【正文】 容上再接一高頻濾波電容 310Kg4096 244g 14 位 AD 精度 10Kg16384 061g 考慮到其他部分所帶來的干擾 12位 AD轉換器無法滿足系統(tǒng)精度要求所以我們需要選擇 14 位或者精度更高的 AD 轉換器 方案一 逐次逼近型 AD轉換器如 ADS7805ADS7804AD轉換一般具有采樣保持功能采樣頻率高 功耗比較低是理想的高速高精度省電型 AD 轉換器件 高精度逐次逼近型 AD轉換器一般都帶有內部基準源和內部時鐘基于 51系列單片機構成的系統(tǒng)設計時僅需要外接幾個電阻電容 但考慮到所轉換的信號為一慢變信號逐次逼近型 AD 轉換器的快速的優(yōu)點不能很好的發(fā)揮且根據(jù)系統(tǒng)的要求 14位 AD足以滿足精度要求太高的精度就反而浪費了系統(tǒng)資源所以此方案并不是理想的選擇 方案二 雙積分型 AD轉換器如 ICL7135ICL7109ADC是間接型 AD轉換器其基本原理是首先對未知的輸入電壓進行固定時間的積分然后轉向對標準電壓進行反相積分至積分輸出 電壓為零返回起始值 則標準電壓積分的時間正比與輸入電壓輸入電壓越大反向積分時間越長用高頻率時鐘脈沖來測量標準電壓積分時間即可得到輸入電壓對應的數(shù)字代碼 雙積分型 AD 轉換器雖然速度較慢但轉換精度高 如 ICL7135 具有精確的差分輸入其輸入阻抗高可自動調零具有超量程信號全部輸出與 TTL 電平兼容 雙積分型 AD 轉換器具有很強的抗干擾能力對正負對稱的工頻干擾信號積分為零所以對 50HZ 的工頻干擾抑制能力特強對高于工頻干擾例如噪聲電壓也具有良好的濾波作用只要干擾電壓的平均值為零對輸出就不產生影響尤其對本系統(tǒng)緩慢變化的 壓力信號很容易受到工頻信號的影響故而采用雙積分型 AD 轉換器可大大降低對濾波電路的要求 作為電子秤系統(tǒng)對 AD 的轉換速度要求并不高精度上 14 位的 AD 足以滿足要求另外雙積分型 AD 轉換器較強的抗干擾能力和精確的差分輸入低廉的價格 綜合的分析其優(yōu)點和缺點我們最終選擇了精度為 10Kg 20200 05g 的ICL7135 26 人機交互部分 鍵盤輸入 鍵盤輸入是人機交互界面中重要的組成部分它是系統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑鍵盤是由若干個按鍵開關組成鍵的多少根據(jù)單片機應用系統(tǒng)的用途而定鍵盤由許多鍵組成每一個鍵相當于一個 機械開關觸點當鍵按下時觸點閉合當鍵松開時觸點斷開單片機接收到按鍵的觸點信號后作相應的功能處理因此相對于單片機系統(tǒng)來說鍵盤接口信號是輸入信號 方案一 Intel8279是一種為 8位微處理器設計的比較成熟的通用鍵盤顯示器接口芯片其功能有接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)并作預處理數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制但是在與單片機的連接時占用較多的接口資源 方案二 ZLG7289 是周立功單片機公司設計的串行輸入輸出可編程鍵盤顯示芯片有強大的鍵盤顯示功能支持 64 鍵控制可以比較方便地擴展系統(tǒng)另外ZLG7289 內部有譯碼電路大大 簡化了程序 因此我們選擇功能更好的專用鍵盤顯示芯片 ZLG7289 作為鍵盤掃描顯示芯片 輸出顯示 方案一 全部采用數(shù)碼管顯示數(shù)碼能顯示時鐘以及被測物體的重量等信息此方案顯示直觀而且編程簡單但若要同時顯示單價金額售貨員編號等諸多信息則需要要大量的數(shù)碼管而且不能顯示中文由此增加了電路的復雜程度也加大了編程的難度方案二可以設置顯示單金額中文購物日期等具有低功耗可視面大畫面友好抗干擾能力強等功能顯示技術已得到廣泛應用系統(tǒng)電源需要＋ 5V 電源傳感器需要＋ 10V 以上的線性電源不能用開關電源否則稱重數(shù)據(jù)不穩(wěn)定方案一采 用三端固定穩(wěn)壓芯片 7805和 7812為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源這個部分由整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路等組成 圖 210 5V 電源電路圖在這里只給出了＋ 5V 電源電路 12V 電源電路與 5V 相似因此不再畫出方案 LM317 是一種外接很少元件就能工作的三端可調式集成穩(wěn)壓器它的三個接線端分別稱為輸入端輸出端和調整端它的內部電路有比較放大器偏置電路恒流源電路和帶隙基準電路等它的公共端改接到輸出端器件本身無接地端所以消耗的電流都從輸出端流出內部的基準電壓約 