智能電子秤論文

1、智能電子秤設(shè)計(jì)論文題目：智能電子秤設(shè)計(jì)作者：石永勝指 導(dǎo) 教 師： 裴勇生論文提交日期：2016 年 12月1 日目錄 摘要：4第一章.方案選擇與論證51.1主控制器的論證與選擇51.2顯示模塊的論證與選擇A/D轉(zhuǎn)換模塊的論證與選擇51.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊的論證與選擇6第二章.電子秤硬件的設(shè)計(jì)與制作6 2.1AT89S52的主控電路. 6 2.1.1sTc89C52芯片.62.1.2主控電路的設(shè)計(jì)82.2 電子秤的信號(hào)處理流程9 2.2.1稱重?cái)?shù)據(jù)處理.9 2.2.2信號(hào)處理電路.112. 3人機(jī)交互界面模塊設(shè)計(jì)13 2.3

2、.1鍵盤輸入控制電路.13 2.3.2LCD顯示電路.162.4報(bào)警電路設(shè)計(jì).18第三電子秤軟件設(shè)計(jì)203.1系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)203.2A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)203.3 4X4矩陣按鍵子程序的設(shè)計(jì)203.4 12864液晶顯示模塊子程序的設(shè)計(jì)20 第四章系統(tǒng)測(cè)試.21第五章總結(jié)與展望.22致謝：22參考文獻(xiàn)：23付錄.193摘要本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)STC89S52為控制核心，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，為了更好地采用模塊化設(shè)計(jì)法，分步設(shè)計(jì)了各個(gè)單元功能模塊。系統(tǒng)的硬件部分包括最小系統(tǒng)部分、數(shù)據(jù)采集部分、人機(jī)交互界面和系統(tǒng)電源四大部分。最小系統(tǒng)部分主要包括STC89S52和擴(kuò)展的外部數(shù)

3、據(jù)存儲(chǔ)器；數(shù)據(jù)采集部分由稱重傳感器，信號(hào)的前期處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成，包括運(yùn)算放大器AD620和A/D轉(zhuǎn)換器；人機(jī)界面部分為鍵盤輸入，四位LED數(shù)碼顯示器，可以直觀的顯示重量的具體數(shù)字以及方便的輸入數(shù)據(jù)，使用方便；系統(tǒng)電源以LM317和LM337為核心設(shè)計(jì)電路以提供系統(tǒng)正常工作電源。系統(tǒng)的軟件部分應(yīng)用單片機(jī)C語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了該設(shè)計(jì)的全部控制功能。該電子秤可以實(shí)現(xiàn)基本的稱重功能（稱重范圍為09.999Kg，重量誤差不大于±0.005Kg）,并發(fā)揮部分的顯示購(gòu)物清單的功能，可以設(shè)置日期和設(shè)定十種商品的單價(jià)， 還具有超量程和欠量程的報(bào)警功能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，功能齊全，精

4、度高，具有一定的開發(fā)價(jià)值。關(guān)鍵詞 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換器人機(jī)界面37 第一章.方案選擇與論證方案一：本方案設(shè)計(jì)的電子秤，可以實(shí)現(xiàn)稱物計(jì)價(jià)功能，但是局限于數(shù)碼管的功能，在顯示時(shí)只能顯示單價(jià)、購(gòu)物總額以及簡(jiǎn)單的代碼等。在顯示重量時(shí)，如果數(shù)碼管沒(méi)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，比較麻煩。該結(jié)構(gòu)圖見附錄圖1-2方案二：本方案前端信號(hào)處理時(shí)，選用信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換等措施，尤其是在顯示方面采用12864液晶顯示屏。這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換能力，而且滿足設(shè)計(jì)要求，可以顯示所稱重物體信息相關(guān)內(nèi)容。該結(jié)構(gòu)圖見附錄圖1-1綜上所述，方案二更符合電子秤的

5、設(shè)計(jì)要求。1.1主控制器的論證與選擇方案一：采用STC公司生產(chǎn)STC89C52單片機(jī)，STC89C52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器。具有三個(gè)16位計(jì)數(shù)器。方案二：采用ATMEL 公司的AT89C51，AT89C51是帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器。帶2K字節(jié)閃存可編程可擦出只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)，具有兩個(gè)16位計(jì)數(shù)器。綜上述所知，我們小組選擇方案一，STC89C52讀寫方便。 1.2 顯示模塊的論證與選擇方案一: 全部采用數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管能顯示被測(cè)物體的重量等信息。此方案顯示直觀，而且編程簡(jiǎn)單，但若要同時(shí)顯示單價(jià)，金額等諸多信息則需要大量的數(shù)

