畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于單片機的智能電子秤設(shè)計

1、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計基于單片機的智能電子秤設(shè)計Design of intelligent electronic scale based on MCU學(xué) 院： 電子工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電子信息工程 DZ電子091班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2021年 6 月畢業(yè)設(shè)計中文摘要基于單片機的是能電子秤設(shè)計摘要：伴隨著廣泛應(yīng)用的微電子技術(shù)，人們對電子秤的要求越來越高。本電路的控制核心為AT89S52單片機，和稱重電路，顯示電路，鍵盤電路一起構(gòu)成的智能稱重系統(tǒng)，自動稱重系統(tǒng)，以實現(xiàn)各種不同的控制功能。這個系統(tǒng)是為了電子稱的稱重、計算價格還有數(shù)據(jù)處理進(jìn)行鉆研的。為了詳細(xì)說明如何用單片機對采樣的

2、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，本實驗研究了對數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、計算等問題。并且討論了單片機系統(tǒng)中最重要的計算問題，討論的結(jié)果說明用本系統(tǒng)用軟件設(shè)計的話將會是系統(tǒng)更加完美。本文給出了智能電子硬件設(shè)計，詳細(xì)的分析了根底上軟件的電子控制方法?？梢哉f，本設(shè)計完成的電子秤在最大程度上滿足了應(yīng)用的需求。本設(shè)計中的電子秤有很多特點，如功耗低、性價格比高、簡單方便的系統(tǒng)設(shè)計、速度快、測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等特點。因為單片機控制的電子稱不僅構(gòu)造一目了然，而且制造的資金也很少，因此大局部的人們都很喜愛，本文將對于這些進(jìn)行詳細(xì)討論。關(guān)鍵詞:AT89S52，壓力傳感器，單片機，A/D轉(zhuǎn)換畢業(yè)設(shè)計外文摘要Design of intelligen

3、t electronic scale based on MCUAbstract: With the extensive application of microelectronics technology, people have become increasingly demanding electronic scales. The core of the control circuit for the AT89S52 microcontroller, and weighing circuit, display circuit, keyboard circuit together const

4、itute the intelligent weighing system, automatic weighing system, in order to achieve a variety of control functions. This system is known for electronic weighing, calculating prices have to delve into the data processing. For detailed instructions on how to use microcontroller sampled data processi

5、ng, this experimental study on data acquisition, conversion, calculation and other issues. SCM system and discusses the most important calculation discussed results show the system used with the software design, then the system will be more perfect. In this paper, intelligent electronic hardware des

6、ign, based on a detailed analysis of the electronic control method known software. It can be said, the design is completed electronic scales to the maximum extent to meet the application requirements. The design of the electronic scale has many characteristics, such as low power consumption, sexual

7、price is high, the system design is simple and convenient, fast, and accurate measurement data characteristics. Because microprocessor controlled electronics, said not only construct a glance, and made very little money, so most of the people were like, this article will discuss these in detail.Keyw

8、ords: AT89S52；pressure sensor；microcontroller；A/D conversion目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc358128318 1.緒論 PAGEREF _Toc358128318 h 6 HYPERLINK l _Toc358128319 電子秤的開展現(xiàn)狀和開展趨勢 PAGEREF _Toc358128319 h 6 HYPERLINK l _Toc358128320 1.2 工程研究的意義 PAGEREF _Toc358128320 h 7 HYPERLINK l _Toc358128321 1.3 可行性

9、分析 PAGEREF _Toc358128321 h 7 HYPERLINK l _Toc358128322 2.系統(tǒng)方案論證與選型 PAGEREF _Toc358128322 h 7 HYPERLINK l _Toc358128323 設(shè)計要求 PAGEREF _Toc358128323 h 7 HYPERLINK l _Toc358128324 2.2 整體功能 PAGEREF _Toc358128324 h 8 HYPERLINK l _Toc358128325 2.3 電子秤的工作原理 PAGEREF _Toc358128325 h 8 HYPERLINK l _Toc35812832

10、6 總體設(shè)計方案 PAGEREF _Toc358128326 h 9 HYPERLINK l _Toc358128327 3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc358128327 h 9 HYPERLINK l _Toc358128328 單片機概述 PAGEREF _Toc358128328 h 9 HYPERLINK l _Toc358128329 3.2 AT89S52單片機簡介 PAGEREF _Toc358128329 h 9 HYPERLINK l _Toc358128330 3.3 最小系統(tǒng)電路 PAGEREF _Toc358128330 h 11 HYPERLINK l

11、_Toc358128331 3.4 鍵盤電路 PAGEREF _Toc358128331 h 12 HYPERLINK l _Toc358128332 3.5 時鐘電路 PAGEREF _Toc358128332 h 15 HYPERLINK l _Toc358128333 3.6 液晶顯示電路 PAGEREF _Toc358128333 h 16 HYPERLINK l _Toc358128334 壓力感應(yīng)電路 PAGEREF _Toc358128334 h 18 HYPERLINK l _Toc358128335 3.8 電源電路 PAGEREF _Toc358128335 h 20 HY

12、PERLINK l _Toc358128336 本章小結(jié) PAGEREF _Toc358128336 h 21 HYPERLINK l _Toc358128337 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc358128337 h 21 HYPERLINK l _Toc358128338 4.1 編程語言及開發(fā)工具的選擇 PAGEREF _Toc358128338 h 21 HYPERLINK l _Toc358128339 4.2 主程序設(shè)計 PAGEREF _Toc358128339 h 22 HYPERLINK l _Toc358128340 顯示模塊流程圖及子程序的設(shè)計 PAGEREF

