數(shù)字顯示電子秤的設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：數(shù)字顯示電子秤的設(shè)計(jì)分院：電信分院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化（電牽方向）摘要本文主要介紹了數(shù)字電子秤的硬件電路結(jié)構(gòu)及其中的原理，所設(shè)計(jì)的電子秤具有基本稱重、鍵盤輸入、計(jì)算價(jià)格、顯示、超重報(bào)警功能。電子秤的測量范圍為0-10Kg，測量精度達(dá)到1g，有高精度，低成本的特征。首先用傳感器把重量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再將電壓信號(hào)放大輸入A/D轉(zhuǎn)換，利用A/D轉(zhuǎn)換工具將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，得到的數(shù)字信號(hào)傳送至單片機(jī)，通過程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)稱重功能，然后將重量與鍵盤輸入單價(jià)相乘計(jì)算出總價(jià)，并將重量和價(jià)格用LED顯示出來。關(guān)鍵詞：電子秤；稱重傳感器；單片機(jī)AbstractThispapermainlyintroducesthestructureofadigitalelectronicscale’sthehardwarecircuitanditsprinciple.Thefunctionsofadigitalelectronicscaleareweighing,keyboardinput,pricecalculation,display,overweightalarm.ElectronicScaleisofthe0-10Kgmeasurementrange,1gmeasurementaccuracy,ahigh-precision,low-cost,portablefeatures.Firstly,itusesweighingsensorstoconverttheweightsignaltovoltagesignal,thenamplifysvoltagesignal,inputittoA/Dconverter;secondlyA/Dconverterconvertsanalogsignalstodigitalsignals,thedigitalsignalwillbesenttothemicrocontroller,throughtheprocessofSignalprocessing,theweightandpricewillbedisplayedonLED.Keywordsdigital；electronicscale;weighingsensor;MCU目錄摘要 IVAbstract V目錄 6前言 7第一章緒論 81.1設(shè)計(jì)背景及意義 81.2數(shù)字顯示電子秤的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 8一、研究現(xiàn)狀： 8二、發(fā)展趨勢： 91.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 10第二章數(shù)字顯示電子秤的總體設(shè)計(jì) 112.1數(shù)字顯示電子秤的工作原理 112.2設(shè)計(jì)基本要求 11第3章數(shù)字顯示電子秤的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 123.1傳感器模塊 123.2A/D轉(zhuǎn)換模塊 123.2.1AD7705的結(jié)構(gòu) 123.2.2器件功能 133.2.3AD7705各引腳功能 143.3單片機(jī)模塊 153.4鍵盤顯示模塊 163.4.1鍵盤鍵的功能 163.4.2鍵盤和顯示電路 173.5過量程報(bào)警模塊 18第四章數(shù)字電子秤軟件設(shè)計(jì) 194.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 194.2鍵盤軟件設(shè)計(jì) 194.2.1鍵盤掃描 204.2.2數(shù)字顯示 204.3A/D轉(zhuǎn)換程序 214.4數(shù)據(jù)處理程序 224.4.1重量轉(zhuǎn)化 224.4.2價(jià)格計(jì)算 22第五章數(shù)字顯示電子秤的設(shè)計(jì)結(jié)論 23參考文獻(xiàn) 24附錄一： 25附錄二 28致謝 29前言電子稱重技術(shù)是現(xiàn)代稱重計(jì)量和控制系統(tǒng)工程的重要基礎(chǔ)之一，電子衡器經(jīng)過40年的不斷改進(jìn)和完善，從上世紀(jì)60年代的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字化智能型。