基于單片機的稱重儀畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計是基于單片機的稱重儀，它的硬件電路設(shè)計包括單片機最小系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換器、稱重傳感器、語音電路、LED顯示電路、±5V穩(wěn)壓電源電路等幾部分設(shè)計內(nèi)容。其中壓力傳感器輸出響應(yīng)的模擬電壓信號，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D變換）后就得到數(shù)字量D。 但是，數(shù)字量D并不是重物的實際重量值W，W 需要由數(shù)字量D在控制器內(nèi)部經(jīng)過一系

2、列的運算——即數(shù)據(jù)處理才能得到。整個設(shè)計系統(tǒng)由Atmel公司生產(chǎn)51系列89S51單片機進行控制；軟件實現(xiàn)功能開機檢測，主要是開機后自動逐個掃描LED數(shù)碼管，以防止某段數(shù)碼管損壞造成視覺誤差；出于人性化考慮我們還可以增加語音電路，實現(xiàn)自動語音播報重量。</p><p>　　關(guān)鍵詞：稱重儀；單片機；LED</p><p><b>　　Abstract</b></p

3、><p>　　The design is based on SCM weighing instrument, and its hardware design, including minimum system microcontroller, A / D converter, load cell, voice circuits, LED display circuit, ± 5V power supply

4、circuit design content of several parts. Pressure sensor output response in which the analog voltage signal, after A / D converter (A / D conversion) obtained after the digital D. However, the digital D is not the actual

5、 weight of the value of weight W, W D needed by the digital controller through a s</p><p>　　Keywords: weighing instrument; SCM; LED</p><p><b>　　目　 錄</b></p><p><b>

6、　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目　 錄III</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2課題目的與意義1

7、</p><p>　　1.3課題設(shè)計要求2</p><p>　　1.4稱重儀的國內(nèi)外現(xiàn)狀2</p><p><b>　　本章小結(jié)2</b></p><p>　　第2章 稱重儀的總系統(tǒng)設(shè)計與各模塊方案選型3</p><p>　　2.1 稱重儀的總系統(tǒng)框圖3</p><p

8、>　　2.2稱重儀的主控制系統(tǒng)設(shè)計4</p><p>　　2.2.1 稱重儀的主控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.2.2 稱重儀的主控制系統(tǒng)工作原理4</p><p>　　2.3 稱重儀各模塊的方案選型5</p><p>　　2.3.1 電源模塊方案選型5</p><p>　　2.3.2 數(shù)據(jù)采集

9、模塊方案選型5</p><p>　　2.3.3 主控制器模塊方案選型6</p><p>　　2.3.4 數(shù)據(jù)顯示模塊方案選型6</p><p>　　2.3.5 報警模塊方案選型6</p><p><b>　　本章小結(jié)6</b></p><p>　　第3章 稱重儀的各單元電路設(shè)計7<

10、;/p><p>　　3.1　所用單片機的簡介7</p><p>　　3.1.1單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計7</p><p>　　3.2　電源電路設(shè)計8</p><p>　　3.3 稱重傳感器電路設(shè)計9</p><p>　　3.3.1傳感器的工作原理9</p><p>　　3.4前級放大器電路設(shè)計

11、11</p><p>　　3.5 A/D轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計12</p><p>　　3.5.1A/D轉(zhuǎn)換器原理12</p><p>　　3.5.2 A/D轉(zhuǎn)換器外圍電路15</p><p>　　3.6 顯示電路設(shè)計16</p><p>　　3.6.1 LED 結(jié)構(gòu)與原理18</p><p&g

12、t;　　3.6.2 動態(tài)顯示 LED 顯示器接口19</p><p><b>　　本章小結(jié)21</b></p><p>　　第4章　稱重儀的系統(tǒng)程序設(shè)計22</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計22</p><p>　　4.2MAX187轉(zhuǎn)換程序設(shè)計23</p><p>　　4.3顯

13、示程序設(shè)計24</p><p><b>　　本章小結(jié)25</b></p><p>　　第五章 稱重儀的安裝與調(diào)試26</p><p><b>　　本章小結(jié)26</b></p><p><b>　　結(jié) 論27</b></p><p><b

14、>　　致 謝28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　附錄1 譯文30</b></p><p>　　附錄2 英文參考資料34</p><p>　　附錄3 系統(tǒng)總圖39</p><p>　　附錄

15、4 程序清單40</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計量器具，是國計民

16、生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會經(jīng)濟效益的提高。稱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)的一個組成部分，推進了工業(yè)生產(chǎn)的自動化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強企業(yè)管理、改善經(jīng)營管理等多方面的作用。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民經(jīng)濟各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟效益。因此，稱重

17、技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國都非常重視。50年代中期電子技術(shù)的滲入推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過40多年的不斷改進與完善，我國電子衡器從最初的機電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型?，F(xiàn)今電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展：計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別</p><p>　　1.2課題研究

18、目的與意義</p><p>　　隨著自動化測試技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)在功能、精度、性價比等方面已難以滿足人們的需要，尤其在智能化、便捷式、對微小質(zhì)量的測量方面更顯得力不從心。筆者采用以AT89S51單片機為控制核心，結(jié)合高敏度的電阻式應(yīng)變式壓力傳感器和高精度的A/D轉(zhuǎn)換器，設(shè)計稱重系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及軟件、硬件。實現(xiàn)物體質(zhì)量、控制及顯示報告的電氣化與智能化。</p><p>　　稱重儀是電

19、子衡器的一種，電子衡器是自動化稱重控制和貿(mào)易計量的重要手段,對加強企業(yè)管理、嚴(yán)格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運輸、港口計量和科學(xué)研究都起到了重要作用。電子衡器具有反應(yīng)速度快、測量范圍廣、應(yīng)用面廣、結(jié)構(gòu)簡單、使用操作方便、信號遠(yuǎn)傳便于計算機控制等特點，被廣泛應(yīng)用于煤炭、石油、化工、電力、輕工、冶金、礦山、交通運輸、港口建筑機械制造和國防等各個領(lǐng)域。</p><p>　　在工業(yè)現(xiàn)場和環(huán)境中干擾源是各種各樣的，如噪音干擾、工頻

20、干擾等，抗工頻干擾能力成為衡量電子衡器性能的重要指標(biāo)。為了具備這一性能，市場上的電子衡器的電路普遍較復(fù)雜，相對地，成本也較高。而本產(chǎn)品電路簡單，成本低，抗工頻干擾強，具有很好的推廣價值。</p><p>　　1.3稱重儀的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 國內(nèi)外稱重儀現(xiàn)狀</p><p>　　50年代中期電子技術(shù)的滲入推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初

