【正文】 ，并將時(shí)字節(jié)值加1；若時(shí)值達(dá)到24，則將時(shí)字節(jié)清零。且由于每次執(zhí)行程序時(shí)，定時(shí)器都要重新賦初值，所以該時(shí)鐘精度不高。DS1302芯片具有超低耗、外圍接口簡(jiǎn)單、精度高、工作穩(wěn)定可靠，能夠計(jì)秒、分、時(shí)、天、星期、日、月、年，并有閏年補(bǔ)償功能等優(yōu)點(diǎn)，而且具有定時(shí)中斷、周期性中斷、時(shí)鐘更新周期結(jié)束中斷等特點(diǎn)，故廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘場(chǎng)合。 對(duì)于放大電路的選擇有以下兩種方案：方案一：采用OP07芯片組成的三運(yùn)放電路，Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的單運(yùn)算放大器集成電路。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為177。但要組成三運(yùn)放就要到3個(gè)OP07組成的電路，設(shè)計(jì)電路相對(duì)復(fù)雜，而且外來干擾比較難控制。AD620具有高精度（最大非線性都10ppV/）特性，是電子秤和傳感器接口等精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想之選，此外，AD620還具有低噪聲，抗干擾性好，低輸入偏置電流和低功耗特性。 A/D轉(zhuǎn)換器選擇 A/D轉(zhuǎn)換部分是本次設(shè)計(jì)最核心的部分，對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換器的選者有以下兩種方案：方案一：采用V/F變換芯片LM331，LM331是使用壓頻變換器件，把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)，單片機(jī)通過計(jì)數(shù)獲得重物的重量，此方案，可不用A/D，但需要比較復(fù)雜的小信號(hào)放大、調(diào)理電路，并且LM331外圍電路較繁瑣，參數(shù)配置相對(duì)嚴(yán)格，故未采用。MAX187為逐次逼近式ADC，快速采樣/保持（），片內(nèi)時(shí)鐘，高速3 線串行接口。通過一個(gè)外部時(shí)鐘從內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)，并可省卻外部硬件而與絕大多數(shù)的數(shù)字信號(hào)處理器或微控制器通訊。在關(guān)斷模式下可以減少至10uW。 基于AD620的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案二。但考慮到精度的問題，有以下兩種方案：方案一：采用半橋式的傳感器，所謂半橋，即將電橋的四臂接入四應(yīng)變片。所以誤差比較大而成精度相對(duì)來說還是不夠高。兩片受拉，兩片受壓，因此全橋式等臂電橋的靈敏度最高而且靈敏度比半橋式的大一倍，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。基于全橋式的壓力傳感器達(dá)到的精度較高的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案二?；竟ぷ髟砜驁D如下：時(shí)鐘芯片12864顯示傳感信號(hào)信號(hào)放大濾波A/D轉(zhuǎn)換鍵盤 MCUAT8952報(bào)警信號(hào) 圖 31 基本工作原理框圖 經(jīng)過仔細(xì)分析和論證，我們決定了系統(tǒng)各模塊的最終方案如下： （1）控制器：采用89C52單片機(jī) （2）顯示：采用12864液晶顯示 （3）時(shí)鐘芯片：采用DS1302芯片實(shí)現(xiàn) （4）放大器：采用AD620芯片實(shí)現(xiàn) （5）A/D轉(zhuǎn)換器：采用MAX187芯片實(shí)現(xiàn) （6）壓力傳感器：采用型號(hào)H18的傳感器實(shí)現(xiàn) （7） 電源：采用177。單片機(jī)具有體積小、重量輕、耗能省、價(jià)格低、可靠性高和通用靈活等優(yōu)點(diǎn)，因此也廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星定位、汽車火花控制、交通自動(dòng)管理和微波爐等專用控制上。