電子秤-課程-傳感器與檢測技術(shù)課件

電子秤系統(tǒng)設(shè)計

本講座旨在配合課程設(shè)計，試圖以一臺實用的小型電子秤作為對象了解電子秤的基本結(jié)構(gòu)，總體設(shè)計思想，每個電路環(huán)節(jié)的器件選用及計算方法。通過方案制定和系統(tǒng)分析，使我們進一步加深了解在電子秤設(shè)計中，需要我們做哪些工作，如何著手開展設(shè)計工作。技術(shù)指標，經(jīng)濟成本的控制，性價比的評估。構(gòu)成滿足技術(shù)要求的系統(tǒng)。

電子秤系統(tǒng)設(shè)計講座的主要內(nèi)容如下:

1.電子秤的基本結(jié)構(gòu)

2.荷重傳感器的選用

3.放大器電路與設(shè)計

4.A/D轉(zhuǎn)換器的選用與設(shè)計

5.鍵盤與顯示電路的設(shè)計

6.單片機及其部分程序解讀講座的主要內(nèi)容如下:一.系統(tǒng)框圖

一.系統(tǒng)框圖

本系統(tǒng)采用了低功能單片機89C2051作為測量儀表的核心，使得整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，功能強大，性價比高。。

電子秤測量系統(tǒng)的工作原理:

儀表通電后，在秤重過程中由貨物重量經(jīng)荷重傳感器的信號轉(zhuǎn)換，輸出相應(yīng)的毫伏電壓，通過運算放大器放大和標度變換轉(zhuǎn)送A/D轉(zhuǎn)換器。本系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器采用了V/F型積分轉(zhuǎn)換器，它將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的以脈沖序列方式的頻率輸出。單片機89C2051嚴格控制每一次采樣時間，保持每一次計數(shù)的閘門時間間隔的一致性。單片機通過應(yīng)用程序,把當次的采樣頻率f進行標度轉(zhuǎn)換形成顯示器可使用的串行代碼數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用了低功能單片機89C2051作為在測量荷重期間，系統(tǒng)可隨時接受人機對話請求。人機對話僅通過鍵盤接受校正值。校正有兩個內(nèi)容，其一，“零點校正”，按“設(shè)置”鍵，將空負荷下的采樣值記錄下來存入E2PROM型號為24LC02B；其二，“斜率校正”，將標準重量（砝碼）作為秤重對象放入托盤，按“校正”鍵，單片機將采樣值記錄下來并通過計算將新的斜率存入E2PROM型號為24LC02B。這兩種校正的方法如下：

（1）零點校正：電子秤的長期使用，由于傳感器，放大器的零點漂移，使得出廠時調(diào)整好的零點發(fā)生偏移而導致秤重時引起恒定誤差Δ，經(jīng)過“設(shè)置”鍵校正，實際上把零漂值存儲起來，以后每次側(cè)重時采樣值調(diào)整：去除零漂誤差。在測量荷重期間，系統(tǒng)可隨時接受人機對話請求。人機對話僅通過鍵（2）斜率校正：系統(tǒng)除了零點漂移不可避免外，秤重機構(gòu)的靈敏度，放大器的增益也會受到使用時間的影響而發(fā)生變化，斜率校正實際上是滿度調(diào)整。關(guān)系式：

