【正文】 時(shí)，其重量便通過(guò)秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力－電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系(一般成正比關(guān)系)的電信號(hào)(電壓或電流等)。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機(jī)打印。 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、需要工頻交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約。彈簧盤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。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），系統(tǒng)的微控制器部分選擇了兼容性比較好的AT89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)。綜上所述,本課題的主要設(shè)計(jì)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)。此外，還可通過(guò)鍵盤設(shè)定所稱物品的價(jià)格。精度等級(jí)Ⅲ級(jí)。這種高精度智能電子秤體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便,集質(zhì)量稱量功能與價(jià)格計(jì)算功能于一體,能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。這種新型的智能儀表在測(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。INTEL公司的8051和8751都可使用，在這里選用ATMENL生產(chǎn)的AT89SXX系列單片機(jī)。此外價(jià)格低廉、性能比較穩(wěn)定的MCPU，具有8K8ROM、2568RAM、2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位I/O接口。AT89S52內(nèi)部帶有8KB的程序存儲(chǔ)器，基本上已經(jīng)能夠滿足我們的需要。不僅要注意其量程和參數(shù)，還要考慮與其相配置的各種電路的設(shè)計(jì)的難易程度和設(shè)計(jì)性價(jià)比等等。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)量及各種電子秤的一次儀表。當(dāng)彈性體受力變形時(shí)，應(yīng)變片的的敏感柵也隨之變形，其阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。： 利用普通運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動(dòng)放大器電路圖 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。目前， ADC集成電路主要有以下幾種類型：（1）并行比較A/D轉(zhuǎn)換器：如ADC080 ADC0809等 。它由電阻分壓器、比較器、緩沖器及編碼器四種分組成。缺點(diǎn)是：并行比較式A/D轉(zhuǎn)換的抗干擾能力差，由于工藝限制，其分辨率一般不高于8位，因此并行比較式A/D只適合于數(shù)字示波器等轉(zhuǎn)換速度較快的儀器中，不適合本系統(tǒng)。逐次逼近型ADC是應(yīng)用非常廣泛的模/數(shù)轉(zhuǎn)換方法，這一類型ADC的優(yōu)點(diǎn)：高速，采樣速率可達(dá) 1MSPS；與其它ADC相比，功耗相當(dāng)?shù)?；在分辨率低?2位時(shí)，價(jià)格較低。(3）積分型A/D轉(zhuǎn)換器：如：ICL713ICL710ICL154MC14433等。它的基本原理是通過(guò)兩次積分將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔。積分型ADC兩次積分的時(shí)間都是利用同一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器和計(jì)數(shù)器來(lái)確定，因此所得到的表達(dá)式與時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)，其轉(zhuǎn)換精度只取決于參考電壓VR。若把積分器定時(shí)積分的時(shí)間取為工頻信號(hào)的整數(shù)倍，可把由工頻噪聲引起的誤差減小到最小，從而有效地抑制電網(wǎng)的工頻干擾。其優(yōu)點(diǎn)是：分辨率高，可達(dá)22位；功耗低、成本低。 （4）壓頻變換型ADC：其優(yōu)點(diǎn)是：精度高、價(jià)格較低、功耗較低。 考慮到本系統(tǒng)中對(duì)物體重量的測(cè)量和使用的場(chǎng)合，精度要求不是很苛刻，轉(zhuǎn)換速率要求也不高，根據(jù)系統(tǒng)的精度要求以及綜合的分析，本設(shè)計(jì)采用了12位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器AD574。鍵盤的擴(kuò)展有使用以下方案：采用矩陣式鍵盤：矩陣式鍵盤的特點(diǎn)是把檢測(cè)線分成兩組，一組為行線，一組列線，按鍵放在行線和列線的交叉點(diǎn)上。44矩陣式鍵盤共可以安裝16個(gè)鍵，但只需要8條測(cè)試線。結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，16個(gè)按鍵使用44矩陣式鍵盤，另外一個(gè)復(fù)位鍵使用獨(dú)立式按鍵實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)顯示有兩種方案：LED數(shù)碼顯示和LCD液晶顯示。考慮到液晶顯示器的直觀方便，這次設(shè)計(jì)選擇了LCD液晶顯示器。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。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)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。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，硬件電路的構(gòu)成主要有以下幾部分： AT89C52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。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)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(fù)位。GND：接地。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。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。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。AD574是美國(guó)Analog Device公司生產(chǎn)的12位單片A/D轉(zhuǎn)換器。芯片內(nèi)部包含微處理器借口邏輯（有三態(tài)輸出緩沖器），故可直接與各種類型的8位或者16位的微處理器連接，而無(wú)需附加邏輯接口電路，切能與CMOS及TTL電路兼容。A/D574有5根控制線，邏輯控制輸入信號(hào)有：A0：字節(jié)選擇控制信號(hào)。/CS：片選信號(hào)。R/C：讀數(shù)據(jù)/轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。當(dāng)其為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)12位并行輸出；為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)8位輸出。當(dāng)R/C=1，數(shù)據(jù)輸出，A0=0時(shí)，高8位數(shù)據(jù)有效；A0=1時(shí)，低4位數(shù)據(jù)有效，中間4位為0，高4位為三態(tài)。當(dāng)啟動(dòng)A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，STS為高電平；當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為低電平。其它管腳功能如下：10Vin,20Vin：模擬量輸入端，分別為10V和20V量程的輸入端，信號(hào)的另一端接至AGND。REF OUT ：10V內(nèi)部參考電壓輸出端。BIP OFF ：補(bǔ)償校正端，接至正負(fù)可調(diào)的分壓網(wǎng)絡(luò)，0輸入時(shí)調(diào)整數(shù)字輸出為0；AGND：接模擬地。由于對(duì)AD574 12引腳的外接電路有不同連接方式，所以AD574與單片機(jī)的接口方案有兩種，一種是單極性接法，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)0～10V或者0～20V的轉(zhuǎn)換；另一種為雙極性接法，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)5～+5V或者10～+10V之間轉(zhuǎn)換。 AD574芯片引腳圖 AD574與AT89s52的接線圖根據(jù)芯片管腳的原理，無(wú)論啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換還是結(jié)果輸出，都要保證CE端為高電平，所以可以將單片機(jī)的/RD引腳和/WR端通過(guò)與非門與AD574的CE端連接起來(lái)。同時(shí)，為了使CS、A0、R/C在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)保持相應(yīng)的電平，可以將來(lái)自單片機(jī)的控制信號(hào)經(jīng)74LS373鎖存后再接入。其工作過(guò)程如下：，并使CE=1，/CS=0，R/C=0，A0時(shí)，進(jìn)行12位A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，單片機(jī)通過(guò)分兩次讀外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作，讀