數(shù)字電子秤設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

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1、I摘 要本文主要介紹了數(shù)字電子秤的硬件電路結(jié)構(gòu)及其中的原理，所設(shè)計(jì)的電子秤具有基本稱(chēng)重、鍵盤(pán)輸入、計(jì)算價(jià)格、顯示、超重報(bào)警功能。電子秤的測(cè)量范圍為 0-10Kg，測(cè)量精度達(dá)到 1g，有高精度，低成本的特征。首先用傳感器把重量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再將電壓信號(hào)放大輸入 A/D 轉(zhuǎn)換，利用 A/D 轉(zhuǎn)換工具將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，得到的數(shù)字信號(hào)傳送至單片機(jī)，通過(guò)程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重功能，然后將重量與鍵盤(pán)輸入單價(jià)相乘計(jì)算出總價(jià)，并將重量和價(jià)格用 LED 顯示出來(lái)。關(guān)鍵詞 電子秤；稱(chēng)重傳感器；單片機(jī)IIELECTRON IC SCALE DESIGN ABSTRACTThis paper main

2、ly introduces the structure of a digital electronic scales the hardware circuit and its principle. The functions of a digital electronic scale are weighing, keyboard input, price calculation, display, overweight alarm. Electronic Scale is of the 0-10 Kg measurement range, 1 g measurement accuracy ,a

3、 high-precision, low-cost, portable features. Firstly, it uses weighing sensors to convert the weight signal to voltage signal, then amplifys voltage signal, input it to A / D converter; secondly A / D converter converts analog signals to digital signals, the digital signal will be sent to the micro

4、controller, through the process of Signal processing, the weight and price will be displayed on LED.KEY WORDS digital ；electronic scale; weighing sensor; MCU目目 錄錄中文摘要 .I英文摘要 .II前 言 .11. 緒論 .21.1研究本文的意義.21.2 數(shù)字電子秤的工作原理 .21.3 數(shù)字電子秤性能及技術(shù)要求 .32. 硬件設(shè)計(jì) .32.1 傳感器模塊 .32.2 A/D 轉(zhuǎn)換模塊.42.2.1 AD7705 的結(jié)構(gòu).42.2.3 A

5、D7705 各引腳功能 .52.3 單片機(jī)模塊 .62.4 鍵盤(pán)顯示模塊 .72.4.1 鍵盤(pán)鍵的功能 .72.4.2 鍵盤(pán)和顯示電路 .82.5 過(guò)量程報(bào)警模塊 .93. 數(shù)字電子秤軟件設(shè)計(jì) .103.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .103.2 鍵盤(pán)軟件設(shè)計(jì) .103.2.1 鍵盤(pán)掃描 .113.2.2 數(shù)字顯示 .113.3 A/D 轉(zhuǎn)換程序.123.4 數(shù)據(jù)處理程序 .133.4.1 重量轉(zhuǎn)化 .133.4.2 價(jià)格計(jì)算 .134. 結(jié)論.14參考文獻(xiàn) .15附錄一： .16附錄二： .19致 謝 .201前 言電子稱(chēng)重技術(shù)是現(xiàn)代稱(chēng)重計(jì)量和控制系統(tǒng)工程的重要基礎(chǔ)之一，電子衡器經(jīng)過(guò)40年的不斷改進(jìn)和完

6、善，從60年代的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字化智能型。由于它具有稱(chēng)量準(zhǔn)確、快速，讀取方便，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，便于與電子計(jì)算機(jī)結(jié)合而實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重計(jì)量與過(guò)程控制自動(dòng)化等特點(diǎn)，在工商貿(mào)易、能源交通、輕工食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、航空航天等部門(mén)得到了廣泛的應(yīng)用。本課題本著電子秤向高精度、高可靠方向研究,講述了用單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換、鍵盤(pán)輸入和數(shù)據(jù)顯示，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)中斷、A/D采樣進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)特別適用于測(cè)量精度要求較高的場(chǎng)合, 具有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。本文中第一章講述了電子秤的發(fā)展情況及其工作原理，第二章講述了電子秤的硬件電路組成部分,第三章介紹了電子秤各部分功能實(shí)現(xiàn)的軟件設(shè)計(jì)。21. 緒論1.1 研究

7、本文的意義物料計(jì)量是工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易流通中的重要環(huán)節(jié)。稱(chēng)重裝置或衡器是不可缺少的計(jì)量工具。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和商品流通的擴(kuò)大，衡器的需求也日益增多，過(guò)去沿用的機(jī)械杠桿秤己不能適應(yīng)生產(chǎn)自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的要求。自六十年代以來(lái)，由于傳感器技術(shù)和電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子稱(chēng)重技術(shù)日趨成熟，并逐步取代機(jī)械秤。尤其是七十年代初期，微處理機(jī)的出現(xiàn)使電子稱(chēng)重技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。快速、準(zhǔn)確、操作方便、消除人為誤差、功能多樣化等方面已成為現(xiàn)代稱(chēng)重技術(shù)的主要特點(diǎn)。稱(chēng)重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時(shí)間、改