21、期出現(xiàn)機電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過40多年的不斷改進與完善，我國電子衡器從最初的機電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國電子衡器的技術(shù)裝備和檢測試驗手段基本達到國際90年代中期的水平,少數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)已處于國際領(lǐng)先水平。國內(nèi)的電子秤市場中,1009左右量程的電子秤精度一般為0.019即10mg。在研究方法上,電子稱重系統(tǒng)的工作原理一般是將作用在承載器上的質(zhì)量或力的大小,通過壓力傳感器轉(zhuǎn)換為電信號,并通過控制電路來處理該電信號。電子

22、衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展：計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。</p><p>　　在國際上,一些發(fā)達國家在電子稱重力一面已經(jīng)達到了較高的水平。特別是在準(zhǔn)確度和可靠性等方面有了很大的提高。在稱重傳感器方面,國外電子秤產(chǎn)品的品種和結(jié)構(gòu)又有創(chuàng)新,技術(shù)功能和應(yīng)用范圍不斷擴大,成果舉例如下:</p

23、><p>　　(l)美國Revere公司研制出PUS型具有大氣壓力補償功能的拉壓兩用的稱重傳感器,用于高準(zhǔn)確度檢驗平臺,稱重平臺,準(zhǔn)確度可達5000d。</p><p>　　(2)德國HBM公司研制成功C2A、 C16A兩種不同結(jié)構(gòu)的1-100t具有耐壓外殼保護的防爆稱重傳感器,其防爆性能符合歐洲EN50014和EN50018d級標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　(3)美國斯

24、凱梅公司研制出新一代高準(zhǔn)確度不銹鋼F6Ox系列5-5000kg稱重傳感器,準(zhǔn)確度6000d。用于濕度大,腐蝕性強的環(huán)境中,而且防水。</p><p>　　(4)德國塞特內(nèi)爾公司研制出以被青銅為彈性體材料,快速稱重用200型稱重傳感器。其特點是線性好,固有頻率高,動態(tài)響應(yīng)快。獨創(chuàng)油阻尼裝置與過載保護裝置一體化,保證稱量時速度快,工作壽命長。組裝3一30kg電子平臺秤,準(zhǔn)確度可達4000d。</p>&

25、lt;p>　　但就總體而言，我國電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達國家相比還有較大差距，其主要差距是技術(shù)與工藝不夠先進、工藝裝備與測試儀表老化、開發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。</p><p>　　1.3.1 稱重儀的發(fā)展趨勢 </p><p>　　臺式電子計價秤具在商業(yè)貿(mào)易中的使相當(dāng)普遍,但應(yīng)用場所受到制約。電子秤產(chǎn)品的應(yīng)用性能趨向上更綜合性和組合

26、性。</p><p><b>　　(1)小型化</b></p><p>　　新研制的電子平臺秤結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了體積小、高度低、重量輕(即小、薄、輕)的發(fā)展方向。對于低容量的電子平臺秤和電子輪軸秤,可采用薄型或超薄型的圓形稱重傳感器,這樣不但降低了成本,而且提高了穩(wěn)定性和可靠性[4]。對中等或較大容量的電子平臺秤、電子地上衡,已經(jīng)出現(xiàn)了采用方形或長方形閉合截面的薄壁型鋼焊

27、接成秤體,這是一種很有發(fā)展一前途的秤體結(jié)構(gòu)。對于大型電子平臺秤,可利用有限單元法進行等強度和剛度計算,采用抗彎剛度大的型材和輕型波紋夾心鋼板等。</p><p><b>　　(2)模塊化</b></p><p>　　對于大型或超大型的承載器結(jié)構(gòu),如大型靜動態(tài)電子汽車衡等,己開始采用幾種長度的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的模塊,經(jīng)過分體組合,而產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。這種結(jié)構(gòu),不僅提高了產(chǎn)品的

28、通用性、互換性和可靠性,而且也大大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時還降低了成本,增強了企業(yè)的市場競爭力。</p><p><b>　　(3)集成化</b></p><p>　　小型電子平臺秤、專用秤、便攜式靜動態(tài)電子輪軸秤、靜動態(tài)電子軌道衡等,都可以實現(xiàn)秤體與稱重傳感器,鋼軌與稱重傳感器,軌道衡秤體與鐵路線路一體化。</p><p><b

29、>　　(4)智能化</b></p><p>　　電子秤的稱重顯示控制器與電子計算機組合,利用電子計算機的智能來增加稱重顯示控制器的功能。使電子秤在原有功能的基礎(chǔ)上,增加推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能,這就是當(dāng)今市場上采用微機化稱重顯示控制器的電子秤與采用智能化稱重顯示控制器的電子秤的根本區(qū)別[5]。</p><p><b>　　(5)綜合性</b

30、></p><p>　　電子稱重技術(shù)的發(fā)展規(guī)律是不斷的加強基礎(chǔ)研究并擴大應(yīng)用,擴展新技術(shù)領(lǐng)域,向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透,綜合各種技術(shù)去解決稱重計量、自動控制、信息處理等問題。例如在流量計量專業(yè),如果采用稱重法即質(zhì)量流量法,只要將重量和時間測量準(zhǔn)確,大流量的測量問題就迎刃而解了?，F(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求商用電子計價秤能提供各種銷售信息,把稱重與管理自動化緊密結(jié)合,實現(xiàn)管理自動化。這就要求電子計價秤能與電子計一算機聯(lián)網(wǎng),

31、把稱重系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)組成一個完整的綜合控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　(6)組合性</b></p><p>　　在工業(yè)稱重計量過程或工藝流程中,不少稱重計量系統(tǒng)還要求具有可組合性,即測量范圍等可以任意設(shè)定;硬件功能向軟件方向發(fā)展;軟件能按一定的程序進行修改和擴展;輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語一言和條形碼,并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進行通信。<

32、/p><p>　　我國衡器行業(yè)使用面最廣、產(chǎn)銷量最大的計量產(chǎn)品是非自動衡器。國際法制計量組織76號國際建議OIMLR76一非自動衡器 (它是目前國際上唯一的非自動衡器通用國際標(biāo)準(zhǔn))中,明確規(guī)定非自動衡器按大類分為非自動天平與非自動秤。目前我國產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中列入的十大類衡器已實現(xiàn)了電子化</p><p><b>　　1.4題設(shè)計要求</b></p><p&g