由于它具有稱量準(zhǔn)確、快速，讀取方便，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，便于與電子計(jì)算機(jī)結(jié)合而實(shí)現(xiàn)稱重計(jì)量與過程控制自動(dòng)化等特點(diǎn)，在工商貿(mào)易、能源交通、輕工食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、航空航天等部門得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)本著電子秤向高精度、高可靠方向研究,講述了用單片機(jī)控制A/D轉(zhuǎn)換、鍵盤輸入和數(shù)據(jù)顯示，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)鍵盤中斷、A/D采樣進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)特別適用于測量精度要求較高的場合,具有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。第一章講述了電子秤的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢以及設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，第二章講述了電子秤的總體設(shè)計(jì),第三章介紹了電子秤的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，第四章描述了電子秤的軟件設(shè)計(jì)，第五章電子秤的設(shè)計(jì)結(jié)論。第一章緒論1.1設(shè)計(jì)背景及意義物料計(jì)量是工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易流通中的重要環(huán)節(jié)。稱重裝置或衡器是不可缺少的計(jì)量工具。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和商品流通的擴(kuò)大，衡器的需求也日益增多，過去沿用的機(jī)械杠桿秤己不能適應(yīng)生產(chǎn)自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的要求。自上世紀(jì)六十年代以來，由于傳感器技術(shù)和電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子稱重技術(shù)日趨成熟，并逐步取代機(jī)械秤。尤其是上世紀(jì)七十年代初期，微處理機(jī)的出現(xiàn)使電子稱重技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展?？焖?、準(zhǔn)確、操作方便、消除人為誤差、功能多樣化等方面已成為現(xiàn)代稱重技術(shù)的主要特點(diǎn)。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時(shí)間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營管理等多方面的作用。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)對(duì)稱重儀表的要求也越來越高，要求儀表有更高抗干擾能力、更高的精度?；陔娮映拥默F(xiàn)狀，擬設(shè)計(jì)一種用單片機(jī)控制的高精度數(shù)字電子秤。這種高精度數(shù)字電子秤計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便，集質(zhì)量稱量功能與價(jià)格計(jì)算功能于一體，能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。1.2數(shù)字顯示電子秤的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢一、研究現(xiàn)狀：上世紀(jì)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。自上世紀(jì)60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過50多年的不斷改進(jìn)與完善，我國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。我國電子衡器的技術(shù)裝備和檢測試驗(yàn)手段基本達(dá)到國際上世紀(jì)90年代中期的水平。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新的發(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)量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點(diǎn)從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。但就總體而言，我國電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距，其主要差距是技術(shù)與工藝不夠先進(jìn)、工藝裝備與測試儀表老化、開發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。二、發(fā)展趨勢通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、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。小型化（體積小、高度低、重量輕，即小、薄、輕）

