數(shù)字化稱重儀表

1、數(shù)字化稱重儀表摘 要早期的稱重儀表由于數(shù)字電路和模擬技術(shù)的發(fā)展水平較低，結(jié)構(gòu)復雜并且操作繁瑣，已經(jīng)不能滿足當前市場對稱重系統(tǒng)的要求，稱重的功能、速度及精度對于飛速發(fā)展的數(shù)字化稱重行業(yè)已經(jīng)相對落后。數(shù)字化稱重儀表是在模擬式稱重儀表的基礎上發(fā)展起來的。當今，由于微計算機與嵌入式系統(tǒng)在稱重領域中的局限應用，使稱重儀表在集成化、數(shù)字化上沒有實現(xiàn)其要求。因此，為了滿足當今市場對稱重技術(shù)的要求，本設計結(jié)合微計算機技術(shù)與稱重技術(shù)提出了一種不僅具有系統(tǒng)參數(shù)設定、自動清零、數(shù)據(jù)處理、故障自我診斷、自動修正誤差功能等特點，而且具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、現(xiàn)場適應能力強、稱重準確、可靠性高、動態(tài)響應好等多功能新型

2、數(shù)字化稱重儀表。本論文在深入對數(shù)字化稱重儀表設計方法研究的基礎上，主要完成了新型數(shù)字化稱重儀表的總體方案設計；完成了數(shù)字化稱重系統(tǒng)的主控硬件流程圖；完成了由等臂全橋電阻應變式傳感器電路、三運放儀表放大電路和a/d轉(zhuǎn)換電路組成的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣電路；完成了系統(tǒng)主控程序的軟件程序設計及系統(tǒng)初始化、參數(shù)設定、a/d轉(zhuǎn)換和故障報警處理等模塊的程序軟件設計。關(guān)鍵詞：電阻應變式傳感器；stc89c52單片機；a/d轉(zhuǎn)換；led顯示digital weighing instrumentabstractas a result of the early digital circuits and analog tec

3、hnology, the lower level of development, the complex structure and cumbersome operation,weighing instruments have been unable to meet current market requirements for the weighing system.the features of weighing, weighing speed and weighing accuracy for the rapid development of digital weighing indus

4、try have been lagging behind.digital weighing instruments are developed on the basis of analogue weighing instrument. today, as a result of limitated usness of micro-computers and embedded systems in the weighing field, so that weighing instrument does not achieve its demands in the aspects of integ

5、ration and digital. therefore, in order to meet today's market requirements of the weighing technology, the design with micro-computer and weighing technology is a kind of new multi-functional digital load meter. it not only has features of setting system parameters, automatically clearing, data

6、 processing, fault self-diagnosising,automatically correctting errors,etc,but also gets simple structure, small size, low cost,on-site adaptability, weighing accuracy,high reliability and good dynamic response.in this paper, in-depth on the design of digital weighing instrument on the basis of the m

7、ethods, a new type of digital weighing instrument of the overall program design is completed primarily; hardware control system flow chart is completed; the arm and so the whole resistance strain sensor bridge circuits, the three op amp instrumentation amplifier circuit and a/d conversion circuit sy

8、stem data sampling circuit are completed; the system of control procedures, system design software program initialization,parameter settings, a/d conversion and failure alarm processing software module design is completed.key words: resistance strain sensor; single-chip stc89c52; a/d conversion; led

9、 display目 錄摘 要iabstractii第一章 緒論11.1 課題研究背景與意義11.2 本設計主要任務21.3 論文的總體結(jié)構(gòu)21.4 數(shù)字化稱重儀表的歷史與現(xiàn)狀31.5 數(shù)字化稱重儀表的特點與基本性能41.5.1 數(shù)字化稱重儀表的特點41.5.2 數(shù)字化稱重儀表的基本性能4第二章 數(shù)字化稱重儀表總體方案設計52.1 數(shù)字化稱重儀表的基本結(jié)構(gòu)52.1.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)52.1.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)62.2 重量數(shù)據(jù)采集電路與算法72.3 系統(tǒng)基本性能探析9第三章 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)113.1 系統(tǒng)硬件概述與工作原理113.1.1 系統(tǒng)硬件概述113.1.2 系統(tǒng)硬件組成及工作原理113

10、.2 等臂全橋差動電阻應變式傳感器123.3 三運放儀表放大器133.4 a/d轉(zhuǎn)換器（tlc0832）153.5 stc89c52單片機163.6 三極管驅(qū)動數(shù)碼管led顯示電路193.7 聲光報警電路203.8 2*2鍵盤21第四章 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)234.1 系統(tǒng)軟件設計概述234.2 系統(tǒng)軟件主程序及子程序流程234.2.1 系統(tǒng)主程序流程234.2.2 a/d轉(zhuǎn)換（0832）程序流程244.2.3 led顯示程序流程254.2.4 鍵盤掃描程序流程264.3 系統(tǒng)c51語言的選用27第五章 抗干擾分析與系統(tǒng)調(diào)試295.1 抗干擾分析295.1.1 干擾產(chǎn)生原因295.1.2 抗干擾

11、措施315.2 系統(tǒng)調(diào)試325.2.1 系統(tǒng)調(diào)試概述325.2.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試325.2.3 系統(tǒng)軟件調(diào)試345.2.4 整機調(diào)試37第六章 結(jié)論與展望386.1 設計結(jié)論386.2 未來展望39參考文獻41附錄a 硬件原理圖43附錄b 源程序44致 謝52 第一章 緒論1.1 課題研究背景與意義當前市場電子稱重技術(shù)的出現(xiàn)，極大促進了現(xiàn)代化制造技術(shù)的發(fā)展，特別是稱重數(shù)字化技術(shù)和產(chǎn)品，在工業(yè)生產(chǎn)過程應用中，既提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率。早期的稱重儀表基于早期單片機技術(shù)，對稱重信號的放大和轉(zhuǎn)換處理，但由于數(shù)字電路和模擬技術(shù)的發(fā)展水平較低，導致儀表結(jié)構(gòu)復雜而且操作繁瑣，參數(shù)設置依靠數(shù)十個d