8、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(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營(yíng)管理等多方面的作用。稱(chēng)重裝置的應(yīng)用已遍及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)對(duì)稱(chēng)重儀表的要求也越來(lái)越高，要求儀表有更高抗干擾能力、更高的精度。基于電子秤的現(xiàn)狀，本文擬研究一種用單片機(jī)控制的高精度數(shù)字電子秤設(shè)計(jì)方案。這種高精度數(shù)字電子秤計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便，集質(zhì)量稱(chēng)量功能與價(jià)格計(jì)算功能于一體，能夠滿(mǎn)足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。1.2 數(shù)字電子秤的工作原理電子秤以單片機(jī)為主要部件，當(dāng)商品放到秤盤(pán)上時(shí)，秤盤(pán)下的重量電阻應(yīng)變式傳感器產(chǎn)生一電信號(hào)，信號(hào)的強(qiáng)弱隨商品重量的大小而變，該電信號(hào)經(jīng)放大電路放大后，送入 A/D 轉(zhuǎn)換

9、芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量與物重成正比，再進(jìn)入 89C52 單片機(jī)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，89C52 單片機(jī)產(chǎn)生一組滿(mǎn)足顯示要求的數(shù)據(jù)，送至顯示電路顯示出實(shí)際重量。另一方面，商品單價(jià)通過(guò)鍵盤(pán)掃描電路送入 89C52 單片機(jī)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，送至顯示電路顯示,物重與單價(jià)經(jīng)過(guò)運(yùn)算產(chǎn)生總價(jià)，也在顯示電路上同時(shí)顯示出來(lái)。稱(chēng)重傳感器前置放大器模數(shù)轉(zhuǎn)換器 單片機(jī)接 口鍵 盤(pán) 盤(pán)顯示器圖 1-2 基本工作原理框圖31.3 數(shù)字電子秤性能及技術(shù)要求 （1） 電子秤必須具有清零、去皮重、凈毛轉(zhuǎn)換、最大稱(chēng)量設(shè)定、自動(dòng)累計(jì)、過(guò)量程報(bào)警等功能；（2） 最大秤重 10Kg，精度為 2g；（3） 采用 4 位半共陰紅色 LED

10、 顯示，價(jià)格、金額精確到小數(shù)點(diǎn)后 2 位數(shù)，質(zhì)量精確到小數(shù)點(diǎn)后三位；2. 硬件設(shè)計(jì)2.1 傳感器模塊要達(dá)到設(shè)計(jì)的性能要求，傳感器的精度起著決定性作用,本設(shè)計(jì)選用應(yīng)用于稱(chēng)重系統(tǒng)90以上的高精度電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變傳感器是將被測(cè)量的力通過(guò)它所產(chǎn)生的金屬?gòu)椥宰冃无D(zhuǎn)換成電阻變化的敏感元件。題目要求稱(chēng)重范圍 10Kg ，重量誤差不大于+0.005Kg ，考慮到秤臺(tái)自重、振動(dòng)和沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳感器，所以傳感器量程必須大于額定稱(chēng)重即10KG。我們選擇的是 L-PSIII 型傳感器，量程 20Kg ，精度為0.01%，滿(mǎn)量程時(shí)誤差 0.002Kg ,可以滿(mǎn)足本系統(tǒng)的精度要求。 本設(shè)計(jì)的測(cè)量電

11、路采用最常見(jiàn)的橋式測(cè)量電路（見(jiàn)圖2-1），用到的是電阻應(yīng)變傳感器半橋式測(cè)量電路。它的兩只應(yīng)變片和兩只電阻貼在彈性梁上，測(cè)量電阻隨重力變化導(dǎo)致彈性梁應(yīng)變而產(chǎn)生的變化。電阻的變化使橋式測(cè)量電路的輸出電壓發(fā)生變化。即輸出電壓的變化反映出重力的變化。電橋的輸出電壓可由下式表示2241234241234RRRRRRUoutUinRRRRRRUinUout+_+_R1- R1R2+ R2R4+ R4R3- R3BRIDGER1 圖 2-1 全橋測(cè)量電橋圖42.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊2.2.1 AD7705的結(jié)構(gòu)AD7705 是一個(gè)完整的 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部由多路模擬開(kāi)關(guān)（MUX） 、緩沖器、可編

12、程增益放大器（PGA） 、-調(diào)制器、數(shù)字濾波器、基準(zhǔn)電壓輸入、時(shí)鐘電路及串行接口組成。其中串行接口包括寄存器組，它由通訊寄存器、設(shè)置寄存器、時(shí)鐘寄存器、數(shù)據(jù)輸出寄存器、零點(diǎn)校正寄存器和滿(mǎn)程校正寄存器等組成。該芯片包括 2 通道差分輸入。 緩沖器電荷平衡型A/D 轉(zhuǎn)換器數(shù)字濾波器-調(diào)制器PGAMUX時(shí)鐘發(fā)生器VccREF IN(-)REF IN(+)AIN1(+)AIN1(-)AIN2(+)AIN2(-)MCLK INMCLK OUTGNDDRDYRESETSCLKCSDINDOUTA=1-128串行接口寄存器組 圖 2-2 AD7705 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.2.2 器件功能AD7705 可編程增益

