基于51單片機(jī)數(shù)字電子稱的設(shè)計(jì)

1、貴陽學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目: 基于51單片機(jī)控制的數(shù)字電子稱設(shè)計(jì) 院 系： 電子與通信工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 姓 名： 冉光強(qiáng) 學(xué) 號(hào)： 090605401018 指導(dǎo)教師： 張 濤 教師職稱： 副教授 填寫日期： 2013 年 4 月 30 日摘 要隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場(chǎng)上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的要求。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設(shè)計(jì)中將智能化、自動(dòng)化、人性化用在了電子稱重的控制系統(tǒng)中。本系統(tǒng)主要由單片機(jī)來控制，測(cè)量物體重量部分由稱重傳感器及A/D轉(zhuǎn)換器組成，加上顯示單元，此電子秤具備了功能多、性能價(jià)格比高、功耗

2、低、系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便直觀、速度快、測(cè)量準(zhǔn)確、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。本系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為主控芯片，外圍附以稱重電路、顯示電路、報(bào)警電路、鍵盤電路等構(gòu)成智能稱重系統(tǒng)電路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱重系統(tǒng)的稱重功能、報(bào)警功能、數(shù)據(jù)計(jì)算功能以及人機(jī)交換功能?？梢哉f,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。關(guān)鍵詞 ：AT89C51；壓力傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器；LCD顯示器AbstractWith the application of microelectronic technology，the tools of traditional weighing on the market have can

3、't satisfy the demands of people. In order to change the problem of the application of traditional weighing tools in the using of daily life, the design will be integrated with intelligence, automation and human nature in the electronic scales with weight control system. This system mainly contr

4、olled by the single chip microcomputer , measured by weighting transducer and A/D converter component and added with the display unit, the electronic scales are aptitude for the high ratio of performance, multi-function , low power consumption ,and it is simple enough ,especially it is given the cha

5、racteristic with Easy-to-use intuitively, Speed, Measure accurately, Higher automation.The system take AT89C51 SCM as the main controller chip, and its peripheral circuit attach to integrated circuit, display circuit, alarm circuit, keyboard circuit which integrate the weighing system circuit board,

6、 so the design can realize the automatic weighing system function, alarm function, weighing data calculation function and Man-machine exchange function. We can say that the design of complete electronic scales largely meet the application requirements perfectly.KEYWORDS: AT89C51；sensor；A/D converter

7、；LCD DisplayI目 錄第一章 緒論11.1 研究目的和意義11.2 電子稱重系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域11.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)11.4 主要工作以及設(shè)計(jì)思路2第二章 電子稱原理及系統(tǒng)方案論證與選擇32.1 電子稱的元器件32.2 稱重器的工作原理32.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案比較與論證32.4 控制器部分52.5 數(shù)據(jù)采集部分52.5.1 傳感器的選擇52.5.2 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇62.6 鍵盤處理部分方案論證82.7 顯示電路部分的選擇82.8 報(bào)警部分電路選擇8第三章 電子稱具體電路的設(shè)計(jì)93.1 AT89C51的最小系統(tǒng)電路93.1.1單片機(jī)芯片AT89C51介紹93.1.2 AT

8、89C51的最小系統(tǒng)電路構(gòu)成113.2數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì)123.3顯示電路與AT89C51單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)133.4鍵盤電路與AT89C51單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)153.5報(bào)警電路的設(shè)計(jì)16第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)174.1 主程序設(shè)計(jì)174.2 子程序設(shè)計(jì)184.2.1 A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)184.2.2顯示子程序設(shè)計(jì)194.2.3 鍵盤輸入控制程序的設(shè)計(jì)204.2.4報(bào)警子程序的設(shè)計(jì)21第五章 軟件仿真及調(diào)試235.1軟件使用235.1.1 keil軟件的簡(jiǎn)單使用235.1.2 Protues軟件的簡(jiǎn)單使用245.2 仿真調(diào)試245.3 使用說明26第六章 總結(jié)27致 謝28參考文