12、ip開關(guān)的位置來確定，多只傳感器需要串連接入儀表，以補償放大電路的不足，而由此帶來的角差調(diào)整問題一直無法解決。到上個世紀八十年代末九十年代初的時候,普遍使用的稱重儀表基本成型,通過按鍵和按鈕可設置各種參數(shù)，并進行各種操作，再加上放大電路和高速高精度a/d轉(zhuǎn)換技術(shù)的突破，多稱重傳感器并聯(lián)接入稱重儀表，有效解決了傳感器角差問題，使得計量更準確、可靠。上世紀九十年代末的時候，數(shù)字式稱重傳感器開始逐漸在國外應用，出現(xiàn)了相應的數(shù)字化稱重儀表；可將多路數(shù)字傳感器的信號同時輸入儀表，在檢測總重量的同時可分別看到各傳感器的資料，帶來了更換傳感器免標定、總量數(shù)據(jù)更穩(wěn)定、傳輸距離更遠等一系列優(yōu)點。數(shù)字化稱重技術(shù)的

13、研究方興未艾,是科學技術(shù)的發(fā)展方向,數(shù)字化稱重儀表的發(fā)展將會越來越快,為我國科學的發(fā)展作出更大的貢獻。目前國內(nèi)外稱重技術(shù)已經(jīng)較初期有了很大的發(fā)展，但主要發(fā)展趨勢可以概括為功能多樣，體積減小和使用方便等三個方面。當前，由于微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、測控技術(shù)和稱重技術(shù)的迅速發(fā)展，我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也得到了長足的發(fā)展，對數(shù)字化技術(shù)和稱重技術(shù)的要求也越來越高。然而今天的稱重技術(shù)遠遠沒有達到我們理想所要求的狀態(tài)，所以在過去稱重儀表發(fā)展的基礎上，利用新技術(shù)設計一種新型的數(shù)字化儀表來滿足當今市場需求已是我們專業(yè)人員不得不面對的重大責任。通過將近三年多對儀表的學習認識和近半年多對稱重儀表的探討，使我對稱重儀表在微處

14、理器中的應用有了一個新的認識，并且結(jié)合自己的觀點和想法概括出了一種新型數(shù)字化稱重儀表。1.2 本設計主要任務1.分析市場對稱重儀表的功能要求，概括系統(tǒng)總體設計方案。對數(shù)字化稱重儀表的總體概述，以及畫其原理結(jié)構(gòu)框圖，并確定設計儀表完成的功能。2.系統(tǒng)硬件設計完成系統(tǒng)微處理器的選用，稱重傳感器的選用，儀表放大器的選用，a/d轉(zhuǎn)換器的選用，三極管以及驅(qū)動led顯示的選用，以及它們的連接方式和工作原理，并用protel 99se畫出原理圖（sch圖）和簡單的pcb圖。3.系統(tǒng)軟件設計確定系統(tǒng)稱重算法，制定軟件程序流程圖，并根據(jù)軟件程序流程圖，選用合適的編程語言編寫源程序，進而進行軟件程序調(diào)試以及程序優(yōu)

15、化，最終實現(xiàn)軟件運行。4.對設計系統(tǒng)抗干擾分析以及軟硬件調(diào)試，并進行整機功能演示。5.根據(jù)設計過程與現(xiàn)象，分析和概括設計結(jié)論，并對稱重系統(tǒng)未來發(fā)展進行展望。1.3 論文的總體結(jié)構(gòu)第一章是緒論部分。介紹課題的研究背景及意義、主要工作與任務，稱重儀表的特點與基本功能。并通過分析稱重儀表的歷史和現(xiàn)狀，指出國內(nèi)稱重技術(shù)的不足。第二章是系統(tǒng)總體設計方案分析。分析稱重系統(tǒng)軟硬件的設計方案，實現(xiàn)稱重數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路圖以及算法，并對系統(tǒng)性能進行探析。第三章是系統(tǒng)的硬件設計與實現(xiàn)。本章詳細介紹系統(tǒng)硬件的組成和特點，各功能硬件模塊的選用，主要包括微處理器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、參數(shù)設置模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、led

16、顯示模塊和聲光報警模塊。第四章是系統(tǒng)的軟件設計與實現(xiàn)。本章軟件設計內(nèi)容包括系統(tǒng)主程序、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理模塊和聲光報警等模塊的設計，詳細描述了數(shù)據(jù)采集模塊的采集和處理，設計了系統(tǒng)主程序和數(shù)據(jù)采集處理程序。第五章是抗干擾分析與系統(tǒng)調(diào)試。介紹在工業(yè)現(xiàn)場中儀表可能遇到的各種干擾以及抗干擾措施和系統(tǒng)軟硬件調(diào)試過程。第六章是結(jié)論與展望?？偨Y(jié)論文整體內(nèi)容，概況畢業(yè)設計階段所有的學習成果，探討論文的局限性和待改善之處，并且對今后工作進行展望。1.4 數(shù)字化稱重儀表的歷史與現(xiàn)狀早期的稱重儀表由于數(shù)字電路和模擬技術(shù)的發(fā)展水平較低，結(jié)構(gòu)復雜并且操作繁瑣，現(xiàn)在我們所說的數(shù)字化稱重儀表是將微處理器技術(shù)應用于稱重儀表，

17、使其具有類似人的智能特性或功能特點，它已不再是以前的硬件實體，而是硬件與軟件相結(jié)合的，由軟件系統(tǒng)在數(shù)字化高低方向起決定作用的新型數(shù)字化稱重儀表。近年來，由于我國改革開放的不斷推進，微型計算機技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)迅速發(fā)展，稱重儀表對數(shù)字化要求越來越高。當前的稱重儀表是以單片機或嵌入式系統(tǒng)為主體，由編程軟件、各種特殊而復雜的功能模塊、簡化的用戶組態(tài)編程功能以及各種典型應用的控制策略包等模塊組成的軟件，實現(xiàn)了稱重儀表在數(shù)字化上具有自動稱量、在線稱量、綜合稱量的能力，并可通過微處理器的數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)系統(tǒng)自動校準、自動補償、數(shù)字濾波、統(tǒng)計分析、數(shù)字處理等，從而在很大程度上提高了系統(tǒng)的精度，拓寬了稱重儀表在稱重

