【正文】 602LCD 主要技術參數(shù)：顯示容量 :162 個字符，芯片工作電壓 :—，工作電流 :()，模塊最佳工作電壓 :，字符尺寸 :(WH)mm[19]。所以選用液晶顯示， 1602LCD 符合基本條件，能夠采用。操作者通過鍵盤向系統(tǒng)發(fā)送各種指令或置入必要的數(shù)據(jù)信息。鍵盤是由若干個按鍵開關組成，鍵的多少根據(jù)單片機應用系統(tǒng)的用途而定。單片機接收到按鍵的觸點信號后作相應的功能處理。 方案一 專用芯片式設計 專用鍵盤處理芯片一般功能比較完善，芯片本身能完成對按鍵的編碼、掃描、消抖和重鍵等問題的處理，甚至還集成了顯示接口功能。專用鍵盤處理芯片的優(yōu)點很明顯，可靠性高，口簡單，使用方便，適合處理按鍵較多的情況。 方案二 矩陣式鍵盤設計 矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。例如，用 22 的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 4 個鍵的鍵盤， 44 行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 16 個鍵的鍵盤。相對于專用芯片式可以節(jié)省成本，且更為靈活。 圖 44 矩陣鍵盤 考慮到成本方面，我決定采用矩陣鍵盤。5V， V/F 轉(zhuǎn)換器需要 177。 穩(wěn)壓電源的設計，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。 此次設計的穩(wěn)壓電源由 電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，如圖 圖 穩(wěn)壓電源組成圖 方案一 采用 LM31 LM337 共地可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源 LM317 可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓，不過它只能允許可調(diào)的正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護電路；由一個電阻（ R）和一個可變電位器 (RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓為： Vo=(1+RP/R)。電路圖如下所示： 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,其電路圖如圖所示 . 圖 LM317 與 LM337 組裝電路 方案一的電路由三端可調(diào)式穩(wěn)壓器 LM317 和 LM337 組裝而成 ,可輸出 范圍為 177。12 連續(xù)可調(diào) ,通過對滑動變阻器的調(diào)整可輸出 +5V,177。12 的輸出電壓 .使用時比較方便 ,綜上所述 ,方案二比方案一合理 ,因此選擇方案二。 AT89C51 是一款 8 位的內(nèi)帶 4K 程序存儲器的微控制器，考慮到用軟件實現(xiàn)電子秤系統(tǒng)的各項功能時，所需的軟件量并不是很大，不需要太大的程序存儲空間，因此在對AT89C51 實際設計時不需要在片外再擴展程序存儲器，這樣不僅節(jié)省了硬件資源，也優(yōu)化了電 路的設計。 數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器、信號放大處理和 V/F 轉(zhuǎn)換部分組成。另外由于秤臺的自身重量、振動和沖擊分量，以及還要避免物體超重時對傳感器的損壞，所以在選擇傳感器時要保證有一定的承重裕量，所選的傳感器量程應該比系統(tǒng)設計要求的要大。由于傳感器的輸出信號中含有一定的干擾噪聲，所以必須要對傳感器的輸出信號進行濾波，在濾波電路的設計時利用普通小電容濾除高頻干擾，利用大的電解電容濾除低頻干擾。 這時需要共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度好，而且外部接口簡單的專用儀表放大器 INA126。作為電子秤，系統(tǒng)對 V/F 轉(zhuǎn)換的速度要求不高，而且 LM331 的轉(zhuǎn)換精度足以滿足系統(tǒng)的誤差要求。在這次設計中我們采用了 44 鍵盤控制。 本章小結(jié) 本章主要是對本次設計的方案選擇與論證， 按照設計的基本要求，通過分析與論證，最后確定系統(tǒng)可分為三大模塊，數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊、人機交互界面模塊。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送給 51 單片機控制器處理，由單片機完成對該數(shù)字量的處理，驅(qū)動液晶顯示模塊完成人機間的信息交換。 基于 AT89C51 的主控電路 AT89C51 簡介 芯片功能介紹及設計： AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。在閑置模式下， CPU 停止工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 GND：接地。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內(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 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，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，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 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：復位輸入。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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， 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：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， 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，每個機 器周期兩次/PSEN 有效。