6、碼管。由此增加了電路的復(fù)雜程度，也加大了編程的難度。方案二：采用12864液晶顯示屏顯示，12864顯示屏可以設(shè)置單價(jià)、金額、總價(jià)字符等。它具有低功效、可視面大、畫面清晰及抗干擾能力強(qiáng)等功能，其顯示技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。綜上所述，我們采用方案二，12864顯示屏更符合題目的要求。1.3A/D轉(zhuǎn)換模塊的論證與選擇 方案一：HX711是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其他芯片，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其他同類型所需要的外圍電路，具有繼承度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。方案二：MAX187串行12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以在單5V電源下工作，接受0-5V的模擬輸

7、入。MAX187為逐次逼近式ADC,快速采樣/保持（1.5us）,片內(nèi)時(shí)鐘，高速3線串行接口。綜上述所知，我們小組選擇方案一，HX711不用外加放大處理電路，芯片本身自帶增益可調(diào)放大，這樣還可以簡(jiǎn)化很多硬件電路。 第二章電子秤的硬件設(shè)計(jì)與制作2.1 SCT89C52主控電路2.1.1STC89C52芯片STC89C52單片機(jī)是ATMEL公司新近推出的高檔型系列單片機(jī)中的增強(qiáng)型產(chǎn)品。ATMEL公司是美國(guó)20世紀(jì)80年代中期成立并發(fā)展起來(lái)的半導(dǎo)體公司。該公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于推出Flash存儲(chǔ)器技術(shù)和高質(zhì)量、高可靠性的生產(chǎn)技術(shù)，它率先將獨(dú)特的Flash存儲(chǔ)技術(shù)注入于單片機(jī)產(chǎn)品中。其推出的AT89系列單

8、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(guó)內(nèi)也受到廣大用戶歡迎。STC89C52是一個(gè)低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)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(jià)比的解決方案STC89C52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 b

9、ytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O） 如圖2-1    此外，STC89C52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz，并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)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· 兼容MCS-51指令系統(tǒng)· 8k可反復(fù)擦寫(>1000次）ISP Flash ROM· 32個(gè)雙向I/O口· 4.5-5.5V工作電壓· 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器· 時(shí)鐘頻率0

10、-33MHz· 全雙工UART串行中斷口線· 256x8bit內(nèi)部RAM· 2個(gè)外部中斷源· 低功耗空閑和省電模式· 中斷喚醒省電模式· 3級(jí)加密位· 看門狗（WDT）電路· 軟件設(shè)置空閑和省電功能· 靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程· 雙數(shù)據(jù)寄存器指針或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。、口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 SCT89C52功能表2.1.

11、2主控電路的設(shè)計(jì)P1口和P2.0P2.6口作為地址總線，其中P1口作為低地址線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，P2.0P2.6口做高地址線。P2.7作為62256的片選控制總線，ALE接鎖存器74LS373的使能端。P3.6和P3.7作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫/讀選通信號(hào)輸出端分別接62256的/WE和/OE端。主控電路圖如下：如圖2-2 主控電路設(shè)計(jì)圖2.2 電子秤信號(hào)的處理流程2.2.1稱重?cái)?shù)據(jù)處理測(cè)量精度和可靠性是電子秤設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，引入軟件數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以克服或彌補(bǔ)包括傳感器在內(nèi)的各測(cè)量環(huán)節(jié)硬件本身的缺陷或弱點(diǎn)，使原來(lái)靠硬件電路難以實(shí)現(xiàn)的信號(hào)處理可以得到解決，提高電子秤的綜合性能。在電子稱重系統(tǒng)中，主要的數(shù)