12V 接至比較放大器的同相端和調整端之間若接上外部的調整電阻 R1R2 后輸出電壓為 29 LM317 的 VREF 12V I adj 50A 由于調整端電流 I adjI1 故可以忽略式 29 210 圖 211 LM317 結構圖 001 典型負載調整率 0180dB 紋波抑制比輸出短路保護過流過熱保護調整管安全工作區(qū)保護 系統(tǒng)的傳感器部分傳感器電源的設計直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確 度實踐證明若橋電源采用一級穩(wěn)壓穩(wěn)壓器采用 78系列稱重誤差為 10屏幕顯示的稱重數(shù)據(jù)變化較大各部分之間協(xié)調性較差若采用二級穩(wěn)壓穩(wěn)壓器采用 78 系列稱重誤差為 3 左右各部分之間協(xié)調性較好由此可見電橋電壓的重要性經(jīng)反復試驗發(fā)現(xiàn)采用差動式電源可將電源的波動部分中和掉大大提高電橋輸出精度及穩(wěn)定性另外系統(tǒng)要求擴大輸出電壓的調節(jié)范圍故使用它很不方便 所以具體設計時考慮到運算放大器的放大能力與工作電壓的大小關系以及電源芯片的自身優(yōu)勢等因素最終選用了性價比比較高的 LM317和 LM337來設計電源電路給系統(tǒng)提供正負電壓滿足系統(tǒng)正常 工作電源的要求 28 具體實施方案簡介 根據(jù)以上設計方案硬件部分采用 51 系列單片機 AT89S52 為控制核心部件實現(xiàn)電子秤的基本控制功能 AT89S52 是一款 8 位的內帶 8K 程序存儲器的微控制器考慮到用軟件實現(xiàn)電子秤系統(tǒng)的各項功能時所需的軟件量并不是很大不需要太大的程序存儲空間因此在對 AT89S52 實際設計時不需要在片外再擴展程序存儲器這樣不僅節(jié)省了硬件資源也優(yōu)化了電路的設計在實際使用電子秤的稱重功能時考慮到涉及到大量的數(shù)據(jù)而 AT89S52 片內的數(shù)據(jù)存儲空間有限因此在片外擴展一片 32K 的數(shù)據(jù)存儲器選用 62256 實 現(xiàn) 系統(tǒng)的硬件部分不僅包括以單片機 AT89S52 為核心的最小系統(tǒng)部分而且還包括數(shù)據(jù)采集人機接口界面系統(tǒng)電源部分 數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器信號的濾波放大處理和 ADAD620 在選擇 AD 轉換器時根據(jù)系統(tǒng)精度的要求選擇了具有很強抗干擾能力的雙積分型 AD 轉換器ICL7135 雖然轉換速 度慢但精度高輸入阻抗高可自動調零具有超量程信號全部輸出的 TTL 電平信號兼容作為電子秤系統(tǒng)對 AD 轉換的速度要求不高而且ICL7135 的轉換精度足以滿足系統(tǒng)的誤差要求 人機交互部分的鍵盤在系統(tǒng)中可以輸入數(shù)字和已經(jīng)固定的控制命令等在這次設計中我們采用了廣州周立功單片機公司生產的專用鍵盤控制芯片 ZLG7289并且擴展了其中的 64 個鍵盤供系統(tǒng)使用顯示用的 LCD 我們根據(jù)要求選用了字符點陣式液晶顯示器 OCM4x8C 可以一次滿屏幕顯示 4 行 8 列的 32 個中文字符或 4行 16 列的英文字符滿足電子秤在稱物時的購物清單顯示要求 系統(tǒng)硬 件的結構框圖如下所示 部分不包括系統(tǒng)電源部分 圖 212 系統(tǒng)硬件結構框圖 第三章 系統(tǒng)硬件設計 根據(jù)設計要求以及系統(tǒng)所需要實現(xiàn)的功能在設計系統(tǒng)時可以分成以下幾個部分單片機控制模塊前端信號采集處理轉換模塊人機接口界面以及系統(tǒng)電源部分為實現(xiàn)系統(tǒng)超量程與欠量程的報警功能還擴展了報警電路 31 基于 AT89S52 的主控電路 紹 1 芯片 AT89S52 AT89S52 單片機是 ATMEL 公司新近推出的高檔型 AT89S 系列單片機中的增強型產品 ATMEL公司是美國 20世紀 80年代中期成立并發(fā)展起來的半導體公司該公司的技術優(yōu)勢在于推出 Flash 存儲器技術和高質量高可靠性的生產技術它率先將獨特的 Flash 存儲技術注入于單片機產品中其推出的 AT89 系列單片機在世界電子技術行業(yè)中引起了極大的反響在國內也受到廣大用戶歡迎 AT89S52 是一個低功耗高性能 CMOS 8 位單片機片內含 8k Bytes ISP Insystem