13、_Toc358128340 h 23 HYPERLINK l _Toc358128341 4.4 按鍵處理程序 PAGEREF _Toc358128341 h 25 HYPERLINK l _Toc358128342 本章小結(jié) PAGEREF _Toc358128342 h 26 HYPERLINK l _Toc358128343 5 系統(tǒng)仿真及調(diào)試 PAGEREF _Toc358128343 h 26 HYPERLINK l _Toc358128344 5.1 Proteus ISIS簡介8 PAGEREF _Toc358128344 h 26 HYPERLINK l _Toc3581283

14、45 5.2 keil簡介 PAGEREF _Toc358128345 h 27 HYPERLINK l _Toc358128346 出現(xiàn)的問題和解決方法 PAGEREF _Toc358128346 h 27 HYPERLINK l _Toc358128347 5.4 keil與proteus聯(lián)合仿真及調(diào)試 PAGEREF _Toc358128347 h 28 HYPERLINK l _Toc358128348 5.5 本章小結(jié) PAGEREF _Toc358128348 h 31 HYPERLINK l _Toc358128349 致謝 PAGEREF _Toc358128349 h 33

15、HYPERLINK l _Toc358128350 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc358128350 h 341.1.1 電子秤的開展現(xiàn)狀1這幾年來，我們的電子稱重系統(tǒng)開展的很快。已經(jīng)從最初的機電結(jié)合，開展至如今的數(shù)字和智能。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)到動態(tài)稱重開展，從模擬到數(shù)字測量開展，從單一到多參數(shù)測量開展。現(xiàn)在在很多的興旺國家在電子稱重力這方面有了很大的提高。他們不斷有創(chuàng)新的品種和結(jié)構(gòu)，不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍和技術(shù)功能。在信息時代正在逼近的時候，數(shù)字化電子秤和數(shù)字稱重系統(tǒng)在各個高端系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍是越來越廣泛了。它作為一種稱重計量方式，豐富的應(yīng)用于各大中型市場、物流配置中心、工廠等，而且作為工組成

16、了工業(yè)控制和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個重要局部，它的作用有：縮短工作時間，改進(jìn)操作的條件，減少能源和材料的消耗，加強和改善企業(yè)管理與經(jīng)營管理等多個方面，稱重設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。1.1.2 電子秤的開展趨勢2臺式的電子秤在買賣中的相當(dāng)高的使用率，但是它只能應(yīng)用在特定的地點。電子秤的應(yīng)用程序性能的產(chǎn)品往往有更多的集成和組合性。(1)小型化新研制的電子秤的開展方向逐漸趨向于體積小、高度低、重量輕。那些量程比擬小的電子秤，為了能提高了穩(wěn)定性和可靠性并且減少投入資金。應(yīng)該采用薄型或超薄型的圓形稱重傳感器 3。然而，對于那些對所稱重量要求中等或者較大的電子秤，開始采用方形或長方形閉

17、合截面的薄型鋼焊接而成的秤體，這種秤體結(jié)構(gòu)的開展前途是很可觀的。(2)模塊化對于那些大型或超大型的載體結(jié)構(gòu)，所采用的模塊的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)有很多長度可供選擇的。先是分開然后再通過組合去產(chǎn)生一些新的產(chǎn)品規(guī)格。這樣的構(gòu)成，不但是提高了產(chǎn)品的通用性、互換性和可靠性，而且也提升了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量4。與此同時也減少了材料本身所需的本錢，并且加強了企業(yè)的競爭力。 (3)綜合性電子稱重技術(shù)的開展規(guī)律是不斷的加強根底研究并擴(kuò)大應(yīng)用，擴(kuò)展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透，綜合各種技術(shù)去解決稱重計量、自動控制、信息處理等問題5。例如在統(tǒng)計流量這個專業(yè)，假設(shè)使用稱重法，只要測量精準(zhǔn)的重量和時間，測量大流量的問題自然

18、而然就解開了?，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)，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)2。1.2 工程研究的意義隨著社會的不斷開展和科技的不斷進(jìn)步，各式各樣的電子新科技走進(jìn)了我們的日常生活，讓我們的生活變得越來越方便。以前出現(xiàn)的量具多是桿秤或盤秤，1970年代開始出現(xiàn)了電子秤。之前的電子秤大局部都是用模擬電路去實現(xiàn)，現(xiàn)在電子技術(shù)日新月異,古老的稱重系統(tǒng)在功能、精度、智能化、性價比等方面是很難到達(dá)人們的要求的。數(shù)字芯片的本錢也一年比一年少，模擬控制已漸漸地被數(shù)字控制替代，電子秤的模式也

19、大多數(shù)都圍繞著微處理器來設(shè)計，使精度和可靠性都有了明顯的提高。同時，也提高了儀器設(shè)備的可操作性和可維護(hù)性，使用價值也很高。綜上所述，有方案有目標(biāo)地制定出一套電子秤系統(tǒng)并且讓他能有實用的價值，盡量地克服系統(tǒng)的不對的地方，對于減少電子秤在系統(tǒng)應(yīng)用中的缺點，具有現(xiàn)實意義。1.3 可行性分析理論可行性：理論上來講，電子秤是有由以下局部組成:稱重傳感器，放大器，顯示器，鍵盤。并且，每一局部都相對應(yīng)有相關(guān)的元器件，而且，會有相關(guān)的技術(shù)去履行它，而且現(xiàn)在相關(guān)單片機的系統(tǒng)運用技術(shù)也已很成熟，在很多地方能用得到。經(jīng)濟(jì)可行性：因為我們做的電子秤是個簡易器件，所以不需要很多的金錢投放，而且有易實行，性價比高，能夠方