12、據(jù)處理技術(shù)有：無(wú)效物理量的消除、零漂處理、標(biāo)度變換技術(shù)、非線性補(bǔ)償技術(shù)、數(shù)字濾波技術(shù)等。（1）無(wú)效物理量的消除在稱重系統(tǒng)中，稱重傳感器輸出的信號(hào)是秤臺(tái)、支架和被測(cè)物之和的轉(zhuǎn)換信號(hào)，實(shí)際所要測(cè)的是被測(cè)物的重量，因此，秤臺(tái)、支架等是無(wú)效的物理量，在信號(hào)處理過(guò)程中要用軟件方法來(lái)消除。（2）零漂處理零位穩(wěn)定是影響電子秤精度非常重要的因素，因受溫度或其它因素影響將引起零位不穩(wěn)定，這種現(xiàn)象稱為零漂。由于零漂的影響，零輸入信號(hào)時(shí)，輸出可能不為零，為消除這個(gè)零位漂移值，采用零位補(bǔ)償技術(shù)，零位補(bǔ)償就是把這個(gè)零位漂移值儲(chǔ)存起來(lái)，每一數(shù)據(jù)采集時(shí)減去這個(gè)數(shù)值，得到的數(shù)值就是消除零漂的有效信號(hào)。（3）標(biāo)度變換在實(shí)際測(cè)量

13、中，被測(cè)模擬信號(hào)被檢測(cè)出來(lái)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，需要轉(zhuǎn)換成操作人員所熟悉的工程量。因?yàn)?，被測(cè)對(duì)象經(jīng)傳感器、A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量是一系列的數(shù)碼，這些數(shù)碼值并不等于原來(lái)帶有量綱的參數(shù)值，它僅僅對(duì)應(yīng)于參數(shù)的大小，因此，必須把它轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能顯示或打印輸出，這種轉(zhuǎn)換就是工程量變換，又稱標(biāo)度變換。 對(duì)一般的線性系統(tǒng)，其標(biāo)度變換公式如下：Ax = A0 +（Am A0）（Nx N0）/（Nm N0 ） （3-1） A0 ：測(cè)量范圍最小值 A m：測(cè)量范圍最大值N0：A0所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 Nm：Am所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 Nx：Ax所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量其中，A0 、Am 、N0 和Nm對(duì)于某一固定的被測(cè)參數(shù)來(lái)說(shuō)

14、它們是常數(shù)，不同的參數(shù)有著不同的值。對(duì)于測(cè)重系統(tǒng)而言，標(biāo)度變換實(shí)質(zhì)是建立重量W與A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)N關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。 假設(shè)秤臺(tái)和支架重量為W0 相應(yīng)的A/D為N0 ，稱量物體時(shí)，物體、秤臺(tái)和支架總重為W，相應(yīng)的A/D為N，最大量程范圍為Wm，相應(yīng)的A/D為Nm，物體凈重為Wc = W- W0 ，它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下： Wc = W- W0 =（N - N0）（Wm - W0 ）/（Nm - N0 ） （3-2）上式標(biāo)度變換中，只考慮了凈重與A/D轉(zhuǎn)換之間的數(shù)學(xué)量的關(guān)系，還沒(méi)考慮儀器儀表的精確度等級(jí)和分辨率問(wèn)題。在實(shí)際的稱重系統(tǒng)中，根據(jù)國(guó)家計(jì)量法規(guī)要求，系統(tǒng)的分辨率、精確度等級(jí)都有明確要求，在硬件

15、配置條件滿足的情況下，分辨率、精確度等級(jí)通常通過(guò)軟件設(shè)置分度值d、分度數(shù)n來(lái)解決。它們與上式的關(guān)系為： Wm - W0 = n d =（Nm - N0 ）K d n=（Nm - N0 ）K K = n /（Nm - N0） （3-3）K稱為標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)（倍率），在軟件設(shè)計(jì)中通常通過(guò)一個(gè)調(diào)校子程序來(lái)確定，然后存放在一個(gè)能長(zhǎng)期保存的存儲(chǔ)器中。測(cè)量時(shí)物體的凈重 Wc = W- W0 =（N - N0）K d （3-4）（4）非線性補(bǔ)償在檢測(cè)中，由于檢測(cè)傳感器的輸入輸出特性往往只在一定范圍內(nèi)近似呈線性，而在某些范圍內(nèi)則明顯呈非線性，同時(shí)，傳感器具有離散性，還可能有溫漂、滯后等。在信號(hào)處理過(guò)程中也常用軟件處

16、理方法來(lái)補(bǔ)償和校正以上誤差。常用的非線性補(bǔ)償處理的方法有三種：分段線性插值法、曲線擬合法、查表法。對(duì)于不太彎曲的輸入輸出曲線，可采用線性插值法，對(duì)于很彎曲的輸入輸出曲線，可采用二次拋物線插值法，對(duì)于不規(guī)則的輸入輸出曲線，可采用分段曲線擬合法。對(duì)于用應(yīng)變稱重傳感器的稱重系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于其非線性度不是很大，所以常采用分段線性插值法。 （5）數(shù)字濾波技術(shù)實(shí)際測(cè)量中，由于被測(cè)對(duì)象的環(huán)境比較惡劣，干擾源比較多，各種電子秤在稱量過(guò)程中，來(lái)自傳感器的有用信號(hào)往往混雜有各種頻率的干擾信號(hào)。為了抑制某些干擾信號(hào)，通常在稱重儀表的信號(hào)入口處采用RC低通濾波器，該種濾波器能抵制高頻干擾信號(hào)，但對(duì)低頻干擾信號(hào)的濾波效果

