響，即使采用同一批應(yīng)變計，也會因應(yīng)變計之間稍有溫度特性之差而引起誤差，所以對要求精度較高的傳感器，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償，解決的方法是在被粘貼的基片上采用適當(dāng)溫度系數(shù)的自動補(bǔ)償片，并從外部對它加以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。圖31 應(yīng)變式傳感器安裝示意圖在制作過程中，由于有些電阻應(yīng)變計本身就存在誤差，產(chǎn)生誤差的因素很多，在測量時我們一定要特別注意，尤其以溫度的影響最重要，環(huán)境溫度影響電阻值變化的原因主要是：①應(yīng)變計敏感絲柵電阻溫度系數(shù)；②應(yīng)變計絲柵的線膨脹系數(shù)與彈性體的線膨脹系數(shù)不一致[6]。彈性體在外載荷作用下產(chǎn)生應(yīng)變時，通過粘接劑傳遞給電阻應(yīng)變計，引起電阻值改變，其結(jié)果使電橋產(chǎn)生不平衡輸出，此輸出與外載荷成正比。 3硬件設(shè)計電阻應(yīng)變式傳感器由電阻應(yīng)變計、彈性體和測量電路三部分組成[4]。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號經(jīng)單片機(jī)處理后送顯示器顯示。無外力作用時，橋路平衡，輸出電壓為零；有外力作用時，電阻應(yīng)變計的阻值發(fā)生變化，橋路失去平衡，有相應(yīng)的電壓輸出。綜合考慮本次設(shè)計要求、現(xiàn)有元器件資源、元器件價格和對元器件的熟悉掌握程度，本次設(shè)計選用AT89C52作為CPU控制器，ADC0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，LCD1602作為顯示器件，再配以其他相關(guān)元器件來實(shí)現(xiàn)硬件電路的設(shè)計。但價格相對較高。方案二：采用32位的ARM2138作為系統(tǒng)控制器。AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可以提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。綜上所述，由于考慮到8位模數(shù)轉(zhuǎn)換已經(jīng)滿足本次設(shè)計要求，而且ADC0809的價格相對較低，所以本設(shè)計采用ADC0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。