20、便日常生活。技術(shù)可行性：應(yīng)用C語言開發(fā)計算器，可以得心應(yīng)手，為用戶提供非常友好、易實行的用戶界面、具有完整和強大的數(shù)據(jù)操作能力。社會可行性：電子秤是在社會生活中的運用非常多，大家都不能缺少它。本設(shè)計，需要用單片機作為內(nèi)核，加上一定的外圍電路和軟件設(shè)計，實現(xiàn)智能電子秤系統(tǒng)的設(shè)計，本設(shè)計任務(wù)可以分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件局部包括：鍵盤模塊、系統(tǒng)控制模塊、顯示模塊等。設(shè)計技術(shù)要求：1熟練的使用protues和keil軟件；2選擇恰當(dāng)?shù)膯纹瑱C并且配以外圍電路設(shè)計。最終能仿真實現(xiàn)。其他要求：能實現(xiàn)計算、顯示和調(diào)整數(shù)值等多種功能，具有準(zhǔn)確度高、實時性好等特點。2.2 整體功能1 采用高精度電阻應(yīng)變式壓力

21、傳感器，測量量程0-100kg，測量準(zhǔn)確度可達(dá)5g。2 采用電子秤專用A/D轉(zhuǎn)換器芯片對傳感器信號進(jìn)行調(diào)整和轉(zhuǎn)換。3 采用ATC89S52單片機作為控制核心，實現(xiàn)稱重、計算價格等主控功能。4 采用LCD液晶屏去顯示稱重重量、單價、總價等信息。5 采用計算器鍵盤進(jìn)行人機交互，計算器的鍵盤容量大，而且運用很方便。2.3 電子秤的工作原理如果要進(jìn)行對電子秤的探討，就必須要從它的工作原理說起。電子秤中的壓力傳感器的作用是非常重要的，通常情況下壓力傳感器常采用電阻應(yīng)變式，這時候，傳感器有點像是中間人的感覺，即當(dāng)把要稱的東西擺放在秤臺的那一刻，它的重量就會傳到達(dá)壓力傳感器中，傳感器隨后便會使這個物件有多重

22、就都會轉(zhuǎn)成電信號。放大電路將該信號進(jìn)行放大，濾波后由A/D轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn)變，然后將數(shù)字信號傳送到微處器的CPU處理，CPU它就會不停地檢測鍵盤，然后區(qū)分和分析被打入鍵盤里的內(nèi)容，由其軟件局部來控制各種運算 6。根據(jù)本設(shè)計對功能的要求，系統(tǒng)由5個局部組成：時鐘電路，復(fù)位電路，鍵盤電路，液晶顯示電路，稱重電路。本系統(tǒng)的設(shè)計框圖如圖2-1所示。圖2-1 電子秤結(jié)構(gòu)框圖本設(shè)計中，處理前端信號的時候，選用的措施有放大、A/D轉(zhuǎn)換等，尤其在液晶顯示這塊采用LCD顯示器。這幾點緊緊抓住了這個設(shè)計的重中之重，也能夠顯示那個被稱東西的重量及價格。LCD顯示器的使用大大節(jié)省了I/O口的使用。目前單片機技術(shù)已經(jīng)比擬成

23、熟，功能也更強大，測得的信號被放大轉(zhuǎn)入單片機，由單片機根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系，處理測量信號顯示被測物體的重量。單片機適用的控制系統(tǒng)它實現(xiàn)的功能一定不能很復(fù)雜。它優(yōu)點有有很多。但它也有缺點，就是外面的電路不簡單，而且，編寫的程序比擬繁瑣。結(jié)果就是，如果使用這一個方案就會給自己的設(shè)計添加難度。3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計單片機又稱單片為控制機器。它是計算機技術(shù)的在不斷開展過程中的一個重要的標(biāo)志，它標(biāo)志著計算機正式開展為通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。3.1.1 單片機的開展?fàn)顩r7單片機有著簡短精湛的歷史，它的產(chǎn)生與開展根本上和微處理器同步。它具有輕質(zhì)量、小體積、本錢低等優(yōu)點，這也為它的開展做了鋪墊。并

24、且，通過研究單片機有利于學(xué)習(xí)計算機原理與結(jié)構(gòu)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。3.1.2 單片機的開展趨勢1低功耗CMOS化。CMOS電路有著非常多的優(yōu)點，如極寬的工作范圍、極佳的本質(zhì)低功耗及功耗管理特性等，形成了嵌入式系統(tǒng)獨特的低功耗及管理應(yīng)用技術(shù)。隨著對單片機功耗要求越來越低，單片機逐漸都要采用CMOS。2主流與多品種共同存在。在特定的一段時期內(nèi)，某一種單片機的壟斷局面將會不在存在，而是走向相互補充相互依靠、相互促進(jìn)、共同開展之路。3基于串行方式的外圍設(shè)備擴(kuò)展。4微型單片機?，F(xiàn)在的產(chǎn)品要求占地方少、拿起來不費力的現(xiàn)象有很多，這就要求MCU除了強大的功能和消耗少以外，也要求其占地方少。單片機構(gòu)造