17、差，而數(shù)字濾波卻可以對(duì)極低頻率的干擾信號(hào)進(jìn)行濾波。數(shù)字濾波就是在軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用一定的計(jì)算方法對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，減少干擾信號(hào)在有用信號(hào)中的比重，提高信號(hào)的真實(shí)性，它不需要增加硬件，只需根據(jù)預(yù)定的濾波算法編制相應(yīng)的程序，即可達(dá)到信號(hào)濾波的目的。數(shù)字濾波可以對(duì)各種干擾信號(hào)進(jìn)行濾波，其穩(wěn)定性高，濾波參數(shù)修改方便，一種濾波程序可供多個(gè)通道共用。在稱重系統(tǒng)中常用的數(shù)濾波技術(shù)有：程序判斷濾波法、平滑濾波法、中位值濾波法等。實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)情況選擇其中一種或幾種濾波方法的組合，對(duì)采集信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波路2.2.2信號(hào)處理電路以下為濾波放大電路圖：如圖2-3 信號(hào)濾波放大圖上圖中電容C5、C6用來(lái)濾除采樣

18、信號(hào)電壓中的高頻噪聲，選用0.1uF的普通獨(dú)石電容；電容C7、C84用來(lái)濾除采樣信號(hào)電壓中的低頻噪聲，選用22uF的普通獨(dú)石電容。電阻R3、R4選用較小的阻值，因?yàn)椴蓸有盘?hào)電壓值只有毫伏級(jí)，所以其阻值不宜太大，否則導(dǎo)致放大器由于輸入電流太小而放大效果不明顯。微弱信號(hào)Vi1和Vi2被分別放大后從AD620的第6腳輸出。A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓變化范圍是-2V+2V，傳感器的輸出電壓信號(hào)在020mv左右，因此放大器的放大倍數(shù)在200300左右，可將R9接成1K的滑動(dòng)變阻器。由于A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)高頻干擾不敏感，所以濾波電路主要針對(duì)工頻及其低次諧波引入的干擾。因?yàn)閴毫π盘?hào)變化十分緩慢，所以濾波電路可以把頻

19、率做得很低。圖中的LM741的輸出端與AD620的地端相連，LM741的2腳與6腳相連構(gòu)成電壓跟隨器，R15與正負(fù)電源相接，通過(guò)改變R15的阻值可使VO與 RET之間的壓差變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)零、去皮的功能。A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口在讀取A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果時(shí)，選用數(shù)據(jù)選擇器作為數(shù)據(jù)讀取的控制器，這樣簡(jiǎn)化了A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口電路，便于硬件設(shè)計(jì)與軟件編程的實(shí)現(xiàn)。在A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后輸出的/STRB負(fù)脈沖引起AT89C52中斷。同時(shí)在第一個(gè)/STB負(fù)脈沖時(shí)由軟件將P1.7口置0，因而使S=0，使74LS157的Y（1Y，2Y，3Y，4Y）=A（4A，3A，2A，1A）。AT89C

20、52讀P1.0P1.3口便讀得BCD碼，此時(shí)D5=1。此后， D4，D3，D2，D1輪流為“1”，即可讀得千位、百位、十位和個(gè)位的BCD碼。前端信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)如下圖： 如圖2-4信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換圖A/D轉(zhuǎn)換器的輸出時(shí)序圖： 如圖2-5輸出時(shí)序圖在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后立即更新輸出鎖存器并不斷地掃描輸出BCD碼。在A/D轉(zhuǎn)換期間BUSY為低電平，轉(zhuǎn)換完畢后BUSY變?yōu)楦唠娖?。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后立刻順序并連續(xù)不斷地輸出位驅(qū)動(dòng)信號(hào)D5、D4、D3、D2、D1（均為正脈沖）。當(dāng)D5為高電平時(shí)，B8、B4、B2、B1是萬(wàn)位BCD碼。同樣當(dāng)D4為高電平時(shí)，B8、B4、B2、B1是千位BCD碼。同理D3、D2、D1為

