【正文】 含三個(gè)層次：一是整體系統(tǒng)的初始化，二是鍵盤按鍵的檢測(cè)，三是數(shù)據(jù)信號(hào)采集以及數(shù)據(jù)處理并在液晶顯示。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 17 頁(yè) 共 42 頁(yè) 圖 LCD1602與單片機(jī)連接圖 單片機(jī)對(duì)液晶控制功能主要通過(guò) RS 與 R/W 端口的高低點(diǎn)位來(lái)控制 （ 1） D0~D7 都是數(shù)據(jù)輸出端口； （ 2） RS 是寄存器的選擇控制端， RS 高電平是數(shù)據(jù)寄存器， RS低電平是指令寄存器； （ 3） R/W 高電平讀操作， R/W低電平寫操作； （ 4） RS 和 R/W 同時(shí)為低電平時(shí)，可寫入指令或顯示地址； （ 5） RS 為低電平， R/W 為高電平時(shí)讀忙信號(hào)； （ 6） RS 為高電平， R/W 為低電平時(shí)寫入數(shù)據(jù)； 超重報(bào)警電路 電子稱在空載和超載的情況發(fā)出警報(bào)以防對(duì)機(jī)器產(chǎn)生不良的影響，本課題采用的是 PNP 三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的報(bào)警功能，三極管的基極電位由與單片機(jī)相連接的 P10 端口控制，當(dāng)單片機(jī)的 P10 口輸出為低電平時(shí)，三極管則是導(dǎo)通的狀態(tài)，蜂鳴器的正極與電源接通，則蜂鳴器被接通；單片機(jī) P10 口輸 出高電平時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)則蜂鳴器不報(bào)警，圖 為報(bào)警電路連接圖。 圖 復(fù)位電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 16 頁(yè) 共 42 頁(yè) 數(shù)據(jù)的輸出顯示 LCD1602 為了將本課題的顯示效果更加的明顯，在這里使用了 16 位的 LCD1602 帶有 LED背光源，強(qiáng)光下顯示效果更佳，圖 是 PROTEUS 中 14管腳 LCD1602 的管腳圖 圖 LCD1602管腳圖 引腳功能表如表 。 圖 時(shí)鐘振蕩電路 復(fù)位電路如圖 所示：有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種 ,RST 引腳與單片機(jī)的控制復(fù)位端口像連接，復(fù)位信號(hào)是高電平有效。 圖 單片機(jī)與個(gè)芯片連接圖 （ RXD）與 (TXD)是程序下載端口， P0都用作液晶顯示端口， P3端口都與矩陣式鍵盤相連接， 。 圖 STC89C52RC的管腳圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 14 頁(yè) 共 42 頁(yè) 如表 所示為 STC89C52 管腳功能表 表 STC89C52RC管腳功能表 端口 引腳功能 P0 雙向 I/O通道，存取外存儲(chǔ)器 做低 8位地址和數(shù)據(jù)總線；程序檢驗(yàn)做輸出指令字節(jié) P1 雙向 I/O通道，程序檢測(cè)中做低 8位地址字節(jié) P2 雙向 I/O通道，存取外存儲(chǔ)器時(shí)，提供高 8位地址 P3 雙向 I/O通道，還能用于實(shí)現(xiàn)第二功能 ALE/PROG_________ 地址鎖存允許輸出 PSEN_________ 程序存儲(chǔ)器讀選通 輸出 EA____/VPP EA____=1， CPU執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令， EA____=0， CPU執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)指令 XTAL1 作為振蕩器倒向放大器輸入，使用外振蕩器時(shí)，必須接地。電源電路為單片機(jī)提供電源復(fù)位電路是令單片機(jī)從程序的最初開(kāi)始進(jìn)行運(yùn)行，就像電腦的重啟 [4]。 