18、領域中的應用范圍。也實現(xiàn)了預期稱重自動配料、人機對話、故障診斷、掉電保護、數(shù)據(jù)處理及遠距離顯示等許多功能。在外觀和操作界面上，也更具有人性化和個性化。1.5 數(shù)字化稱重儀表的特點與基本性能1.5.1 數(shù)字化稱重儀表的特點1.具有系統(tǒng)參數(shù)設定、自動清零、數(shù)據(jù)處理、故障自我診斷、自動修正誤差功能等特點。2.具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、現(xiàn)場適應能力強、稱重準確、可靠性高、動態(tài)響應好等特性。1.5.2 數(shù)字化稱重儀表的基本性能近年來,由于微型計算機技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)迅猛發(fā)展,當前的稱重儀表是以單片機或嵌入式系統(tǒng)為主體,由編程軟件、各種特殊而復雜的功能模塊、簡化的用戶組態(tài)編程功能以及各種典型應用的控制策

19、略包等模塊組成的軟件,來完成眾多的數(shù)據(jù)處理和控制任務,取代傳統(tǒng)的模擬稱重儀表，并展現(xiàn)出一些新的功能。（1）操作自動化。數(shù)字化稱重儀表的整個測量過程如鍵盤掃描、量程選擇、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理以及顯示打印等都用微處理器來控制操作,實現(xiàn)測量過程的全部自動化。（2）具有自測功能,包括自動調(diào)零、自動故障與狀態(tài)檢驗、自動校準、自診斷及量程自動轉(zhuǎn)換等，并它能自動檢測出故障的部位，甚至故障的原因。（3）具有數(shù)據(jù)處理功能。數(shù)字化稱重儀表都是采用微處理器進行系統(tǒng)控制，所以可以用軟件編程靈活地解決過去的硬件邏輯問題。（4）具有獨特的人機對話能力。數(shù)字化稱重儀表通過鍵盤輸入命令實現(xiàn)某種測量功能，同時也通過顯示屏將儀

20、器的運行情況、工作狀態(tài)以及對測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時反映給操作人員,使儀表的操作更加方便直觀。第二章 數(shù)字化稱重儀表總體方案設計2.1 數(shù)字化稱重儀表的基本結(jié)構(gòu)數(shù)字化稱重儀表實際上是一個專用的微處理器稱重系統(tǒng)，設計過程主要包括分析當前市場對稱重儀表的功能要求和概括其總體設計方案，確定硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法，研制邏輯電路和編制程序,以及對儀表各模塊、整機安裝調(diào)試和性能功能測試等。在設計結(jié)構(gòu)上，主要由硬件設計和軟件設計兩大部分。2.1.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)主要包括稱重傳感器、儀表放大器、a/d轉(zhuǎn)換器、微機系統(tǒng)以及顯示與聲光報警裝置，其基本組成如圖 2.1 所示，現(xiàn)對圖中主要部分分別表述如下：圖2.1

21、 硬件結(jié)構(gòu)原理方案圖1.稱重傳感器與儀表放大器稱重傳感器是整個數(shù)字化稱重系統(tǒng)采集重量信號的源頭，是一種將被測物質(zhì)量信號變換為與其質(zhì)量成比例的電信號的裝置。也有人稱其為數(shù)字化稱重系統(tǒng)的“心臟”。它具有稱量響應速度快、靈敏度高、性能穩(wěn)定可靠、機械結(jié)構(gòu)簡單、傳輸距離遠、體積小、重量輕、機械磨損小、輸出信號大、使用壽命長、維修及操作使用簡單、環(huán)境適應性強等特點。然而，由于它在稱重現(xiàn)場采集并變換的各種參量信號都很微弱，通常只有 uv 或 mv，不能滿足微機系統(tǒng)輸入的要求，必須用高輸入阻抗的儀表放大器對它們進行放大，使其達到一定的幅度（通常為幾伏）。2.a/d轉(zhuǎn)換器a/d轉(zhuǎn)換器是整個數(shù)字化稱重系統(tǒng)的重要組

22、成部分。它能把稱重傳感器與儀表放大器采集并放大的模擬信號轉(zhuǎn)化為相應的數(shù)字信號，從而為微機系統(tǒng)對稱重數(shù)據(jù)存儲、運算、邏輯判斷提供了保障。3.微機系統(tǒng)單片機芯片配以必要的外部器件就能構(gòu)成最小微機系統(tǒng)。對于較復雜的數(shù)字化稱重儀表，需較大的存儲器容量和較多的 i/o 接口，單片機能提供很強的擴展能力，可以直接與外部存儲器和 i/o 接口電路相連接，構(gòu)成功能較強、規(guī)模較大的微機系統(tǒng)。它可以將稱重傳感器和a/d轉(zhuǎn)換器采集轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)字信號進行存儲、運算并處理，最終將結(jié)果顯示和報警等。4.人機對話通道系統(tǒng)數(shù)字化稱重儀表中的人機對話通道是用戶為了對稱重儀表進行干預及了解該儀表運行狀態(tài)所設置的通道。它所配置的設