21、正脈沖時(shí)各對(duì)應(yīng)百、十、個(gè)位的BCD碼。在A/D轉(zhuǎn)換完畢后，還連續(xù)輸出5個(gè)/STB負(fù)脈沖，它們分別位于D5、D4、D3、D2、D1正脈沖的中間，脈沖寬度為T/2。在設(shè)計(jì)時(shí)，還考慮過(guò)使用另一種接口電路，它巧妙地運(yùn)用了 A/D轉(zhuǎn)換器地“Busy”端功能，只要一個(gè)I/O口和單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器就可把A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)送人單片機(jī)，可以節(jié)省大量的單片機(jī)資源，減小系統(tǒng)的體積。原理如下：“Busy”輸出端（A/D轉(zhuǎn)換器的21腳）高電平的寬度等于積分和反積分時(shí)間之和。A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部規(guī)定積分時(shí)間固定為10001個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)間，反積分時(shí)間長(zhǎng)度與被測(cè)電壓的大小成比例。如果利用單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)ICL7135的時(shí)

22、鐘脈沖計(jì)數(shù)，利用"Busy"作為計(jì)數(shù)器門控信號(hào)，控制計(jì)數(shù)器只要在Busy為高電平時(shí)計(jì)數(shù)，將這段Busy高電平時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)的內(nèi)容減去10001，其余數(shù)等于被測(cè)電壓的數(shù)值。 2.3 人機(jī)交換界面設(shè)計(jì) 2.3.1引 腳 號(hào)名 稱說(shuō) 明1，2VDD正電源3，5NC懸空4VSS接地6/CS片選輸入端此引腳為低電平時(shí)可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù)7CLK同步時(shí)鐘輸入端向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效8DATA串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端當(dāng)芯片接收指令時(shí)此引腳為輸入端當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)此引腳在讀指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆?/KEY按鍵有效輸出端平時(shí)為高電平當(dāng)檢測(cè)

23、到有效按鍵時(shí)此引腳變?yōu)榈碗娖?016SGSA段g段a 驅(qū)動(dòng)輸出17DP小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出1825DIG0DIG7數(shù)字0 數(shù)字7 驅(qū)動(dòng)輸出26OSC2振蕩器輸出端27OSC1振蕩器輸入端28/RESET復(fù)位端低電平有效 如圖2-6 SPI串行接口工作方式介紹：ZLG7289 采用串行方式與微處理器通訊,串行數(shù)據(jù)從DATA 引腳送入芯片，并由CLK 端同步。當(dāng)片選信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶?，DATA 引腳上的數(shù)據(jù)在CLK 引腳的上升沿被寫入ZLG7289 的緩沖寄存器。ZLG7289 的指令結(jié)構(gòu)有三種類型：1、不帶數(shù)據(jù)的純指令，指令的寬度為8 個(gè)BIT 即微處理器需發(fā)送8個(gè)CLK 脈沖； 如圖2-7純指令時(shí)序圖

24、2、 帶有數(shù)據(jù)的指令寬度為16 個(gè)BIT 即微處理器需發(fā)送16 個(gè)CLK 脈沖； 如圖2-8 3、讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令寬度為16個(gè)BIT，前8個(gè)為微處理器發(fā)送到ZLG7289的指令，后8 個(gè)BIT為ZLG7289返回的鍵盤代碼，執(zhí)行此指令時(shí)ZLG7289的DATA端在第9個(gè)CLK 脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)并與第16個(gè)脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，等待接收下一個(gè)指令。 如圖3-7 帶數(shù)據(jù)指令時(shí)序圖 圖2-9 讀鍵盤指令時(shí)序圖 圖中p1.5口接CS；p1.6口接DIO；p3.2口接/KEY，利用中斷0通知SCT89C52讀數(shù)。鍵盤控制芯片ZLG7289 控制鍵盤的掃描，當(dāng)監(jiān)測(cè)到有鍵按下后ZLG7289