25、的系統(tǒng)正逐步向小型化、微型化的方向開展7。3.2 AT89S52單片機簡介AT89S52單片機是ATMEL公司推出的高檔、增強型產(chǎn)品。它是一個消耗低性能卻很高的CMOS位微控制器，其片內(nèi)含有通用8位CPU和 ISP Flash存儲單元，8k Bytes ISP(In-system programmable)是可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可參與編程，它也適用于常規(guī)編程器。ATMEL公司的高密度、非易失性內(nèi)存技術(shù)被用在制造器件上，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，在單個芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得A

26、T89S52為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、具有高本錢效益的解決方案8。3.2.1 主要特性3個16位可編程定時/計數(shù)器式 時鐘頻率O-24MHz2個全雙工UART串行中斷通道 256x8BIT內(nèi)部RAM2個外部中斷源 低功耗空閑和掉電模式中斷喚醒掉電模式 三級加密程序存儲器靈活的ISP字節(jié)和分頁編程 電源關(guān)閉標(biāo)識3.2.3 AT89S52管腳結(jié)構(gòu)AT89S52有PDIP、PLCC和TQFP等三種封裝形式(其管腳的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示)。圖3-1 AT89S52引腳圖3.2.4 AT89S52組成框圖AT89S52結(jié)構(gòu)框圖如圖3-2所示。圖中VCC表示+5V的電源， GND 是接地。圖3-2

27、 AT89S52型單片機結(jié)構(gòu)框圖P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些 HYPERLINK :/baike.baidu /view/8407048.htm t _blank 控制信號。P3口亦作為AT89S52特殊功能第二功能使用，如表3-2所示。表3-2 P3口特殊功能引腳號第二功能RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)INT0(外中斷0)INT0(外中斷0)T0(定時器0外部輸入)T1(定時器1外部輸入)WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RD( HYPERLINK :/baike

28、.baidu /view/1273932.htm t _blank 外部數(shù)據(jù) HYPERLINK :/baike.baidu /view/87697.htm t _blank 存儲器讀選通)。3.3 最小系統(tǒng)電路最小系統(tǒng)電路包括復(fù)位電路和晶振電路。其系統(tǒng)如圖3-3所示。在單片機片內(nèi)部每種操作所需的時間信號由單片機的時鐘信號來供應(yīng)，復(fù)位操作能夠讓單片機的內(nèi)部的電路回到最初狀態(tài)，讓單片機能夠從開始運行的時候以一種準(zhǔn)確的初始狀態(tài) 9。所有微機系統(tǒng)每次一開始運行就會復(fù)位，它能夠使整個控制芯片返回到最開始的狀態(tài)下。51單片機的復(fù)位是通過RST引腳去控制的，這個引腳與HL連接超過一定標(biāo)準(zhǔn)之后，51單片機就

29、進(jìn)入到整個控制中心內(nèi)部的復(fù)位狀態(tài)。并一直在這個狀態(tài)下等待，直到RST引腳轉(zhuǎn)為LL后，才檢查EA引腳是HL或LL，假設(shè)是HL就執(zhí)行芯片的內(nèi)部程序代碼，如果是LL便會執(zhí)行外部程序的代碼。圖3-3 最小系統(tǒng)電路3.4 鍵盤電路電子秤的稱重數(shù)值的輸入用到按鍵，在這種情況下，如果采用獨立按鍵的方式，編程會很簡單，但是會占用大量的I/O口資源，所以在大多數(shù)的情況下一般不會用這個方式，取而代之的是使用矩陣鍵盤。矩陣鍵盤使用四條I/O線作為行線，四條I/O線作為列線，最終組成鍵盤，在每一個行列線的交叉點上放置一個按鍵。最終就知道鍵盤上的按鍵個數(shù)就是4*4個。這樣的行列式的鍵盤結(jié)構(gòu)可以快速的增加單片機系統(tǒng)中I/

30、O口的利用率。矩陣鍵盤的工作原理：當(dāng)按鍵沒有被按下時，整個輸出端接的是高電位，表示沒有鍵按下。當(dāng)行線輸出是低電位，如果有鍵被按下，那么輸入線將會被拉低，所以，只要知道讀入輸入線的狀態(tài)就能判別有無按鍵被按下。3-4矩陣鍵盤布局圖矩陣鍵盤內(nèi)部電路圖如圖3- 5所示：圖3-5矩陣鍵盤內(nèi)部電路為了更好的利用單片機的I/O口資源，在系統(tǒng)中，我選擇了MM74C922芯片。它是一款可以掃描4*4鍵盤的IC，它可以感受到與它接在一起的4*4鍵盤上的操作，并且通過數(shù)據(jù)輸出口使按鍵相應(yīng)的編碼輸出。它的引腳圖就如下列圖3-6所示：圖3-6 MM94C22硬件圖MM74C922對各按鍵的響應(yīng)如下表所示如圖3-7所示，

31、在這個設(shè)計里。在仿真圖中，鍵盤的行線A、B、C、D分別和MM74C922的X1、X2、X3、X4引腳相連。鍵盤的列線那么分別和MM74C92的Y1、Y2、Y3、Y4；鍵盤的其中一端是先連接電阻再連接到電源上，不同的是，接地是利用程序輸出“0完成的。當(dāng)這個期間感受到有按鍵輸入的時候，DA端就會產(chǎn)生HL，與它相連的端口感受到LL。圖3-7鍵盤接口電路圖3.5 時鐘電路時鐘電路的核心是個比擬穩(wěn)定的振蕩器(一般都用晶體振蕩器，振蕩器所產(chǎn)生的是正弦波，頻率不一定是電路工作的時鐘頻率，因此就要把這正弦波進(jìn)行分頻，處理，最后形成時鐘脈沖，然后分配到需要的地方。如下列圖3-8所示，XTAL1和XTAL2這兩個