近幾年新研制的電子平臺(tái)秤結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了小薄輕的發(fā)展方向。對(duì)于低容量的電子平臺(tái)秤和電子輪軸秤，可采用將薄型或超薄型的圓形稱重傳感器，直接嵌入鋼板或鋁板底面與稱重傳感器外徑相同的盲孔內(nèi)，形成低外形的秤體結(jié)構(gòu)，稱重傳感器的數(shù)量和位置由秤的額定載荷和力學(xué)要求計(jì)算決定。鋼板或鋁板就是秤體的臺(tái)面，稱重傳感器既是傳感元件，又是承力支點(diǎn)，極大地減化了秤體結(jié)構(gòu)，減少了活動(dòng)連接環(huán)節(jié)，不但降低了成本，而且提高了穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)中等或較大容量的電子平臺(tái)秤、電子地上衡，已經(jīng)出現(xiàn)了采用方形或長方形閉合截面的薄壁型鋼，并聯(lián)排隊(duì)列焊接成一個(gè)整體的竹排式結(jié)構(gòu)的秤體，4個(gè)稱重傳感器分別安裝在最外邊兩根薄壁型鋼兩端的切口內(nèi)，安裝在稱重傳感器承力點(diǎn)上的固定支承就是秤體的承力支點(diǎn)，既減化了承力傳力機(jī)構(gòu)，又節(jié)省了秤體高度，這是一種很有發(fā)展前途的秤體結(jié)構(gòu)。對(duì)于大型電子平臺(tái)秤，可利用有限單元法進(jìn)行等強(qiáng)度和剛度計(jì)算，采用抗彎剛度大的型材和輕型波紋夾心鋼板等。

2.模塊化

對(duì)于大型或超大型的承載器結(jié)構(gòu)，如大型靜動(dòng)態(tài)電子汽車衡等，已開始采用幾種長度的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的模塊，經(jīng)過分體組合，而產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。以（5、6、7）m長的同寬度3種標(biāo)準(zhǔn)模塊為例，由單塊、二塊、三塊到四塊分體組合，可以組合成長度為（5～28）m的22種規(guī)格的分體式秤體結(jié)構(gòu)。當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)各行業(yè)用戶的需要，選擇其中10余種常用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格即可。這種模塊化的分體式秤體結(jié)構(gòu)，不僅提高了產(chǎn)品的通用性、互換性和可靠性，而且也大大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)還降低了成本，增強(qiáng)了企業(yè)的市場競爭能力。

3.集成化

對(duì)于某些品種和結(jié)構(gòu)的電子衡器，例如小型電子平臺(tái)秤、專用秤、便攜式靜動(dòng)態(tài)電子輪軸秤、靜動(dòng)態(tài)電子軌道衡等，都可以實(shí)現(xiàn)秤體與稱重傳感器，鋼軌與稱重傳感器，軌道衡秤體與鐵路線路一體化。如秤體與稱重傳感器一體化的便攜式靜動(dòng)態(tài)電子輪軸秤，多用硬鋁合金厚板制成。其結(jié)構(gòu)原理是經(jīng)過固溶熱處理強(qiáng)化的鋁合金板，或通過在4個(gè)角上鉆孔和銑槽分別形成4個(gè)懸臂梁型稱重傳感器；或在鋁合金板的底面銑出多個(gè)對(duì)稱的盲孔和盲槽形成整體剪切梁型稱重傳感器。這就使得秤體與稱重傳感器合二為一，即鋁合金板既是秤體臺(tái)面又是一個(gè)大板式稱重傳感器。以后者結(jié)構(gòu)的10t便攜式動(dòng)態(tài)電子輪軸秤為例，其尺寸為720mm×550mm×32mm，重量約為23kg。

4.智能化

電子衡器的稱重顯示控制器與電子計(jì)算機(jī)組合，利用電子計(jì)算機(jī)的智能來增加稱重顯示控制器的功能。使電子衡器在原有功能的基礎(chǔ)上，增加推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能，這就是當(dāng)今市場上采用微機(jī)化稱重顯示控制器的電子衡器與采用智能化稱重顯示控制器的電子衡器的根本區(qū)別。

5.綜合性

電子稱重技術(shù)的發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強(qiáng)基礎(chǔ)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(jì)量、自動(dòng)控制、信息處理等問題。例如在流量計(jì)量專業(yè)，如果按照傳統(tǒng)的理論和方法建造一套標(biāo)準(zhǔn)大流量測量系統(tǒng)，價(jià)格相當(dāng)昂貴。如果采用稱重法即質(zhì)量流量法，只要將重量和時(shí)間測量準(zhǔn)確，大流量的測量問題就迎刃而解了。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、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)。