其中，可K為斜率，f為采樣頻率，Xy荷重。（2）斜率校正：二測量系統(tǒng)的電路分析：1.荷重傳感器秤重,本質(zhì)上是測量一個靜態(tài)壓力:對象是重力。計量重量，是許多商業(yè)活動，生產(chǎn)過程中中經(jīng)常發(fā)生的內(nèi)容，它體現(xiàn)出貨物交易的依據(jù)，安全的基本要求。秤重的過程,首先把貨物的重力通過一個稱荷重傳感器轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓信號，然后經(jīng)過放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后成為讀數(shù)。荷重傳感器有多種：應(yīng)變片傳感器，半導體壓阻式傳感器，壓磁式傳感器，壓電式傳感器等等。當前最常用的為應(yīng)變片傳感器。二測量系統(tǒng)的電路分析：應(yīng)變片傳感器：包括：應(yīng)變片電阻，試件（彈性元件）。應(yīng)變片傳感器：運用應(yīng)變片傳感器的基本認識：（1）主要轉(zhuǎn)換的物理參數(shù)是應(yīng)變量：。（2）當應(yīng)變片粘貼在彈性體表面上，形成剛性連接后，應(yīng)變量正比于彈性體受力大??；在一定的壓力F下，彈性體應(yīng)變的大小將取決于彈性材料的幾何尺寸和彈性模量。（3）應(yīng)變片的粘貼是十分講究的工藝，需要克服剛性程度，長期使用的機械蠕動，防潮，防霉變，防腐蝕等技術(shù)要求。（4）應(yīng)變片電阻R與應(yīng)變的線性度和一致性。運用應(yīng)變片傳感器的基本認識：2．放大器：絕大多數(shù)的電子秤都采應(yīng)變式傳感器作為荷重變換器。這是因為應(yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，精度高，非線性誤差小，量程調(diào)整容易等優(yōu)點。本系統(tǒng)采用的是平行梁式，這是一種根據(jù)彈性材料受到壓力后變形產(chǎn)生應(yīng)變，使粘貼在彈性材料上的應(yīng)變元件或壓縮或拉伸，引起應(yīng)變元件的電阻相應(yīng)變化。為了提高靈敏度，一般采用4個性能完全相同應(yīng)變元件構(gòu)成全臂差動電橋。電橋的輸出關(guān)系式：

2．放大器：標稱值：R=120Ω，E=6V，額定輸出:1.3mV/V,實際滿度輸出7.8mV/6V顯然,由應(yīng)變元件構(gòu)成全臂差動電橋的輸出信是微弱的,必須通過信號放大才有讀數(shù)意義。

標稱值：R=120Ω，E=6V，額定輸出:1.3m本系統(tǒng)采用單電源工作的運算放大器與電橋電路連接成反向放大電路。放大器輸出:

(3-3)

考慮到V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍要求（0~5V），且留有一定的余量。選擇R2值。實驗證明，所選用的V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓為3.5V,估算放大器增益:(3-4)本系統(tǒng)采用單電源工作的運算放大器與電橋電路連接成反向放大電路根據(jù)說明書給出的實際滿度輸出7.8mV。即,最大輸出。因設(shè)置了衰減系數(shù)為0.8,所以實際輸入給V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓為3.54V。根據(jù)說明書給出的實際滿度輸出7.8mV。3．V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器本系統(tǒng)采用電壓/頻率轉(zhuǎn)換器LM331作為A/D轉(zhuǎn)換器。其特點是：體積小，精度高，價格低，串行輸出，占用CPU的I/O線少。其最突出的不足之處是轉(zhuǎn)換速度慢。以下是LM331一些主要技術(shù)指標：（1）最大線性度0.01%，（2）滿量程頻率范圍1HZ~100KHZ同類器件有：AD650，AD651，AD652。3．V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部邏輯電路：內(nèi)部邏輯電路：

圖為電壓/頻率轉(zhuǎn)換器LM331的簡化功能框圖。內(nèi)部能隙基準電路產(chǎn)生1.9V直流電壓,送到2腳,（基準電壓供測試）外接RS形成基準電流：