9、獻(xiàn)29附 錄30附錄1 系統(tǒng)總圖30附錄2仿真總圖30附錄3 程序清單31III 第一章 緒論1.1 研究目的和意義傳統(tǒng)的機(jī)械秤有很多缺點(diǎn)，比如精度不高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易老化，成本高等。隨著社會(huì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)秤的要求的越來越高，尤其是人體秤、廚房秤等各類便攜式小型秤。電子秤與傳統(tǒng)的機(jī)械秤相比有許多優(yōu)越性，它用壓力傳感器取代機(jī)械秤的彈簧大大減小了秤的體積和制造難度，以LCD或LED顯示屏取代傳統(tǒng)的刻度盤使外形更加美觀，由于內(nèi)部集成了單片機(jī)以及軟件系統(tǒng)，電子秤還擁有傳統(tǒng)機(jī)械秤無法比擬的智能性。他可以完成過載報(bào)警，總價(jià)計(jì)算等眾多功能。目前市場(chǎng)上使用的稱量工具，或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者運(yùn)行不可靠，且成本高，而且

10、整體水平不高 ，部分小型企業(yè)質(zhì)量差且技術(shù)薄弱，設(shè)備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。因此，有針對(duì)性的開發(fā)出一套具有實(shí)用價(jià)值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點(diǎn)，改善電子秤應(yīng)用中的不足之處，具有現(xiàn)實(shí)意義。1.2 電子稱重系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 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。電子秤的應(yīng)用領(lǐng)域主要分為工業(yè)計(jì)量和民用消費(fèi)類。在工業(yè)計(jì)量應(yīng)用領(lǐng)域有電子天平，珠寶秤，市場(chǎng)計(jì)價(jià)秤等；而民用秤主要有廚房秤，人體秤，便攜式口袋秤等。工業(yè)計(jì)量應(yīng)用對(duì)精度要

11、求較高，而民用消費(fèi)類的應(yīng)用對(duì)精度的要求不高，但對(duì)秤的外觀，智能性，便攜性卻有很高的要求。1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，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。50年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過40多年的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)電子衡器從最初的機(jī)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(dòng)態(tài)稱重發(fā)展；計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱重和動(dòng)態(tài)稱

12、重的研究與應(yīng)用。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。在國(guó)內(nèi)，上海友聲衡器有限公司和深圳市匯思科電子科技有限公司兩家公司做的比較出色。上海友聲衡器有限公司,產(chǎn)品特點(diǎn)：一、電路集成度高、簡(jiǎn)單可靠。采用目前世界上最先進(jìn)的-增量調(diào)制型單片集成AD轉(zhuǎn)換技術(shù)，與目前大部分衡器廠家所采用的傳統(tǒng)雙積分電路相比，具有精度高、采樣速度快、集成度高、電路簡(jiǎn)單、維修特別方便等優(yōu)勢(shì)，尤其是電路的長(zhǎng)期

13、可靠性和互換性優(yōu)越，保證了大規(guī)模生產(chǎn)的穩(wěn)定質(zhì)量。二、低功耗設(shè)計(jì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊跟電子技術(shù)發(fā)展潮流，從傳感器供電電路、主機(jī)電路設(shè)計(jì)到器件選擇，均符合低功耗要求。部分液晶顯示型號(hào)產(chǎn)品在內(nèi)置蓄電池充足電后最多可以工作400多小時(shí)，該指標(biāo)在同類衡器產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位。在國(guó)外，電子稱重行業(yè)主要有：美國(guó)SETRA西特公司、德國(guó)賽多利斯、日本石田電子秤、瑞士托利多電子秤等幾個(gè)優(yōu)秀的電子秤產(chǎn)商電子秤。其中，美國(guó) Setra (西特)品牌成立于1967年，以電容技術(shù)聞名于世界，其革命性的高精度可變電容原理，已取得了30 多項(xiàng)專利，是Setra 的壓力、加速度、稱重產(chǎn)品的技術(shù)核心。經(jīng)過近40 年的研究、開發(fā)和持續(xù)改進(jìn)

