【正文】 示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 液晶顯示的原 理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 （ 1）線段的顯示：點(diǎn)陣圖形式液晶由 MN 個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列對應(yīng) 1 字節(jié)的 8 位，即每行由 16 字節(jié)，共 168=128 個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416 個(gè)顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi) 容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。這就是 LCD 顯示的基本原理。這樣一來就組成某個(gè)字符。 （ 3）漢字的顯示：漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5……右邊為 6…… 根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對齊，送第三個(gè)字節(jié) …… 直到 32B 顯示完就可以 LCD 上得到一個(gè)完整漢字。我們以 1602LCD 字符型液晶顯示器為例。 由于本次設(shè)計(jì)的顯示模塊需要顯示多位數(shù)字，如果采用數(shù)碼管顯示的話將會占用多個(gè)單片機(jī) I/O 口 ,使得電路變得更為復(fù)雜。 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。因此鍵盤模塊設(shè)計(jì)的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。鍵盤由許多鍵組成，每一個(gè)鍵相當(dāng)于一個(gè)機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)鍵按下時(shí)，觸點(diǎn)閉合，當(dāng)鍵松開時(shí)，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。列如 Intel8279 是一種為 8 位微處理器設(shè)計(jì)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(yù)處理；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。但在很多應(yīng)用場合，考慮成本因素，可能并不是最佳選擇。用 I/O 口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。因此，在按鍵數(shù)量 較多時(shí)，可以節(jié)省 I/O 口線。缺點(diǎn)就是需要用軟件處理消抖、重鍵等問題。如圖 所示。5V， V/F 轉(zhuǎn)換器需要 177。 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，是根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓 Uo、輸出電流 Io、輸出紋波電壓 ΔUopp 等性能指 標(biāo)要求，正確地確定出變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管和濾波電路中所用元器件的性能參數(shù)，從而合理的選擇這些器件。 此次設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成，如圖 所示。 LM337 輸出為負(fù)的可調(diào)電壓，采用兩個(gè)獨(dú)立的變壓器分別和 LM317 及 LM337 組裝，操作比較簡單。 圖 LM317 與 LM337 組裝電路 方案二 采用 7805,7905， 7812 和 7912 組成穩(wěn)壓電路， 7805， 7905 固定式三端穩(wěn)壓器可輸出 177。12v。 177。12,(39)V 連續(xù)可調(diào) .其電路組裝比較簡單 ,但輸出所需電壓時(shí)需要調(diào)整可變電阻 ,不能直接輸出 ,因此使用時(shí)不方便 .方案二由三端可調(diào)式穩(wěn)壓器和三端固定式穩(wěn)壓器共同組成 ,所用器件比方案一 多 ,但電路組裝簡單 ,不會增添麻煩 ,在方案二中可直接得到 +5v 和 177。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 21 具體實(shí)施方案簡介 根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案，硬件部分采用 51 系列單片機(jī) AT89C51 為控制核心部件，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能。 系統(tǒng)的硬件部分不僅包括以單片機(jī) AT89C51 為核心的最小系統(tǒng)部分，而且還包括數(shù)據(jù)采集、人機(jī)接口界面、系統(tǒng)電源部分。在具體選擇傳感器時(shí)，考慮到在稱量物品時(shí)必要的精度、準(zhǔn)確性要求，所稱物品的重量誤差必須要控制在一定的范圍之內(nèi)。一般選擇滿量程時(shí)候的誤差不能大于規(guī)定量。傳感器輸出的電信號比較微弱，一般為毫伏級，必須采用適當(dāng)?shù)碾娐愤M(jìn)行信號放大處理，這樣才能保證整個(gè)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性能。在選擇 V/F 轉(zhuǎn)換器時(shí)根據(jù)系統(tǒng)精度的要求，選擇了具有很強(qiáng)抗干擾能力 V/F轉(zhuǎn)換器 LM331，雖然轉(zhuǎn)換速度慢，但精度高，輸入阻抗高，可自動調(diào)零，具有超量程信號，全 部輸出的 TTL 電平信號兼容。 在這次設(shè)計(jì)中我們采用了 44 鍵盤控制。 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 22 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)可以分成以下幾個(gè)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(bào)警功能，還擴(kuò)展了報(bào)警電路）。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 引腳說明 AT89C51 芯片圖 如圖 所示 。 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，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(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。 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 24 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(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，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)存儲器時(shí)，將跳過一個(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，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，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器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間 ，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 圖 AT89C51 最小系統(tǒng)電路圖 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 25 信號放大電路 芯片 INA126 簡介 INA126 是精密低噪聲差分信號采集儀表放大器，內(nèi)部采用兩個(gè)運(yùn)放設(shè)計(jì)，使之具有非常低的靜態(tài)電流 (175 μ A) 和有很寬電源供電范圍 (177。 