25、的9腳便產(chǎn)生一個(gè)低電平通知單片機(jī)，單片機(jī)可以采用查詢或者中斷方式將數(shù)據(jù)通過(guò)P3.0口以串行方式讀入。因?yàn)椴樵兎绞綍?huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，所以本系統(tǒng)采用的是中斷方式。2、 參數(shù)選擇參考如下8只下拉電阻和8 只鍵盤連接位選線DIG0DIG7 的8 只位選電阻應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應(yīng)大于位選電阻的5 倍而小于其50 倍，典型值為10 倍，下拉電阻的取值范圍是10K100K， 位選電阻的取值范圍是1K10K。所以取上拉電阻為10K，下拉電阻為100K。 ZLG7289需要一外接晶體振蕩電路供系統(tǒng)工作,其典型值分別為F=16MHz C=15pF。實(shí)際使用時(shí)取F=12MHz，C=15pF。2.3.2LC

26、D顯示電路OCM4x8C是具有串/并接口，其內(nèi)部含有中文字庫(kù)的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。該模塊的控制/驅(qū)動(dòng)器采用臺(tái)灣矽創(chuàng)電子公司的ST7920，因而具有較強(qiáng)的控制顯示功能。12864的液晶顯示屏為128×64點(diǎn)陣，可顯示4行、每行8個(gè)漢字。為了便于簡(jiǎn)單、方便地顯示漢字，該模塊具2Mb的中文字型CGROM，該字型ROM中含有8192個(gè)16×16點(diǎn)陣中文字庫(kù)；同時(shí)，為了便于英文和其它常用字符的顯示，具有16Kb的16×8點(diǎn)陣的ASCII字符庫(kù)；為便于構(gòu)造用戶圖形，提供了一個(gè)64×256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區(qū)域，且為了便于構(gòu)造用戶所需字型，提供了4組16×

27、;16點(diǎn)陣的造字空間。利用上述功能，OCM4x8C可實(shí)現(xiàn)漢字、ASCII碼、點(diǎn)陣圖形、自造字體的同屏顯示。為便于和多種微處理器、單片機(jī)接口，模塊提供了4位并行、8位并行、2線串行、3線串行多種接口方式。該模塊具有2.7V5.5V的寬工作電壓范圍，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可滿足系統(tǒng)各種工作電壓及便攜式儀器低功耗的要求。液晶模塊顯示負(fù)電壓，也由模塊提供，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)。模塊同時(shí)還提供LED背光顯示功能。除此之外，模塊還提供了畫面清除、游標(biāo)顯示/隱藏、游標(biāo)歸位、顯示打開/關(guān)閉、顯示字符閃爍、游標(biāo)移位、顯示移位、垂直畫面旋轉(zhuǎn)、反白顯示、液晶睡眠/喚醒、關(guān)閉顯示等操作指令。 如表2-1

28、0引腳功能說(shuō)明引 腳 號(hào)名 稱說(shuō) 明1VSSGND（0V）2VDD邏輯電源（+5V）3V0LCD電源（懸空）4RS（CS）H：數(shù)據(jù)，L：指令5R/W（SID）H：讀，L：寫6E（SCLK）使能7DB0數(shù)據(jù)08DB1數(shù)據(jù)19DB2數(shù)據(jù)210DB3數(shù)據(jù)311DB4數(shù)據(jù)412DB5數(shù)據(jù)513DB6數(shù)據(jù)614DB7數(shù)據(jù)715PSBH：并行，L：串行16NC空腳17RST復(fù)位（低電平有效）18NC空腳19LEDA背光源正極（LED+5V）20LEDK背光源負(fù)極（LED-0V）電路圖中PSB接低電平，進(jìn)入串行接口模式；串行數(shù)據(jù)線SID接P3.1口；串行時(shí)鐘線SCLK接P1.6；RS固定接高電平。此為典型二

29、線串行模式。 字符顯示RAM地址與字符顯示位置關(guān)系：如表2-11 RAM地址與字符顯示位置關(guān)系80H81H82H83H84H85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH如表2-11 RAM地址與字符顯示位置關(guān)系2/3線串行接口方式：當(dāng)模塊的PSB腳接低電平時(shí)，模塊即進(jìn)入串行接口模式。串行模式使用串行數(shù)據(jù)線SID與串行時(shí)鐘線SCLK來(lái)傳送數(shù)據(jù)，即構(gòu)成2線串行模式。OCM4x8C還允許同時(shí)接入多個(gè)液晶顯示模塊以完成多路信息顯示功能。此時(shí)，要利用片選端“CS”構(gòu)成3線串行接口方式，當(dāng)