13、放大器（PGA）可通過(guò)指令設(shè)定，對(duì)不同幅度的輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)1、2、4、8、16、32、64、128 倍的放大，因此 AD7705 即可接受從傳感器送來(lái)的低電平輸入信號(hào)，然后產(chǎn)生串行的數(shù)字輸出。利用 - 轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了 16 位無(wú)丟失代碼性能。選定的輸入信號(hào)被送到一個(gè)基于模擬調(diào)制器的增益可編程專(zhuān)用前端。片內(nèi)數(shù)字濾波器處理調(diào)制器的輸出信號(hào)。通過(guò)片內(nèi)控制寄存器可調(diào)節(jié)濾波器的截止點(diǎn)和輸出更新速率，從而對(duì)數(shù)字波器的第一個(gè)陷波進(jìn)行編程。AD7705 串行接口可配置為三線 SPI 接口。5增益值、信號(hào)極性以及更新速率的選擇可用串行輸入口由軟件來(lái)配置。該器件還包括自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)選項(xiàng)，以消除器件本身或系統(tǒng)的增益

14、和偏移誤差。CMOS 結(jié)構(gòu)確保器件具有極低功耗，掉電模式減少等待時(shí)的功耗至 20W（典型值） 。其主要特點(diǎn)如下： (1) 可將輸入信號(hào)范圍從 020mV 到 02.5V 和20mV2.5V 的信號(hào)進(jìn)行處理；(2) 2 個(gè)全差分輸入通道的 ADC（16 位無(wú)丟失代碼、0.003%非線性） ；(3) 可編程增益前端 增益：1128； (4) 有對(duì)模擬輸入緩沖的能力； (5) 2.73.3V 或 4.755.25V 工作電壓； (6) 3V 電壓時(shí)，最大功耗為 1mW； (7) 等待電流的最大值為 8A； 2.2.3 AD7705 各引腳功能SCLK:串行接口時(shí)鐘輸入端。MCLK IN：芯片工作時(shí)輸

15、入端。可以是晶振或外部時(shí)鐘，其頻率范圍為 500KHz 到 5MHz。MCLK OUT：時(shí)鐘信號(hào)輸出端。當(dāng)用晶振作為芯片的工作始終時(shí)，晶振必須接在 MCLK IN 和 MCLK OUT: 之間。如果采用外部時(shí)鐘，則 MCLK OUT 可用于輸出反相時(shí)鐘信號(hào)，以作為 其 他芯片的時(shí)鐘源。該時(shí)鐘輸出可以通過(guò)編程來(lái)關(guān)閉。 :片選端，低電平有效。 CS:片選復(fù)位端。當(dāng)該端為低電平時(shí)，AD7705 芯片內(nèi)的接口邏輯、自校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)濾RESET波器等均為上電狀態(tài)。AIN1(+),AIN1(-)：分別為第 1 個(gè)差分模擬輸入通道的正端與負(fù)端。AIN2(+),AIN2(-)：分別為第 2 個(gè)差分模擬輸入通道的正

16、端與負(fù)端。REF IN(+),REF IN(-)：分別為參考輸入通道的正端與負(fù)端。DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端。向片內(nèi)的輸入移位寄存器寫(xiě)入的串行數(shù)據(jù)由此輸入。根據(jù)通訊寄存器中的寄存器選擇位，輸入移位寄存器中的數(shù)據(jù)被傳送到設(shè)置寄存器、時(shí)鐘寄存器或通訊寄存器。DOUT: 串行數(shù)據(jù)輸出端。從片內(nèi)的輸出移位寄存器讀出的串行數(shù)據(jù)由此端輸出。根據(jù)通訊寄存器中的寄存器選擇位，移位寄存器可容納來(lái)自通訊寄存器、時(shí)鐘寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的信息轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。:A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束 標(biāo)志。DRDYAD7705 輸出移位寄存器讀數(shù)時(shí)序如圖 2-3 所示6AD7705 向輸入移位寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)序?qū)懭鐖D 2-4 所示AD7705

17、電路如圖如 2-5 所示圖 2-3 AD7705 輸出移位寄存器讀數(shù)時(shí)序圖圖 2-4 AD7705 向輸入移位寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)序圖 圖 2-5 AD7705 模塊2.3 單片機(jī)模塊該智能電子秤采用 ATM 公司的 AT89C52 作為 CPU，它是一種低功耗高性能的八位CMOS 微控制器，與 MCS-51 微控制器件兼容本設(shè)計(jì)的控制電路。以單片機(jī) 89C52 為控制中心，負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)和外接設(shè)備的信號(hào)，再處理數(shù)據(jù)，發(fā)出控制信號(hào)，以達(dá)到所需的要求。7（1） AT89C52 輸入輸出端口定義如下：P0.3超重報(bào)警電路P2 口芯片 8279 與單片機(jī)的接口P1.6 8279 的片選端P1 口AD 轉(zhuǎn)化