14、，Setra 的產(chǎn)品在HVAC/R，工業(yè)過程控制、測(cè)量測(cè)試、環(huán)境參數(shù)測(cè)量和半導(dǎo)體超純測(cè)量等領(lǐng)域享有盛名。西特電子天平從1982年開始，Setra(西特)將其高超的電容技術(shù)應(yīng)用于電子天平，設(shè)計(jì)出極具競(jìng)爭(zhēng)力的電子天平和各種稱重系統(tǒng)。1.4 主要工作以及設(shè)計(jì)思路本課題的主要設(shè)計(jì)思路是：利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信號(hào)，然后再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過相應(yīng)的處理后，得出當(dāng)前所稱物品的重量及總額，然后再顯示出來。此外，還可通過鍵盤設(shè)定所稱物品的價(jià)格。在設(shè)計(jì)期間，本人努力查閱相關(guān)資料，對(duì)稱重的基本原理以及各軟件、仿真模塊做了認(rèn)真的分析、研究。根據(jù)性能成本考

15、慮，在以下幾方面做了仔細(xì)的分析研究，主要有：系統(tǒng)模塊的劃分、A/D精度的考慮、單片機(jī)與外圍模塊的接口電路以及電子秤應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)等。第二章 電子稱原理及系統(tǒng)方案論證與選擇2.1 電子稱的元器件電子秤的工作電路:稱重傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)電路、顯示電路、鍵盤電路、報(bào)警電路等電路組成。2.2 稱重器的工作原理 稱量重量通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力，電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系(一般成正比關(guān)系)的電信號(hào)。此信號(hào)再由模/數(shù)器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分

16、析、由儀表的軟件來控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示。一般信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。 稱重傳感器即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電信號(hào)或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號(hào)所用的一種輔助手段。按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、聲表面諧振式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。在數(shù)字式的測(cè)量電路中通常包括運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案比較與論證

17、在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，針對(duì)各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能來設(shè)計(jì)電子秤的方案有以下幾種，方案一 數(shù)碼管顯示，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-1所示： 數(shù)碼管顯示 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集 圖2-1 數(shù)碼管顯示方案 此方案利用數(shù)碼管顯示物體重量，簡(jiǎn)單可行，可以采用內(nèi)部帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)。由此設(shè)計(jì)出的電子秤系統(tǒng)硬件部分簡(jiǎn)單接口電路易于實(shí)現(xiàn)，并且在編程時(shí)大大減少程序量，在電路結(jié)構(gòu)上只有簡(jiǎn)單的輸出輸入關(guān)系。缺點(diǎn)是：硬件部分簡(jiǎn)單，雖然可以實(shí)現(xiàn)電子稱基本的稱重功能。但是不能實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的輸入，無法根據(jù)實(shí)際情況靈活地設(shè)定各種控制參數(shù)。由于數(shù)碼管只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)字和英文字符的顯示，不能顯示漢字以及其他的復(fù)雜字符，不能達(dá)到顯示購物清單的要求。又因?yàn)椴捎?/p>

18、了具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)，系統(tǒng)電路過于簡(jiǎn)單，系統(tǒng)硬件的擴(kuò)展必受到限制電子秤的功能過于單一，達(dá)不到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。 方案二 在前一種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加一鍵盤輸入裝置，增加外界對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)設(shè)定，使電子稱實(shí)現(xiàn)稱重計(jì)價(jià)的功能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-2所示： 單片機(jī) 數(shù)碼管顯示 數(shù)據(jù)采集 鍵盤輸入 圖2-2 帶有鍵盤輸入的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 此方案設(shè)計(jì)的電子秤可以實(shí)現(xiàn)稱物計(jì)價(jià)功能，但是局限于數(shù)碼管的功能，在顯示時(shí)只能顯示單價(jià)、購物總額以及簡(jiǎn)單的貨物代碼等。在顯示重量時(shí)，如果數(shù)碼管沒有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度必受到限，所以此方案需要較多的數(shù)碼管接入電路中。這樣在處理輸入輸出接口時(shí)需要另行擴(kuò)展足夠多的