表 矩陣式鍵盤功能表 1 3 4 去皮 4 5 6 重測(cè) 7 8 9 返回 * 0 總價(jià) 鍵盤按鍵連接圖 在使用矩陣式鍵盤時(shí)， 4 行 4 列交叉，行與列之間通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行電位的掃描，連接圖如圖 所示 圖 矩陣式鍵盤的連接圖 矩陣式鍵盤 4根行線與單片機(jī) P30~P33端口相接， 4根列線與單片機(jī) P34~P37端口相連，由單片機(jī)掃描行列線上的 高低電位。 表 HX711管腳功能表 管腳號(hào) 名稱 性能 描述 1 VSUP 電源 穩(wěn)壓電路供電電源： ~ 2 BASE 模擬輸出 穩(wěn)壓電路控制輸出 3 AVDD 電源 模擬電源： ~ 4 VFB 模擬輸入 穩(wěn)壓電路控制輸入 5 AGND 地 模擬地 6 VBG 模擬輸入 參考電源輸出 7 INA 模擬輸 入 通道 A負(fù)輸入端 8 INA+ 模擬輸入 通道 A正輸入端 9 INB 模擬輸入 通道 B負(fù)輸入端 10 INB+ 模擬輸入 通道 B正輸入端 11 PD_SCK 數(shù)字輸入 斷電控制和串口時(shí)鐘輸入 12 DOUT 數(shù)字輸出 串口數(shù)據(jù)輸出 13 XO 數(shù)字輸入輸出 晶振輸入（不用晶振是為無(wú)連接） 14 XI 數(shù)字輸入 外部時(shí)鐘或晶振輸入， 0：使用片內(nèi)振蕩器 15 RATE 數(shù)字輸入 輸出數(shù)據(jù)速率控制， 0:10Hz； 1:80Hz 16 DVDD 電源 數(shù)字電源： ~ 模擬 信號(hào)的放大 在第 2 章中選用的是海芯 ADC， HX711 芯片中集成有放大器，所以在這里是對(duì)課題思考中存在的信號(hào)放大環(huán)節(jié)的思考，如果此設(shè)計(jì)中采用正好達(dá)到精度要求的 10 位AD，在沒(méi)有放大電路的情況下，對(duì)傳感器輸出的電壓值會(huì)產(chǎn)生誤差而不能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，采用的 HX711 芯片集成有低噪聲放大器，有模擬通道 A 或者模擬通道 B兩個(gè)通道，通道 A的增益是的 128或 64 可供選擇，對(duì)差分信號(hào)輸入的分別為 ?20mV和 ?40mV,通道 B 的增益為 32，為檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 10 頁(yè) 共 42 頁(yè) I N A +I N A B A S ED O U TP D S C KR A T ET O / F R O M M C UP 1 1P 1 2 圖 HX711與單片機(jī)連接示意圖 管腳 INA+,INA分別接錢式傳感器的兩根信號(hào)線的輸入端， HX711端口 DOUT與單片機(jī) P11端口相連， PD_SK與單片機(jī) P12端口相連。 模數(shù)轉(zhuǎn)換（ A/D） HX711 根據(jù)課題設(shè)計(jì)精度和靈敏度的要求，對(duì) ADC 的選擇是電子稱能否達(dá)到測(cè)量要求以及能否切合實(shí)際得到應(yīng)用，經(jīng)過(guò)對(duì)比 8位 ADC0832 和 10 位， 12位等系列的產(chǎn)品， HX711的集成度融合了其他外界電路的設(shè)計(jì)要求，與 MCU 的連接也只需要通過(guò)兩個(gè)端 口的接入，在很大的程度上方便了實(shí)物的制作。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 9 頁(yè) 共 42 頁(yè) R 1 + ? R 1 R 2 ? R 2UR 3 ? R 3 R 4 + ? R 4U 0 圖 電橋平衡原理圖 傳感器與 HX711 連接示意圖如圖 所示。 通過(guò)金屬的彈性敏感元件產(chǎn)生的形變 將被測(cè)量的 壓 力轉(zhuǎn)換成電阻 值的 變化 ，電阻值變化導(dǎo)致輸出電壓值發(fā)生改變， 5Kg 是本課題的測(cè)量要求范圍，精度需要達(dá)到 %， 托盤的 自重 也要考慮在內(nèi) ， 為了 避免超重?fù)p壞傳感器 ，因此，選擇的 傳感器量程 應(yīng)當(dāng)超過(guò) 5Kg。