【正文】 傳感器輸出電壓振幅范圍 0~20mV，而 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為 0~2V，因此放大環(huán)節(jié)要有 100 倍左右的增益。本設(shè)計擬采用 OP07 運(yùn)算放大集成電路 。你設(shè)計的放大電路如下圖 322 所示： 圖 322 運(yùn)算放大電路 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換部分是整個設(shè)計的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會舍得整個設(shè)計毫無意義。目前，世界上有多種類型的 ADC，有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、積分型等等。 本設(shè)計采用典型的 AD 轉(zhuǎn)換器： DC0804。 AD 轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標(biāo)如下： 1) 高阻抗?fàn)顟B(tài)輸出 (2) 分辨率： 8 位 (0~255) (3) 存取時間： 135 ms (4) 轉(zhuǎn)換時間： 100 ms (5) 總誤差： 1~+1LSB (6) 工作溫度： ADC0804C 為 0 度 ~70 度； ADC0804L 為 40 度 ~85 度 (7) 模擬輸入電壓 范圍： 0V~5V (8) 參考電壓： (9) 工作電壓： 5V (10) 輸出為三態(tài)結(jié)構(gòu) ADC0804 引腳圖如下圖： 鍵盤處理部分方案確立 考慮到控制面板按鍵過多，采用矩陣式鍵盤方案：矩陣式鍵盤的特點是把檢測線分成兩組，一組為行線，一組為列線，按鍵放在行線和列線的交叉點上。圖 給出了 4*4 的矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)的鍵盤接口電路。圖中的每一個按鍵通過不同的行線和列線與主機(jī)相連著。 4*4 矩陣鍵盤共可安裝 16 個鍵，但只需要 8 條測試線。當(dāng)鍵盤數(shù)量大于8 時，一般都采用矩陣式鍵盤。 圖 33 矩陣式鍵盤 顯示電路部分的選擇 數(shù)據(jù)顯示是水泥自動包裝不可或缺的一部分，是人機(jī)交換的 主要組成部分，它可以將測量電路測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理后直觀的顯示出來。數(shù)據(jù)顯示部分可以有以下兩種方案供選擇 ： 一是 LED 數(shù)碼管顯示，二是 LCD 液晶顯示兩種選擇， LCD 液晶顯示器是一種極低功耗消耗器，從電子表到計算器，從袖珍時儀表 到便攜式微型計算機(jī)以及一些文字處理機(jī)都廣泛利用了液晶顯示器。 第四章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 驅(qū)動器 引腳排列 74ls245 引腳如 下圖所示： 74ls245 引腳圖 引腳說明： 74LS245 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動 led 或者其他的設(shè)備，它是 8 路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 當(dāng) 8051 單片機(jī)的 P0 口總線負(fù)載達(dá)到或超過 P0 最大負(fù)載能力時，必須接入74LS245 等總線驅(qū)動器。 當(dāng)片選端 /CE 低電平有效時， DIR=“0” ，信號由 B 向 A 傳輸；（接收） DIR=“1” ，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng) /CE 為高電平時， A、 B 均為高阻態(tài)。 由于 P2口始終輸出地址的高 8 位，接口時 74LS245 的三態(tài)控制端 /1G 和 /2G 接地， P2 口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。 P0口與 74LS245 輸入端相連 ,/E端接地，保證數(shù)據(jù)現(xiàn)暢通。 8051 的 /RD 和 /PSEN 相與后接 DIR，使得 /RD 或 /PSEN 有效時， 74LS245 輸入（ ←Di ），其它時間處于輸出（ →Di ）。 時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時鐘信號，根據(jù)硬件電路的不同，連接方式分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式。時鐘電路如圖所示；在 51 單片機(jī)有一個高增 益反相放大器，輸入端為 X1，輸出端 X2；在芯片的外部； X1， X2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容 C1， C2 構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器即單片機(jī)的時鐘電路。電容 C1， C2 值為 30 pf，石英晶振頻率 12MHZ。 復(fù)位電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時，會經(jīng)常要求進(jìn)入復(fù)位工作狀態(tài)，復(fù)位操作使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始運(yùn)行。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要單片機(jī)的 RET 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘振蕩脈沖（ 2 個機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便實現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。 