基于單片機(jī)SPCE061A電子秤控制電路畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書課題名稱 電子秤控制電路的設(shè)計(jì) 系 別 起訖時(shí)間：2010年9月1日2010年11月1日（共8 周）目錄摘 要2abstract3一、緒論3（一）電子秤概述4（二）電子秤的發(fā)展41、電子技術(shù)滲入衡器制造業(yè)42、電子秤步入社會(huì)4（三）電子衡器簡(jiǎn)介51、電子衡器的分類52、電子衡器的發(fā)展動(dòng)態(tài)5二、系統(tǒng)方案的選擇與設(shè)計(jì)6（一） 方案的選擇6（二）系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案8三、硬件電路設(shè)計(jì)9（一）61板硬件電路91、spce061a內(nèi)部結(jié)構(gòu)112、spce061a芯片的引腳排列和說(shuō)明123、spce061aspce061a單片機(jī)封裝144、spce061a

2、單片機(jī)的最小系統(tǒng)15(二）電源電路設(shè)計(jì)18（三） 數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì)191、 傳感器和其外圍以及放大電路設(shè)計(jì)19（四）顯示和語(yǔ)音輸出模塊的設(shè)計(jì)32（五）低電壓報(bào)警及睡眠喚醒32四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)33（一）主程序設(shè)計(jì)34（二）子程序設(shè)計(jì)351、 a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)352、數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)353、顯示子程序設(shè)計(jì)364、鍵盤掃描子程序的設(shè)計(jì)375、報(bào)警子程序的設(shè)計(jì)38設(shè)計(jì)總結(jié)39致 謝40參考文獻(xiàn)41附 錄42附錄1 系統(tǒng)總圖42附錄2 程序清單44摘 要本系統(tǒng)采用單片機(jī)spce061a 為控制核心，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能。系統(tǒng)的硬件部分包括最小系統(tǒng)板，數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互界面三大部

3、分。最小系統(tǒng)部分主要是擴(kuò)展了外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器、超聲波傳感器、信號(hào)的前級(jí)處理和 a/d 轉(zhuǎn)換部分組成。人機(jī)界面部分為鍵盤輸入 ， 128 64 點(diǎn)陣式液晶顯示，可以直觀的顯示中文，使用方便。軟件部分應(yīng)用單片機(jī) c 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)的全部控制功能，包括基本的測(cè)量身高體重功能、語(yǔ)音播報(bào)測(cè)量結(jié)果的功能，還具有低電壓報(bào)警功能?？梢哉f(shuō),此設(shè)計(jì)所完成的電子秤很大程度上滿足了應(yīng)用需求。實(shí)現(xiàn)了電子秤的智能化。關(guān)鍵詞 spce061a，電子秤abstractthis system uses monolithic integrated circuit spce061a is the cont

4、rol core, realizes electronic scales basic control function. systems hardware part including smallest system board, data acquisition, man-machine interaction contact surface three major parts. the smallest system part mainly expanded the exterior data-carrier storage, the data acquisition part befor

5、e the pressure transmitter, the ultrasonic sensor, signal level processing and a/d conversion fraction is composed. the man-machine contact surface part is the keyboard entry, 128 64 lattice type liquid crystal display, may direct-viewing demonstration chinese, the easy to operate. the software part

6、 has realized this design complete control function using the monolithic integrated circuit c language, including the basic survey height body weight function, the pronunciation disseminates news the measurement result the function, but also has the low voltage warning function. it can be said that

7、this design completes the electronic scale has met the application need to a great extent. has realized electronic scales intellectualization. key word spce061a, electronic scale 一、緒論（一）電子秤概述稱重技術(shù)自古以來(lái)就被人們所重視，作為一種計(jì)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(gè)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(guó)家法定計(jì)量器具，是國(guó)計(jì)民生、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺

8、少的計(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此，稱重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國(guó)都非常重視。下面簡(jiǎn)單介紹電子秤或電子衡器的有關(guān)知識(shí)。（二）電子秤的發(fā)展1、電子技術(shù)滲入衡器制造業(yè)隨著第二次世界大戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)繁榮，為了把稱重技術(shù)引入生產(chǎn)工藝過(guò)程中去，對(duì)稱重技術(shù)提出了新的要求，希望稱重過(guò)程自動(dòng)化，為此電子技術(shù)不斷滲入衡器制造業(yè)。在1954年使用了帶新式打印機(jī)的傾斜杠桿式秤，其輸出信號(hào)能控制商用結(jié)算器，并且用電磁鐵機(jī)構(gòu)與代替人工操作的按鍵與辦公機(jī)器聯(lián)用。在1960年開發(fā)出了與衡器相聯(lián)的專門稱重值打印機(jī)。當(dāng)時(shí)的帶電子裝置的衡器其稱量工作是機(jī)械式的，但與稱量

9、有關(guān)的顯示、記錄、遠(yuǎn)傳式控制器等功能是電子方式的。2、電子秤步入社會(huì)電子秤的發(fā)展過(guò)程與其它事物一樣，也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由粗糙到精密、由機(jī)械到機(jī)電結(jié)合再到全電子化、由單一功能到多功能的過(guò)程。特別是近30年以來(lái)，工藝流程中的現(xiàn)場(chǎng)稱重、配料定量稱重、以及產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測(cè)等工作，都離不開能輸出電信號(hào)的電子衡器。這是由于電子衡器不僅能給出質(zhì)量或重量信號(hào)，而且也能作為總系統(tǒng)中的一個(gè)單元承擔(dān)著控制和檢驗(yàn)功能，從而推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易交往的自動(dòng)化和合理化。近年來(lái)，電子秤已愈來(lái)愈多地參與到數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制中?，F(xiàn)代稱重技術(shù)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)成為工藝技術(shù)、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收貨業(yè)務(wù)及商業(yè)銷售領(lǐng)域中不可缺少的組成部