30、“CS”接高電位時(shí)，模塊可正常接收并顯示數(shù)據(jù)，否則模塊顯示將被禁止。通常情況下，當(dāng)系統(tǒng)僅使用一個(gè)液晶顯示模塊時(shí)，“CS”可連接固定的高電平。模塊2線串行工作操作時(shí)序如下圖所示： 如圖2-12由圖2.12可以看出，單片機(jī)與液晶模塊之間傳送1字節(jié)的數(shù)據(jù)共需24個(gè)時(shí)鐘脈沖。首先，單片機(jī)要給出數(shù)據(jù)傳輸起始位，這里是以5個(gè)連續(xù)的“1”作數(shù)據(jù)起始位，如模塊接收到連續(xù)的5個(gè)“1”，則內(nèi)部傳輸被重置并且串行傳輸將被同步。緊接著，“RW”位用于選擇數(shù)據(jù)的傳輸方向（讀或?qū)懀?，“RS”位用于選擇內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器或指令寄存器，最后的第8位固定為“0”。在接收到起始位及“RW”和“RW”的第1個(gè)字節(jié)后，下一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)或

31、指令將被分為2個(gè)字節(jié)來(lái)串行傳送或接收。數(shù)據(jù)或指令的高4位，被放在第2個(gè)字節(jié)串行數(shù)據(jù)的高4位，其低4位則置為“0”；數(shù)據(jù)或指令的低4位被放在第3個(gè)字節(jié)的高4位，其低4位也置為“0”，如此完成一個(gè)字節(jié)指令或數(shù)據(jù)的傳送。需要注意的是，當(dāng)有多個(gè)數(shù)據(jù)或指令要傳送時(shí)，必須要等到一個(gè)指令完成執(zhí)行完畢后再傳送下一個(gè)令或數(shù)據(jù)，否則，會(huì)造成指令或數(shù)據(jù)的丟失。這是因?yàn)闆](méi)有發(fā)送。 2.4報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 下圖為系統(tǒng)報(bào)警電路原理圖，用于超載和欠量程提示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)發(fā)光二極管作為超載和欠量程指示燈，使系統(tǒng)更加完善。當(dāng)系統(tǒng)判斷為超載或欠量程時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器給輸出一個(gè)高電平信號(hào)OR（超載）或UR（欠量程），經(jīng)非門后形成低電

32、平從而驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光提示。STC89C52是一個(gè)低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)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(jià)比的解決方案 如圖2-13  報(bào)警電路原理圖 第三章.軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì) 主程序主要完成編程芯片的初始化及按需要調(diào)用各子程序，

33、上電啟動(dòng)后，系統(tǒng)初始化，調(diào)用置零子程序單片機(jī)讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，然后調(diào)用顯示子程序顯示重量，同時(shí)掃描鍵盤子程序，調(diào)用計(jì)算子程序計(jì)算價(jià)格并顯示出來(lái)。設(shè)計(jì)流程圖詳見附件圖3-13.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取子程序設(shè)計(jì)主要是上電運(yùn)行后，HX711完成初始化，把經(jīng)放大的電阻應(yīng)變式傳感器傳遞過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳遞到單片機(jī)所涉及到的程序。設(shè)計(jì)流程圖詳見附錄圖3-23.3 4X4矩陣按鍵子程序的設(shè)計(jì)4x4矩陣鍵盤是運(yùn)用得最多的鍵盤形式，初使化時(shí)先讓P1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，即讓P1口輸出0xF0。掃描鍵盤的時(shí)候，讀P1口，看P1是否還為0xF0,如果

34、仍為0xF0，則表示沒(méi)有按鍵按下；如果不0xF0,等待10ms左右，再讀P1口，再次確認(rèn)是否為0xF0，這是為了防止是抖動(dòng)干擾造成錯(cuò)誤識(shí)別，如果不是那就說(shuō)明是真的有按鍵按下了，就可以讀鍵碼來(lái)識(shí)別到底是哪一個(gè)鍵按下了。按鍵流程圖見附錄圖3-3。3.4 12864液晶顯示模塊子程序的設(shè)計(jì)顯示子程序是字符顯示，首先初始化，輸出一些基本信息，然后調(diào)用事先編好的鍵盤顯示子程序，輸出顯示命令，顯示過(guò)程中還需要調(diào)用延時(shí)子程序。當(dāng)輸入通道采集了一個(gè)信號(hào)，或人為的鍵入一個(gè)值，或系統(tǒng)與儀表出現(xiàn)異常情況顯示管理軟件應(yīng)及時(shí)調(diào)用顯示驅(qū)動(dòng)程序模塊，用來(lái)更新當(dāng)前數(shù)據(jù)顯示符號(hào)。詳見附錄圖3-4第四章.系統(tǒng)測(cè)試（1）通過(guò)對(duì)大量