33、t;　　1、設(shè)計出硬件電路。</p><p>　　2、稱量范圍0~5kg,精度為±1%。</p><p>　　3、LED顯示要顯示的內(nèi)容。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是介紹現(xiàn)在生活中的稱重儀的歷史和國際現(xiàn)狀，以及本設(shè)計的稱重儀與過去的先進之處與它的應(yīng)用領(lǐng)域，并提出

34、了設(shè)計的技術(shù)要求。</p><p>　　第2章 稱重儀的總體方案設(shè)計</p><p>　　2.1 稱重儀的基本工作原理</p><p>　　電子秤的工作原理以電子元件:稱重傳感器，放大電路,AD轉(zhuǎn)換電路，單片機電路，顯示電路，通訊接口電路，穩(wěn)壓電源電路等電路組成。當(dāng)物體放在秤盤上時，壓力施給傳感器，該傳感器發(fā)生形變，從而使阻抗發(fā)生變化，同時使用激勵電壓發(fā)生變化，輸出

35、一個變化的模擬信號。該信號經(jīng)放大電路放大輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出到CPU運算控制。CPU根據(jù)程序?qū)⑦@種結(jié)果輸出到顯示器，直至顯示這種結(jié)果。</p><p>　　2.2稱重儀的系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　按照本設(shè)計功能的要求，系統(tǒng)由5個部分組成：控制器部分、信號采集部分、報警部分、數(shù)據(jù)顯示部分、和電路電源部分，系統(tǒng)設(shè)計總體方案框圖如圖2.1所示。 </p&g

36、t;<p>　　圖2.1 總系統(tǒng)體框圖 </p><p>　　信號采集部分是利用稱重傳感器檢測壓力信號，得到微弱的電信號（本設(shè)計為電壓信號），而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動放大電路，）處理后，送A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出?？刂破鞑糠纸邮軄碜訟/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運算，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為物體的實際重量信號，并將其存儲到存儲單元中?？刂破鬟€可以通過對擴展I/O的控制，對鍵盤進

37、行掃描，而后通過鍵盤散轉(zhuǎn)程序，對整個系統(tǒng)進行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實現(xiàn)顯示功能。電路電源部分主要是為電路提供穩(wěn)定方便的電源，將工頻電壓直接轉(zhuǎn)換成所需的±5伏電壓。報警部分只要是在超重時對使用者發(fā)出警告聲。</p><p>　　2.3稱重儀的主控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　2.3.1稱重儀的主控制系統(tǒng)工作原理 </p><p>　　該系統(tǒng)選用AT89

38、S51單片機為主控制器，主要是先進行數(shù)據(jù)采集，采集由前級放大器把壓力傳感器獲取的電壓信號放大的模擬信號，在經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號。此信號在單片機內(nèi)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理及各種運算把所感知的二進制信號轉(zhuǎn)換成十進制，并送進顯示模塊顯示出來。此外，當(dāng)單片機感知測量對象超出系統(tǒng)測量范圍時，單片機會向報警模塊發(fā)出指令，啟動聲光報警裝置，設(shè)計中為了安全起見，留有較大的過負(fù)載能力，因此系統(tǒng)報警時的負(fù)載并不會對測量器件造成損壞。</p>

39、<p>　　2.3.2稱重儀的主控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　?。ㄒ唬┲骺刂葡到y(tǒng)具備的功能</p><p>　　該系統(tǒng)采用單片機作為主控制系統(tǒng)，主要目的在于稱重之后的數(shù)字化顯示和實現(xiàn)精確的測量，故系統(tǒng)應(yīng)該具有單片機工作所需的穩(wěn)定的+5V直流電源，又考慮到數(shù)字化顯示所用到的數(shù)碼管中會出現(xiàn)某段被損壞而不被點亮的情況，系統(tǒng)應(yīng)該具有開機自檢功能，就是開機后自動逐個掃描每一個晶體管，用來

40、檢查數(shù)碼管各段是否完好，可以依靠軟件編程實現(xiàn)。除此之外還有超重報警功能，防止超重物對傳感器件造成損壞。</p><p>　?。ǘ﹩纹瑱C控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 單片機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.4稱重儀各模塊的方案選型</p><p>　　整個硬件系統(tǒng)由五大模塊組成，下面以控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為依

41、據(jù)就針對各模塊做具體的方案設(shè)計。</p><p>　　2.4.1 電源模塊方案選型</p><p>　　為了使稱重儀的供電方便，這里把電源設(shè)計成用220V的交流電經(jīng)過變壓器后輸出±9的電壓，經(jīng)整流濾波電路后， 通過LM7805和LM7905進行DC/DC變換得到±5V供壓力傳感器器和系統(tǒng)的其他芯片使用。</p><p>　　2.4.2 數(shù)據(jù)采集模

42、塊方案選型</p><p>　　數(shù)據(jù)采集模塊分為3個部分：稱重傳感器、前級放大器和A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p><b>　?。ㄒ唬┓Q重傳感器</b></p><p>　　首先這里傳感器選用金鐘電子衡器股份有限公司生產(chǎn)的L-PSII-10型壓力傳感器，為雙孔懸臂梁形式，是電子計價秤的專用產(chǎn)品。</p><p>　　這里說

43、下傳感器的選型方法，可具體參考以下步驟：</p><p>　　1.計算并確定轉(zhuǎn)換系數(shù)(f)，轉(zhuǎn)換系數(shù)(f)是表明每一個檢定分度值(V)中有多少個示值單位，是用于把全部示值單位轉(zhuǎn)換為“V”的，它是由初始公稱試驗溫度20℃時，進程負(fù)荷試臉下試臉效據(jù)平均值確定的。</p><p>　　2.計算參比示值，所謂“參比值”即是 “理論示值”或“理想示值“。</p><p>　　

44、3.計算各試驗點EL。</p><p>　　4.各試驗點誤差與最后一列最大允許誤差相比較。</p><p>　　5.將計算結(jié)果與系統(tǒng)對傳感器的要求做出比較，以確定選型是否成功。</p><p><b>　?。ǘ┣凹壏糯笃?lt;/b></p><p>　　其次前級放大器的設(shè)計有以下幾種方案可以采用：</p>&