10、分。隨著稱重傳感器各項(xiàng)性能的不斷突破，為電子秤的發(fā)展奠定了其礎(chǔ)，國(guó)外如美國(guó)、西歐等一些國(guó)家在20世紀(jì)60年代就出現(xiàn)了0 .1 %稱量準(zhǔn)確度的電子秤，并在70年代中期約對(duì)75 %的機(jī)械秤進(jìn)行了機(jī)電結(jié)合式的電子化改造。我國(guó)的衡器在20世紀(jì)40年代以前還全是機(jī)械式的，40年代開始發(fā)展了機(jī)電結(jié)合式的衡器。50年代開始出現(xiàn)了以稱重傳感器為主的電子衡器。80年代以來(lái)， 我國(guó)通過(guò)自行研制、引進(jìn)消化吸收和技術(shù)改造，已由傳統(tǒng)的機(jī)械式衡器步入集傳感器、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的電子衡器發(fā)展階段。目前，由于電子衡器具有稱量快、讀數(shù)方便、能在惡劣環(huán)境下工作、便于與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)稱重技術(shù)和過(guò)程控制的自動(dòng)化等

11、特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、能源交通、商業(yè)貿(mào)易和科學(xué)技術(shù)等各個(gè)部門。隨著稱重傳感器技術(shù)以及超大規(guī)模集成電路和微處理器的進(jìn)一步發(fā)展，電子稱重技術(shù)及其應(yīng)用范圍將更進(jìn)一步的發(fā)展，并被人們?cè)絹?lái)越重視。（三）電子衡器簡(jiǎn)介1、電子衡器的分類電子衡器實(shí)際上由兩個(gè)測(cè)量部分組成，即“力電”轉(zhuǎn)換元件（稱重傳感器）以及顯示儀表。電子衡器大致可以分為兩大類，一類是在杠桿式機(jī)械衡器的基礎(chǔ)上增加一套“位移數(shù)字”轉(zhuǎn)換及測(cè)量裝置，將被稱物體的重量直接用數(shù)字顯示出來(lái)。這類衡器，通常采用碼盤、光柵、電磁平衡力矩器、同步感應(yīng)器或陀螺傳感器等。這種電子衡器人們通常稱其為光柵電子秤、碼盤電子秤、電子磁力電子秤、同步感應(yīng)電子秤或陀螺電

12、子秤。另一類電子衡器是通過(guò)稱重傳感器，將被稱物體的重量直接轉(zhuǎn)換為與被測(cè)重量成正比的電量信號(hào)，再由電子測(cè)量裝置計(jì)量其大小，并直接顯示其重量數(shù)據(jù)，這類電子衡器一般稱為傳感器式電子衡器，我們本講所學(xué)的就是此類電子衡器。2、電子衡器的發(fā)展動(dòng)態(tài)電子衡器產(chǎn)品量大面廣、種類繁多，從通用的各種規(guī)格的電子秤到大型的電子稱重系統(tǒng)，從單純的稱重、計(jì)價(jià)到生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)測(cè)量控制單元，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大。根據(jù)近年來(lái)電子稱重技術(shù)和電子衡器的發(fā)展情況及電子衡器市場(chǎng)的需求，電子衡器總的發(fā)展動(dòng)向?yàn)椋盒⌒突⒛K化、智能化、集成化；其技術(shù)性能趨向于速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其應(yīng)用性趨向于綜合性、組合性。小型

13、化：體積小、高度低、重量輕，即小薄輕。為使電子衡器的承載器達(dá)到小、薄、輕，開始采用重量輕且剛度大的空心波紋銅板和方形閉合截面的薄壁型材。模塊化：電子衡器的承載器采用模塊式一體組合或分體組合，產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。這種模塊化組合不但提高了產(chǎn)品的通用性和可靠性，而且也大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。智能化：與電子計(jì)算機(jī)組合或開發(fā)稱重用計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)的智能來(lái)增加稱重顯示控制的功能，使其在原有功能的基礎(chǔ)上增加推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能。集成化：對(duì)于某些品種和結(jié)構(gòu)的電子衡器，可以實(shí)現(xiàn)承載器與稱重傳感器一體化或承載器、稱重傳感器與稱重顯示控制器一體化。綜合性：電子稱重技術(shù)和電子衡器產(chǎn)品的應(yīng)

14、用范圍不斷擴(kuò)大，它已滲透到一些學(xué)科和工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域。對(duì)某些商用電子計(jì)價(jià)秤而言，只具備稱重、計(jì)價(jià)、顯示、打印功能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，現(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求它能提供各種銷售信息，把稱重與管理自動(dòng)化緊密結(jié)合，使稱重、計(jì)價(jià)、進(jìn)庫(kù)、銷售管理一體化，實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化。這就要求電子計(jì)價(jià)秤能與電子計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，把稱重系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)。組合性：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程或工藝流程中，不少稱重系統(tǒng)還應(yīng)具有可組合性，即：測(cè)量范圍可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)不定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可使用不同的語(yǔ)言，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信。二、系統(tǒng)方案的選擇與設(shè)計(jì)（一） 方案的選擇方案一：用52單片機(jī)