6.組合性

在工業(yè)稱重計(jì)量過程或工藝流程中，不少稱重計(jì)量系統(tǒng)還要求具有可組合性，即測量范圍等可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調(diào)整，硬件功能向軟件方向發(fā)展；軟件能按一定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語言和條形碼，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信?？傊覈碾娮臃Q衡器要打入國際市場。參與國際競爭。就必須執(zhí)行國際法制計(jì)量組織制定的國際建議并要有國際水平的技術(shù)與裝備、有國際水平的質(zhì)量。這就要求企業(yè)以技術(shù)為先導(dǎo)、以質(zhì)量為中心、以管理為基礎(chǔ)，努力提高制造技術(shù)與制造工藝水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。增強(qiáng)國際市場競爭能力。1.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容利用單片機(jī)所設(shè)計(jì)的電子秤具有基本稱重、鍵盤輸入、計(jì)算價(jià)格、顯示、超重報(bào)警功能。電子秤的測量范圍為0-10Kg，測量精度達(dá)到1g，有高精度，低成本的特征。首先用傳感器把重量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再將電壓信號(hào)放大輸入A/D轉(zhuǎn)換，利用A/D轉(zhuǎn)換工具將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，得到的數(shù)字信號(hào)傳送至單片機(jī)，通過程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)稱重功能，然后將重量與鍵盤輸入單價(jià)相乘計(jì)算出總價(jià)，并將重量和價(jià)格用LED顯示出來。第二章數(shù)字顯示電子秤的總體設(shè)計(jì)2.1數(shù)字顯示電子秤的組成結(jié)構(gòu)及工作原理電子秤的基本結(jié)構(gòu)由稱重傳感器、前置放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、接口、鍵盤及顯示器等七部分組成，其中單片機(jī)為主要部件，其組成結(jié)構(gòu)框架如圖2-1所示。當(dāng)商品放到秤盤上時(shí)，秤盤下的重量電阻應(yīng)變式傳感器產(chǎn)生一電信號(hào)，信號(hào)的強(qiáng)弱隨商品重量的大小而變，該電信號(hào)經(jīng)放大電路放大后，送入A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量與物重成正比，再進(jìn)入89C52單片機(jī)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，89C52單片機(jī)產(chǎn)生一組滿足顯示要求的數(shù)據(jù)，送至顯示電路顯示出實(shí)際重量。另一方面，商品單價(jià)通過鍵盤掃描電路送入89C52單片機(jī)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，送至顯示電路顯示,物重與單價(jià)經(jīng)過運(yùn)算產(chǎn)生總價(jià)，也在顯示電路上同時(shí)顯示出來。稱重傳感器前置放大器稱重傳感器前置放大器模數(shù)轉(zhuǎn)換器單片機(jī)接口鍵盤盤顯示器圖2-1基本組成結(jié)構(gòu)框圖。2.2設(shè)計(jì)基本要求（1）電子秤必須具有清零、去皮重、凈／毛轉(zhuǎn)換、最大稱量設(shè)定、自動(dòng)累計(jì)、過量程報(bào)警等功能；（2）最大秤重10Kg，精度為2g；（3）采用4位半共陰紅色LED顯示，價(jià)格、金額精確到小數(shù)點(diǎn)后2位數(shù)，質(zhì)量精確到小數(shù)點(diǎn)后三位；第三章數(shù)字顯示電子秤的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1傳感器模塊及前置放大器要達(dá)到設(shè)計(jì)的性能要求，傳感器的精度起著決定性作用,本設(shè)計(jì)選用應(yīng)用于稱重系統(tǒng)90％以上的高精度電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變傳感器是將被測量的力通過它所產(chǎn)生的金屬彈性變形轉(zhuǎn)換成電阻變化的敏感元件。題目要求稱重范圍10Kg，重量誤差不大于+0.005Kg，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，所以傳感器量程必須大于額定稱重即10KG。我們選擇的是L-PSIII型傳感器，量程20Kg，精度為0.01%，滿量程時(shí)誤差0.002Kg,可以滿足本系統(tǒng)的精度要求。本設(shè)計(jì)的測量電路采用最常見的橋式測量電路（見圖3-1），用到的是電阻應(yīng)變傳感器半橋式測量電路。