23、備主要有：鍵盤、顯示器、電源與復位開關(guān)、報警器等。2.1.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)數(shù)字化稱重儀表軟件結(jié)構(gòu)主要包括實現(xiàn)采集重量數(shù)據(jù)的算法、各模塊程序設計流程以及系統(tǒng)c51編程程序等。（1）采集重量數(shù)據(jù)算法。算法顧名思義，即計算方法，也就是為求得重量數(shù)據(jù)顯示的計算結(jié)果，而使用的方法和步驟。算法是解決問題的基本環(huán)節(jié)，是程序設計的核心。（2）系統(tǒng)軟件模塊流程主要包括主程序流程、a/d轉(zhuǎn)換流程、鍵盤與顯示等流程。主程序流程是面向稱重儀表軟件整體設計，其內(nèi)容包括：在工作電源激勵下，通過鍵盤掃描程序，對儀表的功能、操作方式與工作參數(shù)進行設置、控制；根據(jù)儀表設置的功能和工作方式，控制i/o接口電路進行數(shù)據(jù)采集、存儲；

24、按照儀器設置的參數(shù)，對采集的數(shù)據(jù)進行報警等相關(guān)處理，并以數(shù)字形式顯示測量結(jié)果和儀表的工作狀態(tài)。a/d轉(zhuǎn)換流程是面向模擬信號與數(shù)字信號的對應轉(zhuǎn)換管理，其內(nèi)容是接收并分析來自稱重傳感器和儀表放大器的電壓信號，通過自身功能轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并送給微處理器進行有關(guān)的數(shù)據(jù)存儲、運算等，進而送入顯示接口顯示測量結(jié)果、數(shù)據(jù)處理結(jié)果及儀表的現(xiàn)行工作狀態(tài)。鍵盤和顯示流程主要完成超載數(shù)據(jù)設定、人機對話等任務，使工作人員能及時實施系統(tǒng)操作，以至系統(tǒng)在稱量過程中能得到準確值。（3）系統(tǒng)使用c51編寫軟件程序，不僅具有易理解性、易維護性，而且在編程過程中，可以對各個模塊單獨進行調(diào)試，調(diào)試通過后再進行整體調(diào)試。2.2 重量

25、數(shù)據(jù)采集電路與算法隨著稱重技術(shù)以及微計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，重量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)取得了巨大的進展，主要得益于硬件集成電路的不斷發(fā)展。當前，單片機和大規(guī)模集成電路的組合，加上用軟件管理，使重量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不僅具有成本低，體積小，功能多等特點，而且系統(tǒng)采樣率、分辨率、存儲深度、數(shù)字信號處理速度、抗干擾能力等許多技術(shù)指標都有了前所未有的變化。重量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展是整個稱重系統(tǒng)實現(xiàn)自動化的最前端，所以必須有測試精度高、數(shù)據(jù)處理速度快以及實現(xiàn)這些功能的成本低等特性。重量數(shù)據(jù)采集通常是指將重量信號轉(zhuǎn)換為計算機能顯示的數(shù)字信號、并由計算機存儲以及數(shù)據(jù)處理顯示的過程，其相應的系統(tǒng)稱為重量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它綜合應用了

26、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、稱重傳感器技術(shù)、信號處理技術(shù)、微計算機等技術(shù)，實現(xiàn)了高精度、高可靠性、響應速度快、現(xiàn)場適應能力強的稱重系統(tǒng)。采集電路如圖2.2所示圖2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集電路圖在圖1電路中，由于設計設定r1=r2=r3=r4=r ，電橋電路構(gòu)成了等臂全橋差動電路，即輸出電壓u0=u , 根據(jù)電阻應變片的靈敏度k=,（為電阻絲縱向應變）。所以輸出電壓u0=ku ,而對于相同材質(zhì)的電阻應變片經(jīng)過伸縮后，有=，=，即等臂全橋差動電路組成的稱重傳感器輸出電壓 （2.1）k為稱重傳感器的靈敏度，gf為稱重傳感器的滿量程值，u為傳感器工作電壓(即設計系統(tǒng)為+5v)，gx為被測重量值。稱重傳感器的輸出電壓加在三

27、運放儀表放大器的反相和同相輸入端，并且系統(tǒng)設定電阻r5=r6，r7=r8，r11=r12后，使三運放儀表放大器完全成為對稱結(jié)構(gòu)，即輸出電壓 （2.2）由式（2.1）和(2.2)可得 （2.3）又因為tlc0832a/d轉(zhuǎn)換器的參考電壓 (2.4)tlc0832a/d轉(zhuǎn)換器最終輸出數(shù)字讀書為 （2.5） 采樣系統(tǒng)采用“電壓比率測量法”，可減輕對激勵源高精度和高穩(wěn)定性的要求和壓力。a/d轉(zhuǎn)換器采用單一的+5v電源工作，對01.5v范圍內(nèi)的單端信號進行變換，它功耗比較低，適用于電池供電和遠程測量。2.3 系統(tǒng)基本性能探析數(shù)字化稱重儀表就其本身的結(jié)構(gòu)而言，主要具有變換、比較、顯示裝置三部分。而從其結(jié)構(gòu)

28、原理圖可知，系統(tǒng)是由多個環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，所以從屬開環(huán)結(jié)構(gòu)，即系統(tǒng)全部信息變換只沿著一個方向進行，其靈敏度與精度由開環(huán)特性可表示如下形式。1.靈敏度 （2.6）式中k為稱重儀表的靈敏度；為開環(huán)各環(huán)節(jié)的靈敏度。2.精度 （2.7）式中為稱重儀表的相對誤差，為開環(huán)各環(huán)節(jié)的相對誤差。 由式（2.6）與（2.7）可知：若要增加稱重儀表靈敏度k，必須增加環(huán)節(jié)的個數(shù)或增大環(huán)節(jié)的靈敏度。增加環(huán)節(jié)個數(shù)，稱重儀表的相對誤差必增大；若不增加環(huán)節(jié)個數(shù)，而提高環(huán)節(jié)靈敏度，則對應較小的輸入信號，就能得到相同的輸出顯示，故儀表對應的測量范圍必減??；若絕對誤差不變，稱重儀表相對誤差必將隨著增大。因此在增加系統(tǒng)靈敏度的同時，稱重