15、實(shí)現(xiàn)電子秤控制電路的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)思路框圖如圖2-1所示。壓力、超聲波傳感器波傳感器a/d轉(zhuǎn)換器放大電路at89s52單片機(jī)鍵盤lcd顯示語(yǔ)音顯示圖2-1設(shè)計(jì)思路框圖數(shù)據(jù)采集部分由壓力和超聲波傳感器采集，得到微弱的電信號(hào)（本設(shè)計(jì)為電壓信號(hào)），而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)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。控制器部分接受來(lái)自a/d轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號(hào)，并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中?？刂破鬟€可以通過(guò)對(duì)擴(kuò)展i/o的控制，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，而后通過(guò)鍵盤散轉(zhuǎn)程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能。方案二：用spce

16、061a實(shí)現(xiàn)電子秤控制電路的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)思路框圖如圖2-2所示。圖2-2設(shè)計(jì)思路框圖本設(shè)計(jì)由于要求語(yǔ)音播報(bào)數(shù)據(jù)，所以我們選擇了spce061a這款芯片，該芯片具有8路10位精度的adc，其中就有一條通道為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動(dòng)增益電路。這為實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)提供了方便的硬件條件。綜上所述：我們最終選擇了用spce061a來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。選用spce061a ，它不但能夠滿足我們的需要，而且不用外接擴(kuò)展電路?。ǘ┫到y(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案本電子秤控制電路的整體設(shè)計(jì)方案如圖 2-3所示，此系統(tǒng)采用 61板為控制核心。由電阻應(yīng)變式傳感器、壓電超聲波傳感器、splc501等組成。圖2-3系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖三

17、、硬件電路設(shè)計(jì)（一）61板硬件電路61板是一個(gè)完整的16位單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，板上包含了模擬電子線路、數(shù)字電子電路和 spce061a單片機(jī)系統(tǒng)電路。具體內(nèi)容可分為4個(gè)部分介紹： spce061a單片機(jī)系統(tǒng)、電源電路、音頻輸入輸出電路和程序下載區(qū)電路。 “61板”上一共有4片集成電路，各集成電路的簡(jiǎn)要描述如表3.1所列。表3.1集成電路說(shuō)明芯片編號(hào)芯片型號(hào)芯片名稱芯片封裝引腳數(shù)目數(shù)量u1spce061a凌陽(yáng)16位單片機(jī)plcc84841u3spy00293.3v三端集成穩(wěn)壓電路sot-89貼片1u2spy0030功率放大集成電路dip881u474hc244八通道三態(tài)緩沖器dip20201spce

18、061a是凌陽(yáng)科技推出的一款16位單片機(jī)，片內(nèi)采用的nsp核心具有較高的處理速度，能夠更快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。spce061a的主要性能特點(diǎn)：16位nsp微處理器；工作電壓(cpu) vdd為3.03.6v (i/o) vddh為3.05.5v ；cpu時(shí)鐘：0.32mhz49.152mhz ；內(nèi)置2k字sram；內(nèi)置32k flash；可編程音頻處理；晶體振蕩器;系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電僅為2a（3.6v）；2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)；2個(gè)10位dac(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)輸出通道；32位通用可編程輸入/輸出端口；14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器a / b

19、，時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源和按鍵喚醒；具備觸鍵喚醒的功能；使用凌陽(yáng)音頻編碼sacm_s240方式(2.4k位/秒)，能容納210秒的語(yǔ)音數(shù)據(jù)；鎖相環(huán)pll振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；32768hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘；7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)和單通道聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制(agc)功能；具備串行設(shè)備接口；具有低電壓復(fù)位(lvr)功能和低電壓監(jiān)測(cè)(lvd)功能；內(nèi)置在線仿真電路ice（in- circuit emulator）接口；具有保密能力；具有watchdog功能。1、spce061a內(nèi)部結(jié)構(gòu)spce061a單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3.2從圖中可知s

20、pce061a單片機(jī)內(nèi)部主要包括16位nsp微 處理核心、ice在線仿真電路接口、32k字閃存器、2k字sram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、鎖相環(huán)振蕩器和cpu時(shí)鐘、32位通用io端口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、通用異步串行輸入輸出接口uart、串行設(shè)備輸入輸出接口sio、低電壓監(jiān)測(cè)和復(fù)位等部分。圖3.2 spce061a的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、spce061a芯片的引腳排列和說(shuō)明61板上spce061a的封裝形式為pllcc84，引腳排列如圖3.3所示。其中有15個(gè)未用引腳，其余引腳可以分為工作條件類，控制類引腳和輸入輸出引腳類，其中引腳最多的是輸入輸出類引腳。工作條件類

21、引腳說(shuō)明如下：工作條件類引腳電源和地線：vdd-36腳 模擬電路（a/d、d/a和2v穩(wěn)壓源）vdd參考電壓。vss-24腳 模擬電路（a/d、d/a和2v穩(wěn)壓源）gnd參考電壓。vdd-7、15腳 邏輯電路的vdd參考電壓。vss-9、19、38腳 邏輯電路與io端口的gnd參考電壓。vddh-51、52、75腳 io端口的vdd參考電壓。該點(diǎn)輸入一個(gè)5v的參考電壓，則io輸入輸出高電平為5v.vss-49、50、62腳 io端口的gnd參考電壓。時(shí)鐘輸入輸出osc32i-13 腳 32 768hz 晶體振蕩器輸入；osc32o-12 腳 32 768hz 晶體振蕩器輸出；vcp(vcoin

22、)-8腳 pll鎖相環(huán)壓控振蕩器rc輸入引腳。3、spce061aspce061a單片機(jī)封裝如圖所示為spce061a的封裝實(shí)物圖。spce061a有2種封裝形式：一種為84個(gè)引腳，即plcc84封裝（見圖3.4 ）；另一種為80個(gè)引腳，即lqfp80封裝。61板采用的是plcc84封裝形式的芯片。4、spce061a單片機(jī)的最小系統(tǒng)61板的spce061a單片機(jī)系統(tǒng)包括spce061a最小系統(tǒng)（含晶體振蕩器電路）、復(fù)位電路、io輸入輸出接口、按鍵輸入部分、以及a/d、d/a轉(zhuǎn)換部分。(1)spce061a單片機(jī)的最小系統(tǒng)spce061a單片機(jī)的最小系統(tǒng)接線如圖 3.5所示。（2）時(shí)鐘電路ns