35、測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析得到的物體實(shí)際重量與電子秤稱重結(jié)果的絕對(duì)誤差的測(cè)試結(jié)果見附錄表4-1。通過(guò)大量測(cè)試結(jié)果可以得出：重量小于50g，稱重誤差小于0.5g；重量在50g及以上，稱重誤差小于1g。  （2）通過(guò)對(duì)大量測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析得到電子秤最小測(cè)量和最大測(cè)量范圍以及在不同溫度下稱重的測(cè)試結(jié)果詳見附錄表4-2。通過(guò)大量測(cè)試結(jié)果可以得出：電子秤稱重范圍5.00g500g 第五章 總結(jié)與展望5.1設(shè)計(jì)總結(jié)與感想短短為期一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就這樣結(jié)束了，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)歷很多的挫折和失敗，但為了最終獲得成功。一直在不懈努力，到最后收獲真的很大，在深刻地認(rèn)識(shí)到自己在學(xué)習(xí)上的薄弱環(huán)節(jié)的同時(shí)

36、，通過(guò)查閱資料和在老師和同學(xué)的幫助下以及理論分析與實(shí)踐的反復(fù)進(jìn)行和論證后許多問(wèn)題都基本能迎刃而解，最終基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。實(shí)踐鞏固了理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高了實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，還積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。特別是老師嚴(yán)謹(jǐn)冶普的態(tài)度給我啟發(fā)不小。在這次的設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中，我認(rèn)識(shí)到不管做什么事，尤其是科學(xué)實(shí)踐，都需要大膽假設(shè)，小心求證。任何一個(gè)方案都要經(jīng)過(guò)詳細(xì)周全的論證后才能著手去做，否則即使很快做出來(lái)，但經(jīng)不起推敲和考驗(yàn)。對(duì)于那些要求能夠擴(kuò)展功能的課題更是如此。本次設(shè)計(jì)我熟悉了AT89S52芯片的功能及工作特性，掌握其接口擴(kuò)展方法。通過(guò)對(duì)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，對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)

37、換、傳輸有了更深的認(rèn)識(shí)。以及對(duì)鍵盤和顯示器進(jìn)行選型比較，得出各種型號(hào)的優(yōu)劣比 致謝本裝置設(shè)計(jì)使用STC89C52單片機(jī)作為信息處理核心，實(shí)現(xiàn)了智能電子秤裝置。在設(shè)計(jì)中，我們使用了HX711芯片、12864液晶顯示模塊、電阻應(yīng)變式傳感器等。通過(guò)測(cè)試，裝置完成了題目要求。對(duì)自身能力來(lái)說(shuō)也是一種質(zhì)的提高，也充分體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。在以后的學(xué)習(xí)和生活中我們還需繼續(xù)努力，不斷學(xué)習(xí)，不斷改善自己，以創(chuàng)造更好的成績(jī)。經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)程序和電路，一點(diǎn)點(diǎn)的攻克難關(guān)，最終很好的完成了設(shè)計(jì)，在比賽過(guò)程中，首先要感謝指導(dǎo)老師對(duì)我們的幫助和指導(dǎo)，也要感謝我們的隊(duì)員，有了他們，我們才能更好的完成設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)：1陳志強(qiáng)

38、,胡輝,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐指南J,2003 2王君,凌振寶,傳感器原理及檢測(cè)技術(shù)M,吉林大學(xué)出版社,2001 3呂俊芳,傳感器接口與檢測(cè)儀器電路M,北京航空航天大學(xué)出版社,1998 4萬(wàn)隆,巴奉麗,單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M,清華大學(xué)出版社,2003 5徐惠民,安德寧,單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用M,北京郵電大學(xué)出版社,1996 6黃繼昌,徐巧魚,傳感器原理及應(yīng)用實(shí)例M,人民郵電出版社,20027陽(yáng)鴻鈞,電子秤與電子天平技術(shù)問(wèn)答J,中國(guó)電力出版社,2009 8孟立凡,藍(lán)金輝,傳感器原理與應(yīng)用M,電子工業(yè)出版社,2007  9王保保,傳感器簡(jiǎn)明手冊(cè)及應(yīng)用電路M,西安電子科技大學(xué)出版社,2007 10趙曉安,MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用M,天津大學(xué)出版社,2001 11楊欣,51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例詳解M,清