29、儀表的相對誤差也相應增大，從而降低了儀表精度。另外在這種結(jié)構(gòu)中，在增加靈敏度的同時，稱重儀表的穩(wěn)定性也在大大的降低。因此，在本設計系統(tǒng)中主要采用等臂全橋差動電路提高其靈敏度，采用三運放儀表放大器提高其精度，保證了設計儀表在當今市場的適用性。 第三章 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)3.1 系統(tǒng)硬件概述與工作原理3.1.1 系統(tǒng)硬件概述數(shù)字化稱重儀表在硬件設計中，根據(jù)稱重任務、應用場合的不同，選擇不同的硬件體系，但主要根據(jù)稱重系統(tǒng)的規(guī)模大小、控制功能性質(zhì)及復雜程度、實時響應速度及檢測控制精度等專項指標和通用指標決定。設計從使用稱重儀表現(xiàn)場出發(fā)，應用stc89c52單片機組成的硬件平臺，開發(fā)了一臺具有獨立性、創(chuàng)

30、造性、先進性的數(shù)字化稱重儀表，與以往稱重儀表相比，提高了稱重精度、可靠性、可維護性和可測試性，增強了其性能和功能。而硬件設計系統(tǒng)是由稱重傳感器、模/數(shù)信號調(diào)理、數(shù)字信號處理、重量數(shù)據(jù)顯示、聲光報警控制等幾部分組成。3.1.2 系統(tǒng)硬件組成及工作原理本設計是以等臂全橋差動電阻應變式稱重傳感器、三運放儀表放大器、tlc0832a/d轉(zhuǎn)換器、stc89c52單片機、三極管驅(qū)動的led顯示器、聲光報警器以及2*2矩陣鍵盤等構(gòu)成的一個簡易的數(shù)字化稱重儀表，結(jié)構(gòu)原理圖如圖3.1所示 圖3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖其簡單的工作原理為載荷作用在工作電源激勵下的電阻應變式稱重傳感器上，經(jīng)稱重傳感器檢測變換為與質(zhì)量成比

31、例的電信號，該信號首先經(jīng)三運放儀表放大器放大，然后通過tlc0832a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后進入stc89c52單片機，由單片機軟件自動調(diào)節(jié)控制，同時將處理后的稱量數(shù)據(jù)送至led顯示器進行顯示。在稱重過程中一旦遇到超載等故障，由單片機軟件自動判斷故障,并進行相應的聲光報警處理。3.2 等臂全橋差動電阻應變式傳感器本設計使用等臂全橋差動電路構(gòu)成的電阻應變式傳感器實現(xiàn)重力、彈性應變、電阻變化、電信號變化四個轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。電路圖如圖3.2所示圖3.2 等臂全橋差動電路圖由上圖可知，當r1r4=r2r3時，電橋處于平衡，輸出電壓u0=0。若電橋各臂均有相應的電阻增量,和，則可得 (3.1)由于系統(tǒng)采用

32、等臂全橋差動電路，即r1=r2=r3=r4=r,=-=-=, (為正值)，所以輸出電壓 (3.2)這種稱重傳感器是一種用金屬彈性體作為力轉(zhuǎn)換為應變的功能元件，它通過粘貼在彈性體敏感表面的電阻應變計及其等臂全橋差動電路組成的電橋網(wǎng)絡，具有穩(wěn)定性、線性度好等特點的傳感器。它在粘貼應變片時，分別使電橋中的兩個相對應變片受拉，兩個受壓，應變符號相反，工作時將應變片接入電橋相鄰兩臂，使應變片產(chǎn)生的應變轉(zhuǎn)換為電阻的變化，然后轉(zhuǎn)換為電壓（或電流）的變化，即電橋輸出電壓/輸出電流，最后通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換進入單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理控制。系統(tǒng)使用該電路不僅消除了傳感器自身帶來的非線性誤差，而且提高了電橋的輸出靈敏度，同時

33、還起到溫度補償作用。3.3 三運放儀表放大器三運放儀表放大器是一種高增益、直流耦合放大器，它具有差分輸入、單端輸出、低漂移、低功耗、低輸出阻抗、高輸入阻抗和高共模抑制比、寬電源供電范圍及小體積等特點。它在有共模信號條件下能夠放大很微弱的差分信號，因而具有很高的共模抑制比cmr。電路圖如圖3.3所示圖3.3 三運放儀表放大器電路圖由圖3.3可知，三運放儀表放大器是由三個集成運算放大器、一個增益電阻器和幾個固定電阻構(gòu)成。在該電路中，由于每個放大器求和點的電壓等于施加在各自正輸入端的電壓，所以整個差分輸入電壓現(xiàn)在都呈現(xiàn)在rx兩端。因為輸入電壓經(jīng)過放大后（在a1 和a2的輸出端）的差分電壓呈現(xiàn)在r11

34、，rx和r12這三只電阻上，所以差分增益通過僅改變外接電阻rx實現(xiàn)由1到上萬倍的增益精確設定，減少了由于增益相關(guān)誤差帶來的數(shù)據(jù)采集誤差。系統(tǒng)設定r11r12，r5r6和r7r8，并可知a1和a2兩端輸出電壓為 (3.3)根據(jù)理想運算放大器的特征有 (3.4)由于rx兩端的電壓等于ux(ux為正值)，根據(jù)分壓定理得 (3.5)根據(jù)反向放大器原理可得 (3.6)由式(3.3)、(3.4)、(3.5)和(3.6)可知 (3.7)在這種電路中應注意:因為加到放大器輸入端的共模電壓在rx兩端具有相同的電位，從而不會在rx上產(chǎn)生電流，（由于沒有電流流過rx）也就無電流流過r11和r12，所以放大器a1 和