它的兩只應(yīng)變片和兩只電阻貼在彈性梁上，測量電阻隨重力變化導(dǎo)致彈性梁應(yīng)變而產(chǎn)生的變化。電阻的變化使橋式測量電路的輸出電壓發(fā)生變化。即輸出電壓的變化反映出重力的變化。電橋的輸出電壓可由下式表示[2]圖3-1全橋測量電橋圖3.2A/D轉(zhuǎn)換模塊3.2.1AD7705的結(jié)構(gòu)AD7705是一個(gè)完整的16位A/D轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部由多路模擬開關(guān)（MUX）、緩沖器、可編程增益放大器（PGA）、∑-△調(diào)制器、數(shù)字濾波器、基準(zhǔn)電壓輸入、時(shí)鐘電路及串行接口組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如3-2-1所示。其中串行接口包括寄存器組，它由通訊寄存器、設(shè)置寄存器、時(shí)鐘寄存器、數(shù)據(jù)輸出寄存器、零點(diǎn)校正寄存器和滿程校正寄存器等組成。該芯片包括2通道差分輸入。緩沖器電荷平衡型A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字濾波器緩沖器電荷平衡型A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字濾波器∑-△調(diào)制器PGAMUX時(shí)鐘發(fā)生器VccREFIN(-)REFIN(+)AIN1(+)AIN1(-)AIN2(+)AIN2(-)MCLKINMCLKOUTGNDSCLKDINDOUTA=1-128串行接口寄存器組圖3-2-1AD7705的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.2.2器件功能AD7705可編程增益放大器（PGA）可通過指令設(shè)定，對(duì)不同幅度的輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)1、2、4、8、16、32、64、128倍的放大，因此AD7705即可接受從傳感器送來的低電平輸入信號(hào)，然后產(chǎn)生串行的數(shù)字輸出。利用Σ-Δ轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了16位無丟失代碼性能。選定的輸入信號(hào)被送到一個(gè)基于模擬調(diào)制器的增益可編程專用前端。片內(nèi)數(shù)字濾波器處理調(diào)制器的輸出信號(hào)。通過片內(nèi)控制寄存器可調(diào)節(jié)濾波器的截止點(diǎn)和輸出更新速率，從而對(duì)數(shù)字波器的第一個(gè)陷波進(jìn)行編程。AD7705串行接口可配置為三線SPI接口。增益值、信號(hào)極性以及更新速率的選擇可用串行輸入口由軟件來配置。該器件還包括自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)選項(xiàng)，以消除器件本身或系統(tǒng)的增益和偏移誤差。CMOS結(jié)構(gòu)確保器件具有極低功耗，掉電模式減少等待時(shí)的功耗至20μW（典型值）。其主要特點(diǎn)如下：(1)可將輸入信號(hào)范圍從0～＋20mV到0～＋2.5V和±20mV～±2.5V的信號(hào)進(jìn)行處理；(2)2個(gè)全差分輸入通道的ADC（16位無丟失代碼、0.003%非線性）；(3)可編程增益前端增益：1～128；(4)有對(duì)模擬輸入緩沖的能力；(5)2.7～3.3V或4.75～5.25V工作電壓；(6)3V電壓時(shí)，最大功耗為1mW；(7)等待電流的最大值為8μA；3.2.3AD7705各引腳功能SCLK:串行接口時(shí)鐘輸入端。MCLKIN：芯片工作時(shí)輸入端?？梢允蔷д窕蛲獠繒r(shí)鐘，其頻率范圍為500KHz到5MHz。MCLKOUT：時(shí)鐘信號(hào)輸出端。當(dāng)用晶振作為芯片的工作始終時(shí)，晶振必須接在MCLKIN和MCLKOUT:之間。如果采用外部時(shí)鐘，則MCLKOUT可用于輸出反相時(shí)鐘信號(hào)，以作為其他芯片的時(shí)鐘源。該時(shí)鐘輸出可以通過編程來關(guān)閉。:片選端，低電平有效。:片選復(fù)位端。當(dāng)該端為低電平時(shí)，AD7705芯片內(nèi)的接口邏輯、自校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)濾波器等均為上電狀態(tài)。AIN1(+),AIN1(-)：分別為第1個(gè)差分模擬輸入通道的正端與負(fù)端。AIN2(+),AIN2(-)：分別為第2個(gè)差分模擬輸入通道的正端與負(fù)端。REFIN(+),REFIN(-)：分別為參考輸入通道的正端與負(fù)端。DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端。向片內(nèi)的輸入移位寄存器寫入的串行數(shù)據(jù)由此輸入。根據(jù)通訊寄存器中的寄存器選擇位，輸入移位寄存器中的數(shù)據(jù)被傳送到設(shè)置寄存器、時(shí)鐘寄存器或通訊寄存器。DOUT:串行數(shù)據(jù)輸出端。從片內(nèi)的輸出移位寄存器讀出的串行數(shù)據(jù)由此端輸出。