19、I/O接口供數(shù)碼管使用，比較麻煩。 方案三 前端信號(hào)處理時(shí)，選用信號(hào)轉(zhuǎn)換等措施，尤其在顯示方面采用具有字符圖文顯示功能的LCD顯示器。這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換的能力，而且滿足設(shè)計(jì)要求，可以顯示購物清單、所稱量的物體信息等相關(guān)內(nèi)容。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-3所示： LCD顯示 AT89C51單片機(jī) 壓力傳感器 信號(hào)轉(zhuǎn)換 鍵盤控制 報(bào)警控制 圖2-3 LCD顯示方案 目前單片機(jī)技術(shù)比較成熟，功能也比較強(qiáng)大，被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大整形后送入單片機(jī)，由單片機(jī)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系譯碼顯示出被測(cè)物體的重量。單片機(jī)控制適合于功能比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng),而且其具有成本低,功耗低,體積小算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng),技術(shù)成熟

20、等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是外圍電路比較復(fù)雜,編程復(fù)雜。使用這種方案會(huì)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來一定的難度。 方案四 采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)為控制核心采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)為控制核心，利用EDA軟件編程，下載燒制實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)集成于一片Xilinx公司的Spartan系列XC2S100E芯片上，體積大大減小、邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍廣等特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路。 采用FPGA測(cè)頻測(cè)量精度高，測(cè)量頻率范圍大，而且編程靈活、調(diào)試方便，設(shè)計(jì)要求的精度較高，所以要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好，抗干擾能力要強(qiáng)。從下圖中可以看到系統(tǒng)的基本工作流程和各單元電路所用到的核心器件。其中控制器采用Xilin

21、x公司可編程器件FPGA為核心，基于ISE軟件平臺(tái)，采用VHDL編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、LED和LCD驅(qū)動(dòng)、時(shí)鐘芯片的I2C通訊、鍵盤控制等模塊。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-4所示： FPGA 信號(hào)轉(zhuǎn)換 LCD顯示壓力傳感器 鍵盤電路 時(shí)鐘芯片 報(bào)警電路 圖2-4 FPGA控制組成結(jié)構(gòu)圖 FPGA的邏輯容量密度大，集成度高，可大大減少印刷電路板的空間，減低系統(tǒng)功耗，同時(shí)還可以提高設(shè)計(jì)的工藝性和產(chǎn)品的可靠性。 雖然以FPGA為核心的電子稱系統(tǒng)很優(yōu)化，但只有在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中其高集成度才能更好得以體現(xiàn)。其主要在PC機(jī)接口卡的總線接口、程控交換機(jī)的信號(hào)處理與接口、雷達(dá)聲納系統(tǒng)的成像控制與數(shù)字處理、數(shù)控機(jī)床的

22、測(cè)試系統(tǒng)等方面有廣泛應(yīng)用。鑒于本電子稱的設(shè)計(jì)并不太復(fù)雜，單片機(jī)完全能實(shí)現(xiàn)所需功能，所以在具體設(shè)計(jì)時(shí)，采用了第三種設(shè)計(jì)方案。 2.4 控制器部分本設(shè)計(jì)由于要求必須使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器,而且以單片機(jī)為主控制器的設(shè)計(jì)，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)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(cè)量控制系統(tǒng)”。這種新型的智能儀表在測(cè)量過程自動(dòng)化、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。再則由于系統(tǒng)沒有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的分析，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的的系統(tǒng)，可以選用帶EPROM的單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)