I=1.9/RS。（I=50~500uA）。

輸入電壓Vin送比較器，引腳6通常與1腳連接，當K合上后流過恒電流在RL上產(chǎn)生壓降Vx作為閾值電壓。在單脈沖定時器上設(shè)有定時比較器，一個輸入端恒接作為參考電壓，另一個輸入端接引腳5。若，單脈沖定時器內(nèi)部的RS觸發(fā)器產(chǎn)生復位信號使K斷開,又迫使驅(qū)動晶體管截止。復位后使引腳5與地短接，電容C1上的電荷釋放，電壓下降。使,這個單脈沖定時器的定時周期為：t=1.1R1C1。輸入電壓Vin送比較器與VX進行比較.因為K合之前VcL=0,則Vin>VX,輸入比較器圖為電壓/頻率轉(zhuǎn)換器LM331的簡化功能框圖。內(nèi)部能隙基準使得RS觸發(fā)器產(chǎn)生啟動信號使K閉合,基準電流向CL充電。使VX上升，直至VX>Vin。輸入比較器翻轉(zhuǎn),迫使單脈沖定時器產(chǎn)生復位信號使K斷開,CL向RL放電,使VX<Vin。然后輸入比較器再次啟動定時器，開始下一次循環(huán)。波形分析：

單脈沖定時器內(nèi)部的RS觸發(fā)器產(chǎn)生復位信號使K斷開,又迫使驅(qū)動晶體管截止，使V3為高電平，VX<Vin?；鶞孰娏飨駽L充電。使VX上升，直至VX>Vin。此時驅(qū)動晶體管導通。從波形圖看，VX>Vin后，要關(guān)閉K是發(fā)生在時刻。而使驅(qū)動晶體管截止是在VX<Vin時刻。對CL充電平均電流：

IAVE=i*t*Fout

CL對RL放電電流：VX/RL=Vin/RL。使得RS觸發(fā)器產(chǎn)生啟動信號使K閉合,基準電流向CL充電。使顯然，LM331工作時：充電平均電流=放電電流:

顯然，LM331工作時：充電平均電流=放電電流:3．組合型顯示器

本系統(tǒng)采用的顯示是內(nèi)含驅(qū)動邏輯電路，盡管無法解剖這個電路，但根據(jù)外部特性，可以自行設(shè)計出來。下圖是顯示器外部引腳圖，可以知道，它是一個串行信號傳輸顯示數(shù)據(jù)，3．組合型顯示器有3個引腳，分別定義為：CLOCK：時鐘節(jié)拍，它確定了傳輸顯示數(shù)據(jù)的波特率；DATA：數(shù)據(jù)線，傳輸顯示數(shù)據(jù)脈沖序列；ON/OFF：控制信號，根據(jù)時序要求，控制刷新（ON），保持（OFF），它防止顯示器在線數(shù)據(jù)因受干擾丟失。在顯示器上刷新顯示數(shù)據(jù)時，控制信號“ON/OFF”處于“OFF”狀態(tài)，鎖存器關(guān)閉，不允許改變數(shù)據(jù)；處于“OFF”狀態(tài)，鎖存器打開，更新鎖存器數(shù)據(jù)；輸入的數(shù)據(jù)按“CLOCK”時鐘節(jié)拍逐位由“DATA”線送移位寄存器。由于每次僅刷新一位數(shù)碼管的數(shù)字，故這種顯示方式仍為動態(tài)掃描形式。單片機采用定時中斷服務(wù)程序，進行定時刷新。有3個引腳，分別定義為：限于器件采購的難度，也可以按下圖設(shè)計：限于器件采購的難度，也可以按下圖設(shè)計：刷新一位顯示器的操作過程：（1）關(guān)閉74LS138控制的所有位碼線；（瞬時迫使顯示器全暗）（2）對74LS164輸入串行數(shù)據(jù)；（100微秒）（3）選通需要刷新的某一位顯示器；（點亮時間保持幾毫秒）

刷新一位顯示器的操作過程：

三.單片機的主控程序單片機是系統(tǒng)的核心控制部件。電路各部分都完全按照單片機內(nèi)含的工作程序，正確有序的運行。為此，有必要對本系統(tǒng)的程序流程作簡要介紹。