32、引腳端外接晶體振蕩器和電容去構(gòu)成內(nèi)部的振蕩方式，片內(nèi)的高增益的反向放大器和作為反應(yīng)元件的片外晶體諧振器，它們一起構(gòu)成自激振蕩器，并且能產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。電容器的最重要的作用就是幫助振蕩器起振。電容器容量的大小對振蕩頻率有輕微調(diào)控的作用，它的值一般情況下大概是30pF，振蕩的頻率重點由石英晶振的頻率確定，振蕩電路的頻率也就是晶體的固有頻率。照目前來看，單片機的晶振頻率f的范圍為1.260MHz。晶振頻率常12MHz/6MHz。圖3-8 時鐘電路3.6 液晶顯示電路液晶，通過名字我們就可以猜到，它不同于固態(tài)和液態(tài)這兩種類別，是處于這兩種類別之間的一種中間類別。LCD液晶顯示屏是被動式的因為它本身并

33、不能發(fā)光，而是在電壓的作用下液晶能夠改變光線通過的方向，從而到達(dá)了顯示的目的。液晶顯示器因為功耗比擬低，所以適用于使用電池的電子設(shè)備，一直倍受人們的青睞。在本系統(tǒng)中，要求對重量、價格及總價進(jìn)行顯示，因而選擇液晶顯示屏1602。LCD1602的消耗少，而且價格合算，功能也齊全。LCD1602采用14條引腳線，其中有數(shù)據(jù)引腳線為D0至D7、控制引腳線分別是RS，R/W和E、比照調(diào)整電壓引腳線VDD、電源和地引腳線。但還有2條引腳線是用來接到背光電源正負(fù)極的，平時很少會使用到10。LCD1602主要引腳的功能如表3-3所示。表3-3 LCD1602主要引腳的功能LCD1602的主要管腳介紹LCD16

34、02可以通過VEE端去調(diào)控整個顯示器的比照度。比照度是最大的時候就是接電源的地端，比照度是最小的時候就是接電源正端，比照度大的時候就會產(chǎn)生鬼影，但是比照度較低就顯示的不清楚。R/W為讀、寫選擇端，運行寫操作的時候為低電平，很顯然運行讀操作的時候就為高電平。RS為數(shù)據(jù)、指令存放器選擇端，為低電平的時候可以選擇指令存放器，而高電平的時候可以選擇數(shù)據(jù)存放器。E端為信號使能端，在E端脈沖有下降沿出現(xiàn)的時候，液晶模塊開始工作。LCD1602的內(nèi)部control器的指令總的來說有11個11：指令1：將顯示屏去除干凈，光標(biāo)歸位的同時AC=0。指令2：光標(biāo)歸位、AC=0、DDRAM里的內(nèi)容保持不變。指令3：當(dāng)

35、I/D=1的時候，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀和寫的操作后，光標(biāo)右移，反之左移。當(dāng)S=1的時候，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀和寫的操作后，顯示屏整體右移1字符，反之，顯示屏不移動。指令4：當(dāng)D=1的時候顯示功能開，反之，關(guān)顯示屏。當(dāng)C=1的時候有光標(biāo)，反之，無光標(biāo)。當(dāng)B=1的時候光標(biāo)不閃爍，反之，光標(biāo)閃爍。指令5：設(shè)定光標(biāo)、字符移動方向。當(dāng)S/C和R/L的值為00H的時候光標(biāo)右移一格。值是01H時光標(biāo)左移一格。指令6：當(dāng)N=1有2顯示，當(dāng)N=0有1顯示。DL=1的時候數(shù)據(jù)總線為8位，DL=0的時候數(shù)據(jù)總線為4位。指令9：讀取忙標(biāo)志BF的值、AC的值。BF=1時顯示屏忙，反之，表示顯示屏準(zhǔn)備好。指令10：將數(shù)據(jù)寫到RAM。指令11

36、：從RAM中讀取數(shù)據(jù)。將LCD1602的各端口與單片機相連好，如果E端為HL，此時的RS端為LL，同時R/W端為LL的時候，液晶顯示屏就會顯示出用戶想要顯示的數(shù)據(jù)。單片機與1602液晶顯示屏的硬件連接圖如圖3-9所示。圖3-9 單片機與1602液晶顯示屏硬件連線圖現(xiàn)代的傳感技術(shù)開展的越來越快，大家都已經(jīng)從用傳統(tǒng)的杠桿原理去測量物體的重量，開展到至今的用電子秤電子稱重，即利用壓力傳感器把壓力的信號轉(zhuǎn)變成為電信號，運用單片機本身的技術(shù)，根據(jù)電信號和重力信號的數(shù)學(xué)模型，就能夠間接的計算出物體的重量，目前普遍使用的是電阻應(yīng)變片式稱重傳感器。電阻應(yīng)變式壓力傳感器是把電阻應(yīng)變計粘貼在彈性敏感元件上，然后以