45、lt;p>　　方案一、利用普通低溫漂運算放大器構(gòu)成多級放大器。普通低溫漂運算放大器構(gòu)成多級放大器會引入大量噪聲。由于 A/D 轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號就會直接影響最后的測量精度。所以，此中方案不宜采用。</p><p>　　方案二、由高精度低漂移運算放大器構(gòu)成差動放大器。差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運放 ( 如 OP07) 做成一個差動放大器。 實際測量，每一級運放

46、都會引入較大噪聲。對精度會有較大影響。</p><p>　　方案三、采用專用儀表放大器，如： INA126，INA121等。此類芯片內(nèi)部采用差動輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡單，且放大器的增益是可以改變的?；谝陨戏治觯覀儧Q定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器 INA126</p><p><b>　?。ㄈ〢/D轉(zhuǎn)換器</b

47、></p><p>　　然后按設(shè)計要求：電子稱最大稱重為5公斤，重量誤差不能大于1%0。我們的理解是滿刻度時，只能有±5g的誤差，精度要求較高。同樣也有以下幾種方案采用</p><p>　　方案一：采用V/F變換芯片LM331</p><p>　　該方案是使用壓頻變換器件，把電壓信號轉(zhuǎn)化為頻率信號，單片機通過計數(shù)獲得重物的重量，此方案，可不用A/D，

48、但需要比較復(fù)雜的小信號放大、調(diào)理電路，并且LM331外圍電路較繁瑣，參數(shù)配置相對嚴(yán)格，故未采用。</p><p>　　方案二：選用12位逐次比較式ADC，此方案經(jīng)小信號放大、調(diào)理電路，可直接連接單片機，也可以可滿足精度要求，故采用此方案。</p><p>　　2.4.3 主控制器模塊方案選型</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計與主控制系統(tǒng)的功能要求，以及性價比的最大化這

49、里選用51單片機。而且以單片機為主控制器的設(shè)計，可以容易地將計算機技術(shù)和測量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新型的只需要改變軟件程序就可以更新?lián)Q代的“智能化測量控制系統(tǒng)”。 </p><p>　　2.4.4 數(shù)據(jù)顯示模塊方案選型</p><p>　　本設(shè)計只需要顯示出所稱實物的實際重量，由于LED耗電省、使用壽命長、成本低、亮度高等優(yōu)點，再加上驅(qū)動簡單，容易利用單片機對其進行控制和編程等特點選用L

50、ED顯示。</p><p>　　2.4.5 報警模塊方案選型</p><p>　　報警電路只在實物超出人為設(shè)定的值時，才被單片機驅(qū)動。在這就是對使用者有個提醒作用，人為使用普通的聲光報警就可以。我們選用蜂鳴器與發(fā)光二極管來設(shè)計報警電路。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是闡述系統(tǒng)

51、的總框圖及其各大模塊的方案設(shè)計，并且為各方案的選型做了一一的講解。</p><p>　　第3章 稱重儀的各單元電路硬件設(shè)計 </p><p>　　3.1　 AT89S51單片機的簡介</p><p>　　AT89S51是一種低功耗，高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read

52、 Only Memory）的8位COMS微控制器，使用高密度，非易失存儲技術(shù)制造，并且與80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲編程器對存儲器重復(fù)編程。AT89S51（以下簡稱89S51）將具有多種功能的8位CPU與FPEROM結(jié)合在一個芯片上，為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了非常靈活而又便宜的方案，其性能價格比遠(yuǎn)高于8751。由于片內(nèi)帶EPROM的87S51價格偏高，而片內(nèi)帶FPEROM的89

53、S51價格低且與80C51兼容，這就顯示出了89S51的優(yōu)越性。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。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MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。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AT89S51是一種高效微控制器，AT89C2051</p><p>　

54、　3.1.1單片機的最小系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　中央處理單元選用我們熟悉的單片機，即最后電路的核心采用最常用、好用和廉價的ATEMAL公司的AT89S51。</p><p>　　設(shè)計者必須仔細(xì)選擇晶振頻率，確保標(biāo)準(zhǔn)的通訊波特率（1200、 4800、 9600、19.2K等）。不妨先列出可供選擇的晶振所能產(chǎn)生的波特率，然后根據(jù)需要的波特率和系統(tǒng)要求選擇晶振。有時也不必過分考慮晶振問題

55、，因為可以定制晶振。當(dāng)晶振頻率超過20M 時，必須確?？偩€上的其它器件能夠在這種頻率下工作。當(dāng)工作頻率增加時，功耗也會增加，這點在使用電池作為電源的系統(tǒng)中應(yīng)充分考慮。</p><p>　　單片機采用89S51單片機，它有4K的程序存儲空間和256B的數(shù)據(jù)存儲空間，可以滿足編程的要求。P0口和P2口用于LED數(shù)碼管的顯示。用12Mhz的晶振，時鐘周期為1 us。采用按鍵復(fù)位。其最小系統(tǒng)的外圍電路圖如圖3-1所示：&

56、lt;/p><p>　　圖3-1 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　3.2　電源電路設(shè)計</p><p>　　本時鐘電源采用整流濾波電路和三端穩(wěn)壓電路LM7805和LM7905。LM7805CT芯片輸入端電壓約為9V,輸出端電壓為5V，LM7905芯片輸入端電壓約為-9V,輸出端電壓為-5V，輸入端和輸出端的壓差絕對值都應(yīng)大于2.5V ,否則會失去穩(wěn)壓能力。同時考慮到

57、功耗問題,此壓差又不易太大,太大則增加7805與7905本身的功率消耗,增加芯片的升溫,不利于安全。根據(jù)變壓器副邊電壓與經(jīng)過濾波后輸出電壓關(guān)系可知,副邊電壓約為±9V,據(jù)此確定變壓器原副邊匝數(shù)比這樣即可得到系統(tǒng)所需要的±5V電源，電源設(shè)計圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 電源設(shè)計圖</p><p>　　3.3 稱重傳感器的基本工作原理</p>

58、<p>　　傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境，這點對正確使用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。因此傳感器外圍電路的抗干擾能力是數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。</p><p>　　稱重傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)

59、生變形時，輸出信號電壓可由式（3-1）給出： </p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。俳?jīng)相0應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電

60、流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。</p><p>　　由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。</p><p><b>　　（一）電阻應(yīng)變片</b></p><p>　　電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個重要參數(shù)