1.單片機89C2051芯片

89C2051為MCS-51系列的一種低功能單片機，其特點是：體積小，引腳少一半。沒有P1口，P2口，以及省掉了PSEN，ALE，EA，P3.7(RD)。很顯然,89C2051失去了對外尋址功能，對外讀寫數(shù)據(jù)功能。但是，P1.2~P1.7具有很強的驅(qū)動功能,可以直接帶負載。其他保留下來的引腳與原來的功能一致所采用的指令系統(tǒng)與原來的MCS-51系列完全相同。只是某些指令是無效的。三.單片機的主控程序89C2051只有P1，P3口作為I/O口，允許對外傳輸數(shù)據(jù)或輸入輸出控制信號。如圖所示，P1.5~P1.7負責輸出顯示數(shù)據(jù);P1.2~P1.4負責鍵盤輸入;P3.2,P3.3負責校正參數(shù)存儲.整個系統(tǒng)由于功能比較簡單,采用89C2051低功能單片機的性能價格比高。89C2051只有P1，P3口作為I/O口，允許對外傳輸數(shù)據(jù)

2.電子秤工作流程

每個系統(tǒng)程序都具有一個“初始化”程序段，所謂“初始化”就是定義某些特殊寄存器的功能，如定時器T0/T1的含義,中斷字的設(shè)置,內(nèi)部RAM的清理和預設(shè)等，這些工作是依據(jù)系統(tǒng)要求而設(shè)定的。如下：

MAIN:CLRA

MOVP1,A；

P1口清零。

MOVTMOD#51H；

T0為定時器，且自動賦初始值。

MOVTH0,#0F8H；

設(shè)置定時器初始值。

MOVTL0,#0CH

MOVR6,#80H；

將內(nèi)部RAM清零，范圍#20H～#7FH。

MOVR0,#20H

CLRAMMM:MOV@R0,AINCR0DJNZR6,MMM

2.電子秤工作流程

MOVSP,#40H；

堆棧入口地址為#40。

SETBEA；

打開中斷

SETBTR0;

啟動定時器計數(shù)。

CLR20H；

控制標志號預置。。。。。。。。鍵盤管理程序

單片機的鍵盤設(shè)計可以有兩種方式來實現(xiàn)。（1）中斷法

即在系統(tǒng)運行時任何時刻按下其中任一個按鍵都會向單片機提出中斷申請。單片機立刻響應(yīng)，停止當前工作轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。完成人機對話后再繼續(xù)原來的工作。

優(yōu)點：響應(yīng)及時、優(yōu)先權(quán)高，修改或補充任務(wù)不會破壞整個程序結(jié)構(gòu)。

缺點：電子秤在信號采集時一旦中斷，信號采集數(shù)據(jù)會遭到破壞，導致讀數(shù)發(fā)生明顯錯誤。由于外部中斷始終開放著，容易受到電磁干擾的影響，導致誤操作。

（2）查詢方式在規(guī)定時刻才主動詢問外部是否有按鍵按下，如果發(fā)現(xiàn)有按鍵信號，接下來根據(jù)按鍵入口位置來決定進行何種管理工作。優(yōu)點：能保證數(shù)據(jù)采集的完整性，也能防止電磁干擾的影響。本系統(tǒng)采用的是查詢方式鍵盤管理。缺點：這種方式受到時間段限制，靈活性不夠并且程序編制比較困難。上圖所示，電子秤儀表設(shè)有三個鍵位，分別執(zhí)行零點校正，斜率校正和確定。當開機后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)空載條件下讀數(shù)不為零，就按零點校正鍵會自動復零。在秤臺上放入一個標準砝碼，觀察儀表讀數(shù)是否符合砝碼重量，如果存在誤差，就按斜率校正鍵會自動調(diào)整斜率K值來滿足測量范圍。確定鍵是認定校正設(shè)置。

考慮到查詢方式鍵盤管理的時間性，通常設(shè)置在每次數(shù)據(jù)采集之前對鍵盤狀態(tài)進行查詢，在數(shù)據(jù)采集過程中是不允許查詢或處理鍵盤管理工作。