23、展存儲(chǔ)器，這樣電路也可簡(jiǎn)化。INTEL公司的8051和8751都可使用，在這里選用ATMEL生產(chǎn)的AT89CXX系列單片機(jī)。AT89CXX系列與MCS-51相比有兩大優(yōu)勢(shì)：第一，片內(nèi)存儲(chǔ)器采用閃速存儲(chǔ)器，使程序?qū)懭敫臃奖悖坏诙峁┝烁〕叽绲男酒?，使整個(gè)硬件電路體積更小。此外價(jià)格低廉、性能比較穩(wěn)定的MCPU。這些配置能夠很好地實(shí)現(xiàn)本儀器的測(cè)量和控制要求。最后我們最終選擇了AT89C51這個(gè)比較常用的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。AT89C51內(nèi)部帶有4KB的程序存儲(chǔ)器，基本上已經(jīng)能夠滿足我們的需要。2.5 數(shù)據(jù)采集部分電子秤的數(shù)據(jù)采集部分主要包括稱重傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路，因此對(duì)于這部分的論

24、證主要分兩方面。2.5.1 傳感器的選擇 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設(shè)計(jì)的難易程度和設(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)來確定。一般來說，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

25、各個(gè)因素后，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。 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)。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，所以我們確定傳感器的額定載荷為5Kg，允許過載為150%F.S，精度為0.05%，最大量程時(shí)誤差 0.01kg?？梢詽M足本系統(tǒng)的精度要求。傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格

26、，要能經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。 使用特別注意：傳感器屬于精密部件，劇烈振動(dòng)、自由落體、碰撞、過載、過壓等等，都非常容易造成傳感器永久損壞或者影響精度和線性。傳感器是測(cè)量機(jī)構(gòu)最重要的部件，目前常用的有電阻應(yīng)變是壓力傳感器和電容式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器。選用是應(yīng)按著穩(wěn)定性、精度等級(jí)、靈敏度、壽命和安裝環(huán)境依次作為優(yōu)先考慮?，F(xiàn)比較如下：1.電容式壓力傳感器穩(wěn)定性較差，精度和靈敏度高，壽命較短，對(duì)環(huán)境要求苛刻，不易長(zhǎng)距離傳輸。2.壓電式壓力傳感器穩(wěn)定性好，精度和靈敏度高，壽命長(zhǎng)，但大量程的壓力傳感器有待進(jìn)一步研究。3.電阻應(yīng)變式壓力傳感器穩(wěn)定性好，精度和靈敏度較高，壽命較長(zhǎng)，對(duì)測(cè)量環(huán)境要求不太嚴(yán)格。

27、電阻應(yīng)變式壓力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)生變形時(shí)，電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）受到拉伸或壓縮應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小）從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)，供后續(xù)電路測(cè)量和處理。綜合考慮, 本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的電子秤的是絕對(duì)壓力值，同時(shí)為了簡(jiǎn)化電路，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力，要求使用具有溫度補(bǔ)償能力的電阻應(yīng)變式壓力傳感器,在仿真系統(tǒng)中將使用滑動(dòng)變阻器作為壓力傳感器進(jìn)行仿真。2.5.2 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇A/D轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會(huì)使得整個(gè)設(shè)計(jì)毫無意義。目前，世界上有多種類型的ADC，有傳統(tǒng)的并行、逐次逼

28、近型、積分型ADC，也有近年來新發(fā)展起來的-型和流水線型ADC，多種類型的ADC各有其優(yōu)缺點(diǎn)并能滿足不同的具體應(yīng)用要求。目前， ADC集成電路主要有以下幾種類型： （1）并行比較A/D轉(zhuǎn)換器：如ADC0808、 ADC0809等 。并行比較ADC是現(xiàn)今速度最快的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣速率在1GSPS以上，通常稱為“閃爍式”ADC。它由電阻分壓器、比較器、緩沖器及編碼器四種分組成。這種結(jié)構(gòu)的ADC所有位的轉(zhuǎn)換同時(shí)完成，其轉(zhuǎn)換時(shí)間主取決于比較器的開關(guān)速度、編碼器的傳輸時(shí)間延遲等。缺點(diǎn)是：并行比較式A/D轉(zhuǎn)換的抗干擾能力差，由于工藝限制，其分辨率一般不高于8位，因此并行比較式A/D適合于數(shù)字示波器等轉(zhuǎn)換