根據(jù)通訊寄存器中的寄存器選擇位，移位寄存器可容納來自通訊寄存器、時(shí)鐘寄存器或數(shù)據(jù)寄存器的信息轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。:A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志。AD7705輸出移位寄存器讀數(shù)時(shí)序如圖3-2-2所示AD7705向輸入移位寄存器寫入數(shù)據(jù)時(shí)序?qū)懭鐖D3-2-3所示AD7705電路如圖如3-2-4所示圖3-2-2AD7705輸出移位寄存器讀數(shù)時(shí)序圖圖3-2-3AD7705向輸入移位寄存器寫入數(shù)據(jù)時(shí)序圖圖3-2-4AD7705模塊3.3單片機(jī)模塊該智能電子秤采用ATM公司的AT89C52作為CPU，它是一種低功耗高性能的八位CMOS微控制器，與MCS-51微控制器件兼容本設(shè)計(jì)的控制電路。以單片機(jī)89C52為控制中心，負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)和外接設(shè)備的信號(hào)，再處理數(shù)據(jù)，發(fā)出控制信號(hào)，以達(dá)到所需的要求。AT89C52的基本結(jié)構(gòu)功能：AT89C52輸入輸出端口定義如下：P0.3——超重報(bào)警電路P2口——芯片8279與單片機(jī)的接口P1.6——8279的片選端P1口——AD轉(zhuǎn)化模塊外部中斷INT1用于鍵盤中斷服務(wù)程單片機(jī)外部中斷INT1完成對(duì)鍵盤顯示接口功能芯片8279的按鍵和數(shù)據(jù)狀態(tài)顯示的控制，并可輸入單價(jià)，各種命令處理，顯示價(jià)格、重量等參數(shù)。定時(shí)中斷T0用于A/D轉(zhuǎn)換中斷延時(shí)電子秤作為一種稱重儀器，對(duì)所稱精確度要求頗高，所以必須通過數(shù)值濾波求的有效采樣值，通過定時(shí)來完成這一系列的操作。我們定時(shí)0.5S，即定時(shí)為50ms，分10次來累計(jì)結(jié)果。定時(shí)中斷T2用于鍵盤中斷延時(shí)T2設(shè)為定時(shí)器狀態(tài)，定時(shí)時(shí)間為13ms。在中斷服務(wù)中首先掃描鍵盤，判斷有無鍵按下。若有，則執(zhí)行鍵識(shí)別程序。然后返回主程序進(jìn)行其他操作。單片機(jī)總電路圖件附錄二[7]3.4鍵盤顯示與接口模塊3.4.1鍵盤鍵的功能鍵盤輸入是實(shí)現(xiàn)電子秤人機(jī)交互部門。根據(jù)儀器要求的功能，設(shè)計(jì)了由16個(gè)按鍵（4×4矩陣鍵盤）和1個(gè)板鍵開關(guān)組成的鍵盤、開關(guān)輸入電路，如圖3-4-1所示.扳鍵開關(guān)控制儀器電源的通斷：16個(gè)按鍵分別是10個(gè)數(shù)字鍵0～9、小數(shù)點(diǎn)鍵和5個(gè)功能鍵：清零、去皮重、轉(zhuǎn)換/校正、累計(jì)、保持。圖3-4-14×4矩陣鍵盤(1)稱重前，若顯示的值不為00.00，則按“去皮”鍵清除為00.00；若被稱物品需用盛器裝載，先將盛器放在秤盤板上，按“去皮”鍵，屏幕顯示為00.00，然后裝入被稱物品進(jìn)行稱量。稱重過程。將被稱物品放在秤盤上，穩(wěn)定后，被稱物品重量稱好，按“保持”鍵儲(chǔ)存；取下被稱物品，顯示屏顯示物品凈重量數(shù)值并自動(dòng)保持（一旦進(jìn)入重量保持狀態(tài)后，只有按“去皮”鍵才能退回到正常稱重狀態(tài)）。在顯示單價(jià)狀態(tài)下，應(yīng)先按“轉(zhuǎn)換”鍵，再按“去皮”鍵，才可進(jìn)入正常稱重狀態(tài)，不在顯示單價(jià)狀態(tài)下，直接按“去皮”鍵即可。當(dāng)重量顯示超過最大秤量值10kg時(shí)，報(bào)警器響，表示儀器處于超載狀態(tài)。電子秤不允許超載使用。(2)單價(jià)輸入及清除。稱重結(jié)束取下物品（已在重量保持狀態(tài)下），再直接按數(shù)字鍵輸入單價(jià)。單價(jià)清除按“清除”鍵。(3)顯示金額。當(dāng)單價(jià)置入后，按“轉(zhuǎn)換”鍵，則顯示本次稱量的金額；若顯示“E”表示超出計(jì)價(jià)范圍。按“去皮”鍵，又可進(jìn)行稱量。(4)金額累計(jì)。如果需要將幾種金額累加就得使用“累計(jì)”鍵。在每次稱完物品顯示金額狀態(tài)下，按“累計(jì)”鍵，就把該次金額累加到總額中去。若顯示“E”，表示累計(jì)總額值超出計(jì)價(jià)范圍。（5）校正。按“校正”鍵超過1分鐘，儀器修正信息處理中擬合函數(shù)的系數(shù)，完成非線性校正。3.4.2鍵盤和顯示電路本系統(tǒng)中有16位LED顯示器，4×4鍵盤和8279的接口電路。圖中鍵盤的行線接8279的RL0～RL3，8279選用外部譯碼方式，SL0～SL3經(jīng)74LS138譯碼輸出，連接鍵盤的列線，通過讀取行列電平來確定哪個(gè)鍵按下。因顯示位數(shù)比較多，所以要用到4線-16線譯碼器74LS154，SL0～SL3又由74LS154譯碼輸出，經(jīng)7407驅(qū)動(dòng)后到顯示器LED的各個(gè)位的公共陰極。