23、p時(shí)鐘電路采用晶體振蕩器電路。圖3.6 是spce061a單片機(jī)時(shí)鐘電路接線圖。y1是石英晶體，晶體頻率是32 768 hz，c14(20pf)和c15(20pf)是諧振電容。 圖3.6 晶體振蕩器電路(3)復(fù)位電路通過(guò)某種方式，使單片機(jī)內(nèi)部各寄存器值變?yōu)槌跏嫉牟僮鞣Q為復(fù)位。spce061a芯片的復(fù)位就是對(duì)其內(nèi)部的硬件初始化，只要在spce061a的引腳6（即res_b端）外加一個(gè)低電平就可令其復(fù)位。spce061a的復(fù)位電路如圖 3.7 所示。圖3.7 spce061a的復(fù)位電路(4)61板按鍵電路按鍵是通過(guò)通斷控制來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，如圖 3.8 所示是61板的3只獨(dú)立式按鍵電路接線圖。61板設(shè)

24、置了3個(gè)按鍵：s1、s2、s3;而ioa0ioa2為擴(kuò)展按鍵接口，可利用這些按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)交互功能。 圖3.8 61板上的鍵盤電路(5)32位輸入輸出io接口如圖 3.9 所示，spce061a的32個(gè)通用io端口引腳全部引出到61板上，共4排插針。16位ioa口的ioa0ioa15分別對(duì)應(yīng)插針j8、j9;16位iob口的iob0iob15分別對(duì)應(yīng)插針j6、j7。并標(biāo)記端口號(hào)，方便開發(fā)使用。 圖3.9 32位輸入輸出io接口(6)a/d和d/a部分a/d部分的作用就是把外部輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供cpu處理。spce061a的a/d轉(zhuǎn)換內(nèi)置了8個(gè)通道：7個(gè)10位adc（模擬數(shù)字轉(zhuǎn)

25、換器）line_in輸入通道，與ioa口的ioa0ioa6共享，作為外部模擬電壓信號(hào)輸入通道；另一個(gè)就是10位adc（模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器）min_in傳聲器輸入通道，內(nèi)置傳聲器放大電路和自動(dòng)增益功能。d/a部分的作用就是把cpu內(nèi)部數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量輸出，spce061a內(nèi)置了2個(gè)10位電流型dac （數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器）音頻輸出通道分別是dac1 和dac2。spce061a單片機(jī)內(nèi)置的音頻a/d、d/a，可編程音頻處理提供了硬件基礎(chǔ)，再利用凌陽(yáng)科技開發(fā)的音頻處理庫(kù)函數(shù)，61板就能完成語(yǔ)音的錄制、播放及辨識(shí)。 (二）電源電路設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)需要，本系統(tǒng)中需要設(shè)計(jì)兩種不同級(jí)別的電源，即傳感器需要的電源，和

26、61板的電源。考慮本次設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，使系統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高產(chǎn)品的性價(jià)比，電源電路的 設(shè)計(jì)決定采用如下方案：圖3.3 電源電路圖220v的交流電經(jīng)過(guò)變壓器后輸出15v的電壓，經(jīng)整流濾波電路后， 通過(guò)lm7812和lm7905進(jìn)行dc/dc變換得到12v和+5v、-5v供器和系統(tǒng)的其他芯片使用。在變壓器的原邊加入熔斷保護(hù)裝置和mfc網(wǎng)絡(luò)，使得系統(tǒng)獲得的電源更穩(wěn)定，效果更好，且電路短路時(shí)，熔斷裝置會(huì)迅速切斷電源，保護(hù)其他電路元件不被損壞，供電電路如圖3.3所示。（三） 數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集部分電路包括傳感器輸出信號(hào)放大電路、單片機(jī)接口電路。1、 傳感器和其外圍以及放大電路設(shè)計(jì)（1）稱重傳感器

27、的選擇根據(jù)系統(tǒng)要求，我們選擇了電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)變式傳感器是基于測(cè)量物體受力變形所產(chǎn)生應(yīng)變的一種傳感器，最常用的傳感元件為電阻應(yīng)變片。應(yīng)用范圍：可測(cè)量位移、加速度、力、力矩、壓力等各種參數(shù)。應(yīng)變式傳感器特點(diǎn)精度高，測(cè)量范圍廣；使用壽命長(zhǎng)，性能穩(wěn)定可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕；頻率響應(yīng)較好，既可用于靜態(tài)測(cè)量又可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量；價(jià)格低廉，品種多樣，便于選擇和大量使用。（2）應(yīng)變式傳感器的工作原理(1) 金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著它所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。 公式推導(dǎo)：若金屬絲的長(zhǎng)度為l，截面積為s，電阻率為，其

28、未受力時(shí)的電阻為r，則:(9.1)如果金屬絲沿軸向方向受拉力而變形，其長(zhǎng)度l變化dl，截面積s變化ds，電阻率變化 ，因而引起電阻r變化dr。將式(9.1)微分，整理可得:(9.2)對(duì)于圓形截面有： (9.3)為金屬絲軸向相對(duì)伸長(zhǎng)，即軸向應(yīng)變；而 則為電阻絲徑向相對(duì)伸長(zhǎng)，即徑向應(yīng)變，兩者之比即為金屬絲材料的泊松系數(shù)，負(fù)號(hào)表示符號(hào)相反，有:(9.9)將式(9.9)代入(9.3)得:(9.5)將式(9.5)代入(9.2)，并整理得：(9.6)或(9.7)k0稱為金屬絲的靈敏系數(shù)，其物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化。k0稱為金屬絲的靈敏系數(shù)，其物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化。 公式簡(jiǎn)化