18、模塊（2） 外部中斷 INT1 用于鍵盤(pán)中斷服務(wù)程單片機(jī)外部中斷 INT1 完成對(duì)鍵盤(pán)顯示接口功能芯片 8279 的按鍵和數(shù)據(jù)狀態(tài)顯示的控制，并可輸入單價(jià)，各種命令處理，顯示價(jià)格、重量等參數(shù)。（3） 定時(shí)中斷 T0 用于 A/D 轉(zhuǎn)換中斷延時(shí) 電子秤作為一種稱(chēng)重儀器，對(duì)所稱(chēng)精確度要求頗高，所以必須通過(guò)數(shù)值濾波求的有效采樣值，通過(guò)定時(shí)來(lái)完成這一系列的操作。我們定時(shí) 0.5S，即定時(shí)為 50ms，分 10 次來(lái)累計(jì)結(jié)果。（4） 定時(shí)中斷 T2 用于鍵盤(pán)中斷延時(shí)T2 設(shè)為定時(shí)器狀態(tài)，定時(shí)時(shí)間為 13ms。在中斷服務(wù)中首先掃描鍵盤(pán)，判斷有無(wú)鍵按下。若有，則執(zhí)行鍵識(shí)別程序。然后返回主程序進(jìn)行其他操作。單

19、片機(jī)總電路圖件附錄二72.4 鍵盤(pán)顯示模塊2.4.1 鍵盤(pán)鍵的功能鍵盤(pán)輸入是實(shí)現(xiàn)電子秤人機(jī)交互部門(mén)。根據(jù)儀器要求的功能，設(shè)計(jì)了由 16 個(gè)按鍵（44 矩陣鍵盤(pán)）和 1 個(gè)板鍵開(kāi)關(guān)組成的鍵盤(pán)、開(kāi)關(guān)輸入電路，如圖 2-6 所示.扳鍵開(kāi)關(guān)控制儀器電源的通斷：16 個(gè)按鍵分別是 10 個(gè)數(shù)字鍵 09、小數(shù)點(diǎn)鍵和 5 個(gè)功能鍵：清零、去皮重、轉(zhuǎn)換/校正、累計(jì)、保持。圖 2-6 44 矩陣鍵盤(pán)(1) 稱(chēng)重前， 若顯示的值不為 00.00， 則按“ 去皮” 鍵清除為 00.00； 若被稱(chēng)物品需用盛器裝載， 先將盛器放在秤盤(pán)板上， 按“ 去皮” 鍵， 屏幕顯示為 00.00， 然后裝入被稱(chēng)物品進(jìn)行稱(chēng)量。 8稱(chēng)

20、重過(guò)程。將被稱(chēng)物品放在秤盤(pán)上， 穩(wěn)定后， 被稱(chēng)物品重量稱(chēng)好， 按“ 保持” 鍵儲(chǔ)存； 取下被稱(chēng)物品， 顯示屏顯示物品凈重量數(shù)值并自動(dòng)保持（ 一旦進(jìn)入重量保持狀態(tài)后， 只有按“ 去皮” 鍵才能退回到正常稱(chēng)重狀態(tài)） 。在顯示單價(jià)狀態(tài)下， 應(yīng)先按“ 轉(zhuǎn)換” 鍵， 再按“ 去皮” 鍵， 才可進(jìn)入正常稱(chēng)重狀態(tài)， 不在顯示單價(jià)狀態(tài)下， 直接按“ 去皮” 鍵即可。當(dāng)重量顯示超過(guò)最大秤量值 10kg 時(shí)，報(bào)警器響，表示儀器處于超載狀態(tài)。電子秤不允許超載使用。(2) 單價(jià)輸入及清除。稱(chēng)重結(jié)束取下物品（ 已在重量保持狀態(tài)下） ，再直接按數(shù)字鍵輸入單價(jià)。單價(jià)清除按“ 清除” 鍵。(3) 顯示金額。當(dāng)單價(jià)置入后， 按

21、“ 轉(zhuǎn)換” 鍵， 則顯示本次稱(chēng)量的金額； 若顯示“ E” 表示超出計(jì)價(jià)范圍。按“ 去皮” 鍵， 又可進(jìn)行稱(chēng)量。 (4) 金額累計(jì)。如果需要將幾種金額累加就得使用“ 累計(jì)” 鍵。在每次稱(chēng)完物品顯示金額狀態(tài)下， 按“ 累計(jì)” 鍵， 就把該次金額累加到總額中去。若顯示“ E” ， 表示累計(jì)總額值超出計(jì)價(jià)范圍。（5）校正。按“校正”鍵超過(guò) 1 分鐘，儀器修正信息處理中擬合函數(shù)的系數(shù)，完成非線性校正。2.4.2 鍵盤(pán)和顯示電路本系統(tǒng)中有 16 位 LED 顯示器，44 鍵盤(pán)和 8279 的接口電路。圖中鍵盤(pán)的行線接8279 的 RL0RL3，8279 選用外部譯碼方式，SL0SL3 經(jīng) 74LS138