輸出線OUTB0～OUTB3、OUTA0～OUTA3作為一個(gè)8位段選碼數(shù)據(jù)輸出端口，控制LED顯示器每一位數(shù)碼管顯示的內(nèi)容，當(dāng)從一位LED數(shù)碼管向下一位切換時(shí)，由消隱輸出線BD輸出低電平，74LS154譯碼產(chǎn)生低電平，使74LS138輸出全為高電平。此時(shí)，在8位段數(shù)據(jù)輸出端口輸出下一個(gè)LED顯示位的顯示內(nèi)容。74LS138譯碼循環(huán)產(chǎn)生低電平，8位段數(shù)據(jù)輸出端口也依次把公共陰極為低電平位的顯示位中的內(nèi)容顯示出來，當(dāng)這一過程很快顯示時(shí)，人們就會(huì)在幾個(gè)LED中看到了顯示出來的不同內(nèi)容。在連接32鍵以內(nèi)的簡單鍵盤時(shí)，CNTL、SHIFT輸入端可接地。74LS07芯片是8279作為LED數(shù)碼管顯示器的段選碼輸出端口的同相驅(qū)芯片。圖3-4-2鍵盤顯示電路3.5過量程報(bào)警模塊由于壓力傳感器L-PSIII型的最大承受壓力為20KG，本文的稱重范圍是10KG，若重物的重量超過了限定值，會(huì)影響測量結(jié)果。文中采用報(bào)警電路如圖3-5所示，用于及時(shí)告知是否超量程使用，當(dāng)單片機(jī)檢測到超重信號(hào)時(shí)，從P0.3發(fā)出一個(gè)40KHz的方波進(jìn)行報(bào)警提示。圖3-5過量程報(bào)警模塊第四章數(shù)字電子秤軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件主程序包括顯示程序、鍵盤處理程序、A/D轉(zhuǎn)換程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理程序?？刂破髦蠥T89C52的P1.5為A/D中斷請(qǐng)求輸入線，INT1為鍵盤中斷服務(wù)程序。A/D中斷服務(wù)程序完成采樣數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；鍵盤中斷服務(wù)程序完成掃描，判斷數(shù)字鍵或功能鍵，若為數(shù)字將其數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和顯示緩沖區(qū)。若是功能鍵進(jìn)入相應(yīng)功能鍵處理程序。主程序流程圖如圖4-1所示系統(tǒng)初始化A/D轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)初始化A/D轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)處理顯示鍵盤中斷圖4-1主程序流程4.2鍵盤軟件設(shè)計(jì)我們知道鍵盤和顯示是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。在本系統(tǒng)中我們采用8279可編程鍵盤/顯示管理接口。利用8279可實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤/顯示器的自動(dòng)掃描，以減輕CPU負(fù)擔(dān)，并具有顯示穩(wěn)定、程序簡單、不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作等特點(diǎn)。程序原理如下：（1）鍵掃描子程序：主要判斷有無鍵按下，利用8279的RL0～RL3和SL0～SL3端口判斷鍵入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)或沒有輸入字符。當(dāng)RL0～RL3四位全為0時(shí)，便可判斷無鍵按下，（2）當(dāng)判斷有鍵按下后，就轉(zhuǎn)向取鍵值子程序。首先取出行、列號(hào)進(jìn)行拼裝，得到所需的鍵號(hào)。然后與數(shù)OAH相比較，從而判斷出是功能鍵還是數(shù)字鍵。若是功能鍵就轉(zhuǎn)到功能鍵處理子程序；若是數(shù)字鍵就調(diào)用顯示子程序進(jìn)行顯示。（3）顯示子程序。首先置顯示緩沖區(qū)首址和計(jì)數(shù)長度，然后取顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為段選碼，送到LED上顯示。4.2.1鍵盤掃描本系統(tǒng)中鍵盤控制采用中斷方式實(shí)現(xiàn)，利用外部中斷1端口來實(shí)現(xiàn)。微處理器平時(shí)周而復(fù)始掃描鍵盤，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，首先判斷是命令鍵還是數(shù)字鍵。若是數(shù)字鍵，則把按鍵讀數(shù)存入存儲(chǔ)器，并顯示；若是命令鍵，則根據(jù)按鍵讀數(shù)查閱轉(zhuǎn)移表；以獲得處理子程序的入口，子程序執(zhí)行完后繼續(xù)掃描鍵盤。圖4-2-1為鍵盤掃描流程圖去皮鍵清單價(jià)去皮鍵清單價(jià)累計(jì)鍵小數(shù)點(diǎn)？數(shù)字鍵？返回掃描P2口當(dāng)前重量送入皮單價(jià)清零將金額累加并清單價(jià)存入單價(jià)整數(shù)部分F不為1存入單價(jià)小數(shù)部分建標(biāo)志F=1YYYY開始YNYN圖4-2-1鍵盤掃描流程圖4.2.2數(shù)字顯示單片機(jī)確定哪個(gè)鍵按下時(shí)，通過SL0～SL3輸出控制信號(hào)經(jīng)74LS154譯碼器選擇相應(yīng)的LED位，在8279芯片OUT0～OUT7輸出8位段數(shù)據(jù)，LED顯示內(nèi)容。