橋式傳感器 由電阻應(yīng)變片和測(cè)量線路兩部分組成， 而 電阻應(yīng)變片產(chǎn)生的誤差，主要來(lái)源于溫度的影響 ，相對(duì)兩臂上電阻受到溫度的變化產(chǎn)生的變化值是相同的，對(duì)橋之間起到誤差補(bǔ)償作用，所以采用了全橋壓力傳感器，電阻應(yīng)變式壓力傳感器如圖 所示。 可以直觀的 看到單價(jià)，重量 ，總價(jià)，使用方便經(jīng)濟(jì)。最小系統(tǒng) 包含了晶振電路和復(fù)位電路，數(shù)據(jù)采集模塊 擴(kuò)展了壓力傳感器、前級(jí) 放大電路 和 模擬 數(shù)字 轉(zhuǎn)換 電路 。 本章小結(jié) 在本章 中主要介紹了電阻應(yīng)變式傳感器中的橋式測(cè)量電路，根據(jù)精度確定模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片以及采用的是矩陣式的薄膜鍵盤的原因， LCD1602 與 LCD12864 的比較，確定了器件是做實(shí)物基礎(chǔ)。對(duì)于顯示內(nèi)容豐富的儀器還可以顯示中文字符，更適用于生產(chǎn)生活需要。 液晶顯示器的選擇 LCD1602：顯示的內(nèi)容是 32 個(gè)字符，分上下兩行顯示，每行可顯示 16 個(gè)字符，雖然只能顯示兩行字符，但包含了本課題的顯示需求，但不能顯示漢字字符，還具有微功耗，體積小，顯示內(nèi)容豐富，超薄輕巧的特點(diǎn)。 鍵盤的選擇 獨(dú)立式按鍵：?jiǎn)纹瑱C(jī)的 I/O 口既可以作為輸出也可作為輸入使用，一個(gè)按鍵占用了單獨(dú)的一個(gè) I/O 口，所以這樣會(huì)浪費(fèi) I/O的資源。如果是采用了低精度的 AD，則必需增加放大電路和多路選擇器，比如 OP07 與 CD4066。高精度的 HX711，對(duì)于傳感器輸入的的小信號(hào)可以直接采用，更多的好處是 HX711 芯片本身也集成了可編程反相程控放大器，為了適應(yīng)不同環(huán)境，提高分辨力和測(cè)量精度，所以選擇帶有可變?cè)鲆娴姆糯笃?，智能儀器含有處理器芯片，內(nèi)置的程序被用來(lái)選擇控制放 大器的增益，這就是智能儀器中的程控放大器 [6]。綜合查找的資料，在比較之下選擇的24bit 的 HX711 這款芯片，因?yàn)樗菍ｉT針對(duì)于稱重設(shè)備開(kāi)發(fā)的一款 ADC。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A/D 的選擇 本課題設(shè)計(jì)要求的測(cè)量范圍 5Kg 內(nèi)，測(cè)量精度達(dá)到 %。 R 1 + ? R 1 R 2 ? R 2UR 3 R 4U o 圖 半橋差動(dòng) 半橋的輸出電壓如公式（ ）所示： 112ORUU R??? （ ） 本課題中采用的是四個(gè)應(yīng)變片全橋差動(dòng)補(bǔ)償電路，對(duì)橋之間所受的力的方向一致，相鄰的兩橋臂之間所受到的力的性質(zhì)相反，當(dāng)金屬應(yīng)變片發(fā)生 形變，相鄰的橋臂之間形成補(bǔ)償作用，如圖 。 在理論研究中都是假定應(yīng)變片的參數(shù)變化很小，所以一般是線性特征。 橋路補(bǔ)償法補(bǔ)償非線性誤差的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，在常溫下補(bǔ)償?shù)男Ч^好，也會(huì)存在缺點(diǎn)：如果溫度之間的差值太大，就會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償片與工作片溫度不在相同的測(cè)量范圍，補(bǔ)償?shù)男Ч簿筒簧趵硐?[5]。阻應(yīng)變式傳感器借助彈性敏感元件上粘貼電阻應(yīng)變片，電阻應(yīng)變片由于外界給與的壓力使得彈性敏感元件產(chǎn)生的應(yīng)變，所以電阻應(yīng)變的電阻值也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，電阻值發(fā)生的變化從而相應(yīng)的的輸出電壓值也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化 [5]。 