29、過(guò)程：由式 可以明顯看出，金屬材料的靈敏系數(shù)受兩個(gè)因素影響：一個(gè)是受力后材料的幾何尺寸變化所引起的，即 項(xiàng)；另一個(gè)是受力后材料的電阻率變化所引起的，即 項(xiàng)。對(duì)于金屬材料 項(xiàng)比 項(xiàng)小得多。大量實(shí)驗(yàn)表明，在電阻絲拉伸比例極限范圍內(nèi)，電阻的相對(duì)變化與其所受的軸向應(yīng)變是成正比的，即k0為常數(shù)，于是可以寫成：(9.8)通常金屬電阻絲的k0=1.74.6。通常金屬電阻絲的k0=1.74.6。(2) 應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)l 稱為柵長(zhǎng)(標(biāo)距)，b稱為柵寬(基寬)， bl稱為應(yīng)變片的使用面積。應(yīng)變片的規(guī)格一般以使用面積和電阻值表示，如320mm2，120。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介電阻絲應(yīng)變片是用直徑為0.

30、025mm具有高電阻率的電阻絲制成的。為了獲得高的阻值，將電阻絲排列成柵狀，稱為敏感柵，并粘貼在絕緣的基底上。電阻絲的兩端焊接引線。敏感柵上面粘貼有保護(hù)作用的覆蓋層。應(yīng)變式傳感器是將應(yīng)變片粘貼于彈性體表面或者直接將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)試件上。彈性體或試件的變形通過(guò)基底和粘結(jié)劑傳遞給敏感柵，其電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，即可測(cè)量應(yīng)變。若通過(guò)彈性體或試件把位移、力、力矩、加速度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變，則可測(cè)量上述各量，而做成各種應(yīng)變式傳感器。在設(shè)計(jì)中,傳感器是一個(gè)十分重要的元件,因此對(duì)傳感器的選擇也顯的特別的重要,不僅要注意其量程和參數(shù),還有考慮到與其相配置的各種電路的

31、設(shè)計(jì)的難以程度和設(shè)計(jì)性價(jià)比等等.傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。其公式如下：ck0k1k2k3(wmaxw)/n （2.1）c單個(gè)傳感器的額定量程；w秤體自重；wmax被稱物體凈重的最大值；n秤體所采

32、用支撐點(diǎn)的數(shù)量；k0保險(xiǎn)系數(shù)，一般取值在1.21.3之間；k1沖擊系數(shù)；k2秤體的重心偏移系數(shù)；k3風(fēng)壓系數(shù)。本設(shè)計(jì)要求稱重范圍05kg，重量誤差不大于0.01kg，根據(jù)傳感器量程計(jì)算公式（2.1）可知：c1.2511.031（201.9）1 (2-1)9.01205為保證電子秤稱量結(jié)果的準(zhǔn)確度，克服傳感器在低量程段線性度差的缺點(diǎn)。傳感器的量程應(yīng)根據(jù)皮帶秤的最大流量來(lái)選擇。在實(shí)際工作中，要求稱重傳感器的有效量程在20%80%之間，線性好，精度高。重量誤差應(yīng)控制在0.01kg，又考慮到秤臺(tái)自重、振動(dòng)和沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳感器，根據(jù)式2.1的計(jì)算結(jié)果，所以我們確定傳感器的額定載荷為7.5k

33、g，允許過(guò)載為150%f.s，精度為0.05%，最大量程時(shí)誤差0.01kg，可以滿足本系統(tǒng)的精度要求.綜合考慮,本設(shè)計(jì)采用sp20c-g501電阻應(yīng)變式傳感器,其最大量程為7.5 kg.稱重傳感器由組合式s型梁結(jié)構(gòu)及金屬箔式應(yīng)變計(jì)構(gòu)成，具有過(guò)載保護(hù)裝置。由于惠斯登電橋具諸如抑制溫度變化的影響，抑制干擾，補(bǔ)償方便等優(yōu)點(diǎn)，所以該傳感器測(cè)量精度高、溫度特性好、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種結(jié)構(gòu)的動(dòng)、靜態(tài)測(cè)量及各種電子秤的一次儀表。該稱重傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，其工作原理如圖2.1所示：圖2.1稱重傳感器原理圖表一 壓力傳感器主要技術(shù)指標(biāo)準(zhǔn)確度等級(jí) accuracy classc3

34、0.02 0.03額定載荷rated loadkg1、2.5、5、7.5、10、15靈敏度 sensitivitymv/v1.80.08非線性 nonlinearity%f.s.0.02滯后 hysteresis0.02重復(fù)性 repeatability0.02蠕變 creep%f.s./30min0.02蠕變恢復(fù) creep recovery零點(diǎn)輸出 zero balance%f.s.1零點(diǎn)溫度系數(shù) zero temperature coefficient%f.s./100.02額定輸出溫度系數(shù)rated output temperature coefficient輸入電阻 input re

35、sistance415445輸出電阻 output resistance349355絕緣電阻 insulation resistancem5000供橋電壓 supply voltagev12（dc/ac）溫度補(bǔ)償范圍 temperature compensation range-10+50允許溫度范圍 safe temperature range-20+60允許過(guò)負(fù)荷 safe overload%f.s.120極限過(guò)負(fù)荷 ultimate overload%f.s.200四角誤差 four corner error%f.s.0.03連接電纜connect cablemm3.8300接線方式 m