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，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 [11]。1. 35 ～ 177。 INA126 的增益通過外部電阻設置，增益范圍從 5V/V to 10000V/V 。 INA126 特點及引腳 說明 （ 1） INA126 器件特點： 低靜態(tài)電流： 175 μ A/chan 寬電壓范圍： 177。 18V 低偏移電壓： 250 μ V max 低溫度漂移： 3 μ V/ 176。 LM331 功能介紹 V/F 變換和 F/V 變換采用集成塊 LM331， LM331 是美國 NS 公司生 產(chǎn)的 性能價格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器用。同時它動態(tài)范圍寬，可達 100dB；線性度好，最大非線性失真小于 ％，工 作頻率低到 時尚有較好的線性；變換精度高，數(shù)字分辨率可達 12 位；外接電路簡單，只需接入幾個外部元件就可方便構(gòu)成 V/F 或 F/V 等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。輸出驅(qū)動管采用集電極開路形式，因而可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配 TTL、 DTL 和 CMOS 等不同的邏輯電路。當電容 C2 兩端充電電壓大于 Vcc 的 2/3 時，定時比較器輸出一高電平，使 R－ S 觸發(fā)器復位，輸出低電平，輸出驅(qū)動管截止，輸出端 f0 為邏輯高電平，同時，復零晶體管導通，電容 C2 通過復零晶體管迅速放電；電子開關使電容 C3 對電阻 R3 放電。輸出脈沖頻率 f0 與輸入電壓 Vi 成正比，從而實現(xiàn)了電壓－頻率變換 [18]。本章針對這些模塊的主要芯片做了簡單介紹，了解的其芯片的功能及應用，并且介紹了本次項目的具體電路設計。如果是機電一體化的設計人員，往往需要同時考慮單片機的軟硬件資源分配。 程序設計是一件復雜的工作，為了把復雜的工作條理化，就要有相應的步驟和方法。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關鍵。 ⑶編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當?shù)闹噶钆帕衅饋恚瑯?gòu)成一個有機的整體，即程序。結(jié)構(gòu)化程序設計是對利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當?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，減少邏輯錯誤和易于修改、調(diào)試。 C 語言在單片機中的應用 C 語言是一種通用的計算機程序設計語言，在國際上非常流行。以前計算機的系統(tǒng)軟件主要用匯編語言編寫，單片機應用系統(tǒng)更是如此。如進行端口 I， 0 操作、位操作、地址操作，并可內(nèi)嵌匯編指令，將匯編指令當作它的語句一樣。正是因為 C 語言具有這樣的特性，所以很適合編寫要對硬件進行操作的軟件程序。 電子稱的軟件設計與實現(xiàn) 電子稱軟件設計均采用模塊化設計，整個程序包括主程序、定時中斷程序、 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。電子計價秤的軟件設計思路說明如下：主程序的作用為程序初始化，計算單價木單重 (單價和單重分別在定時中斷程序和 INT0外部中斷程序中獲得 )，并時時顯示十進制的單重，單價，總價。其中 R0 為標志位寄存器當為 OOH 時為正常顯示方式。一秒鐘采樣物料重量 (已轉(zhuǎn)成脈沖頻率 )，并賦值重量計算 RAM區(qū)和顯示 RAM 區(qū)。 主程序流程圖 主程序流程圖 給出了系統(tǒng)工作的基本過程，描述了信號的基本流向，起到一個向?qū)У淖饔谩? V/F 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設計 V/F 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運行時，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所涉及到的程序設計。 圖 V/F 信號讀取及處理程序 顯示子程序設計 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。 圖 顯示子程序流程圖 鍵盤掃描子程序的設計 鍵盤電路設計成 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)值送到相應的存儲單元，再進行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。 圖 鍵盤掃描子程序流程圖 本章小結(jié) 本章主要介紹的是本次設計的軟件部分，畫出了軟件的主程序流程圖及部分子程序流程圖。智能儀器的核心部件是單片機，因其極高的性價比得到廣泛的應用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。傳感器好比人體 “五官 ”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測量信息（物理量、化學量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或裝置本次設計中的半橋電子稱就是在以上儀器的基礎上設計而成的。 經(jīng)過幾個 月的努力，終于按照畢業(yè)設計進度要求如期完成了實用電子秤控制系統(tǒng)的硬件設計任務。 一、 主要工作及結(jié)論 熟悉 AT89C51 單片機功能及工作特性，掌握其接口擴展方法。 對鍵盤和顯示器進行選型比較，得出各種型號優(yōu)劣比。 二、 存在的問題 電子電路的設計中對各種影響因素的考慮不夠完全，比如在對過電壓情況的處理中未作防范措施。比如系統(tǒng)的超量程信號直接由單片機送入報警電路，沒有設計保護電路再入單片機處理后送入報警電路。日歷時鐘電路可以顯示購貨日期，通訊接口電路 可以與上位機（ PC 機）進行通訊，從而將大量的商品數(shù)據(jù)存于上位機，然后通過串口或并口通訊與電子稱相連，達 到遠距離控制的目的。 動手能力不強，電子秤的精確度有待提高。