programmable 的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器器件采用 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲技術制造兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元功能強大的微型計算機的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案 AT89S52 具有如下特點 40 個引腳 8k Bytes Flash 片內程序存儲器 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 RAM32 個外部雙向輸入輸出 IO 口 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷個 16 位可編程定時計數(shù)器 2 個全雙工串行通信口看門狗 WDT 電路片內時鐘振蕩器此外 AT89S52設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過軟件設置省電模式空閑模式下 CPU暫停工作而 RAM定時計數(shù)器串行口外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作掉電模式 凍結振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位同時該芯片還具有 PDIPTQFP和 PLCC等三種封裝形式以適應不同產品的需求主要功能特性 電子秤畢業(yè)設計論文 多功能電子稱 作者 xxx 摘要該設計以 51 系列單片機 AT89S52 為控制核心實現(xiàn)電子秤的基本控制功能在設計系統(tǒng)時為了更好地采用模塊化設計法分步的設計各個單元功能模塊系統(tǒng)的硬件部分可以分為最小系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集人機交互界面和系統(tǒng)電源四大部分最小系統(tǒng)部分主要包括 AT89S52 和擴展的外部數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器信號的前級處理和 AD 轉換部分組成包括運算放大器 AD620 和 AD 轉換器ICL7135人機交互界面為鍵盤輸入和點陣式液晶顯示主要使用 ZLG7289鍵盤控制芯片和 OCM4x8C顯示器可以方便的輸入數(shù)據(jù)和直觀的顯示中文系統(tǒng)電源以 LM317和 LM337為核心設計電路以提供系統(tǒng)正常工作電源軟件部分應用單片機 C語言進行編程實現(xiàn)了該設計的全部控制功能該電子秤可以實現(xiàn)基本的稱重功能稱重范圍為 0～ 9999Kg 重量誤差不大于177。 0005Kg 并發(fā)揮部分的顯示購物清單的功能可以設置日期和設定十種商品的單價 還具有超量程和欠量程的報警功能整個系統(tǒng)結構簡單使用方便功能齊全精度高具有一定的開發(fā)價值 關鍵詞單片機采樣電路 AD 轉換器液晶顯示 ABSTRACTThe design is based on the microcontroller AT89S52 system as the core to carry out the basic control function of the electronics steelyard While designing the system I adopt the mold piece method to divide the hardware of the system into four parts the minimum system sampling circuit IO interface and the system power supply The minimum system mainly includes the AT89S52 and the expanded exterior data memory Sampling circuit is prised of a pressure sensor a differential measuring amplifier AD620 and a AD converter ICL7135 With the usage of ZLG7289 keyboard control chip and OCM48C display we plete the funct