37、適當(dāng)方式組成電橋的一種將力轉(zhuǎn)換成電信號的轉(zhuǎn)換元件12。壓力感應(yīng)電路是由氣壓傳感器MPX4115、A/D轉(zhuǎn)換器等組成。如圖3-9圖3-9 壓力感應(yīng)電路氣壓傳感器MPX4115的管腳如圖3-9 ，管腳說明如表3-4所示圖3-9 MPX4115實物圖表3-4 氣壓傳感器MPX4115的管腳說明123456VOUTGNDVSN/SN/SN/S氣壓傳感器MPX4114的特性參數(shù)如表3-5所示：參數(shù)符號最小典型最大單位壓力范圍Pop15-115KPa供電電壓VsVdc供電電流Lo-10mAdc最大壓力偏置 085Vs=5.0VVpssVdc滿量程輸出 085Vs=5.0VVoffVdc滿量程比例 085V

38、s=5.0VVFSSVdc精度085-%CPSS靈敏度V/P-mV/KPa響應(yīng)時間10%90%tR-ms上升報警時間-20-ms偏置穩(wěn)定性-%VFSS3.7.2轉(zhuǎn)換器ADC0808 轉(zhuǎn)換器ADC0808構(gòu)成引腳圖如圖3-9所示。圖3-9 ADC0808引腳圖(2) 轉(zhuǎn)換器ADC0808工作原理A、B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇見表3-4。表3-4 ADC0807通道選擇表CBA選擇的通道000INT0001INT1010INT2011INT3100INT4101INT5110INT6111INT73.8 電源電路本實驗所需要的工作電壓為+5V，由于該系統(tǒng)不

39、僅要接220V電壓還有可能要與USB相連，USB的接口所需的電壓為12V。所以，先利用適配器把220V的交流電壓通過降壓、整流、濾波轉(zhuǎn)變?yōu)樯僖稽c的直流電壓。最后到達(dá)5V的電壓供應(yīng)整個電路 13。變壓器輸出端的電壓經(jīng)橋式整流，電容濾波，在電容C6兩端大約會有高一點的電壓，如果在電容兩端接上負(fù)載，如果出現(xiàn)負(fù)載變化或者交流電源有波動情況，那么會對C6電壓產(chǎn)生較大的影響，所以，當(dāng)你想要一個穩(wěn)定的電壓源就必須要接上一個穩(wěn)壓器。它是由假設(shè)干電阻和三極管構(gòu)成的一種集成電路元器件，在你研究電路的時候，可以把它當(dāng)作是一個能夠調(diào)節(jié)電阻大小的元件，如果經(jīng)過負(fù)載的電流變大大，那么，其內(nèi)部的電阻會變小，同樣道理，如果電

40、流變小，那么電阻就會變大。只有這樣才能夠使電壓更加穩(wěn)定。7805三端穩(wěn)壓集成電路有三個引腳，1號引腳是輸入端，2號引腳是接地端，3號引腳是輸出端。通過7805的個位數(shù)字我們可以知道輸出電壓是5V。TR1是電源變壓器，通過TR1把220v交流電變?yōu)?2v交流電。然后再通過橋式整流電路，把12V交流電變?yōu)?2V直流電。電路如圖3-10所示。圖3-10 電源電路本章簡單的介紹了單片機的硬件局部的組成。并且介紹單片機選用了8051系列單片機里的AT89S52，按鍵的局部明智選擇了矩陣鍵盤，液晶顯示電路的局部那么選擇了LCD1602。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計該軟件設(shè)計的大致思路是：根據(jù)自己所編寫的程序?qū)ο到y(tǒng)中的

41、測量進(jìn)行控制,使其自動完成邏輯判斷以及重量的測量：本設(shè)計軟件的主要的目標(biāo)如下：(1)設(shè)置單價；(2)顯示質(zhì)量、單價及總價；(2)超量程指示。4.1 編程語言及開發(fā)工具的選擇對8051單片機而言，現(xiàn)在最常用的就是匯編語言和C語言。每種語言都有各自的優(yōu)缺點。在51系列單片機下，C語言和匯編語言相比，有很多的優(yōu)點，具體表達(dá)如下14：1 不要求對單片機的指令系統(tǒng)有所了解，如需使用它只要對51系列單片機的存儲器結(jié)構(gòu)有簡單了解就可以；2存放器分配、不同存儲器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理；3其本身所提供的庫中有許多的程序，數(shù)據(jù)的處理有很強大的能力；4由于他本身的編程技術(shù)運用很便利，已經(jīng)編寫好的程序就

42、可以很方便的復(fù)制粘貼去其他地方。結(jié)合上面的幾點表達(dá)，本設(shè)計應(yīng)該選擇的編程語言為C語言，并且采用模塊化編程方式進(jìn)行編程。4.1.2 開發(fā)環(huán)境的選擇單片機的開發(fā)環(huán)境是多種多樣的，有很多家公司都研發(fā)了單片機的開發(fā)軟件，如American Automation、瑞典的IAR、Avocet和Keil等。開發(fā)環(huán)境的優(yōu)劣直接影響單片機應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)效率7。本設(shè)計基于51系列單片機AT89S52，而且選用C語言進(jìn)行編程，因此選用來自德國的主流開發(fā)軟件Keil進(jìn)行編程。Keil在代碼生成方面相比擬于其它幾款軟件很顯然是處于先前地位的，它能夠產(chǎn)生最少的代碼。4.2 主程序設(shè)計4.2.1 主程序設(shè)計思想稱重是電子秤