61、是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。設(shè)有一個金屬電阻絲，其長度為L，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種材料的泊松系數(shù)是μ。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為R：</p><p>　　R = ρL/S（Ω） （3—2）</p><p>　　當(dāng)他的兩端受F力作用時，將會伸長，也就是說產(chǎn)生

62、變形。設(shè)其伸長ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。此外，還可用實驗證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改變，記作Δρ。</p><p>　　對式（3--2）求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改變了多少。我們有：</p><p>　　ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （3—3）</p><p>

63、;　　用式（3--2）去除式（3--3）得到</p><p>　　ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （3—4）</p><p>　　另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以</p><p>　　ΔS/S = 2Δr/r

64、 （3—5）</p><p><b>　　從材料力學(xué)我們知道</b></p><p>　　Δr/r = -μΔL/L （3—6）</p><p>　　其中，負(fù)號表示伸長時，半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式（3—5）式（3—6）代入式（3

65、--4），有</p><p>　　ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L</p><p>　　=（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L</p><p>　　= K *ΔL/L （3—7）</p><p><b>　　其中</

66、b></p><p>　　K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L） （3—8）</p><p>　　式3-7說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關(guān)系。</p><p>　　需要說明的是：靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺

67、寸大小無關(guān)，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間；其次K值是一個無因次量，即它沒有量綱。</p><p>　　在材料力學(xué)中ΔL/L稱作為應(yīng)變，記作ε，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便。常常把它的百萬分之一作為單位，記作με。這樣，式（3—7）常寫作：</p><p>　　ΔR/R = Kε

68、(3—9)</p><p><b>　　(二) 彈性體</b></p><p>　　彈性體是一個有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達到相對靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個高品質(zhì)的應(yīng)變場（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。</p><p><b>　　（三

69、）檢測電路　　</b></p><p>　　檢測電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。因為惠斯登電橋具有很多?yōu)點，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。</p><p

70、>　　3.4前級放大器電路設(shè)計</p><p>　　稱重傳感器輸出的電壓信號為毫伏級，所以對運算放大器要求很高。 我們已考慮可以采用第三種方案。所采用的專用儀表放大器我們選用 INA126，其接口如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 INA126接口電路</p><p>　　3.5 A/D轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計</p><p>　　考

71、慮到本系統(tǒng)中對物體重量的測量和使用的場合，精度要挺苛刻，轉(zhuǎn)換速率要求不太，本設(shè)計采用MAXIM 推出的MAX18。</p><p>　　3.5.1A/D轉(zhuǎn)換器原理 </p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器的原理圖如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 A/D轉(zhuǎn)換原理圖</p><p>　　在A/D轉(zhuǎn)換器中，因為輸入的模擬信號在時間上是連續(xù)量

72、，而輸出的數(shù)字信號代碼是離散量，所以進行轉(zhuǎn)換時必須在一系列選定的瞬間（亦即時間坐標(biāo)軸上的一些規(guī)定點上）對輸入的模擬信號取樣，然后再把這些取樣值轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字量。因此，一般的A/D轉(zhuǎn)換過程是通過取樣、保持、量化和編碼這四個步驟完成的。</p><p><b>　　（一）取樣定理</b></p><p>　　可以證明，為了正確無誤地用取樣信號vS表示模擬信號vI，必須滿

73、足： </p><p>　　式中fS取樣頻率，fimax為輸入信號vI的最高頻率分量的頻率。其中對輸入模擬信號的采樣的圖如圖3-5所示，所用濾波器的頻率特性的圖如圖3-6所示。 </p><p>　　在滿足取樣定理的條件下，可以用一個低通濾波器將信號vS還原為vI，這個低通濾波器的電壓傳輸系數(shù)在低于fimax的范圍內(nèi)應(yīng)保持不變，而在fS－fimax以前應(yīng)迅速下降為零。因此，取樣定理規(guī)定了A

74、/D轉(zhuǎn)換的頻率下限。</p><p>　　圖3-5 對輸入模擬信號的采樣 圖3-6 所用濾波器的頻率特性</p><p>　　因為每次把取樣電壓轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量都需要一定的時間，所以在每次取樣以后，必須把取樣電壓保持一段時間?？梢姡M行A/D轉(zhuǎn)換時所用的輸入電壓，實際上是每次取樣結(jié)束時的vI值。</p><p><b>　?。ǘ┝炕途幋a

75、</b></p><p>　　我們知道，數(shù)字信號不僅在時間上是離散的，而且在數(shù)值上的變化也不是連續(xù)的。這就是說，任何一個數(shù)字量的大小，都是以某個最小數(shù)量單位的整倍數(shù)來表示的。因此，在用數(shù)字量表示取樣電壓時，也必須把它化成這個最小數(shù)量單位的整倍數(shù)，這個轉(zhuǎn)化過程就叫做量化。所規(guī)定的最小數(shù)量單位叫做量化單位，用Δ表示。顯然，數(shù)字信號最低有效位中的1表示的數(shù)量大小，就等于Δ。把量化的數(shù)值用二進制代碼表示，稱為

76、編碼。這個二進制代碼就是A/D轉(zhuǎn)換的輸出信號。</p><p>　　既然模擬電壓是連續(xù)的，那么它就不一定能被Δ整除，因而不可避免的會引入誤差，我們把這種誤差稱為量化誤差。在把模擬信號劃分為不同的量化等級時，用不同的劃分方法可以得到不同的量化誤差。</p><p>　　假定需要把0～+1V的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成3位二進制代碼，這時便可以取Δ=（1/8）V，并規(guī)定凡數(shù)值在0～（1/8）V之間的模

77、擬電壓都當(dāng)作0×Δ看待，用二進制的000表示；凡數(shù)值在（1/8）V～（2/8）V之間的模擬電壓都當(dāng)作1×Δ看待，用二進制的001表示，……等等。不難看出，最大的量化誤差可達Δ，即（1/8）V。</p><p>　　圖3-7 劃分量化電平的兩種方法</p><p>　　為了減少量化誤差，通常采用圖3-7（b）所示的劃分方法，取量化單位Δ=（2/15）V，并將000代碼所對

78、應(yīng)的模擬電壓規(guī)定為0～（1/15）V，即0～Δ/2。這時，最大量化誤差將減少為為Δ/2=（1/15）V。這個道理不難理解，因為現(xiàn)在把每個二進制代碼所代表的模擬電壓值規(guī)定為它所對應(yīng)的模擬電壓范圍的中點，所以最大的量化誤差自然就縮小為Δ/2了。</p><p>　?。ㄈ?取樣—保持電路</p><p>　　1. 電路組成及工作原理</p><p>　　N溝道MOS管T