它的主要特點(diǎn)有：與MCS51產(chǎn)品兼容；具有8K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的Flash內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，可寫/擦1000次；～；全靜態(tài)操作：0Hz～24MHz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密；256字節(jié)內(nèi)部RAM；32根可編程I/O線；三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；8個(gè)中斷源；全雙工異步串行通信通道；低功耗空閑和掉電方式；通過中斷中止掉電方式；看門狗定時(shí)器；兩個(gè)數(shù)據(jù)指針；AT89S52單片機(jī)較8051單片機(jī)內(nèi)部多了一個(gè)8K字節(jié)的Flash程序存儲(chǔ)器，一個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)中斷源，還多了128字節(jié)內(nèi)部RAM，與8051完全兼容。 壓力傳感器主要技術(shù)指標(biāo)如表41所示：表41 壓力傳感器主要技術(shù)指標(biāo)H18的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 圖 43 H18的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 H18壓力傳感器的受力方式:圖 44 壓力傳感器的受力方式圖 H18傳感器的供電方式：為了使測(cè)量更準(zhǔn)確，傳感器的供電采用電壓基準(zhǔn)源TL431來穩(wěn)定輸入電壓。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（）到36V范圍內(nèi)的任何值（如圖2）。 圖 45 TL431引腳功能圖： 圖45 TL431引腳圖TL431的3個(gè)引腳別為：陰極（CATHODE）、陽(yáng)極（ANODE）和參考端（REF）。 圖46 TL431的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖由圖可以看到VRef ，接在運(yùn)放的反相輸入端。 TL431的主要參數(shù)如表 42所示： 表 42 TL431的主要參數(shù)參數(shù)符號(hào)數(shù)值單位陰極陽(yáng)極電壓VKA 37V陰極電流范圍，連續(xù)IK100 to +150 mA參考輸入電流范圍，連續(xù)Iref to +10mA工作結(jié)溫TJ150176。C儲(chǔ)存溫度范圍Tstg65 to +150176。由于單運(yùn)放在應(yīng)用中要求外圍電路匹配精度高、增益調(diào)整不便、差動(dòng)輸入阻抗低，故采用三運(yùn)放結(jié)構(gòu)。本次課程設(shè)計(jì)中，我們采用AD620放大電路進(jìn)行傳感器的信號(hào)的放大。 AD620具有高精度（最大非線性都10ppV/）特性，是電子秤和傳感器接口等精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想之選，此外，AD620還具有低噪聲，低輸入偏置電流和低功耗特性，使之非常適合ECG和無創(chuàng)血壓監(jiān)測(cè)儀等醫(yī)療應(yīng)用。AD620在1KHz時(shí)具有9nV/√Hz的第輸入電壓噪聲，√Hz,因而作為前置放大器使用效果很好。 圖 48 AD620引腳功能圖 AD620的的主要參數(shù)如下：電源范圍VCC=VEE=177。18V失調(diào)電流Ios=輸入阻抗Zin=10GΩ/2pF圖 49 AD620的工作原理： 圖 49 AD620內(nèi)部方框圖 AD620是一款單芯片儀表放大器，采用經(jīng)典的三運(yùn)放改進(jìn)設(shè)計(jì)。單芯片結(jié)構(gòu)和激光晶圓調(diào)整允許對(duì)電路元件進(jìn)行嚴(yán)格匹配與跟蹤，從而可確保電路本省具有的高性能特性。反饋環(huán)路Q1A1R1和Q2A2R2使輸入器件Q1和Q2的集電極電流保持恒定，從而可將輸入電壓作用于外部增益設(shè)置電子Rg上。 Rg值還可以決定前置放大器級(jí)的跨導(dǎo)。這會(huì)帶來三大好處：（a）開環(huán)增益提升以提供更大的編程增益，以減小與增益相關(guān)的誤差；（b）增益帶寬積隨著編程增益提高而增大，從而優(yōu)化頻率響應(yīng)；（c）輸入電壓噪聲降至9n/√Hz，它主要由輸入器件的集電極電流和基極電阻決定。 增益公式為：G=+1 RG=(G1)我們可以從以上公式得出要放大的倍數(shù)，這樣就更加方便選擇所要放的電阻的大小。 