（2）查詢方式中斷服務(wù)程序：主要是完成定時對顯示器各數(shù)碼位進行刷新，實現(xiàn)動態(tài)顯示。同時提供了基準時間（利用晶振的高穩(wěn)定性），給出V/F轉(zhuǎn)換器標準的采樣閘門時間（100毫秒）。如下是一段可以支持上述功能的中斷服務(wù)程序的典型程序。

定義：#30H～#33H的RAM為顯示緩沖區(qū)；

#3FH的RAM為顯示緩沖區(qū)指針；

P1.7為串行數(shù)據(jù)線，P1.6為時鐘線；

#6CH的RAM為閘門時間計數(shù)器。

P1.0～P1.3為數(shù)碼管選通線(這與上圖所示的原理圖不同)。

中斷服務(wù)程序：中斷服務(wù)程序流程：動態(tài)顯示一位刷新

中斷服務(wù)程序流程：動態(tài)顯示一位刷新中斷服務(wù)程序流程：V/F轉(zhuǎn)換器的閘門時間基準中斷服務(wù)程序流程：V/F轉(zhuǎn)換器的閘門時間基準小結(jié)：通過對一臺小型電子秤進行系統(tǒng)分析，去了解設(shè)計者針對設(shè)計任務(wù)把自己的設(shè)計思想，設(shè)計方法充分體現(xiàn)在產(chǎn)品的研發(fā)中。1。設(shè)計任務(wù)：測量范圍，測量精度，使用形式，使用功能

2。

設(shè)計思想：提高性價比，提高可靠性，在滿足技術(shù)指標的前提下簡化電路，降低成本，方便維護。3。設(shè)計方法：系統(tǒng)硬件與系統(tǒng)軟件在設(shè)計中應(yīng)同時考慮，并行調(diào)整。選用器件應(yīng)在同類品種中反復比較，不僅要符合技術(shù)指標的要求，而且還要注意市場供應(yīng)的可能性。

總之一項真正的成熟設(shè)計并不是輕而易舉的事情，很可能進行多次修改，不斷積累經(jīng)驗，甚至需要做大量的實驗來證明自己的設(shè)計方案是否可行，是否更加合理。小結(jié)：電子秤-課程——傳感器與檢測技術(shù)課件電子秤-課程——傳感器與檢測技術(shù)課件電子秤-課程——傳感器與檢測技術(shù)課件電子秤系統(tǒng)設(shè)計

本講座旨在配合課程設(shè)計，試圖以一臺實用的小型電子秤作為對象了解電子秤的基本結(jié)構(gòu)，總體設(shè)計思想，每個電路環(huán)節(jié)的器件選用及計算方法。通過方案制定和系統(tǒng)分析，使我們進一步加深了解在電子秤設(shè)計中，需要我們做哪些工作，如何著手開展設(shè)計工作。技術(shù)指標，經(jīng)濟成本的控制，性價比的評估。構(gòu)成滿足技術(shù)要求的系統(tǒng)。

電子秤系統(tǒng)設(shè)計講座的主要內(nèi)容如下:

1.電子秤的基本結(jié)構(gòu)

2.荷重傳感器的選用

3.放大器電路與設(shè)計

4.A/D轉(zhuǎn)換器的選用與設(shè)計

5.鍵盤與顯示電路的設(shè)計

6.單片機及其部分程序解讀講座的主要內(nèi)容如下:一.系統(tǒng)框圖

一.系統(tǒng)框圖

本系統(tǒng)采用了低功能單片機89C2051作為測量儀表的核心，使得整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，功能強大，性價比高。。

電子秤測量系統(tǒng)的工作原理:

儀表通電后，在秤重過程中由貨物重量經(jīng)荷重傳感器的信號轉(zhuǎn)換，輸出相應(yīng)的毫伏電壓，通過運算放大器放大和標度變換轉(zhuǎn)送A/D轉(zhuǎn)換器。本系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器采用了V/F型積分轉(zhuǎn)換器，它將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的以脈沖序列方式的頻率輸出。單片機89C2051嚴格控制每一次采樣時間，保持每一次計數(shù)的閘門時間間隔的一致性。單片機通過應(yīng)用程序,把當次的采樣頻率f進行標度轉(zhuǎn)換形成顯示器可使用的串行代碼數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用了低功能單片機89C2051作為在測量荷重期間，系統(tǒng)可隨時接受人機對話請求。人機對話僅通過鍵盤接受校正值。校正有兩個內(nèi)容，其一，“零點校正”，按“設(shè)置”鍵，將空負荷下的采樣值記錄下來存入E2PROM型號為24LC02B；其二，“斜率校正”，將標準重量（砝碼）作為秤重對象放入托盤，按“校正”鍵，單片機將采樣值記錄下來并通過計算將新的斜率存入E2PROM型號為24LC02B。這兩種校正的方法如下：

（1）零點校正：電子秤的長期使用，由于傳感器，放大器的零點漂移，使得出廠時調(diào)整好的零點發(fā)生偏移而導致秤重時引起恒定誤差Δ，經(jīng)過“設(shè)置”鍵校正，實際上把零漂值存儲起來，以后每次側(cè)重時采樣值調(diào)整：去除零漂誤差。在測量荷重期間，系統(tǒng)可隨時接受人機對話請求。人機對話僅通過鍵（2）斜率校正：系統(tǒng)除了零點漂移不可避免外，秤重機構(gòu)的靈敏度，放大器的增益也會受到使用時間的影響而發(fā)生變化，斜率校正實際上是滿度調(diào)整。關(guān)系式：

其中，可K為斜率，f為采樣頻率，Xy荷重。（2）斜率校正：二測量系統(tǒng)的電路分析：1.荷重傳感器秤重,本質(zhì)上是測量一個靜態(tài)壓力:對象是重力。計量重量，是許多商業(yè)活動，生產(chǎn)過程中中經(jīng)常發(fā)生的內(nèi)容，它體現(xiàn)出貨物交易的依據(jù)，安全的基本要求。秤重的過程,首先把貨物的重力通過一個稱荷重傳感器轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓信號，然后經(jīng)過放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后成為讀數(shù)。荷重傳感器有多種：應(yīng)變片傳感器，半導體壓阻式傳感器，壓磁式傳感器，壓電式傳感器等等。當前最常用的為應(yīng)變片傳感器。二測量系統(tǒng)的電路分析：應(yīng)變片傳感器：包括：應(yīng)變片電阻，試件（彈性元件）。應(yīng)變片傳感器：運用應(yīng)變片傳感器的基本認識：（1）主要轉(zhuǎn)換的物理參數(shù)是應(yīng)變量：。（2）當應(yīng)變片粘貼在彈性體表面上，形成剛性連接后，應(yīng)變量正比于彈性體受力大??；在一定的壓力F下，彈性體應(yīng)變的大小將取決于彈性材料的幾何尺寸和彈性模量。（3）應(yīng)變片的粘貼是十分講究的工藝，需要克服剛性程度，長期使用的機械蠕動，防潮，防霉變，防腐蝕等技術(shù)要求。（4）應(yīng)變片電阻R與應(yīng)變的線性度和一致性。運用應(yīng)變片傳感器的基本認識：2．放大器：絕大多數(shù)的電子秤都采應(yīng)變式傳感器作為荷重變換器。這是因為應(yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，精度高，非線性誤差小，量程調(diào)整容易等優(yōu)點。本系統(tǒng)采用的是平行梁式，這是一種根據(jù)彈性材料受到壓力后變形產(chǎn)生應(yīng)變，使粘貼在彈性材料上的應(yīng)變元件或壓縮或拉伸，引起應(yīng)變元件的電阻相應(yīng)變化。為了提高靈敏度，一般采用4個性能完全相同應(yīng)變元件構(gòu)成全臂差動電橋。電橋的輸出關(guān)系式：

2．放大器：標稱值：R=120Ω，E=6V，額定輸出:1.3mV/V,實際滿度輸出7.8mV/6V顯然,由應(yīng)變元件構(gòu)成全臂差動電橋的輸出信是微弱的,必須通過信號放大才有讀數(shù)意義。