79、作為取樣開關(guān)用。</p><p>　　圖3-8取樣—保持電路的基本形式</p><p>　　如圖3-8所示上的取樣-保持電路中，當(dāng)控制信號vL為高電平時，T導(dǎo)通，輸入信號vI經(jīng)電阻Ri和T向電容Ch充電。若取Ri=Rf，則充電結(jié)束后vO=－vI=vC。</p><p>　　當(dāng)控制信號返回低電平，T截止。由于Ch無放電回路，所以vO的數(shù)值被保存下來。</p>

80、;<p>　　3.5.2 A/D轉(zhuǎn)換器外圍電路 </p><p>　　MAXIM 推出的MAX187方便之處在于它包括了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所必須的所有部件——轉(zhuǎn)換速度8.5μs 的A/D 轉(zhuǎn)換器(逐次比較式)、T/ H (采樣保持)、內(nèi)置4.096V 參考電壓源,以串行方式輸出；8 腳DIP封裝或16 腳SO 封裝,節(jié)約印刷板空間，引腳功能圖如圖3-9所示；±1/2 LSB的誤碼率(MAX187

81、A )；內(nèi)置采樣保持電路, 數(shù)據(jù)采樣速度為75kbps ；單+ 5V 電源供電，等待方式靜態(tài)工作電流2μA ,正常工作電流1.5Ma；串行接口, 兼容SPI、QSPI、Microwave。幾乎不需任何外圍器件就能構(gòu)成一個完整的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。</p><p>　　圖3-9 MAX187引腳功能圖</p><p>　　MAX187使用采樣/保持器（T/H）和逐次逼近寄存器（SAR）電路將一

82、個模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成12位的數(shù)字輸出。其輸入信號在0V~ Vref之間，轉(zhuǎn)換時間包括T/H的采樣時間在內(nèi)為10us。串行接口只需3根數(shù)字線：SCLK,CS和DOUT，與微處理器接口非常簡單，它的外圍引腳接線圖如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 MAX187外圍引腳接線圖</p><p>　　MAX187有兩種工作方式：正常方式和暫停方式。將SHDN引腳拉成低電平，器件處于暫

83、停狀態(tài)，電源電流減低至10uA屬于低功耗狀態(tài);引腳懸空時，禁止內(nèi)部參考電源，允許使用外部電源；接高電平時，允許使用內(nèi)部的參考電源。</p><p>　　當(dāng)CS 變?yōu)榈碗娖綍r, 開始轉(zhuǎn)換, 此時,DOUT輸出為低電平。包括T/ H 時間的轉(zhuǎn)換時間為10μs , 轉(zhuǎn)換結(jié)束, DOUT變?yōu)楦唠娖? 當(dāng)檢測到DOU T 為高電平時, 即可讀出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。在SCL K 輸入一個脈沖, 最高位B11出現(xiàn)在DOUT上,經(jīng)過11個

84、時鐘后,分別移位輸出B10～B0數(shù)據(jù),再進入一個時鐘后,一個轉(zhuǎn)換周期結(jié)束。因此,每次數(shù)據(jù)讀取需經(jīng)過13個時鐘周期,12MHz時鐘下共13×0.1μs = 1.3μs ,因此完成一次轉(zhuǎn)換需10+1.3μs ,約為11μs。</p><p>　　3.6 顯示電路設(shè)計</p><p>　　顯示器是最常用的輸出設(shè)備。特別時發(fā)光二極管顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD），LED是一類可直

85、接將電能轉(zhuǎn)化為可見光和輻射能的發(fā)光器件，具有工作電壓低，耗電量小，發(fā)光效率高，發(fā)光響應(yīng)時間極短，光色純，結(jié)構(gòu)牢固，抗沖擊，耐振動，性能穩(wěn)定可靠，重量輕，體積小，成本低等一系列特性，發(fā)展突飛猛進，現(xiàn)已能批量生產(chǎn)整個可見光譜段各種顏色的高亮度、高性能產(chǎn)品。由于結(jié)構(gòu)簡單、價格廉價和接口容易，而得到廣泛的應(yīng)用。尤其是在單片機系統(tǒng)中大量應(yīng)用。LED的核心發(fā)光部分是由p型和n型半導(dǎo)體構(gòu)成的pn結(jié)管芯，當(dāng)注入pn結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時，就會

86、發(fā)出可見光，紫外光或近紅外光。但pn結(jié)區(qū)發(fā)出的光子是非定向的，即向各個方向發(fā)射有相同的幾率，因此，并不是管芯產(chǎn)生的所有光都可以釋放出來，這主要取決于半導(dǎo)體材料質(zhì)量、管芯結(jié)構(gòu)及幾何形狀、封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)與包封材料，應(yīng)用要求提高LED的內(nèi)、外部量子效率。LED發(fā)光顯示器可由數(shù)碼管或米字管、符號管、矩陳管組成各種多位產(chǎn)品，由實際需求設(shè)計成各種形狀與結(jié)構(gòu)。以數(shù)碼管為例，有反射罩式、單片集成式、單條七段式等三種封裝結(jié)構(gòu)，連接方式有共陽極和共陰極兩種，

87、一位就是通常說的數(shù)碼管</p><p>　　3.6.1 LED 結(jié)構(gòu)與原理</p><p>　　發(fā)光二極管顯示器是單片機應(yīng)用產(chǎn)品中常用的廉價輸出設(shè)備。它是由若干個發(fā)光二極管組成顯示的字段。當(dāng)二極管導(dǎo)通時相應(yīng)的一個點或一個筆劃發(fā)光，就能顯示出各種字符，常用的八段 LED顯示器的結(jié)構(gòu)如圖 3-11 所示。</p><p>　　圖3-11八段數(shù)碼顯示

88、 圖3-12共陰極接法</p><p>　　圖3-13 共陽極接法</p><p>　　LED 數(shù)碼顯示器有兩種結(jié)構(gòu)：將所有發(fā)光二極管的陽極連在一起，稱為共陽接法如圖3-13所示，公共端 comm 接高電平，當(dāng)某個字段的陰極接低電平時，對應(yīng)的字段就點亮；而將有發(fā)光二極管的陰極連在一起如圖3-12所示，稱為共陰接法，公共端 comm 接低電平，當(dāng)某個字段的陽極接高電平時，對應(yīng)的字段就點亮