43、最根底的功能，所以該程序設(shè)計的主要出發(fā)點就是一定要保證準(zhǔn)確的稱重。因為這個是虛擬電路，沒有實在的重量。所以為了這個，在本系統(tǒng)中還是設(shè)置了一個初始的值。然后通過MPX4115去調(diào)它的值，而且它被設(shè)了一個上限的值，當(dāng)重量到達(dá)那個點時，顯示器就會顯示出“over字樣。通過MPX4115上的“+，按鍵就可以實現(xiàn)調(diào)整重量大小的功能，但是重量就通過矩陣鍵盤來調(diào)整。只要按下鍵盤上的“=鍵，就能夠算出總價格，并顯示出來，計算的使用增加按鍵的使用，使鍵盤的使用豐富起來。液晶顯示模塊采用的液晶顯示器，它能夠顯示那些字符。這樣使程序的編寫簡單了很多，再通過矩陣鍵盤上的按鍵實現(xiàn)價格計算和調(diào)整等功能。單片機系統(tǒng)按照程序

44、控制所設(shè)定操作方式開始運行，系統(tǒng)上電后，會使系統(tǒng)自動回到最初狀態(tài)。初始化程序主要完成對單片機內(nèi)專用存放器的設(shè)定，并規(guī)定單片機的工作方式，順便也規(guī)定每個端口的工作形態(tài)。主程序流程圖如圖 4-1 所示。圖4-1 系統(tǒng)流程圖顯示模塊子程序最重要的功能是來斷定是不是需要，以及怎么樣去將數(shù)值顯示出來，因此，顯示模塊子程序是一段很重要的設(shè)計，在設(shè)計時要注重這個模塊。首先開始顯示初始化界面，完后判斷有無按鍵，如果沒有返回到上一步，如果有按鍵那么顯示出來按鍵的功能，例如預(yù)置的單價等，檢測是否有重物，如果沒有返回上一步，如果有按鍵那么顯示出物重、總價等信息，顯示結(jié)束返回。顯示子程序的流程圖如下列圖4-2所示。圖

45、4-2顯示子程序流程圖顯示電路程序分析取段void Int()LcdInt(); /調(diào)用LCD初始化函數(shù) TMOD=0 x22;/定時器0自動從轉(zhuǎn)載模式EA=1; /開總中斷ET0=1; /允許定時器0中斷TH0=0X14; /賦值 TL0=0X00;TR0=1; /開定時器0BKeyCount=0; /計數(shù)器初始化4.4 按鍵處理程序鍵盤電路使用4*4矩陣式鍵盤，一共有16個按鍵，主要用到的包括： 0 9、確認(rèn)鍵、清零鍵、計算鍵。在按鍵程序中應(yīng)該先開始判斷按鍵的編碼，然后將其所表示的數(shù)值傳送到相對應(yīng)的存儲單元，再開展功能的判斷或數(shù)據(jù)的整理。主要是判斷有無按鍵，如果沒有原地跳轉(zhuǎn)，如果有按鍵那么

46、通過LCD顯示出其按鍵功能，然后判斷是否有清零鍵按下，如果沒有那么原地跳轉(zhuǎn)，如果有清零鍵按下，說明鍵盤輸入重新開始，返回到字符界面顯示繼續(xù)后面的操作。鍵盤子程序的流程圖如圖4-3所示。圖4-3鍵盤子程序流程鍵盤顯示模塊的一段程序分析：void main() Int(); Write_NO1(0 x00,PC_Data); Write_NO2(0 x00,Price); while(1) if(MMC74C992=0)while(MMC74C992=0); /MMC74C992=0時，說明有按鍵按下，很重要，必須有。 BKey=(P2&0Xf0)4; /將高4位的BCD碼一到低4位，便于計算 /

47、將BKey的BCD碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的按鍵值，便于計算。 /改轉(zhuǎn)換只轉(zhuǎn)換了0-9數(shù)字鍵和“=按鍵，其他暫時涉及不到，所以未進(jìn)行轉(zhuǎn)換 switch(BKey) case 0:BKeyNum=7;break; /按鍵7的識別case 1:BKeyNum=4;break; /按鍵4的識別case 11:BKeyNum=10;break; /實那么為=按鍵識別default :BKeyNum=11;break; /其他按鍵鍵值為11，無效按鍵 if(BKeyNum=10,說明不是數(shù)字鍵，無需存取 Write_NO2(0 x00,Price); /顯示單價 Total_priceBKeyCount+=BKey

48、Num; /存放價錢 WriteAddress(0 x46); / WriteData( );起到站空位的作用，去除原來無用顯示的數(shù)據(jù)。本章對主程序進(jìn)行了整體說明，這包括主程序里設(shè)計思想和主程序內(nèi)容解析。接著對于按鍵調(diào)節(jié)和按鍵切換、顯示局部的程序作了具體說明及分析。5 系統(tǒng)仿真及調(diào)試5.1 Proteus ISIS簡介15Proteus ISIS是英國Labcenter公司所開發(fā)的一個軟件。它能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行分析和實物仿真。它已經(jīng)出現(xiàn)快20年了，在全世界擁有非常多的企業(yè)用戶群，也是目前唯一一個對每一種處理器都能進(jìn)行迅速的仿真、調(diào)試和測試的EDA工具，準(zhǔn)確的履行了沒有實物就能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、測試