22、譯碼輸出，連接鍵盤(pán)的列線，通過(guò)讀取行列電平來(lái)確定哪個(gè)鍵按下。因顯示位數(shù)比較多，所以要用到 4 線-16線譯碼器 74LS154，SL0SL3 又由 74LS154 譯碼輸出，經(jīng) 7407 驅(qū)動(dòng)后到顯示器 LED 的各個(gè)位的公共陰極。輸出線 OUTB0OUTB3、OUTA0OUTA3 作為一個(gè) 8 位段選碼數(shù)據(jù)輸出端口，控制 LED 顯示器每一位數(shù)碼管顯示的內(nèi)容，當(dāng)從一位 LED 數(shù)碼管向下一位切換時(shí)，由消隱輸出線 BD 輸出低電平，74LS154 譯碼產(chǎn)生低電平，使 74LS138 輸出全為高電平。此時(shí)，在 8 位段數(shù)據(jù)輸出端口輸出下一個(gè) LED 顯示位的顯示內(nèi)容。74LS138 譯碼循環(huán)產(chǎn)生

23、低電平，8 位段數(shù)據(jù)輸出端口也依次把公共陰極為低電平位的顯示位中的內(nèi)容顯示出來(lái)，當(dāng)這一過(guò)程很快顯示時(shí)，人們就會(huì)在幾個(gè) LED 中看到了顯示出來(lái)的不同內(nèi)容。在連接 32 鍵以?xún)?nèi)的簡(jiǎn)單鍵盤(pán)時(shí)，CNTL、SHIFT 輸入端可接地。74LS07 芯片是 8279 作為L(zhǎng)ED 數(shù)碼管顯示器的段選碼輸出端口的同相驅(qū)芯片。9A01A12A23E14E25E36Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015GND8VCC16SN74LS138NU6CLK3RL78RL67RL56RL45DB012DB113DB214DB315DB416DB517DB618DB719IRQ4CS22RD10WR1

24、1RESET9CNTL37SHIFT36RL02RL11RL239RL338SL032SL133SL234SL335BD23OUTA324OUTA225OUTA126OUTA027OUTB328OUTB229OUTB130OUTB031A021GND20VCC408279U8L1S0S1S2S3S4S5S6S72K200UF+5V11212SN74LS07DU1AY01Y12Y23Y34Y45Y56Y67Y78Y89Y910Y1011GND12Y1113Y1214Y1315Y1416Y1517OE118OE219D20C21B22A23VCC24DM54LS154JU7123456789101

25、11213141516MHDR1X16LED位選1234MHDR1X4鍵盤(pán)列線1234MHDR1X4鍵盤(pán)行線12345678MHDR1X8LED段選碼LED段選碼圖 2-7 鍵盤(pán)顯示電路2.5 過(guò)量程報(bào)警模塊由于壓力傳感器 L-PSIII 型的最大承受壓力為 20KG，本文的稱(chēng)重范圍是 10KG，若重物的重量超過(guò)了限定值，會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。文中采用報(bào)警電路如圖 2-8 所示，用于及時(shí)告知是否超量程使用，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到超重信號(hào)時(shí)，從 P0.3 發(fā)出一個(gè) 40KHz 的方波進(jìn)行報(bào)警提示。圖 2-8 過(guò)量程報(bào)警模塊103. 數(shù)字電子秤軟件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件主程序包括顯示程序、鍵盤(pán)處理程序、A

26、/D 轉(zhuǎn)換程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理程序。控制器中 AT89C52 的 P1.5 為 A/D 中斷請(qǐng)求輸入線，INT1 為鍵盤(pán)中斷服務(wù)程序。A/D 中斷服務(wù)程序完成采樣數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；鍵盤(pán)中斷服務(wù)程序完成掃描，判斷數(shù)字鍵或功能鍵，若為數(shù)字將其數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和顯示緩沖區(qū)。若是功能鍵進(jìn)入相應(yīng)功能鍵處理程序。主程序流程圖如圖 3-1 所示 系統(tǒng)初始化A/D 轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)處理顯示鍵盤(pán)中斷圖 3-1 主程序流程3.2 鍵盤(pán)軟件設(shè)計(jì)我們知道鍵盤(pán)和顯示是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。在本系統(tǒng)中我們采用 8279可編程鍵盤(pán)/顯示管理接口。利用 8279 可實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤(pán)/顯示器的自動(dòng)掃描，以減輕 CPU 負(fù)擔(dān)，并具有顯示

27、穩(wěn)定、程序簡(jiǎn)單、不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作等特點(diǎn)。程序原理如下：1. 鍵掃描子程序：主要判斷有無(wú)鍵按下，利用 8279 的 RL0RL3 和 SL0SL3 端口判斷鍵入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)或沒(méi)有輸入字符。當(dāng) RL0RL3 四位全為 0 時(shí)，便可判斷無(wú)鍵按下，2. 當(dāng)判斷有鍵按下后，就轉(zhuǎn)向取鍵值子程序。首先取出行、列號(hào)進(jìn)行拼裝，得到所需的鍵號(hào)。然后與數(shù) OAH 相比較，從而判斷出是功能鍵還是數(shù)字鍵。若是功能鍵就轉(zhuǎn)到功能鍵處理子程序；若是數(shù)字鍵就調(diào)用顯示子程序進(jìn)行顯示。3. 顯示子程序。首先置顯示緩沖區(qū)首址和計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，然后取顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為段選碼，送到 LED 上顯示。113.2.1 鍵盤(pán)掃描 本系統(tǒng)中鍵盤(pán)控制采用中斷方