89、。每段所需電流一般為 5~15mA，實際電流視具體的 LED 數(shù)碼顯示器而定。</p><p>　　3.6.2 動態(tài)顯示 LED 顯示器接口</p><p>　　所謂的動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器，對每一位顯示器而言，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度跟導(dǎo)通的電流有關(guān)，也和點亮的時間與間隔的比例有關(guān)。</p><p>　　顯示部分采用4個八段共陰數(shù)碼管，

90、采用動態(tài)顯示，利用驅(qū)動器74LS244驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，達到控制八段碼的目的?？梢杂脠D3-14來形象說明動態(tài)顯示原理。段驅(qū)動器和位驅(qū)動器同時發(fā)出有效信號才能點亮對應(yīng)段，否則就呈現(xiàn)不亮狀態(tài)。由單片機來控制點亮的時間，第一位點亮后依次點亮后面各位。</p><p>　　圖3-15為設(shè)計選用的顯示部分電路圖驅(qū)動器74LS244控制4位數(shù)碼管的段選，反向驅(qū)動器74LS04控制位選，最后由單片機發(fā)出采集到的信號指令來決定

91、各個數(shù)碼管的明滅狀態(tài)和時間長短。DS1-DS4四位LED分別顯示的是稱重結(jié)果的千位、百位、十位、個位，單位為克，顯示精度為1/5000，符合系統(tǒng)設(shè)計的要求。</p><p>　　圖3-14 多位LED動態(tài)顯示電路</p><p>　　圖3-15 系統(tǒng)顯示部分接線圖</p><p>　　3.7 報警電路設(shè)計</p><p>　　一個完美的電路設(shè)

92、計,不但只是能夠保證系統(tǒng)能夠在正常條件下穩(wěn)定運行,還要能夠使系統(tǒng)在非正常情況下向用戶發(fā)出警告,以便使用戶發(fā)現(xiàn)問題。為此，在設(shè)計系統(tǒng)后，又添加了聲光報警部分電路，如圖3-16所示。把發(fā)光二極管引線接到單片機P3.4口，把報警電路引線接到單片機P3.5口，當(dāng)傳感器檢測到的信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換和單片機處理后大于系統(tǒng)的稱重范圍時，發(fā)光二極管開始點亮，同時發(fā)出報警信號。</p><p>　　圖3-16 聲光報警電</p&

93、gt;<p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是講述系統(tǒng)各單元的硬件設(shè)計，把各單元的硬件電路具體設(shè)計與實際電路設(shè)計做了詳細(xì)的講解，并對設(shè)計中所用到的主要芯片做了詳細(xì)的闡述。</p><p>　　第4章　稱重儀的軟件設(shè)計 </p><p><b>　　4.1 主程序設(shè)計</b><

94、/p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)方案，特設(shè)計出本系統(tǒng)主程序流程，可以用框圖4-1表示。</p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　圖4-1主程序框圖</b></p><p>　　MAX187轉(zhuǎn)換程序

95、設(shè)計</p><p>　　在CS的下降沿將初始化轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果是在DOUT端以單極性串行格式輸出，轉(zhuǎn)換結(jié)束（EOC）為高電平，跟著是串行數(shù)據(jù)流（MSB在先）。在串行接口有效時，設(shè)置CPU的串行接口為主方式，因而CPU發(fā)出串行時鐘，并選擇時鐘頻率為2.5Hz，其程序設(shè)計如圖4-2所示。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換的工作過程是：當(dāng)為低電平時，在下降沿MAX187的T／H電路進入保持狀態(tài)，并

96、開始轉(zhuǎn)換，8.5μs后DOUT輸出為高電平作為轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志。這時可在SCLK端輸入一串脈沖將結(jié)DOUT端移出，讀入單片機中處理。</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p>　　圖4-2 A/D轉(zhuǎn)換子程序框圖</p><p><b>　

97、　4.3顯示程序設(shè)計</b></p><p>　　點亮 LED 顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定得導(dǎo)通或截止，這種方法，每一顯示位都需要一個 8 位的輸出口控制，占用的硬件較多，一般僅用于顯示位數(shù)較少的場合。而動態(tài)就是一位一位地輪流點亮各位顯示器，對每一位顯示器而言，每隔一段時間點亮一次，利用人的視覺留感達到顯示的目的。為了顯示字符和數(shù)字，要為 LED

98、 顯示器提供顯示段碼(或稱字形代碼),組成一個“8”字形的 7段，再加上一個小數(shù)點位，共計 8 段，因此提供 LED 顯示器的顯示段碼為 1 個字節(jié)。各段碼的對應(yīng)關(guān)系如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3各段碼的對應(yīng)關(guān)系</p><p>　　用 LED 顯示器顯示十進制數(shù)顯示段碼，如圖4-4 所示。從 LED 顯示器的顯示原理可知，為了顯示數(shù)字，必須最終轉(zhuǎn)換成相應(yīng)段選碼。這種轉(zhuǎn)換可

99、以通過硬件譯碼器或軟件進行譯碼。</p><p>　　圖4-4 LED段選碼和顯示字符之間的關(guān)系</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要提供了本設(shè)計的系統(tǒng)軟件的設(shè)計總體方案，主要分為主程序、MAX187轉(zhuǎn)換程序和顯示程序設(shè)計，同時闡述了各程序的流程圖。</p><p>　　第五章 稱重

100、儀的安裝與調(diào)試</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本次設(shè)計的主要技術(shù)指標(biāo)主要有以下四點：稱重范圍0~5KG、分度值0.01KG、精確度0.01KG、LED顯示。其中在實現(xiàn)電路功能中主要存在的問題就似乎稱重的分度值和精確度，涉及到信號護理、轉(zhuǎn)換和放

101、大等許多方面。其外觀通過LED顯示所有數(shù)據(jù)結(jié)果。</p><p>　　不足之處是：鍵盤輸入的價格方面存在一定的缺陷，更改價格比較繁瑣。鑒于這種情況可更改為16X16的矩陣鍵盤，這樣就可以解決這一問題。從而達到了本次設(shè)計的最終目的，既鍛煉了實際的動手操作能力，同時達到了經(jīng)濟實用的要求。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p&