36、ethod of connecting wire輸入 input（+）: red 輸入 input（-）:white輸出output（+）:green 輸出output（-）:blue屏蔽 shield : yellow其測(cè)量原理：用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。當(dāng)彈性體受力變形時(shí)，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。由于內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出信號(hào)電壓可由下式給出： （2-2）（2）超聲波傳感器的選擇壓電超聲波傳感器壓電式超聲波傳感器測(cè)距原理 ：當(dāng)電壓作用于雅典陶瓷時(shí)，就會(huì)隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機(jī)械變形；另一

37、方面，當(dāng)振動(dòng)作用于雅典陶瓷時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生電荷。利用這一原理，由兩片雅典陶瓷或一片壓電陶瓷和一個(gè)金屬片構(gòu)成振動(dòng)器，稱為雙壓電晶片元件，當(dāng)向雙壓電晶片元件施加一個(gè)電信號(hào)時(shí)，就會(huì)因彎曲振動(dòng)發(fā)射出超聲波。相反，當(dāng)向雙壓電晶片元件施加超聲振動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)?；谝陨献饔?，便可以講壓電陶瓷用作超聲波傳感器。壓電式超聲波發(fā)生器是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的，它由兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板組成。當(dāng)兩極外家脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為

38、超聲波接收器了。傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)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(gè)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(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳感器檢測(cè)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?，由于惠斯登電橋具有很多?yōu)點(diǎn)，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(bǔ)償問(wèn)題等，又因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵消，所以在本設(shè)計(jì)中選用最終方案我們選擇的是上海開沐自動(dòng)化有

39、限公司生產(chǎn)的ns-th1系列稱重傳感器，額定載荷20kg，該稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。由于傳感器輸出的電壓信號(hào)很小，是mv級(jí)的電壓信號(hào)，因此為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在傳感器外圍電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，增加了由普通運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動(dòng)放大器增益調(diào)節(jié)電阻rg選用10k 電阻，是為了滿足系統(tǒng)抗干擾的要求而設(shè)計(jì)。其電路圖如3.2所示。圖3.2傳感器和其外圍電路圖這是一個(gè)電阻應(yīng)變片式稱重傳感器，將電阻應(yīng)變片貼在金屬的彈性體（即力敏感器）上，并連接成一差動(dòng)全橋電路。電阻應(yīng)變片實(shí)心軸沿軸向線應(yīng)變?yōu)椋?（3-1）實(shí)心軸沿圓周向線應(yīng)變?yōu)椋?（3-2）金屬材料的電阻相對(duì)變化公式為： (3-3)把3-1、3-1代入3-

40、3可以得到其輸出電壓為： (3-4)其中f為壓力（即重物重量）a為受力面積e為彈性材料的彈性模量。如果在電阻的兩側(cè)都加入應(yīng)變片，則其輸出為 (3-5)sp20c-g501的輸出電壓為1-5v相應(yīng)壓力為1-50kpa。供電電流變動(dòng)會(huì)直接影響傳感器的輸出電壓，因此希望電流變動(dòng)要小。此外，增大或減小驅(qū)動(dòng)電流可調(diào)整輸出電壓，但電流過(guò)小，輸出電壓降低同時(shí)抗噪聲能力減弱；電流過(guò)大，會(huì)使傳感器發(fā)熱等，將對(duì)傳感器特性影響加大。因此在電路中使用1ma的驅(qū)動(dòng)電流。即使用的電流為1ma左右。電路中，采用通用運(yùn)算放大器lm324，由穩(wěn)態(tài)二極管vs提供2.5v的輸出電壓經(jīng)電阻r2和r3分壓得到基準(zhǔn)電壓，作為運(yùn)放a1輸入

41、電壓，并供給1ma的電流。傳感器的驅(qū)動(dòng)電流流過(guò)基準(zhǔn)電阻r4，其上的壓降等于輸入電壓。r13和r14為失調(diào)電壓的溫度補(bǔ)償電阻，阻值選擇500k-1.5m。輸入采用高輸入阻抗的差動(dòng)輸入方式，再有差動(dòng)放大器電路進(jìn)行放大，輸出1-5v的電壓。rp2用于調(diào)整電路輸入的靈敏度，rp1用于失調(diào)電壓的調(diào)整，調(diào)整時(shí)，壓力為0kpa時(shí)輸出電壓為1v，調(diào)整rp1，當(dāng)壓力為達(dá)到20kg的力時(shí)，輸出電壓為5v即可。而有式(3-5)得三運(yùn)放放大電路的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系式為： (3-6)通過(guò)上式可以看出，放大系數(shù)為 (3-7)代入數(shù)值可以計(jì)算出，其放大系數(shù)在70150之間，完全符合設(shè)計(jì)要求。有(3-6)可以得到電橋輸

42、入電壓u0與被測(cè)重量x成正比，即 （3-8）式中：電橋的電源電壓傳感器系數(shù)（3）放大電路選擇稱重傳感器輸出電壓振幅范圍020mv。而a/d轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為02v，因此放大環(huán)節(jié)要有100倍左右的增益。對(duì)放大環(huán)節(jié)的要求是增益可調(diào)的（70150倍），根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況增益設(shè)為100倍即可，零點(diǎn)和增益的溫度漂移和時(shí)間漂移極小。按照輸入電壓20mv，分辨率20000碼的情況，漂移要小于1v。由于其具有極低的失調(diào)電壓的溫漂和時(shí)漂（1v），從而保證了放大環(huán)節(jié)對(duì)零點(diǎn)漂移的要求。殘余的一點(diǎn)漂移依靠軟件的自動(dòng)零點(diǎn)跟蹤來(lái)徹底解決。穩(wěn)定的增益量可以保證其負(fù)反饋回路的穩(wěn)定性，并且最好選用高阻值的電阻和多圈電位器。