信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換器用的是MAX187 A/D轉(zhuǎn)換器，它是12位串行逐次逼近式ADC，快速采樣/保持（），片內(nèi)時(shí)鐘，高速3 線串行接口A／D轉(zhuǎn)換器。MAX187為逐次逼近式的ADC，快速采樣/保持（），片內(nèi)時(shí)鐘串行接口。通過一個(gè)外部時(shí)鐘從內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)，并可省卻外部硬件而與絕大多數(shù)的數(shù)字信號(hào)處理器或微控制處理器通訊。 411 所示： 圖411 MAX187引腳功能圖　　MAX187用采樣／保持電路和逐次比較寄存器將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位的數(shù)字信號(hào)，其采樣／保持電路不需要外接電容。置為高電平或懸空進(jìn)入正常操作模式。使用內(nèi)參考時(shí)，在電源開啟后，經(jīng)過20ms后參考引腳的4．7μF電容充電完成，可進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)換操作。這時(shí)可在SCLK端輸入一串脈沖將結(jié)果從DOUT端移出，讀入單片機(jī)中處理。要注意的是：在置為低電平啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后，檢測(cè)到DOUT有效（），才能發(fā)SCLK移位脈沖讀數(shù)據(jù)，SCLK至少為13個(gè)。MAX187的完整操作時(shí)序如下： 圖412 MAX187操作時(shí)序圖 圖413 MAX187應(yīng)用電路圖圖413 MAX187應(yīng)用電路圖 DS1302時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)購(gòu)物清單的時(shí)間顯示，設(shè)計(jì)的時(shí)鐘芯片采用 DSl3020 DSl302 為 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)部含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM ，通過簡(jiǎn)單的串行接口即可與單片機(jī)進(jìn)行通信。 DSl302 與單片機(jī)之間簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，采用 3 個(gè)口線，即 RES 復(fù)位、 I/O 數(shù)據(jù)線和 SCLK( 串行時(shí)鐘線 ) ，同時(shí)鐘/日歷 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)字節(jié)的字符方式通信， DSl302 工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW。圖414 DS1302管腳封裝圖DS1302的應(yīng)用電路圖如圖415 所示。如圖416所示。輸出的非線性將直接影響稱重精度，文中采用報(bào)警電路如 所示，用于及時(shí)告知是否超量程使用。圖417 過量報(bào)警電路圖 12864液晶顯示電路的設(shè)計(jì) 12864液晶帶中文字庫(kù)的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。12V電源，傳感器需要+5V以上的線性電源（不能用開關(guān)電源，否則稱重?cái)?shù)據(jù)不穩(wěn)定）。12V輸出的開關(guān)電源，＋5V直接作為數(shù)字電源，177。12V 通過LM7805和 LM7905進(jìn)行DC/DC變換得到，效果非常好，物美又價(jià)廉。當(dāng)重量大于或者等于1KG時(shí)是以kg為單位。當(dāng)輸入單價(jià)時(shí)系統(tǒng)會(huì)自己計(jì)算并顯示出總價(jià)，總價(jià)能精確到小數(shù)點(diǎn)兩位。按“確定”鍵能返回。再按“去皮/s”鍵返回。 ，因?yàn)閴毫鞲衅鞯淖罡叱惺苁?KG，所以能所稱的物體重量超過5KG是系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。 圖51 系統(tǒng)的主程序流程框圖 數(shù)據(jù)采集子程序的設(shè)計(jì)開始MAX187初始化啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換NA/D轉(zhuǎn)換完成Y存取數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)顯示 圖52 數(shù)據(jù)采集子程序流程圖 顯示子程序的設(shè)計(jì)圖53顯示子程序流程圖 報(bào)警子程序的設(shè)計(jì)開始YA/D高位大？