49、和驗證的作用。Proteus的作用真的有很多，是近年來備受電子設(shè)計愛好者青睞的一款新型電子線路設(shè)計與仿真軟件。5.1.1 Protues運行流程1首先，在電腦里下載正確的軟件版本，此軟件主要是對硬件局部進(jìn)行模擬。2其次，進(jìn)入軟件后藍(lán)色框內(nèi)就是工作區(qū)域，可以在里面隨意選擇元器件，拖動元器件。根據(jù)原理圖進(jìn)行正確的連線。3再次，完成所有連接后，雙擊單片機把生成的HEX文件進(jìn)行導(dǎo)入。4最后，如果程序和連好的圖都沒有問題就可以進(jìn)行仿真了。5.2 keil簡介Keil支持51系列的單片機的仿真，可通過系統(tǒng)設(shè)置生成51可執(zhí)行的hex文件。Keil提供了一個完善開發(fā)案本，通過一個集成的開發(fā)環(huán)境將所有組合在一起

50、。還有最關(guān)鍵的是，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能表達(dá)高級語言的優(yōu)勢16。在Keil集成開發(fā)環(huán)境不是在單一文件的模式下使用的，而是用工程的方法來管理文件。其中的文件包括源程序如C語言、匯編語言、頭文件等都能夠放在工程工程文件里進(jìn)行統(tǒng)一的管理。創(chuàng)立新的應(yīng)用程序就按照下面所介紹的方法來。1一個工程工程文件；2挑選自己所用到的單片機；3創(chuàng)立源程序文件后寫入程序的代碼；4將創(chuàng)立的不曾編譯的工程文件save；5將未經(jīng)編譯的程序文件增加到此工程中。出現(xiàn)的問題和解決方法在系統(tǒng)設(shè)計完成后進(jìn)入調(diào)試階

51、段，往往并不能直接得到所要的結(jié)果，即很難做到一次性成功。原因主要來自于硬件局部設(shè)計存在的問題和軟件編程局部程序上的錯誤等。首先，由于對單片機掌握并不十分熟練導(dǎo)致，對一些接口的功能理解沒有十分透徹，因此在硬件連接時存在錯誤，經(jīng)過查閱資料和與指導(dǎo)老師交流，反復(fù)修改，最終解決了硬件問題。其次，在編程過程中，由于對C語言編寫的不熟練，在編寫過程中出現(xiàn)不少疑難，但經(jīng)過反復(fù)查閱資料，認(rèn)真理解，最終按照繪制好的程序流程圖編寫好了程序。最后，在Proteus中繪制好電路圖，檢驗無誤后，給AT89S52加載.HEX程序文件,但并沒有得到預(yù)期的結(jié)果。1 反復(fù)排查中，發(fā)現(xiàn)首先程序中有語句錯誤，經(jīng)過KEIL的反復(fù)調(diào)試

52、，排除程序中的語法錯誤.2 運行仿真，顯示屏仍然無顯示結(jié)果，經(jīng)過反復(fù)檢查調(diào)試，發(fā)現(xiàn)掃描順序與顯示屏引腳的連接順序有不一致的情況。于是，通過仔細(xì)分析，對設(shè)計做認(rèn)真修改。5.4 keil與proteus聯(lián)合仿真及調(diào)試5.4.1 keil運行流程Keil支持51系列的單片機的仿真，可通過系統(tǒng)設(shè)置生成51可執(zhí)行的hex文件。Keil編譯界面進(jìn)行編譯之前先進(jìn)行工程仿真配置，工程配置界面如圖5-1所示，在“Device中進(jìn)行CPU型號選擇，本系統(tǒng)中選用AT89S52芯片，“Output中選擇“Create HEXFile，以便生成AT89S52可執(zhí)行的hex文件。也方便加載到proteus里的單片機中進(jìn)行

53、仿真，并且“Debug中選擇調(diào)試方式為proteus。在keil中編寫程序并進(jìn)行編譯，生成hex文件。圖5-1 Keil工程配置圖5.4.2 protues 運行流程Proteus ISIS的運行界面是一種規(guī)那么的界面窗口。Proteus程序被運行后，首先就是軟件的主界面。通過左側(cè)工具欄中的P(從庫中選擇元件命令)命令，在Pick Devices 左側(cè)窗口中輸入自己所需元器件的前幾個字符，點擊確認(rèn)后將元件放置在圖中并企鵝調(diào)整方向，然后位置，設(shè)置其參數(shù)值，最后進(jìn)行連線。5.4.3 仿真結(jié)果5-1仿真總電路圖5-2 初始界面顯示5-3 輸入單價顯示5-4計算總價格顯示5-4調(diào)整重量顯示5-5 計算

54、總價結(jié)果顯示5-6 價格清零顯示5.5 本章小結(jié) 本章結(jié)合軟硬件對整個系統(tǒng)進(jìn)行了整體調(diào)試。首先將自己編寫的程序在Keil Vision3中進(jìn)行編譯，盡量發(fā)現(xiàn)并改正其錯誤的程序，然后將編譯最后生成的HEX文件寫入單片機，得出了完整的調(diào)試結(jié)果，最后結(jié)果說明我的設(shè)計方案正確，測量準(zhǔn)確，實現(xiàn)了預(yù)期功能。結(jié)論本設(shè)計的研究課題為智能電子秤的設(shè)計，要求能夠自主分析電子秤的工作原理、根本功能，最后編寫軟件程序連接硬件電路來實現(xiàn)功能。電子秤根本功能包括顯示和調(diào)節(jié)，需要單價、質(zhì)量、總價的正確顯示和單價大小調(diào)整功能。另外需要說明的是，各個模塊是可以替換的，本次設(shè)計可以用其他顯示器代替液晶顯示器，如LED數(shù)碼管顯示等。鍵盤方面