43、由2.2.1中稱重傳感器的稱量原理可知，電阻應(yīng)變片組成的傳感器是把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成r/r，而應(yīng)變電阻的變化一般都很微小，例如傳感器的應(yīng)變片電阻值120，靈敏系數(shù) k=2，彈性體在額定載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?000，應(yīng)變電阻相對(duì)變化量為：r/r = k= 21000106 =0.002 （2-3）由式2-3可以看出電阻變化只有0.24，其電阻變化率只有0.2%。這樣小的電阻變化既難以直接精確測(cè)量，又不便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計(jì)的r/r變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化，但是這個(gè)電壓或電流信號(hào)很小，需要增加增益放大電路來(lái)把這個(gè)電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以被a/d轉(zhuǎn)換芯片接收的信號(hào)。在前級(jí)處理電路

44、部分，我們考慮可以采用以下幾種方案：方案一、利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成前級(jí)處理電路；普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)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(hào)就會(huì)直接影響最后的測(cè)量精度。所以，此種方案不宜采用。方案二、主要由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器，而構(gòu)成的前級(jí)處理電路；差動(dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放(如op07)做成一個(gè)差動(dòng)放大器。其設(shè)計(jì)電路如圖2-2所示：方案（三）：采用專用儀表放大器，如：ina126，ina121等構(gòu)成前級(jí)處理電路。下面舉例用ina128儀用儀表放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖2.2利用普通運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動(dòng)放大器一般說(shuō)來(lái)

45、，集成化儀用放大器具有很高的共模抑制比和輸入阻抗，因而在傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中都是把集成化儀器放大器作為前置放大器。然而，絕大多數(shù)的集成化儀器放大器，特別是集成化儀器放大器，它們的共模抑制比與增益相關(guān)：增益越高，共模抑制比越大。而集成化儀器放大器作為心電前置放大器時(shí)，由于極化電壓的存在，前置放大器的增益只能在幾十倍以內(nèi)，這就使得集成化儀器放大器作為前置放大器時(shí)的共模抑制比不可能很高。有學(xué)者試圖在前置放大器的輸入端加上隔直電容（高通網(wǎng)絡(luò)）來(lái)避免極化電壓使高增益的前置放大器進(jìn)入飽和狀態(tài)，但由于信號(hào)源的內(nèi)阻高，且兩輸入端不平衡，隔直電容（高通網(wǎng)絡(luò)）使等共模干擾轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅８蓴_，結(jié)果適得其反，嚴(yán)重地?fù)p害了放大

46、器的性能。 為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大，設(shè)計(jì)電路如下：圖2.3 采用ina128設(shè)計(jì)的放大電路1. 前級(jí)采用運(yùn)放a1和a2組成并聯(lián)型差動(dòng)放大器。理論上不難證明，在運(yùn)算放大器為理想的情況下，并聯(lián)型差動(dòng)放大器的輸入阻抗為無(wú)窮大，共模抑制比也為無(wú)窮大。更值得一提的是，在理論上并聯(lián)型差動(dòng)放大器的共模抑制比與電路的外圍電阻的精度和阻值無(wú)關(guān)。2 阻容耦合電路放在由并聯(lián)型差動(dòng)放大器構(gòu)成的前級(jí)放大器和由儀器放大器構(gòu)成的后級(jí)放大器之間，這樣可為后級(jí)儀器放大器提高增益，進(jìn)而提高電路的共模抑制比提供了條件。同時(shí)，由于前置放大器的輸出阻抗很低，同時(shí)又采用共模驅(qū)動(dòng)技術(shù)，避免了阻容耦合電路中的阻、容元件參數(shù)不對(duì)稱（匹配）導(dǎo)致的共

47、模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的情況發(fā)生。3. 后級(jí)電路采用廉價(jià)的儀器放大器，將雙端信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)輸出。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級(jí)的儀器放大器可以做到很高的增益，進(jìn)而得到很高的共模抑制比。從理論上計(jì)算整個(gè)電路的共模抑制比為： (2-4)式中：cmrtotal或cmrrtotal放大器的總共模抑制比；cmr1第一級(jí)放大器的共模抑制比；cmr2或cmrr2第二級(jí)放大器的共模抑制比；a1d、a1c、a2d和a2c分別為第一級(jí)放大器和第二級(jí)放大器的差模增益和共模增益。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，圖2.4所示的電路采用圖中所給出的參數(shù)時(shí)，電路的共模抑制比在120db以上。有以上分析以及基于電子秤的要求精確度不是很高，

48、所以選擇由普通放大器所組成的差動(dòng)放大器作為本設(shè)計(jì)的信號(hào)放大電路。1、測(cè)量算法a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果d與被測(cè)量x存在以下關(guān)系： （3-9）式中：s傳感器及其測(cè)量電路的靈敏度（即被測(cè)量x轉(zhuǎn)換成電壓u的轉(zhuǎn)換系數(shù)）k放大器的放大倍數(shù)a/d轉(zhuǎn)換器滿量程輸入電壓a/d轉(zhuǎn)換器滿量程輸出數(shù)字而被測(cè)量x總是以其測(cè)量數(shù)字n和測(cè)量單位x1表示 （3-10）將式（3-10）代入（3-9）得 （3-11）由上式可見只要滿足以下條件 （3-12）就可以使a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果d與被測(cè)量x的數(shù)值n相等，即d=n，在這種情況下將a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果作為被測(cè)量的數(shù)值傳送到顯示器顯示出來(lái)。（四）顯示和語(yǔ)音輸出模塊的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項(xiàng)重要功能，