29、速度較快的儀器中。(2）逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器：如：ADS7805、ADS7804等。逐次逼近型ADC是應(yīng)用非常廣泛的模/數(shù)轉(zhuǎn)換方法，這一類型ADC的優(yōu)點(diǎn)：高速，采樣速率可達(dá) 1MSPS；與其它ADC相比，功耗相當(dāng)?shù)停辉诜直媛实陀?2位時(shí)，價(jià)格較低。缺點(diǎn)：在高于14位分辨率情況下，價(jià)格較高；傳感器產(chǎn)生的信號(hào)在進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換之前需要進(jìn)行調(diào)理，包括增益級(jí)和濾波，這樣會(huì)明顯增加成本。(3）積分型A/D轉(zhuǎn)換器：如：ICL7135、ICL7109、ICL1549、MC14433等。積分型ADC又稱為雙斜率或多斜率ADC，是應(yīng)用比較廣泛的一類轉(zhuǎn)換器。它的基本原理是通過兩次積分將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成與其平均

30、值成正比的時(shí)間間隔。與此同時(shí)，在此時(shí)間間隔內(nèi)利用計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。積分型ADC兩次積分的時(shí)間都是利用同一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器和計(jì)數(shù)器來確定，因此所得到的表達(dá)式與時(shí)鐘頻率無關(guān)，其轉(zhuǎn)換精度只取決于參考電壓VR。此外，由于輸入端采用了積分器，所以對(duì)交流噪聲的干擾有很強(qiáng)的抑制能力。若把積分器定時(shí)積分的時(shí)間取為工頻信號(hào)的整數(shù)倍，可把由工頻噪聲引起的誤差減小到最小，從而有效地抑制電網(wǎng)的工頻干擾。這類ADC主要應(yīng)用于低速、精密測(cè)量等領(lǐng)域，如數(shù)字電壓表。其優(yōu)點(diǎn)是：分辨率高，可達(dá)22位；功耗低、成本低。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換速率低，轉(zhuǎn)換速率在12位時(shí)為100300SPS。 (4）壓頻變換型ADC：其優(yōu)

31、點(diǎn)是：精度高、價(jià)格較低、功耗較低。缺點(diǎn)是：類似于積分型ADC，其轉(zhuǎn)換速率受到限制，12位時(shí)為100300SPS?？紤]到本系統(tǒng)中對(duì)物體重量的測(cè)量和使用的場(chǎng)合，精度要求不是很苛刻，轉(zhuǎn)換速率要求也不高，而雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器精度高，具有精確的差分輸入，重要的是輸入阻抗高，可自動(dòng)調(diào)零，有超量程信號(hào)輸出，全部輸出于TTL電平兼容。且雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。對(duì)正負(fù)對(duì)稱的工頻干擾信號(hào)積分為零，所以對(duì)50Hz的工頻干擾抑制能力較強(qiáng)，對(duì)高于工頻干擾（例如噪聲電壓）已有良好的濾波作用。只要干擾電壓的平均值為零，對(duì)輸出就不產(chǎn)生影響。尤其對(duì)本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號(hào)，很容易受到工頻信號(hào)的影響。 根據(jù)

32、系統(tǒng)的精度要求以及綜合的分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用了12位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832。ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。ADC0832的實(shí)物圖如圖2-5所示：圖2-5 ADC0832實(shí)物2.6 鍵盤處理部分方案論證本設(shè)計(jì)采用矩陣式鍵盤：矩陣式鍵盤的特點(diǎn)是把檢測(cè)線分成