我們采用開關(guān) 復(fù)位電路。在 RST 復(fù)位端接一個電容至 VCC 和一個電阻至地； 將一個按鈕開關(guān)并聯(lián)于電容 C7。如圖， 一般為了可靠地復(fù)位 RST 在上電時應(yīng)保持 20ms 以上的高電平 ,RC時間常數(shù)越大 ,上電時 RST 端保持高電平的時間越長 。 電源電路 我們知道，電源的穩(wěn)定是保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作的條件。但在選擇 上要考慮性能價格比。 本方案中，需用 +5V 和177。 15V 的電源。我們根據(jù)本課題的特點。選用了 78 系列和 79系列的正電壓穩(wěn)壓器。 7800 系列正壓集成穩(wěn)壓器具有集成體積小、性能好，保護(hù)功能完善，成本低、使用簡便，不需要高度等許多優(yōu)點，在眾多領(lǐng)域均可取代分立元件穩(wěn)壓器電路，成為世界最通用產(chǎn)品之一。 7800 系列集成穩(wěn)壓器有三個端子： 1— 輸入端； 2— 輸出端； 3— GND 地。 7815 為三端正穩(wěn)壓器電路 ,TO220F 封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。內(nèi)含過流、過熱和過載保護(hù)電路。帶散熱片時，輸出電流可達(dá) 1A。雖然 是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。 下圖給出所需電源電路的原理圖： 5V 穩(wěn)壓電路 177。 15V穩(wěn)壓電路 第 五 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 程序設(shè)計室一件復(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。其步驟可以概括為以下三點： （ 1）分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對復(fù)雜的問題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計算方法以及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵 。 （ 2）根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解 題步驟具體化，以減少處錯誤的可能性。 （ 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)成一個有機(jī)的整體，即程序。 程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法， 結(jié)構(gòu) 化程序設(shè)計由迪克斯特拉在1969 年提出，是以模塊化設(shè)計為中心，將待開發(fā)的軟件系統(tǒng)劃分為若干個相互獨立的模塊，這樣使完成每一個模塊的工作變單純而明確，為設(shè)計一些較大的軟件打下了良好的基礎(chǔ)。 由于模塊相互獨立，因此在設(shè)計其中一個模塊時，不會受到其它模塊的牽連，因而可將原來較為復(fù)雜的問題化簡為一系列簡單模塊的設(shè)計。模 塊的獨立性還為擴(kuò)充已有的系統(tǒng)、建立新系統(tǒng)帶來了不少的方便，因為我們可以充分利用現(xiàn)有的模塊作積木式的擴(kuò)展。 按照結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的觀點，任何算法功能都可以通過由程序模塊組成的三種基本程序結(jié)構(gòu)的組合 : 順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的基本思想是采用 自頂向下，逐步求精 的程序設(shè)計方法和 單入口單出口 的控制結(jié)構(gòu)。自頂向下、逐步求精的程序設(shè)計方法從問題本身開始，經(jīng)過逐步細(xì)化，將解決問題的步驟分解為由基本程序結(jié)構(gòu)模塊組成的結(jié)構(gòu)化程序框圖； 單入口單出口 的思想認(rèn)為一個復(fù)雜的程序，如果 它僅是由順序、選擇和循環(huán)三種基本程序結(jié)構(gòu)通過組合、嵌套構(gòu)成，那么這個新構(gòu)造的程序一定是一個單入口單出口的程序。據(jù)此就很容易編寫出結(jié)構(gòu)良好、易于調(diào)試的程序來。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計是 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，減少邏輯錯誤和易于修改、 調(diào)試。 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要由主程序、鍵盤掃描程序、顯示程序等構(gòu)成 主程序設(shè)計 主程序流程圖 子程序設(shè)計 系統(tǒng)子程序包括 A/D轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計、鍵盤輸入控制程序設(shè)計等等。 A/D轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計 A/D轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運(yùn)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(jī)所涉及到的程序設(shè)計。設(shè)計流程圖如圖 421所示 圖 421 A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計 鍵盤掃描子程序的設(shè)計 將 16 個鍵的特征編碼按照順序排成一張表，然后用當(dāng)前讀得的特征編碼來查 表，當(dāng)表中有該特征編碼時，它的位置就是對應(yīng)的順序編碼。鍵盤掃描子程序流程圖如圖