28、式實(shí)現(xiàn)，利用外部中斷 1 端口來(lái)實(shí)現(xiàn)。微處理器平時(shí)周而復(fù)始掃描鍵盤(pán)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，首先判斷是命令鍵還是數(shù)字鍵。若是數(shù)字鍵，則把按鍵讀數(shù)存入存儲(chǔ)器，并顯示；若是命令鍵，則根據(jù)按鍵讀數(shù)查閱轉(zhuǎn)移表；以獲得處理子程序的入口，子程序執(zhí)行完后繼續(xù)掃描鍵盤(pán)。圖 3-2 為鍵盤(pán)掃描流程圖去皮鍵清單價(jià)累計(jì)鍵小數(shù)點(diǎn)？數(shù)字鍵？返回掃描 P2 口當(dāng)前重量送入皮單價(jià)清零將金額累加 并清單價(jià)存入單價(jià)整數(shù)部分F 不為 1存入單價(jià)小數(shù)部分建標(biāo)志 F=1YYYY開(kāi)始YNYN圖 3-2 鍵盤(pán)掃描流程圖3.2.2 數(shù)字顯示 單片機(jī)確定哪個(gè)鍵按下時(shí)，通過(guò) SL0SL3 輸出控制信號(hào)經(jīng) 74LS154 譯碼器選擇相應(yīng)的 LED 位

29、，在 8279 芯片 OUT0OUT7 輸出 8 位段數(shù)據(jù)，LED 顯示內(nèi)容。如要換位顯示則單片機(jī)檢測(cè) BD 是否輸出低電平，若是 74LS1547 譯碼輸出高電平，74LS138 譯碼循環(huán)產(chǎn)生低電平，8 位段數(shù)據(jù)輸出端口也依次把公共陰極為低電平位的顯示位中的內(nèi)容顯示出來(lái)，當(dāng)這一過(guò)程很快顯示時(shí)，人們就會(huì)在幾個(gè) LED 中看到了顯示出來(lái)的不同內(nèi)容。123.3 A/D轉(zhuǎn)換程序在智能電子秤控制系統(tǒng)中，除了控制單元和執(zhí)行單元外，還必須有反饋環(huán)節(jié)。在反饋環(huán)節(jié)中，最重要的就是對(duì)數(shù)據(jù)的采集。本文以 AT89C52 單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過(guò)模擬電壓形式輸入系統(tǒng)，經(jīng) AD 7705

30、可以采集 2 路模擬量，精度為 16 位，并經(jīng)多次采樣，通過(guò)濾波，取得更精確的重量值。啟動(dòng) A/D設(shè)采樣次數(shù)建立采樣標(biāo)志讀 A/D 數(shù)字量存入片內(nèi) RAM采樣次數(shù)是否到？采樣 F0 是否建立？結(jié)束采樣值濾波取平均值YNNY中斷圖 3-3 AD7705 A/D 流程框圖133.4 數(shù)據(jù)處理程序3.4.1 重量轉(zhuǎn)化本課題中，A/D 轉(zhuǎn)換采用 AD7705 芯片，它是 16 位輸出，重量計(jì)算要求精確到克，其輸出值范圍為 0000000000000000B 1111111111111111B 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 065535，而系統(tǒng)所要求輸出重量范圍 010000g，所以我們進(jìn)行線性參數(shù)的標(biāo)度變換，Wx=

31、（Ws/Ns）Nx。Wx 為實(shí)際重量值 Ws，滿(mǎn)量程重量 10000g，Ns 為 16 位二進(jìn)制值，Nx 為 AD 裝換讀取值，其量化單位為 10000/65535=0.15。如下：為使技術(shù)方便我們將0.15=15/100，即化為定點(diǎn)數(shù)來(lái)算。3.4.2 價(jià)格計(jì)算 價(jià)格計(jì)算公式 S=U*Wx， S 為價(jià)格 U 為單價(jià)，Wx 為實(shí)際測(cè)得重量值。144. 結(jié)論單片機(jī)控制的電子秤集傳感器技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)于一體、其反應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確度高、顯示直觀，便于使用。另外稍加擴(kuò)展，該電子秤還可與其它生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)項(xiàng)連接，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。電子秤不僅要向高精度、高可靠方向發(fā)展, 而且更需向多種功能的方

32、向發(fā)展。目前飛電子秤技術(shù)朝著以下方向發(fā)展 ：（1）智能化：本系統(tǒng)中雖然利用單片軟件實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的功能，我們可以將其與電子計(jì)算機(jī)組合，開(kāi)發(fā)稱(chēng)重用計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)功能使電子秤具有推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能。（2）綜合性：本系統(tǒng)中雖然利用軟件實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重、計(jì)價(jià)、顯示，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，電子稱(chēng)重技術(shù)發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強(qiáng)基礎(chǔ)擴(kuò)大應(yīng)用，擴(kuò)展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透，綜合各種技術(shù)去解決稱(chēng)重計(jì)量、自動(dòng)控制、信息處理，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組合可以顯示很多商業(yè)信息，構(gòu)成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)。（3） 組合性：未來(lái)稱(chēng)重系統(tǒng)會(huì)大量應(yīng)用在工業(yè)計(jì)量過(guò)程和工藝流程中，其要求組合性，即測(cè)量范圍可以任意設(shè)定；硬件能夠依