33、兩組，一組為行線，一組列線，按鍵放在行線和列線的交叉點(diǎn)上。圖2-6給出了一個(gè)4×4的矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)的鍵盤接口電路，圖中的每一個(gè)按鍵都通過不同的行線和列線與主機(jī)相連這。4×4矩陣式鍵盤共可以安裝16個(gè)鍵，但只需要8條測(cè)試線。當(dāng)鍵盤的數(shù)量大于8時(shí)，一般都采用矩陣式鍵盤。結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，采用4×4矩陣式鍵盤。圖2-6 矩陣式鍵盤2.7 顯示電路部分的選擇數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項(xiàng)重要功能，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)過微處理器處理后直觀的顯示出來。數(shù)據(jù)顯示部分可以有以下兩種方案供選擇。顯示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

34、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。本設(shè)計(jì)采用的是LM4229液晶顯示。其實(shí)物圖如圖2-7所示：圖2-7 LM4229實(shí)物圖2.8 報(bào)警部分電路選擇智能儀器一般都具有報(bào)警功能，當(dāng)測(cè)量的數(shù)據(jù)超過儀表量程或者是超過用戶設(shè)置的上限時(shí)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測(cè)量范圍以及總價(jià)不能正常顯示時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示用戶，防止損壞儀器。第三章 電子稱具體電路的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路，此系統(tǒng)由一塊AT89C51單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、4*4矩陣鍵盤、

35、LM4229液晶顯示器、蜂鳴器、A/D0832轉(zhuǎn)換電路、傳感電路。具體設(shè)計(jì)框圖如圖3-1所示： AT89C51單片機(jī) LCD顯示 信號(hào)轉(zhuǎn)換 壓力傳感器 圖 鍵盤控制 報(bào)警控制圖3-1具體電路設(shè)計(jì)框圖在本系統(tǒng)中用于稱量的主要器件是稱重傳感器（一次變換元件），稱重傳感器在受到壓力或拉力時(shí)會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，受到不同壓力或拉力是產(chǎn)生的電信號(hào)也隨著變化，而且力與電信號(hào)的關(guān)系一般為線性關(guān)系。由于傳感器輸出的為模擬信號(hào)，所以需要對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以便單片機(jī)接收，因此電路中需要用進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。在本系統(tǒng)中，系統(tǒng)電路的構(gòu)成主要有以下幾部分： AT89C51的最小系統(tǒng)構(gòu)成、數(shù)據(jù)采集、人-機(jī)交換電路等。3.1

36、 AT89C51的最小系統(tǒng)電路3.1.1單片機(jī)芯片AT89C51介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，

37、AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。圖3-2 AT89C51引腳圖 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部作為第八位

38、地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入

39、“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能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（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間

40、。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效

41、。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.1.2 AT89C51的最小系統(tǒng)電路構(gòu)成 圖3-3 AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 AT89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路及單片機(jī)構(gòu)成。單片

42、機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運(yùn)行。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。當(dāng)MCS-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。

43、上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器PC0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。51單片機(jī)的復(fù)位是由RESET引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過24個(gè)振蕩周期后，51單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。3.

44、2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)電路、A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口電路。我們采用滑動(dòng)變阻器來模擬壓力傳感器，數(shù)據(jù)采集模塊與單片機(jī)的接口連接如圖3-4所示:圖3-4數(shù)據(jù)采集模塊與單片機(jī)接口電路ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片、雙通道A/D轉(zhuǎn)換、 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容、5V電源供電時(shí)輸入電壓在05V之間、工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32S、 一般功耗僅為15mW、 8P、14PDIP（雙列直插）、PICC多種封裝、 商用級(jí)芯片溫寬為0°C to +70°C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40°C

45、 to +85°C；。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。ADC0832的管腳如圖3-5所示：圖3-5 ADC0832管腳圖芯片接口說明： CS 片選使能，低電平芯片使能。CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。 CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。 GND 芯片參考0 電位（地）。 DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 單片機(jī)對(duì)ADC0832 的控制原理正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，

46、分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。當(dāng)此2 位數(shù)據(jù)為“1

47、”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3 個(gè)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(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出 。3.3顯示電路與AT89C51單片