35、a2將作為單位增益跟隨器而工作。另外，這種電路由于結(jié)構(gòu)上的對稱性，輸入放大器的共模誤差將被輸出級的減法器消除。但在使用它時需注意幾點：首先，由于該電路結(jié)構(gòu)放大差分信號，去除共模信號，所以兩級電路之間的中間節(jié)點載荷著大約一半的差分信號再加上共模信號，須確保這個信號處于運放的工作范圍之內(nèi)，當改變輸入電壓的共模成分時，如果看到類似于飽和的現(xiàn)象，則應首先檢查這里。其次，流過rx的電流。當把儀表放大器的增益設置得很高時，rx就會很小，這意味著差分電壓很大的時候，rx上產(chǎn)生的電流也會相當大，一般情況下，它對系統(tǒng)有負面作用。 3.4 a/d轉(zhuǎn)換器（tlc0832）模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號需經(jīng)采樣>量化&g

36、t;編碼三個基本過程（數(shù)字化過程）。由于實驗室條件有限，本設計采用tlc0832作為模/數(shù)轉(zhuǎn)換的基本器件，芯片引腳圖如圖3.4所示圖3.4 tlc0832芯片引腳圖由圖3.4可知，tlc0832與單片機的接口有4條數(shù)據(jù)線，分別是cs、clk、do、di。cs為片選使能，低電平芯片使能；ch0為模擬輸入通道0，作為in+/-使用；ch1為模擬輸入通道一，作為in+/-使用；gnd芯片參考0電位（地）；di為數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制；do為數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出；clk為芯片時鐘輸入；vcc/ref為電源輸入及參考電壓輸入。但由于do端與di端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所

37、以電路設計時可以將do和di并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。其功能見表3.1所示表 3.1 a/d采樣單端模式選擇表由上表可知，設計系統(tǒng)采用單通道輸入模擬信號，即在模式選擇中，當2位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對ch0進行單通道轉(zhuǎn)換。當2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對ch1進行單通道轉(zhuǎn)換。tlc0832的工作過程：當它處于未工作狀態(tài)時，cs應為高電平，clk和d0/d1的電平可以任意。當要進行a/d轉(zhuǎn)換時，必須先將cs置于低電平，并保證在一次轉(zhuǎn)換結(jié)束時置于高電平。在開始轉(zhuǎn)換過程中，由微處理器向tlc0832的clk輸入時鐘脈沖，do/di端則使用d1端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第一個時鐘脈沖的下沉之

38、前di端必須是高電平，表示起始信號。在第2、3個脈沖下沉之前di端應輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，到第3 個脈沖的下沉之后di端的輸入電平就失去輸入作用，此后do/di端則開始利用數(shù)據(jù)輸出do進行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下沉開始由do端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位dat7，隨后每一個脈沖下沉do端輸出下一位數(shù)據(jù)，直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)dat0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個脈沖的下沉輸出dat0，隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將cs置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。3.

39、5 stc89c52單片機微處理器是整個數(shù)字化稱重儀表的核心，它具有基本的存儲、運算、邏輯判斷能力，其穩(wěn)定性和可靠性直接影響到產(chǎn)品的性能、成本及設計開發(fā)的進度。在稱重系統(tǒng)中，主要功能模塊都集中在所選微處理器功能中，微處理器不僅接受a/d轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號、進行數(shù)據(jù)處理，而且輸出重量顯示數(shù)據(jù)并進行聲光報警等自動控制。在稱重系統(tǒng)中選用合適的微處理器，能在很大程度上降低系統(tǒng)的成本,提高可靠性，減小體積，本設計通過對stc系列單片機的了解，從產(chǎn)品性能上比較以及從開發(fā)裝置的適宜角度考慮，最終選擇了stc89c52單片機。stc89c52是一個低電壓，高性能cmos 8位單片機，它具有可靠性高、電磁輻射

40、量小、響應速度快、抗干擾性和控制功能強等特點，片內(nèi)含8k的可反復擦寫的flash只讀程序存儲器和256k的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），器件采用stc公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲單元，功能強大的stc89c52單片機可以實現(xiàn)稱重系統(tǒng)的所有功能，其芯片引腳圖如圖3.5所示圖 3.5 單片機芯片引腳圖stc89c52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口，stc89c52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理

41、器和flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。各引腳功能如下所示：p0口：p0口為一個8位漏極開路雙向i/o口，也即地址數(shù)據(jù)總線口。作為輸出口時可以驅(qū)動8個ttl邏輯門電路，對端口p0寫“”時，可做為高阻抗輸入端用。p1口：p1口是內(nèi)部帶有弱上拉電阻的準雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4個ttl門電流。p1口鎖存器寫入1后，p1口引腳被上拉為高電平時，可用作輸入，p1.0和p1.1引腳除了可以作為一般使用外，還具有第二輸入/輸出功能：p1.0：定時器t2的計數(shù)輸入端或定時器t2的時鐘輸出端。p1.1：定時器t2的外部觸發(fā)輸入端。 p2口：p2口是內(nèi)

42、部帶有弱上拉電阻的準雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當p2口被寫入“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，作為輸入。在讀/寫外部存儲器時，p2口輸入高八位地址信號a15-a8。當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時p2口接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口是內(nèi)部帶有弱上拉電阻的準雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。作輸入引腳使用前，先向p3口鎖存器輸入1，使p3口引腳被上拉成高電平。

43、p3口除了作為一般的i/o引腳使用外，還具有第二功能。p3口作為一些特殊功能口，如下所示：p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（計時器0外部輸入）p3.5 t1（計時器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。rese t：復位信號輸入端，高電平有效。當振蕩器復位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。ale/prdg：低八位地址鎖存信號。在訪問外部存儲器時，用ale/prdg下降沿從

44、p0口輸出的低八位地址信息a7-a0,以便隨后將p0口作為數(shù)據(jù)總線使用。在正常情況下，ale/prdg輸出信號恒為1/6振蕩頻率，并可用作外部時鐘或定時信號。psen：外部程序存儲器的讀選通信號。在由外部程序存儲器取指令期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。ea/vpp：外部程序存儲器選擇信號，低電平有效。在復位期間cpu檢測并鎖存ea/vpp引腳電平狀態(tài)，當該引腳為高電平時，從片內(nèi)程序存儲器取指令，只有當程序計數(shù)器pc超出片內(nèi)程序存儲器地址編碼范圍時，才轉(zhuǎn)到外部程序存儲器取指令；當該引腳為低電平時，一律從外部程序存儲器取指令。x1