NN與閥值相同NYA/D低位大？YN與閥值相等？Y報(bào)警返回圖54 報(bào)警子程序流程圖 軟件抗干擾設(shè)計(jì)(1)稱重校正 由于溫差、沖擊力、浮塵等因素的影響, 傳感器承受載荷與其輸出電壓之間并非成線性關(guān)系, 這就造成稱量的線性度發(fā)生較大的變化。這兩種情況都會(huì)使稱量線性度發(fā)生變化,造成某些點(diǎn)的稱量誤差較大。 本系統(tǒng)使用了兩種校正方法:線性校正。(2)軟件濾波 軟件濾波包含兩部分:數(shù)據(jù)噪聲的濾波及兩種稱重狀態(tài)(穩(wěn)定和不穩(wěn)定)的判斷。軟件濾波的作用就是設(shè)法把兩者區(qū)分開,只取平穩(wěn)的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。首先采用極值濾波將系統(tǒng)因?yàn)楦蓴_而產(chǎn)生的極點(diǎn)去除,然后用中值濾波法進(jìn)行平均,在稱重狀態(tài)判斷的過程中使用不同的權(quán)值,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)值濾波。 稱重狀態(tài)判斷要處理三個(gè)問題: (1)是否有重量變化。(3)若有重量變化,系統(tǒng)要及時(shí)反應(yīng)并顯示出來。這種方法適用于均值的范圍集中在1/3到2/3最小感量的時(shí)候,若最小感量的值降低,則此方法就無法保證稱重值的穩(wěn)定顯示。如果稱重值有變化但沒有超出2值,還是認(rèn)為稱重值沒有變化。經(jīng)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證,此方法有效地避免了稱重顯示值的來回跳動(dòng)。 軟件的調(diào)試和硬件的調(diào)試都是獨(dú)立進(jìn)行的，軟件部分包括數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、鍵盤掃描子程序、報(bào)警子程序。同樣硬件部分的調(diào)試也是不需要軟件連接而獨(dú)立進(jìn)行的。最后進(jìn)行軟件的固化與整機(jī)的組裝工作。原因分析：沒有選擇好轉(zhuǎn)換系數(shù)，使質(zhì)量范圍不能滿足要求。故障二：經(jīng)過放大器的傳感器信號(hào)不穩(wěn)定，且不滿足設(shè)定的放大倍數(shù)。解決方法：選擇精度高的傳感器，預(yù)先計(jì)算好運(yùn)放放大倍數(shù)，以便于選擇合適的運(yùn)算放大器。原因分析：由于電源或者電路排版是不夠合理，不能夠完全消除干擾。 第七章 結(jié)論 隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)的儀器逐步的高精度能儀器所取代。而傳感器作為測(cè)控系統(tǒng)中對(duì)象信息的入口，越來越受到人們的關(guān)注。 本次課設(shè)中的全橋電子秤就是在以上儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。 首先是傳感器的精密度，它將直接影響電子秤的稱重準(zhǔn)確度。如果使用精密度較高的傳感器，效果會(huì)好的多。該階段需注意的地方是對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)，應(yīng)選取合適的運(yùn)算放大電路。還有就是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，選取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系數(shù)，使輸出滿足量程要求。本次設(shè)計(jì)使用12864液晶顯示器，顯示效果較好。uchar day,month,year。uchar Ch_second,Ch_minute,Ch_hour。 unsigned long danjia,zongjia。uchar danjiawei[5]={0}。 float ad,ad2。 static uint ad1[9]={0}。 static uint temp1,ad_187。i9。 if(ad1[i]167)ad1[i]=0。 } for(i=0。i++) { for(j=i+1。j++) { if(ad1[j]ad1[i]) { temp1=ad1[j]。 ad1[i]=temp1。i9。 } ad=ad/8。 //===========線性誤差修正==============// if(ad2)ad2=0。 if(ad2ad_187) { if(ad2ad_187=2)ad_187=a