48、機(jī)接口電路設(shè)計(jì)在2.3顯示電路論證中，本設(shè)計(jì)采用是LCD顯示。在LCD驅(qū)動(dòng)時(shí)，需在段電極和公共電極上施加交流電壓。若只在電極上施加DC電壓時(shí)，液晶本身發(fā)生劣化。液晶驅(qū)動(dòng)方式包括靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)方式。（1)靜態(tài)驅(qū)動(dòng) 所有的段都有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路，表示段電極與公共電極之間連續(xù)施加電壓。它適合于簡(jiǎn)單控制的LCD。（2)多路驅(qū)動(dòng)方式 構(gòu)成矩陣電極，公共端數(shù)為n，按照1/n的時(shí)序分別依次驅(qū)動(dòng)公共端，與該驅(qū)動(dòng)時(shí)序相對(duì)應(yīng)，對(duì)所有的段信號(hào)電極作選擇驅(qū)動(dòng)。這種方式適合于比較復(fù)雜控制的LCD。在多路驅(qū)動(dòng)方式中，像素可分為選擇點(diǎn)、半選擇點(diǎn)和非選擇點(diǎn)。為了提高顯示的對(duì)比度和降低串?dāng)_，應(yīng)合理選擇占空比（duty）

49、和偏壓(bias)。施加在LCD上所表示的ON和OFF時(shí)的電壓有效值與占空比和偏壓的關(guān)系如下：Vo: LCD驅(qū)動(dòng)電壓 N:占空比(1/N) a:偏壓(1/a)多路驅(qū)動(dòng)方式可分為點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)適合于低占空比應(yīng)用，它在各段數(shù)據(jù)輸出時(shí)，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)適合于高占空比應(yīng)用，它在各幀輸出時(shí)，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。對(duì)于多灰度和彩色顯示的控制方法，通常采用幀頻控制(FRC）和脈寬調(diào)制(PWM)方法。幀頻控制是通過減少幀輸出次數(shù)，控制輸出信號(hào)的有效值，來實(shí)現(xiàn)多灰度和彩色控制。而脈寬調(diào)制是通過改變段輸出信號(hào)脈寬，控制輸出信號(hào)的有效值，來實(shí)現(xiàn)多灰度和彩色控制。本設(shè)計(jì)采用LM4229液晶顯示器，LM

50、4229是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及240 X 128全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，可完成圖形和漢字的顯示，下面僅介紹并行接口：表 3-1 LM4229 并行接口引腳介紹管腳號(hào)管腳名稱管腳功能描述1VSS電源地2VDDVCC（LCD供電電源）3V0對(duì)比度（亮度）調(diào)整4C/DWR=0、C/D=1 寫命令   WR=0、C/D=0 寫數(shù)據(jù) RD=0C/D=1   讀狀態(tài)   RD=0、C/D=0 讀數(shù)據(jù)5RD讀，低電平有效6WR寫，低電平有效7-14D0-D7數(shù)據(jù)總線15CE使能，低電平有效16RST復(fù)位，低電平有效17

51、VEELCD負(fù)電壓18MD2方式選擇19FS1終端字體大小選擇20HALFHalf Function (H=Normal L=Stop oscillation 停止振動(dòng))LM4229液晶顯示器與單片機(jī)的接口電路如圖3-6所示：圖3-6 LM4229液晶顯示器與單片機(jī)的接口電路3.4鍵盤電路與AT89C51單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)與工作原理：在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且

52、線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。矩陣式鍵盤的按鍵識(shí)別方法：確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，如圖2-6所示鍵盤，介紹過程如下。判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線D0-D3置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐列檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 在本系統(tǒng)中鍵盤采用矩陣式鍵盤并采用中斷工作方式。鍵盤為4 X 4鍵盤，包括F1-F4四個(gè)價(jià)格鍵、1個(gè)清除鍵以及11個(gè)不同類別的商品鍵。采用中斷工作方式提高了CPU的利用效率，沒鍵按下時(shí)沒有中斷請(qǐng)求，有鍵按下時(shí)，向CPU提出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷程序中才對(duì)鍵盤