壓力傳感器放大電路A D轉(zhuǎn)換電路單 片 機(jī)按 鍵 控 制顯 示 圖 基于單片機(jī) 的電子稱系統(tǒng)框圖 由上圖可以看出整個(gè)電子稱系統(tǒng)的工作流程由壓力傳感器測(cè)得物重信息并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，由于其感測(cè)的電壓微小，低位數(shù)的 ADC 轉(zhuǎn)換的精度有限制，產(chǎn)生較大誤差，增加了放大電路對(duì)壓力傳感器的輸出信號(hào)的處理， ADC 則是對(duì)放大信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，轉(zhuǎn)換成單片能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，鍵盤則是電子稱的物品價(jià)格的輸入器件，最后顯示價(jià)格，重量和總價(jià)。 第六，在數(shù)字電子稱工作的開(kāi)始，托盤有其自身的重量，去皮也是重要的環(huán)節(jié)之一。 第四，矩陣式鍵盤通 過(guò)什么樣的掃描方式將按下的鍵值和按鍵功能體現(xiàn)出來(lái)。 第二，由于壓力傳感器的輸出電壓比較小，對(duì)于低精度 A/D 而言需要加放大器來(lái) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 2 頁(yè) 共 42 頁(yè) 提高精度來(lái)降低誤差，而高精度的 AD可選用萬(wàn)能可編程放大器，自動(dòng)選擇。 數(shù)字式電子稱通常采用電阻應(yīng)變式傳感器作為數(shù)據(jù)媒介，通過(guò)傳感器將需要稱重物品的重量轉(zhuǎn)變成電壓輸出，經(jīng)放大器電壓放大后，再經(jīng)過(guò)模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換電路將電壓變化的信息 轉(zhuǎn)變成相關(guān)的數(shù)字信息去處理，再由矩陣式鍵盤輸入稱重物品的單價(jià)之后由單片機(jī)完成最后的數(shù)據(jù)計(jì)算處理任務(wù)，數(shù)據(jù)處理之后再經(jīng)由顯示電路顯示出被稱量重物的物重信息 [3]?？萍忌系母滤蚕⑷f(wàn)變，稱重技術(shù)的革新速度也反應(yīng)時(shí)代的變化，總的來(lái)說(shuō)，經(jīng)歷了四個(gè)階段，機(jī)械部件組成的傳統(tǒng)機(jī)械稱到使用由電子電路和部分機(jī)械元件組成的機(jī)電結(jié)合稱，由于集成電路的高速發(fā)展為目前的 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子計(jì)價(jià)稱奠定了基礎(chǔ) [2]。所以稱重設(shè)備不但要顯示稱重結(jié)果，而且也得滿足計(jì)價(jià)的功能，最好是顯示更多的附屬功能，產(chǎn)品的種類等等。稱重設(shè)備或衡器則是不可或缺的計(jì)量工具。 關(guān)鍵詞 電子稱 STC89C52 HX711 LCD1602 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）外文摘要 Title Electronic Scale Based on MCU Abstract The issue is the differential pressure sensor full bridge measurement circuit and microcontroller devices such STC89C52RC production of electronic scales. The scale of the object is achieved by a pressure sensor within range of weighing 5Kg, to achieve weighing, display, peeled / clear functions. The electronic scales dedicated 24 BIT AD converter chips HX711 amount of analog sensor to the AD conversion, the converted data to the microcontroller