【正文】 LCD顯示的方案目前單片機(jī)技術(shù)比較成熟，功能也比較強(qiáng)大，被測信號經(jīng)放大整形后送入單片機(jī)，由單片機(jī)對測量信號進(jìn)行處理并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系譯碼顯示出被測物體的重量。單片機(jī)控制適合于功能比較簡單的控制系統(tǒng),而且其具有成本低,功耗低,體積小算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng),技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。使用這種方案會給系統(tǒng)設(shè)計帶來一定的難度。系統(tǒng)集成于一片Xilinx公司的SpartanⅡ系列XC2S100E芯片上，體積大大減小、邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍廣等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路。從下圖中可以看到系統(tǒng)的基本工作流程和各單元電路所用到的核心器件。 雖然以FPGA為核心的電子秤系統(tǒng)很優(yōu)化，但只有在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中其高集成度才能更好得以體現(xiàn)。鑒于本電子秤的設(shè)計并不太復(fù)雜，單片機(jī)完全能實(shí)現(xiàn)所需功能，所以在具體設(shè)計時，采用了第三種設(shè)計方案。 單片機(jī)性能應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的功能要求和各種單片機(jī)的性能，選擇最容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的型號，而且能達(dá)到較高的性能價格比。影響性能價格比的因素除單片機(jī)的性能價格外，還包括硬件和軟件設(shè)計的容易程度、相應(yīng)的工作量大小，以及開發(fā)工具的性能價格比。與研制周期有關(guān)的另一個重要因素是開發(fā)工具，性能優(yōu)良的開發(fā)工具能加快系統(tǒng)地研制進(jìn)程。AT89S系列與AT89C系列相比，運(yùn)算速度有了較大的提高，它的靜態(tài)工作頻率為0~33MHz，片內(nèi)集成有雙數(shù)據(jù)指針DPTR、定時監(jiān)視器(watchdog timer，又稱看門狗)、低功耗休閑狀態(tài)及關(guān)電方式、關(guān)電方式下的中斷恢復(fù)等諸多功能，極大地滿足了各種不同的應(yīng)用要求。另外，它還增加了一個功能極強(qiáng)的、具有獨(dú)特應(yīng)用的16位定時／計數(shù)器2等多種功能。并且下載電路可設(shè)計在系統(tǒng)中，可以隨時修改單片機(jī)的軟件而不對硬件做任何改動。AT89S52是一種兼容MCS51微控制器，全靜態(tài)時鐘0 Hz 到33 MHz，三級程序加密，32個可編程I/O口，2/3個16位定時/計數(shù)器，6/8個中斷源，全雙工串行通訊口，低功耗支持Idle和Powerdown模式，Power down模式支持中斷喚醒, 看門狗定時器，雙數(shù)據(jù)指針，上電復(fù)位標(biāo)志。: 鍵盤輸入鍵盤輸入是人機(jī)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。鍵盤由許多鍵組成，每一個鍵相當(dāng)于一個機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)鍵按下時，觸點(diǎn)閉合，當(dāng)鍵松開時，觸點(diǎn)斷開。因此，相對于單片機(jī)系統(tǒng)來說鍵盤接口信號是輸入信號。但是在與單片機(jī)的連接時占用較多的接口資源。另外ZLG7289內(nèi)部有譯碼電路，大大簡化了程序。 輸出顯示方案一此方案顯示直觀，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。方案二 采用可以設(shè)置顯示單價，金額，中文，購物日期等的LCD，它具有低功耗、可視面大、畫面友好及抗干擾能力強(qiáng)等功能，其顯示技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。它在特定的溫度范圍內(nèi)，既具有液體的流動性，又具有晶體的某些光學(xué)特性，其透明度和顏色隨電場、磁場、光照度等外界條件變化而變化。雖然ZLG7289具有控制數(shù)碼管顯示的功能，但考慮到本題目要求中文顯示，數(shù)碼管無法滿足，只能考慮用帶有中文字庫的液晶顯示器。系統(tǒng)需要多種電源，單片機(jī)需要＋5V電源，A/D轉(zhuǎn)換器需要177。穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。這個部分由整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等組成。+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。方案二 以LM317和LM337型號的芯片為核心來設(shè)計電源電路。LM317是一種外接很少元件就能工作的三端可調(diào)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(diào)整端。所以消耗的電流都從輸出端流出，內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓（）接至比較放大器的同相端和調(diào)整端之間。結(jié)構(gòu)圖LM337穩(wěn)壓器是與LM317對應(yīng)的負(fù)壓三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，它的工作原理和電路結(jié)構(gòu)與LM317相似。系統(tǒng)的傳感器部分，傳感器電源的設(shè)計直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。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(diào)性較好。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)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。 所以，具體設(shè)計時考慮到運(yùn)算放大器的放大能力與工作電壓的大小關(guān)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(shè)計電源電路，給系統(tǒng)提供正、負(fù)電壓，滿足系統(tǒng)正常工作電源的要求。