102、gt;　　本文從擬定題目到定稿，歷時數(shù)周。在畢業(yè)論文即將完成之際，我想向曾經(jīng)給我?guī)椭椭С值娜藗儽硎局孕牡母兄x。 首先要向我的指導(dǎo)老師xx老師致以誠摯的謝意，在論文的寫作過程中李，老師給了我許許多多的幫助和關(guān)懷。xx老師學(xué)識淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人平易近人，在xx老師的悉心指導(dǎo)中，我不僅學(xué)到了扎實的專業(yè)知識，也在怎樣處人處事等方面收益很多；同時也獲得了實踐鍛煉的機會。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、對我的嚴(yán)格要求以及為人處世的坦蕩將使我終身受益。

103、 有時候也會遇到一些設(shè)計中的小問題，總會拿來請教自己周圍的同學(xué)，他們也很熱情地給與我很大的幫助，這樣既解決了問題又節(jié)省了時間。還有很多我無法一一列舉姓名的師長和友人給了我指導(dǎo)和幫助，在此衷心的表示感謝，他們的名字我一直銘記在心！</p><p>　　惶恐地承受諸位的恩惠，唯有乘風(fēng)破浪，展翅高飛以求不負(fù)眾望。</p><p><b>　　參考文獻</b><

104、/p><p>　?。?］馬忠梅．單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計［M］．北京．航空航天大學(xué)出版社，2001</p><p>　?。?］劉守義．單片機應(yīng)用技術(shù)．西安．西安電子科技大學(xué)出版社，2004</p><p>　　［3］蔡美琴．MCS—51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用．北京．高等教育出版社，1999</p><p>　?。?］陳明熒．8051單片機基礎(chǔ)教

105、程．北京．科學(xué)出版社，2003</p><p>　　［5］李建忠．單片機原理及應(yīng)用．西安．西安電子科技大學(xué)出版社，2003</p><p>　?。?］胡學(xué)軍．單片機與控制技術(shù)．北京．北京航空航天大學(xué)出版社，2004</p><p>　?。?］張國香．電子電路問答．北京．機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　?。?］崔鳳英.串行A/D在電

106、子稱上的應(yīng)用. 青島科技大學(xué)，2006</p><p>　　［9］李學(xué)磊.壓力傳感器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2001</p><p><b>　　附錄1 譯文</b></p><p>　　51系列單片機的功能和結(jié)構(gòu)</p><p>　　結(jié)構(gòu)和功能的監(jiān)控監(jiān)-51系列之一--計算機芯片監(jiān)控監(jiān)-51名是一幅一個電腦

107、晶片,英特爾公司生產(chǎn)系列. 這家公司推出8級一個計算機芯片監(jiān)控監(jiān)-51系列之后,于1980年8引入一個計算機芯片監(jiān)控監(jiān),于1976年48系列.。它屬于這一類型很多行一個芯片的電腦芯片都如8051、8031、8751、80c51bh,80c31bh等,其基本組成、性能和基本教學(xué)制度,都是一樣的. 8051每日代表-51系列之一--電腦晶片 有一個芯片的計算機系統(tǒng)是由以下幾個方面: (1)18微處理器(CPU). (2)在切片數(shù)據(jù)存儲羊

108、(128B/256B),使用可以不讀書不數(shù)據(jù)寫如因經(jīng)營不中,最后結(jié)果要和數(shù)據(jù)顯示等. (3)存儲器存儲程序/可擦寫可編程只讀存儲器(4KB/8KB),用于保存程序和數(shù)據(jù),初步形成片. 但并不存儲器/可擦寫可編程只讀存儲器在一些人的電腦芯片,如8031、8032、80c等. （4)經(jīng)營的84并肩一/四OP0P3接口,每口可以用作介紹,也可以用作輸出. (5)兩個定時/柜臺,每個計時器/柜臺可設(shè)立和計算的方法,用來計算的外部事件,可以建立成

109、一個時間的方式也可以和根據(jù)計算結(jié)果或時間實現(xiàn)控</p><p>　　其中,CPU的核心是一個電腦芯片,它是計算機和指揮控制中心等部分組成,運算器和控制等. 運算器的可攜帶8人計算a經(jīng)營單位的經(jīng)營邏輯,其中,1temporarilies存儲裝置8、暫時貯存器2、8的行政協(xié)調(diào)會累積裝置、B、注冊登記程序國有PSW等. 累積計200人,行政協(xié)調(diào)委員會結(jié)束對進入檢查. 暫時運作往往是來自一店經(jīng)營者,這是經(jīng)營下去,使計暫時

110、經(jīng)營成果和行政協(xié)調(diào)會. 此外,行政協(xié)調(diào)會經(jīng)常被視為轉(zhuǎn)運站,在8051年的數(shù)據(jù)傳輸. 一般微處理器一樣,是繁忙登記. 幫助大家,表示了贊同的命令. 控制程序包括柜臺命令詳解,振蕩器電路和時間等. 程序相當(dāng)于16. 這是一個字節(jié)地址位的程序,其實,內(nèi)容是未來IA將進行PC. 修改的內(nèi)容,它可以改變方向,進行程序. 在8051電路動搖一個電腦芯片、石英晶體外,只需要相當(dāng)頻繁調(diào)整電容,其范圍是12mhz的頻率1.2mhz. 這一脈沖信號,作為8

111、051年工作的基本節(jié)拍,即單位時間內(nèi)的最低. 8051年是計算機一樣,在和諧的工作基本控制打,就像打了一個樂團,按照發(fā)揮,指揮. 有存儲器(程序存儲器,只能讀),8051年在羊片(存儲數(shù)據(jù),是可以寫出)二讀,他們</p><p>　　8051年1-48芯片計算機與我走/澳港,要求P0、P1、P2和P3. 每個港口8準(zhǔn)確雙向口,共占32別針. 每一個我/O線可作為引進和輸出獨立. 每個港口有門閂(即登記特殊功能)、

112、駕駛?cè)?、出口實行緩沖. 可當(dāng)門閂使outputting數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)可以緩沖時推出,但這些四個功能自我同一. 在擴大對外開放具有時代記憶系統(tǒng),這四個港口可準(zhǔn)確雙向口一/O共同使用。在擴大對外開放具有時代記憶系統(tǒng),高8P2口地址見客. P0口是一個雙向車采用8送數(shù)據(jù)低地址/出口Timesharing 在8051年的巡回一個計算機芯片和四個一/O港口很巧妙的設(shè)計. 熟悉我/港澳邏輯電路,不僅有利于正確、合理地使用港口、激勵周邊邏輯電路設(shè)計的