45、：片內(nèi)晶振電路反向振蕩放大器的輸入端，接cpu內(nèi)部時鐘工作電路。x2：片內(nèi)晶振電路反向振蕩器的輸出端。3.6 三極管驅(qū)動數(shù)碼管led顯示電路 led數(shù)碼管實際上是由7個發(fā)光管組成“8”字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。當數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會發(fā)亮。它具有體積小、抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長，工作電壓低，功耗小，響應速度快等優(yōu)點。led數(shù)碼管常用的顯示方法有兩種，分別為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，并且根據(jù)led數(shù)碼管內(nèi)各筆段led發(fā)光二極管的連接方式，可將led數(shù)碼管分為共陰極和共陽極兩大類。本設計中采用的是共陽

46、極的動態(tài)顯示電路，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃（a,b,c,d,e,f,g,dp）的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極com增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的i/o線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮，通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的com端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮

47、，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示能夠節(jié)省大量的i/o端口，而且功耗更低，三極管驅(qū)動led顯示連線圖如圖3.6所示圖3.6 三極管驅(qū)動led顯示連線圖設計系統(tǒng)用單片機外界三極管驅(qū)動共陽極數(shù)碼管顯示稱重數(shù)據(jù)，這里使用的三極管為pnp型，并且只是當開關(guān)用，工作在截止狀態(tài)或飽和狀態(tài)。每個共陽數(shù)碼管的com段通過三極管接電源，三極管的基極通過一個4.7k的電阻接控制i/o，集電極接電源com，發(fā)射極接vcc.要選通哪一位數(shù)碼管顯示由i/o控制，相當于掃描，然后段碼端（即a，b，c，d，e，f，g )輸出要顯示的數(shù)據(jù)，此時為低電平有效。3.7 聲光報警電路

48、設計中有上限報警，用一個蜂鳴器和一個紅色發(fā)光二極管顯示報警。當被測重量正常時，蜂鳴器不響，發(fā)光二極管不亮，當被測重量高于設定值時，p2.0為“1”，蜂鳴器不停地發(fā)出聲音，發(fā)光二極管一直點亮，這種報警電路有助于不同類型的人使用，并且能使工作人員及時解除超載，有利于延長儀器儀表的壽命。硬件連線圖如圖3.7圖3.7 報警硬件連線圖在圖3.7中可以看出，系統(tǒng)報警電路主要由一個1k的固定電阻、一個蜂鳴器、一個發(fā)光二極管和一個pnp三極管組成。3.8 2*2鍵盤鍵盤是最常用也是最主要的輸入設備，在稱重系統(tǒng)中主要用它將設定超載最小值輸入到計算機中，在稱重過程中一旦遇到稱重傳感器超載問題，計算機將以警報的方式

49、向工作人員發(fā)出命令。圖 3.8 2*2矩陣式鍵盤上圖為2*2矩陣式鍵盤，它由行線和列線組成，按鍵設置在行、列結(jié)構(gòu)的交叉點上，行列線分別連在按鍵開關(guān)的兩端，與微型計算機的連接采用i/o接口直接接入p2口。在這種鍵盤中，每個按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”，在軟件編程上也容易實現(xiàn)。設計系統(tǒng)采用的2*2鍵盤為活動式鍵盤，它作為一個獨立的輸入部件，直接采用按鍵焊接聯(lián)結(jié)實現(xiàn)鍵盤硬件設計。在整機調(diào)試中可以看到：2*2鍵盤實現(xiàn)了系統(tǒng)設定值的各位設定,并且在按鍵被按下瞬間，蜂鳴器和發(fā)光二極管瞬時響起并且點亮，這樣避免了在設定過程中產(chǎn)生錯誤。2*2鍵盤掃描連線圖如圖3.8所示注：硬件原理流程圖見附錄a。

50、第四章 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)4.1 系統(tǒng)軟件設計概述在實際稱重控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)能否正?？煽康毓ぷ鳎擞布暮侠碓O計外，還與功能完善的軟件設計是分不開的，數(shù)字化稱重儀表的軟件設計主要是基于結(jié)構(gòu)化程序設計的思想，采用模塊化設計，對系統(tǒng)每個子程序模塊單獨進行設計、編制和調(diào)試，使程序避免重復性且具有清晰的總體結(jié)構(gòu)，從而滿足實時測量和數(shù)據(jù)處理的要求。數(shù)字化稱重儀表的系統(tǒng)軟件不是單一的控制程序，而是使儀表正常運行必不可少的軟件系統(tǒng)，從而實現(xiàn)人機對話與系統(tǒng)資源的合理的有效使用。設計系統(tǒng)采用c51語言編程，充分利用c51語言編程的優(yōu)點，使程序效率滿足實時性要求。4.2 系統(tǒng)軟件主程序及子程序流程4.2.1 系

51、統(tǒng)主程序流程系統(tǒng)控制軟件模塊主要由主程序、數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理程序、鍵盤處理程序、數(shù)據(jù)顯示程序、超載報警程序等幾部分組成，主程序流程圖如圖4.1所示圖4.1 系統(tǒng)軟件主程序流程圖（1）主程序主要完成稱重系統(tǒng)的初始化、初始化自診斷、顯示及鍵盤掃描等功能。（2）稱重數(shù)據(jù)采集程序主要完成對稱重傳感器信號的采集、放大以及a/d轉(zhuǎn)換等功能。（3）稱重數(shù)據(jù)處理程序主要運用一定的數(shù)學模型對采集數(shù)據(jù)進行計算，最終得到被測物的真實重量值（由微處理器完成）。（4）鍵盤處理程序主要完成鍵盤信號的輸入，重量參數(shù)設定、重量數(shù)據(jù)核定等功能。（5）比較與超載報警程序主要對被測物的真實重量與系統(tǒng)設定的最大重量值進行比較，對