部分，不包括系統(tǒng)電源部分 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求以及系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能，在設(shè)計系統(tǒng)時可以分成以下幾個部分：單片機(jī)控制模塊，前端信號采集、處理、轉(zhuǎn)換模塊，人機(jī)接口界面以及系統(tǒng)電源部分（為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)超量程與欠量程的報警功能，還擴(kuò)展了報警電路）。ATMEL公司是美國20世紀(jì)80年代中期成立并發(fā)展起來的半導(dǎo)體公司。其推出的AT89系列單片機(jī)，在世界電子技術(shù)行業(yè)中引起了極大的反響，在國內(nèi)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(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，3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(nèi)時鐘振蕩器?？臻e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(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。主要功能特性見下表： AT89S52功能 兼容MCS51指令系統(tǒng) 32個雙向I/O口 3個16位可編程定時/計數(shù)器 全雙工UART串行中斷口線 2個外部中斷源 中斷喚醒省電模式 看門狗（WDT）電路 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程在這種工作模式下，P0口具有內(nèi)部上拉作用。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用； 另外，、()和觸發(fā)輸入()；對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時，接收低8位地址信息；Port 2： P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口；輸出時可驅(qū)動4個TTL。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。只要這個管腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運(yùn)行程序；XTALXTAL2 ：XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。晶振的頻率可以在1MHz至24MHz內(nèi)選擇，電容取30PF左右。當(dāng)AT89S52由外部程序存儲器取指令或常數(shù)時，每個機(jī)器周期輸出2個脈沖，即兩次有效。當(dāng)該引腳訪問外部程序存儲器時，應(yīng)輸入低電平。74LS373是典型的鎖存器芯片，它是三態(tài)輸出的八位鎖存器。當(dāng)CP=0（低電平）時，D觸發(fā)器輸出將鎖存已建立的電平。當(dāng)E=1（高電平）時，將使鎖存器輸出處于高阻狀態(tài)，從而不多總線加載，即不會影響總線上的數(shù)據(jù)。 芯片62256隨機(jī)存取存儲器簡稱RAM(Random Access Memory)。它讀、寫方便，但一旦斷電，所存儲的數(shù)據(jù)也隨即丟失，因此不利于數(shù)據(jù)的長期保存。62256的引腳符號功能如下： 62256功能表引腳符號功能A0～A14地址輸入線D0～D7雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線片選信號輸入線，低電平有效讀選通信號輸入線寫選通信號輸入線工作電源+5VGND線路接地 主控電路 ～，其中P1口作為低地址線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，～。主控電路圖如下： 主控電路圖 基于ICL7135的前端信號處理電路 芯片介紹LPSIII型稱重傳感器LPSⅢ型鋁制稱重傳感器為雙孔懸臂梁形式，是電子計價秤的專用產(chǎn)品，也可用于制造由單只傳感器構(gòu)成的電子案秤，臺秤及專用衡器等。非線性%.177。蠕變恢復(fù)零點(diǎn)輸出%.177。額定輸出溫度系數(shù)輸入電阻Ω415～445輸出電阻Ω349～355絕緣電阻MΩ≥5000供橋電壓V12（DC/AC）溫度補(bǔ)償范圍℃10～+50允許溫度范圍℃20～+60允許過負(fù)荷%120極限過負(fù)荷%200四角誤差%連接電纜mm300接線方式輸入（+）: 紅 輸入（）:白 輸出（+）:綠 輸出Output（）:藍(lán) 屏蔽 : 黃而我們在具體實(shí)現(xiàn)采集的模擬量時，出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮并沒有在系統(tǒng)中采用LPSIII型傳感器，而是直接從系統(tǒng)的電源電路中引出一個毫伏級的電壓作為待采樣的模擬量。僅需一個外接電阻即可得到1～1000范圍內(nèi)的任意增益；～18V的電源電壓；低功耗， ，最大輸入失調(diào)電壓125uV，最大溫度漂移1uV/℃，最大輸入偏移電流20nA；最小共模抑制比93dB（增益=10）；輸入電壓噪聲9nV（1KHz）； （～10Hz）；帶寬120KHz（增益=100）；建立時間15us（%）。%～1%的電阻，AD620就能提供精確的增益。其他的任何增益可按： （）計算。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為模擬部分和數(shù)字部分。芯片引腳封裝如下圖所示： ICL7135引腳圖其引腳功能如下：{1}腳（Ｖ－）： －５Ｖ電源端；{2}腳（ＶＲＥＦ）：基準(zhǔn)電壓輸入端；{3}腳（ＡＧＮＤ）：模擬地；{4}腳（ＩＮＴ）： 積分器輸入端，接積分電容；{5}腳（ＡＺ）： 積分器和比較器反相輸入端，接自零電容；{6}腳（ＢＵＦ）： 緩沖器輸出端，接積分電阻；{7}腳（ＣＲＥＦ＋）：基準(zhǔn)電容正端；{8}腳（ＣＲＥＦ－）：基準(zhǔn)電容負(fù)端；{9}腳（ＩＮ－）： 被測信號負(fù)輸入端；{10}腳（ＩＮ＋）： 被測信號正輸入端；{11}腳（Ｖ＋）： ＋５Ｖ電源端；{12}、{17}～{20}腳（Ｄ１～Ｄ５）： 位掃描輸出端；{13}～{16}腳（Ｂ１～Ｂ４）： ＢＣＤ碼輸出端；{21}腳（ＢＵＳＹ）： 忙狀態(tài)輸出端；{22}腳（ＣＬＫ）： 時鐘信號輸入端；{23}腳（ＰＯＬ）： 負(fù)極性信號輸出端；{24}腳（ＤＧＮＤ）： 數(shù)字地端；{25}腳（Ｒ／Ｈ）： 運(yùn)行／讀數(shù)控制端；{26}腳（ＳＴＲＢ）： 數(shù)據(jù)選通輸出端；{27}腳（ＯＲ）： 超量程狀態(tài)輸出端；{28}腳（ＵＲ）： 欠量程狀態(tài)輸出端。ICL7135的電參數(shù)： 電參數(shù)參數(shù)電源電壓時鐘頻率基準(zhǔn)電容校零電容參數(shù)值177。2V40～1M 11ICL7135外圍電路的參數(shù)選擇與整定由于ICL 7