49、是人機(jī)交換的主要組成部分，它可以將測(cè)量電路測(cè)得的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)微處理器處理后直觀的顯示出來(lái)。數(shù)據(jù)顯示部分可以有以下兩種方案供選擇。的組成有以下兩種方案可供選擇：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顯示器，從電子表到計(jì)算器，從袖珍時(shí)儀表到便攜式微型計(jì)算機(jī)以及一些文字處理機(jī)都廣泛利用了液晶顯示器。所以我們選擇splc501液晶模組，采用并行方式，占用ioa4-15共12根i/o線。語(yǔ)音輸出我們采用 spce061a 內(nèi)部的 dac1 輸出信號(hào)到語(yǔ)音電路。使用 a2000 格式放音。（五）低電壓報(bào)警及睡眠喚醒智能儀器一般都具有報(bào)警和通訊功能，報(bào)警主要用于系統(tǒng)

50、運(yùn)行出錯(cuò)、當(dāng)測(cè)量的數(shù)據(jù)超過(guò)儀表量程或者是超過(guò)用戶設(shè)置的上下限壓為提醒用戶而設(shè)置。在本系統(tǒng)中，設(shè)置報(bào)警的目的就是在超出電子秤的最低工作電壓時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示用戶，防止損壞儀器。低電壓報(bào)警：它是 61板本身就具有的內(nèi)部功能，當(dāng)電池電力不足的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。我們利用 spce061a 內(nèi)部的 lvd 單元就可以完成低電壓檢測(cè)的功能，不需外接其它元器件。睡眠喚醒：61板系統(tǒng)有一個(gè)睡眠喚醒鍵，我們把這個(gè)鍵接在壓力傳感器上，這樣當(dāng)有人站在電子秤上，系統(tǒng)就被喚醒了。spce061a 具有觸鍵喚醒的功能。為了節(jié)省能源，讓電池工作得更長(zhǎng)久，系統(tǒng)平時(shí)都是處于睡眠狀態(tài)。四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)

51、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。其步驟可概括為以下三點(diǎn)： 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計(jì)算方法及適當(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。 根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯(cuò)的可能性。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?lái)，構(gòu)成一個(gè)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(jì)方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對(duì)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(yǔ)句(或指令)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

52、持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程序和延時(shí)程序等組成。（一）主程序設(shè)計(jì)圖4.1 系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)上電后，初始化程序?qū)?ram 的30h5fh內(nèi)存單元清零，p2.6引腳置成低電平，防止誤報(bào)警。主程序模塊主要完成編程芯片的初始化及按需要調(diào)用各模塊（子程序），在系統(tǒng)初始化過(guò)程中，將系統(tǒng)設(shè)置成5kg量程，并寫5kg量程標(biāo)志。設(shè)計(jì)流程圖如圖4.1所示。（二）子程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)子程序主要包括a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)、鍵盤輸入控制程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、以及中斷程序設(shè)計(jì)等。1、 a/d轉(zhuǎn)換啟

53、動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)a/d轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，把稱重傳感器傳遞過(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)。設(shè)計(jì)流程圖如圖4-2所示。4.2 a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序流程圖2、數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)在數(shù)制轉(zhuǎn)換前要進(jìn)行系數(shù)調(diào)整, 在in0輸入的數(shù)最大為5v，要求的質(zhì)量500g對(duì)應(yīng)的是4.8v，為十六進(jìn)制向十進(jìn)制轉(zhuǎn)換方便，將系數(shù)放大100倍。并用小數(shù)點(diǎn)位置的變化體現(xiàn)這一過(guò)程。數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換：在二進(jìn)制數(shù)制中，每向左移一位表示數(shù)乘二倍。以每四位作為一組對(duì)數(shù)分組，當(dāng)?shù)谒奈幌虻谖逦贿M(jìn)位時(shí)，數(shù)由8變到16，若按十進(jìn)制數(shù)制規(guī)則讀數(shù)，則丟失6，所以應(yīng)進(jìn)行加六調(diào)整。da指令可完成這

54、一調(diào)整?？梢姅?shù)制之間的轉(zhuǎn)換可以通過(guò)移位的方法實(shí)現(xiàn)。其中，移出數(shù)據(jù)的保存可以通過(guò)自乘再加進(jìn)位的方法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槌硕硎咀笠埔晃唬笠坪?，低位進(jìn)一，則需加一。否則，加零。而通過(guò)移位已將要移入的尾數(shù)保存在了進(jìn)位位中，所以能實(shí)現(xiàn)。圖4.3 數(shù)據(jù)處理流程圖3、顯示子程序設(shè)計(jì)顯示子程序主要是來(lái)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。而顯示子程序是其他程序所需要調(diào)用的程序之一，因此，顯示子程序的設(shè)計(jì)就顯得舉足輕重，設(shè)計(jì)的時(shí)候也要十分的小心和賣力。設(shè)計(jì)顯示子程序的流程圖如下圖4-4所示：圖4.4顯示子程序流程圖4、鍵盤掃描子程序的設(shè)計(jì)如圖3.4.1所示：鍵盤電路設(shè)計(jì)成4x4矩陣式，由鍵盤編碼方式可以得出0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e各鍵對(duì)應(yīng)的鍵值： 0d8h,0d0h,0d1h,0d2h,0c8h,0c9h,0cah,0c0h,0c1h, 0c2h， 0c3h,0cbh,0d3h,0dbh,0dah,0d9h 。在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