標稱值：R=120Ω，E=6V，額定輸出:1.3m本系統(tǒng)采用單電源工作的運算放大器與電橋電路連接成反向放大電路。放大器輸出:

(3-3)

考慮到V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍要求（0~5V），且留有一定的余量。選擇R2值。實驗證明，所選用的V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓為3.5V,估算放大器增益:(3-4)本系統(tǒng)采用單電源工作的運算放大器與電橋電路連接成反向放大電路根據(jù)說明書給出的實際滿度輸出7.8mV。即,最大輸出。因設(shè)置了衰減系數(shù)為0.8,所以實際輸入給V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓為3.54V。根據(jù)說明書給出的實際滿度輸出7.8mV。3．V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器本系統(tǒng)采用電壓/頻率轉(zhuǎn)換器LM331作為A/D轉(zhuǎn)換器。其特點是：體積小，精度高，價格低，串行輸出，占用CPU的I/O線少。其最突出的不足之處是轉(zhuǎn)換速度慢。以下是LM331一些主要技術(shù)指標：（1）最大線性度0.01%，（2）滿量程頻率范圍1HZ~100KHZ同類器件有：AD650，AD651，AD652。3．V/F模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部邏輯電路：內(nèi)部邏輯電路：

圖為電壓/頻率轉(zhuǎn)換器LM331的簡化功能框圖。內(nèi)部能隙基準電路產(chǎn)生1.9V直流電壓,送到2腳,（基準電壓供測試）外接RS形成基準電流：

I=1.9/RS。（I=50~500uA）。

輸入電壓Vin送比較器，引腳6通常與1腳連接，當K合上后流過恒電流在RL上產(chǎn)生壓降Vx作為閾值電壓。在單脈沖定時器上設(shè)有定時比較器，一個輸入端恒接作為參考電壓，另一個輸入端接引腳5。若，單脈沖定時器內(nèi)部的RS觸發(fā)器產(chǎn)生復位信號使K斷開,又迫使驅(qū)動晶體管截止。復位后使引腳5與地短接，電容C1上的電荷釋放，電壓下降。使,這個單脈沖定時器的定時周期為：t=1.1R1C1。輸入電壓Vin送比較器與VX進行比較.因為K合之前VcL=0,則Vin>VX,輸入比較器圖為電壓/頻率轉(zhuǎn)換器LM331的簡化功能框圖。內(nèi)部能隙基準使得RS觸發(fā)器產(chǎn)生啟動信號使K閉合,基準電流向CL充電。使VX上升，直至VX>Vin。輸入比較器翻轉(zhuǎn),迫使單脈沖定時器產(chǎn)生復位信號使K斷開,CL向RL放電,使VX<Vin。然后輸入比較器再次啟動定時器，開始下一次循環(huán)。波形分析：

單脈沖定時器內(nèi)部的RS觸發(fā)器產(chǎn)生復位信號使K斷開,又迫使驅(qū)動晶體管截止，使V3為高電平，VX<Vin?；鶞孰娏飨駽L充電。使VX上升，直至VX>Vin。此時驅(qū)動晶體管導通。從波形圖看，VX>Vin后，要關(guān)閉K是發(fā)生在時刻。而使驅(qū)動晶體管截止是在VX<Vin時刻。對CL充電平均電流：

IAVE=i*t*Fout

CL對RL放電電流：VX/RL=Vin/RL。使得RS觸發(fā)器產(chǎn)生啟動信號使K閉合,基準電流向CL充電。使顯然，LM331工作時：充電平均電流=放電電流:

顯然，LM331工作時：充電平均電流=放電電流:3．組合型顯示器

本系統(tǒng)采用的顯示是內(nèi)含驅(qū)動邏輯電路，盡管無法解剖這個電路，但根據(jù)外部特性，可以自行設(shè)計出來。下圖是顯示器外部引腳圖，可以知道，它是一個串行信號傳輸顯示數(shù)據(jù)，3．組合型顯示器有3個引腳，分別定義為：CLOCK：時鐘節(jié)拍，它確定了傳輸顯示數(shù)據(jù)的波特率；DATA：數(shù)據(jù)線，傳輸顯示數(shù)據(jù)脈沖序列；ON/OFF：控制信號，根據(jù)時序要求，控制刷新（ON），保持（OFF），它防止顯示器在線數(shù)據(jù)因受干擾丟失。在顯示器上刷新顯示數(shù)據(jù)時，控制信號“ON/OFF”處于“OFF”狀態(tài)，鎖存器關(guān)閉，不允許改變數(shù)據(jù)；處于“OFF”狀態(tài)，鎖存器打開，更新鎖存器數(shù)據(jù)；輸入的數(shù)據(jù)按“CLOCK”時鐘節(jié)拍逐位由“DATA”線送移位寄存器。由于每次僅刷新一位數(shù)碼管的數(shù)字，故這種顯示方式仍為動態(tài)掃描形式。單片機采用定時中斷服務(wù)程序，進行定時刷新。有3個引腳，分別定義為：限于器件采購的難度，也可以按下圖設(shè)計：限于器件采購的難度，也可以按下圖設(shè)計：刷新一位顯示器的操作過程：（1）關(guān)閉74LS138控制的所有位碼線；（瞬時迫使顯示器全暗）（2）對74LS164輸入串行數(shù)據(jù)；（100微秒）（3）選通需要刷新的某一位顯示器；（點亮時間保持幾毫秒）

刷新一位顯示器的操作過程：

三.單片機的主控程序單片機是系統(tǒng)的核心控制部件。電路各部分都完全按照單片機內(nèi)含的工作程序，正確有序的運行。為此，有必要對本系統(tǒng)的程序流程作簡要介紹。

1.單片機89C2051芯片

89C2051為MCS-51系列的一種低功能單片機，其特點是：體積小，引腳少一半。沒有P1口，P2口，以及省掉了PSEN，ALE，EA，P3.7(RD)。很顯然,89C2051失去了對外尋址功能，對外讀寫數(shù)據(jù)功能。但是，P1.2~P1.7具有很強的驅(qū)動功能,可以直接帶負載。其他保留下來的引腳與原來的功能一致所采用的指令系統(tǒng)與原來的MCS-51系列完全相同。只是某些指令是無效的。三.單片機的主控程序89C2051只有P1，P3口作為I/O口，允許對外傳輸數(shù)據(jù)或輸入輸出控制信號。如圖所示，P1.5~P1.7負責輸出顯示數(shù)據(jù);P1.2~P1.4負責鍵盤輸入;P3.2,P3.3負責校正參數(shù)存儲.整個系統(tǒng)由于功能比較簡單,采用89C2051低功能單片機的性能價格比高。89C2051只有P1，P3口作為I/O口，允許對外傳輸數(shù)據(jù)

2.電子秤工作流程

每個系統(tǒng)程序都具有一個“初始化”程序段，所謂“初始化”就是定義某些特殊寄存器的功能，如定時器T0/T1的含義,中斷字的設(shè)置,內(nèi)部RAM的清理和預設(shè)等，這些工作是依據(jù)系統(tǒng)要求而設(shè)定的。如下：

MAIN:CLRA

MOVP1,A；

P1口清零。

MOVTMOD#51H；

T0為定時器，且自動賦初始值。

MOVTH0,#0F8H；

設(shè)置定時器初始值。

MOVTL0,#0CH

MOVR6,#80H；

將內(nèi)部RAM清零，范圍#20H～#7FH。

MOVR0,#20H

CLRAMMM:MOV@R0,AINCR0DJNZR6,MMM

2.電子秤工作流程

MOVSP,#40H；

堆棧入口地址為#40。

SETBEA；

打開中斷

SETBTR0;

啟動定時器計數(shù)。

CLR20H；

控制標志號預置。