52、超載重量數(shù)據(jù)進行聲光報警。（6）稱重數(shù)據(jù)顯示程序主要完成對被測物重量數(shù)據(jù)進行顯示，便于工作人員能及時對稱重系統(tǒng)實施整體控制。4.2.2 a/d轉(zhuǎn)換（0832）程序流程在本設計系統(tǒng)中，a/d轉(zhuǎn)換器與微處理器連接編程時，運用中斷查詢法，因0832a/d轉(zhuǎn)換器不提供片選邏輯電路，因此地址譯碼主要由微處理器來實現(xiàn)。a/d被作為i/o設備來對待，工作過程是：微處理器對a/d所占用的i/o口地址執(zhí)行一條輸出指令，用wr和片選信號cs結(jié)合起來所產(chǎn)生的啟動信號去啟動a/d轉(zhuǎn)換（cs=0）。然后執(zhí)行延時循環(huán)程序，待一固定時間（這個時間應安排得比轉(zhuǎn)換時間稍長些，以保證結(jié)果的正確性），延時結(jié)束后，對用于啟動轉(zhuǎn)換的同

53、一地址執(zhí)行一條輸入指令，用rd和cs結(jié)合所產(chǎn)生的允許輸出信號do讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。當轉(zhuǎn)換結(jié)束時，a/d產(chǎn)生轉(zhuǎn)換結(jié)束信號（cs=1）。a/d程序流程序如圖4.2所示圖4.2 a/d轉(zhuǎn)換子程序流程圖4.2.3 led顯示程序流程設計系統(tǒng)運用9012三極管擴展的4 位共陽極led 動態(tài)顯示接口電路已被成功地應用到以stc89c52 單片機為核心的數(shù)字化稱重儀表中，系統(tǒng)定義p1.0、p1.1、p1.2和p1.3端口分別控制數(shù)碼管的千位、百位、十位和個位的供電，當相應的端口變成低電平時，驅(qū)動相應的三極管會導通，+5v通過驅(qū)動三極管給數(shù)碼管相應的位供電，這時只要p0口送出數(shù)字的顯示代碼，數(shù)碼管就能正常顯示

54、數(shù)字，在實驗調(diào)試運行過程中表明,led 顯示清晰穩(wěn)定不閃爍。 其程序流程圖如圖4.3圖 4.3 led顯示流程圖4.2.4 鍵盤掃描程序流程系統(tǒng)采用2*2鍵盤實現(xiàn)超載最小值的設定，它的掃描程序任務是：鍵盤初始化，確定有無鍵按下，判斷哪一個鍵按下，定義鍵的功能，并消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。2*2鍵盤連接中，有兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地，另一個并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查詢主函數(shù)定義的功能鍵，查出該鍵的功能，鍵盤掃描流程圖如圖4.4所示圖4.4 鍵盤掃描流程圖在設計系統(tǒng)中，微處理器采用中斷掃描法對2*2鍵盤進行行掃描，cpu

55、 響應中斷后，立刻轉(zhuǎn)到響應的中斷服務程序，對鍵盤進行掃描，判別鍵盤上閉合鍵的鍵號，并做相應的處理，這樣節(jié)省了大量的空掃描時間，進而提高了計算機的工作效率。4.3 系統(tǒng)c51語言的選用隨著單片機的普及應用，單片機控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)語言也在不斷地發(fā)展更新。目前，開發(fā)單片機控制系統(tǒng)的軟件可以用匯編語言編程，也可以用pl/m-51單片機程序設計語言，還可以用c一51編制控制軟件。c一51語言是一種結(jié)構(gòu)化語言，與標準c語言完全兼容，具有代碼效率高、可移植性強、庫函數(shù)豐富、支持浮點運算、可直接操作硬件資源和實時性強等特點。根據(jù)本系統(tǒng)的控制任務及考慮到實時性等情況，設計系統(tǒng)的軟件程序采用c一51編制語言編程

56、，它具有很強的功能性和結(jié)構(gòu)性，可以縮短單片機控制系統(tǒng)的開發(fā)周期，而且易于調(diào)試和維護，已經(jīng)成為目前單片機語言中最流行的編程語言。稱重系統(tǒng)對儀表性能有著嚴格要求，因此在編程時必須對系統(tǒng)性能起決定作用的關(guān)鍵程序重點編寫，設計系統(tǒng)根據(jù)以下方法進行編寫。（1）對局部變量、函數(shù)參數(shù)和返回值使用 void 和 unsigned char 類型，避免在編程過程中類型轉(zhuǎn)換。（2）循環(huán)體形式采用for或while 循環(huán)體進行循環(huán)。（3）函數(shù)參數(shù)個數(shù)定義少，并利用全局變量傳遞參數(shù)，以此提高函數(shù)調(diào)用的效率。（4）使用各種邏輯操作替代位操作運行，使用左移和右移的方法代替除法操作運行。（5）使用switch與break語句聯(lián)用構(gòu)成多分支選擇結(jié)構(gòu)的執(zhí)行流程，實現(xiàn)了系統(tǒng)參數(shù)設定功能，并且減少了運行時間，加快了運行速度。注：系統(tǒng)軟件c51源程序見附錄b。第五章 抗干擾分析與系統(tǒng)調(diào)試5.1 抗干擾分析工業(yè)生產(chǎn)中稱重儀表的使用條件很復雜，形形色色的干擾存在。針對于靈敏度高的數(shù)字化稱重儀表，外界干擾對其十分敏感，如果不采取有效的措施，將出現(xiàn)使稱重儀表顯示誤差增大、靈敏度降低、指示不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴重時稱重儀表將無法工作。因此在稱重過程中有必要考慮干擾來源及其消除的方法。5.1.1 干擾產(chǎn)生原因干擾產(chǎn)生的原因是多種多樣的，針對稱重儀表干擾