18V) ，可用于便攜式儀表和數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)。激光平衡輸入電路提供低偏移電壓、低溫漂偏移電壓和良好的共模抑制比。 to 177。 C max 低噪聲： 35nV/ √ Hz 低輸入偏移電流： 35nV/ √ Hz INA126 引腳 圖如圖 所示 。 圖 INA126 電路設(shè)計(jì)圖 信號轉(zhuǎn)換電路 芯片 LM331 應(yīng)用 一般應(yīng)用于人員不能進(jìn)入或不易進(jìn)入的場合，通過傳感器將被測量轉(zhuǎn)換 為電壓，經(jīng)運(yùn)算放大器放大為 0～ 10V 電壓信號，由 LM331 進(jìn)行 V/F 變換為脈沖信號，通過長雙絞線傳輸?shù)綔y量室，在測量室內(nèi)通過光電耦合器轉(zhuǎn)換為幅度穩(wěn)定的脈沖電壓，此脈沖電壓再經(jīng) LM331進(jìn)行 F/V變換為電壓進(jìn)行測量，從而可避免直接導(dǎo)線連接到測量室而造成的線路衰減或干擾，提高測量精度。 LM331 采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)和低到 電源電壓下都有極高的精度。 LM331 內(nèi)部由輸入比較器、定時(shí)比較器、 R－ S 觸發(fā)器、輸出驅(qū)動、復(fù)零晶體管、能隙基 準(zhǔn)電路和電流開關(guān)等部分組成。 當(dāng)輸入端 Vi＋輸入一正電壓時(shí)，輸入比較器輸出高電平，使 R－ S 觸發(fā)器置位，河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 27 輸出高電平，輸出驅(qū)動管導(dǎo)通，輸出端 f0 為邏輯低電平，同時(shí)電源 Vcc 也通過電阻 R2 對電容 C2 充電。當(dāng)電容 C3 放電電壓等于輸入電壓 Vi 時(shí)，輸入比較器再次輸出高電平，使 R－ S 觸發(fā)器置位，如此反復(fù)循環(huán)，構(gòu)成自激振蕩。 LM331 電路設(shè)計(jì)圖 LM331 電路設(shè)計(jì)圖 如圖 所示。如果是機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)人員，往往需要同時(shí)考慮單片機(jī)的軟硬件資源分配。 程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和方法。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 （ 3）編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋恚瑯?gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，即程序。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(zhuǎn)向語句 (或指令 )的使用，從而控制了程序的復(fù)雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。 電子稱的軟件設(shè) 計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電子稱軟件設(shè)計(jì)均采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)程序包括主程序、定時(shí)中斷程序、 INTO 中斷程序按鍵程序、數(shù)據(jù)處理子程序 (雙字節(jié)乘法、二一十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序及逆轉(zhuǎn)換程序 )、 LCD 十六位液晶靜態(tài)顯示子程序等模塊。設(shè)定 T0 為計(jì)數(shù)工作方式， T1 為定時(shí)工作方式。當(dāng)為 01H 時(shí)為累計(jì)顯示方式，在 T1 定時(shí)中斷程 序中。在 INTO 外部中斷程序中，采樣單價(jià)并賦值單價(jià)計(jì)算。設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示。 V/F 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì) V/F 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，把稱重傳感器傳遞過來的模 擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞到單片機(jī)所涉及到的程序設(shè)計(jì)。 圖 V/F 信號讀取及處理程序 顯示子程序設(shè)計(jì) 顯示子程序主要是來判斷是否需要顯示 ,以及如何去顯示 ,也是十分重要的程序之一。 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 31 圖 鍵盤掃描子程序的設(shè)計(jì) 鍵盤電路設(shè)計(jì)成 4X4 矩陣式，在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相 應(yīng)的存儲單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。 基于單片機(jī)的電子稱設(shè)計(jì) 32 圖 鍵盤掃描子程序流程圖 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 33 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)的儀器逐步的被智能儀器所取代。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關(guān)注。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機(jī)、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達(dá)到要求。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，雖然碰到了不少的困難，但是在老師的指導(dǎo)以及自己的努力下，終于取得了一定成果。 通過對數(shù)據(jù)采集的分析，了解了各種傳感器、放大器及 A/D 轉(zhuǎn)換器和 V/F 轉(zhuǎn)化器對信號的轉(zhuǎn)換、傳輸有了更深的 認(rèn)識。 采用面向?qū)ο蟮乃枷?，分層次、分模塊構(gòu)建設(shè)計(jì)的總體框架。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，有待改善。 沒有擴(kuò)展更多電路，如日歷時(shí)鐘電路、通訊接口電路等。 對各種實(shí)用芯片價(jià)格了解不夠，選擇上任有欠缺，如所選的稱重傳感器價(jià)格較貴。 這些都為我 今后的學(xué)習(xí)和工作留下了積極的影響 。在老師多次詢問研究進(jìn)程中，為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥，熱忱鼓勵(lì)。對老師的感激 之情是無法用言語表達(dá)的。使我在傳感器的基本原理、傳感器的實(shí)際應(yīng)用，以及在常用傳感器設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都能向前邁了一人步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。在此，我衷心感謝老師的指導(dǎo)和支持。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過人學(xué)生生活的機(jī)電工程系全體老師和同學(xué)門，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順