33、據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調(diào)整；軟件能按一定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語(yǔ)言和條形碼，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信。 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，尤其是對(duì)本課題所用到的單片機(jī)及其相關(guān)知識(shí)有了進(jìn)一步的掌握，對(duì)利用單片機(jī)進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)又及對(duì)系統(tǒng)的分析和問(wèn)題的解決有了切身的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，正所謂學(xué)以致用，在此實(shí)踐過(guò)程中增長(zhǎng)了知識(shí)、豐富了經(jīng)驗(yàn)，提高了解決問(wèn)題的能力。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過(guò)程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過(guò)程?？刂葡到y(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)

34、運(yùn)行與調(diào)試的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)是項(xiàng)很辛苦的工作，同時(shí)也是一個(gè)充滿(mǎn)樂(lè)趣的過(guò)程，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要邊學(xué)習(xí)，邊實(shí)踐，遇到新問(wèn)題就不斷探索和努力即可使問(wèn)題得到解決。15參考文獻(xiàn)1 關(guān)德新，馮文全. 單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè) M.京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998,6.33982 郁有文，常健，程繼紅. 傳感器原理及工程應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.102003 范立南，李雪飛，尹授遠(yuǎn). 單片微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京：人民郵電出版社,2004.151004 高吉祥. 電子技術(shù)基礎(chǔ)試驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.北京：電子工業(yè)出版社，2005.55995 唐俊杰,高秦生. 微型計(jì)算機(jī)原理

35、及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，1993.601506 康華光,陳大欽. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,1999.6，102007 張毅剛主編. 單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社,2003.12.2202508 厲志飛. 電子衡器的發(fā)展趨勢(shì)J.現(xiàn)代計(jì)量?jī)x器與技術(shù)，2003， （04）9 王艷春. 智能電子稱(chēng)重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.微計(jì)算機(jī)信息，2007， （04）10 張景元. 一種基于單片機(jī)的多功能電子稱(chēng)J.微計(jì)算機(jī)信息，2006， （04）11 孫鵬，徐發(fā)明. 模擬稱(chēng)重傳感器信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)J.牡丹江師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，（03）：2312 南光群. 基于 HT49R30A-

36、1 單片機(jī)控制的電子秤設(shè)計(jì)J.電工技術(shù)，2007，（04）：89 13 明尚志. 電子秤稱(chēng)重傳感器 V/F 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)J.電子測(cè)量技術(shù)，2007，30（03）：17517714 周清華，馬善農(nóng). 高性能低成本電子秤的參考設(shè)計(jì)J.世界電子元器件，2006，（5）：596415 張海霞. 新型便攜式電子秤設(shè)計(jì)J.計(jì)量技術(shù)，2005，（9）：6916附錄一：A/D 轉(zhuǎn)換程序轉(zhuǎn)換程序#includesbit ad_cs=P11; /AD 轉(zhuǎn)換器 AD7705 硬件 I/O 定義sbit ad_sclk=P10; sbit ad_dout=P14; /AD 輸入輸出 I/Osbit ad_din=P

37、13; /AD 輸入輸出 I/Osbit ad_reset=P12; /AD7705 復(fù)位sbit ad_drdy=P15; /AD7705data unsigned int lsb,msb;void delay() data unsigned int i; i=0; while(i7000) i+; void ad_write(unsigned char command)/數(shù)據(jù)輸入 data unsigned char i; ad_sclk=1; ad_cs=0; i=8; while(i!=0) ad_sclk=0; ad_in=command&0 x80; ad_sclk=1; comm

38、and=command1; i-; ad_din=1;/送完命令置1,準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù) ad_cs=1;/設(shè)置 A/D 轉(zhuǎn)換模式.然后可以連續(xù)讀出結(jié)果.Void ad_set (unsigned char ch,unsigned char gain) / /ch=1,2;gain=0,1,2,3(1,2,4,8.) ch 通道 gain 增益17 data unsigned char i=0 x46; /單極性,加緩沖器 data unsigned char j=gain; j=j3; i=i|j; ad_write(0 x0f+ch); /寫(xiě)通訊寄存器,選擇通道 1,2,并建立下一個(gè)操作為寫(xiě)設(shè)置

39、寄存器 ad_write(i); /寫(xiě)設(shè)置寄存器,清除 FSYNC,建立增益等運(yùn)行條件 /初始化被選通道為自校準(zhǔn)模式,有緩沖器/A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取函數(shù).unsigned int ad_pro() data unsigned int j,k=0; data unsigned char kk; while(ad_drdy=1); ad_write(0 x38);/讀通訊寄存器,選擇通道 1,2,并建立下一個(gè)操作位讀數(shù)據(jù)寄存器 ad_sclk=1; /讀取結(jié)果 ad_cs=0; kk=16; while(kk!=0) k=k1; ad_sclk=0; j=ad_dout; ad_sclk=1; k

