【正文】 . 33 電子稱的軟件設計與實現(xiàn) ............................................................................... 34 系統(tǒng)主程序流程圖 .................................................................................................... 34 系統(tǒng)子程序設計 ........................................................................................................ 35 A/D 轉換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設計 ............................................................... 35 顯示程序設計 ................................................................................................... 37 鍵盤輸入控制程序設計 ................................................................................... 38 5 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................................................................................................... 41 軟件調(diào)試 .................................................................................................................... 41 故障分析與解決方 案 ................................................................................................ 41 故障出現(xiàn)情況 ................................................................................................... 41 解決方案 ........................................................................................................... 42 功能測試 .................................................................................................................. 42 結論 ......................................................................................................................................... 43 致 謝 ................................................................................................................................. 44 參考文獻 ................................................................................................................................. 45 附 錄 ................................................................................................................................. 46 附錄 A ................................................................................................................................ 46 附錄 B................................................................................................................................. 53 附錄 C................................................................................................................................. 53 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 1 緒論 課題 研究背景 電子衡器稱重技術是現(xiàn)代稱重技術和控制系統(tǒng)工程的重要基礎之一， 自 50 年代中期電子技術滲入到衡器的輔助測量裝置， 60 年代初期出現(xiàn)機電結合式電子衡器以來，經(jīng)過 40 多年的不斷改進和完善，從最初的機電結合型發(fā)展到現(xiàn)在全電子型和數(shù)字化智能型，電子衡器稱重技術經(jīng)歷了長遠的發(fā)展，其便于與電子計算機結合而實現(xiàn)稱重計量與過程控制自動化的特點，在工商貿(mào)易、能源交通、冶金礦山、輕工食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、航天航空等部門得到了廣泛的應用。 電子衡器作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個組成部分，不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且推進了工業(yè)生產(chǎn)的自動化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強企業(yè)管理、改善經(jīng)營管理等多方面的作用。 商用電子稱作為電子衡器產(chǎn)品的一部分，隨著電子衡器技術的發(fā)展，也同樣在技術裝備和檢測試驗手段上達到了國際 90 年代中期的水平，從機械稱到機電稱再到電子稱在稱重裝置智能化的道路上取得長足的進步，但就總體而言，我國 商用電子稱 產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達國家相比還有較大差距，其主要差距是技術與工藝不夠先進、工藝裝備與測試儀表老化、開發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規(guī)格較少、功能不全、 價格昂貴、 穩(wěn)定性和可靠性較差等 。 