40、=k|j; /或 kk-; ad_cs=1; ad_dout=1; return(k); /AD 初始化復(fù)位,50 赫茲輸出速率ad_init() ad_cs=0; ad_reset=1; /復(fù)位 AD 轉(zhuǎn)換器 1-0-1 脈沖,40ms delay(); ad_reset=0; delay(); ad_reset=0; delay(); ad_reset=1; ad_write(0 x20); /寫(xiě)通訊寄存器,選擇通道 1,并建立下一個(gè)操作18為寫(xiě)時(shí)鐘寄存器 ad_write(0 x04); /寫(xiě)時(shí)鐘寄存器,設(shè)時(shí)鐘信號(hào)位于使用的主時(shí)鐘信號(hào)(2.4576MHz) ad_write(0 x10)

41、; ad_write(0 x46); void ad_jiaozhun() /初始化 A/D,校準(zhǔn)兩個(gè)通道.在通道一上持續(xù)工作. ad_init(); ad_set(1,0); while(ad_drdy=0); while(ad_drdy=1); while(ad_drdy=0); while(ad_drdy=1); / ad_write(0 x20); /寫(xiě)通訊寄存器,選擇通道 1,并建立下一個(gè)操作為寫(xiě)時(shí)鐘寄存器,掉電. / ad_write(0 x14); /A/D 基準(zhǔn)斷電. void main() ad_jiaozhun(); lsb=ad_pro(); msb=ad_pro();

42、19Y01Y12Y23Y34Y45Y56Y67Y78Y89Y910Y1011GND12Y1113Y1214Y1315Y1416Y1517OE118OE219D20C21B22A23VCC24DM54LS154JU7A01A12A23E14E25E36Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015GND8VCC16SN74LS138NU61267913143581012VSS11GND4DS75492MU51267913143581012VSS11GND4DS75492MU21267913143581012VSS11GND4DS75492MU3abfcgdeVCC1234567ab

43、cdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS11abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS12abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS13abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS14abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS6abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS7abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910N

44、CDpy Red-CADS8abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS9abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS1abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS2abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS3abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS4abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS10abf

45、cgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS5LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED9LED10LED11LED12LED13LED14VCCVCCVCCVCC1K1K1K1K1K1K1K1K1K1K1K1K1K+5VKEY4KEY5KEY6KEY7KEY6KEY5KEY4KEY3KEY2KEY1KEY0VCCLED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED9LED10LED11LED12LED13LED1412GND7A11A23A35A49A511A613VCC14Y12Y24Y36Y48Y51

46、0Y612Component_1U9KEY0KEY1KEY2KEY3L1S0S1S2S3S4S5S6S72K200UF+5VabfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS?1KLED15LED153123112KEY7CLK3RL78RL67RL56RL45DB012DB113DB214DB315DB416DB517DB618DB719IRQ4CS22RD10WR11RESET9CNTL37SHIFT36RL02RL11RL239RL338SL032SL133SL234SL335BD23OUTA324OUTA225OUTA126OUTA027OUT

47、B328OUTB229OUTB130OUTB031A021GND20VCC408279U812SN74LS07DU2A12SN74LS07DU3A12SN74LS07DU1AVCCGNDGNDP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.

48、435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40at89c52U11224M30PC530PC4VCC30PFC230PFC1122M+5VGNDBellU11KR1PNPQ1VCC+5V1KRes2R?+5VS0S1S2S3S4S5S6S71SCLKUinUout+_+_SCLK1MCLK IN2MCLK OUT3/CS4RESET5AIN2(+)6AIN1(+)7AIN1(-)8REF IN(+)9REF IN(-)10AIN2(-)11/DRDY12DOUT13DIN14VDD15GND16AD7705U9SCLK/CSRESETDINDOUT/DRDY/CSRESETDINDOUT/DRDY2001K100pFR1- R1R2+ R2R4+ R4R3- R3BRIDGER112LEDL1+5V附錄二：20致 謝在這幾個(gè)月的時(shí)間里，從對(duì)課題的理解，方案的設(shè)計(jì)，到程序的編寫(xiě)，再到論文的寫(xiě)作，中間有著自己的努力，更有著老師和同學(xué)的關(guān)心和巨大的幫助。首先我要對(duì)本論文的指導(dǎo)老師葉森鋼老師致以衷心的感謝！從論文的選題、有關(guān)資料的收集、課題的討論，到論文的撰寫(xiě)和修改，導(dǎo)師都給了我悉心的指導(dǎo)和幫助。他對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度讓我由衷地敬佩。感謝徐步杰和陳利慶同學(xué)給予我無(wú)私的幫助，他們對(duì)我所遇到的難題的解答讓我受益匪淺。感謝母校和老師們?cè)诖髮W(xué)四年中對(duì)我的培養(yǎng)。