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 電子 衡器 的 研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外發(fā) 展 情況 從國際上看，隨著二十世紀戰(zhàn)后的經(jīng)濟繁華，為了把稱重技術引入到生產(chǎn)工藝過程中去，對稱重技術提出了新的要求，希望稱重過程自動化，為此電子技術滲入衡器制造業(yè)。 在 1960 年開發(fā)出了與衡器相聯(lián)的專門稱重值打印機。電子稱的發(fā)展過程與其他事物一樣，也經(jīng)歷了由簡單到復雜、由粗糙到精密、由機械到機電結合再到全電子化、由單一功能到多功能的過程。這是由于電子衡器不僅給出質(zhì)量或重量信號，而且也能作為總系統(tǒng)中的一個單元承擔著控制盒檢驗功能，從而推進工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易交往的自動化和合 理化。隨著稱重傳感器各項性能的不斷突破，為電子稱的發(fā)展奠定了基礎，國外如美國、西歐等一些國家在 20 世紀 60 年代就出現(xiàn)了 %稱量準確度的電子稱，并在 70 年代中期約對 75%的機械進行了機電結合式改造。 50 年代開始出現(xiàn)了以稱重傳感器為主的電子衡器。已由傳統(tǒng)機械式衡器 步入集傳感器、微電子技術、計算機技術與一體化的電子衡器發(fā)展階段。 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 電子稱的發(fā)展方向 電子稱的發(fā)展動向為：小型化、模塊化、智能化、集成化；其技術性能趨向于速率高、準確度高、可靠性高；其應用性趨向于綜合性、組合性；而且更需要向多種功能的方向發(fā)展。電子稱 部分 已具備了動態(tài)稱量模式，即通過進行算術平均、積分處理和自動調(diào)零等方法，消除上述的誤差； (2)電子稱附加了計算機信息補償處理裝置，可以進行自診斷、 自校正和多種補償計算和處理； (3)附加單價總額計算功能。 課題 的研究意義 今后，隨著電子高科技的快速發(fā)展 ，電子稱重技術也 定將日新月異。從實際情況看來，目前 中小型 市場上使用的稱量工具， 主要還是以 桿秤 、臺秤、小型 簡易 電子稱為主， 操作簡單但精度比較低，而且調(diào)整時間長，運行不可靠 ，易損件多，維修困難 ，能源消耗大，生產(chǎn)成本 比較 高。 在這些中小型市場，稱重儀器選擇的局限性，已逐漸無法滿足越來越走向現(xiàn)代化的需求， 對電子稱的要求不僅僅要簡便而且要更公平更合理，對精度不僅有要求，對功能也有更多的期望，電子稱不僅要稱量較重物體，還能夠更精確的稱量較輕的物體，比如茶葉和藥材等，要求精度更高，稱量更準確。 本文的設計思路 隨著 微控制器技術、傳感器技術的發(fā)展和計算機技術的廣泛應用，電子產(chǎn)品的更新速度達到了 日新月異的地步。 除此之外，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，在系統(tǒng)更新?lián)Q代的時候，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 能夠實現(xiàn)。據(jù)悉 , 目前電子秤的附加功能主要有這些 方面 ：電子秤附加了計算機信息補償處理裝置，可以進行自診斷、自校正和多種補償計算和處理；具有皮重、凈重顯示等特種功能。目前的電子秤有附加多種計算和數(shù)據(jù)處理功能 , 以滿足多種使用的要求。 綜上所述 ,本課題的主要設計思路是：利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信號，經(jīng)過電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過模數(shù)轉換器轉換為數(shù)字信號，最后把數(shù)字信號送入單片機。此外，還可通過鍵盤設定所稱物品的價格。 (2)對稱重器系統(tǒng)進行總體 方案的 設計 。 (4)對 于 稱重器的軟件 系統(tǒng) ， 通過解說 LCD液晶顯示 的使用及鍵盤的工作原理，對于主程序 的編寫與調(diào)試 提供重要的依據(jù) 。 (6)對稱重系統(tǒng)的測量值與顯示值的差值，進行系統(tǒng)的調(diào)試與誤差校正。分度值 。電源 （一節(jié) 5號電池供電）。 圖 設計思路框圖 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 2 系統(tǒng)方案論證與 硬件 選型 系統(tǒng)總體設計方案的比較與論證 在設計系統(tǒng)時，針對各個模塊實現(xiàn)的功能來設計電子秤的方案有以下幾種： 方案一 數(shù)碼管顯示 。 此設計 的 硬件部分簡單，接口電路易于實現(xiàn)，并且在編程時大大減少程序量，在電路結構上只有簡單的輸出輸入關系。由于數(shù)碼管只能實現(xiàn)簡單的數(shù)字和英文字符的顯示，不能顯示漢字以及其他的復雜字符，不能達到顯示購物清單的要求。 方案二 在前一種方案的基礎上進行擴展，增加一鍵盤輸入裝置，增加外界對單片機內(nèi)部的數(shù)據(jù)設定，使電子稱實現(xiàn)稱重計價的功能。在顯示重量時，如果數(shù)碼管沒有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度必受到限制，所以此方案需要較多的數(shù)碼管接入電路中。 方案三 前端信號處理時，選用放大、信號轉換等措施，尤其在顯示方面采用具有字符圖文顯示功能的 LCD 顯示器。結構簡圖如下圖所示 : 圖 LCD 顯示的方案 目前單片機技術比較成熟，功能也比較強大，被測信號經(jīng)放大整形后送入單片機，由單片機對測量信號進行處理并根據(jù)相應的數(shù)據(jù)關系譯碼顯示出被測物體的重量。但其缺點是外圍電路比較復雜 ,編程復雜。 方案四 采用 以 現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)為控制核心 ， 利用 EDA 軟件編程，下載燒制實現(xiàn)。 采用 FPGA 測頻測量精度高，測量頻率范圍大，而且編程靈活、調(diào)試方便，設計要 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 求的精度較高，所以要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好，抗干擾能力要強。其中控制器采用 Xilinx 公司可編程器件 FPGA 為核心，基于 ISE 軟件平臺，采用 VHDL編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、 LED 和 LCD 驅動、時鐘芯片的 I2C 通訊、鍵盤控制等模塊。 雖然以 FPGA 為核心的電子稱系統(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)。鑒于本電子稱的設計并不太復雜，單片機完全能實現(xiàn)所需功能，所以在具體設計時，采用了第三種設計方案 。這種新型的智能儀表在測量過程自動化、測量結果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進展。 INTEL 公司的 8051 和 8751 都可使用，在這里選用 ATMENL 生產(chǎn)的 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁 AT89SXX 系列單片機。此外價格低廉、性能比較穩(wěn)