如要換位顯示則單片機(jī)檢測BD是否輸出低電平，若是74LS1547譯碼輸出高電平，74LS138譯碼循環(huán)產(chǎn)生低電平，8位段數(shù)據(jù)輸出端口也依次把公共陰極為低電平位的顯示位中的內(nèi)容顯示出來，當(dāng)這一過程很快顯示時(shí)，人們就會(huì)在幾個(gè)LED中看到了顯示出來的不同內(nèi)容。4.3A/D轉(zhuǎn)換程序在智能電子秤控制系統(tǒng)中，除了控制單元和執(zhí)行單元外，還必須有反饋環(huán)節(jié)。在反饋環(huán)節(jié)中，最重要的就是對(duì)數(shù)據(jù)的采集。本文以AT89C52單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過模擬電壓形式輸入系統(tǒng)，經(jīng)AD7705可以采集2路模擬量，精度為16位，并經(jīng)多次采樣，通過濾波，取得更精確的重量值。啟動(dòng)A/D設(shè)采樣次數(shù)啟動(dòng)A/D設(shè)采樣次數(shù)建立采樣標(biāo)志讀A/D數(shù)字量存入片內(nèi)RAM采樣次數(shù)是否到？采樣F0是否建立？結(jié)束采樣值濾波取平均值YNNY中斷圖4-3AD7705A/D流程框圖4.4數(shù)據(jù)處理程序4.4.1重量轉(zhuǎn)化本課題中，A/D轉(zhuǎn)換采用AD7705芯片，它是16位輸出，重量計(jì)算要求精確到克，其輸出值范圍為0000000000000000B～1111111111111111B轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)0～65535，而系統(tǒng)所要求輸出重量范圍0～10000g，所以我們進(jìn)行線性參數(shù)的標(biāo)度變換，Wx=（Ws/Ns）Nx。Wx為實(shí)際重量值Ws，滿量程重量10000g，Ns為16位二進(jìn)制值，Nx為AD裝換讀取值，其量化單位為10000/65535=0.15。如下：為使技術(shù)方便我們將0.15=15/100，即化為定點(diǎn)數(shù)來算。4.4.2價(jià)格計(jì)算價(jià)格計(jì)算公式S=U*Wx，S為價(jià)格U為單價(jià)，Wx為實(shí)際測得重量值。第五章數(shù)字顯示電子秤的設(shè)計(jì)結(jié)論單片機(jī)控制的電子秤集傳感器技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)于一體、其反應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確度高、顯示直觀，便于使用。另外稍加擴(kuò)展，該電子秤還可與其它生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)項(xiàng)連接，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。電子秤不僅要向高精度、高可靠方向發(fā)展,而且更需向多種功能的方向發(fā)展。目前飛電子秤技術(shù)朝著以下方向發(fā)展：智能化：本系統(tǒng)中雖然利用單片軟件實(shí)現(xiàn)一些簡單的功能，我們可以將其與電子計(jì)算機(jī)組合，開發(fā)稱重用計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)功能使電子秤具有推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能。綜合性：本系統(tǒng)中雖然利用軟件實(shí)現(xiàn)稱重、計(jì)價(jià)、顯示，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，電子稱重技術(shù)發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強(qiáng)基礎(chǔ)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(jì)量、自動(dòng)控制、信息處理，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組合可以顯示很多商業(yè)信息，構(gòu)成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)。（3）組合性：未來稱重系統(tǒng)會(huì)大量應(yīng)用在工業(yè)計(jì)量過程和工藝流程中，其要求組合性，即測量范圍可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調(diào)整；軟件能按一定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語言和條形碼，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，尤其是對(duì)本課題所用到的單片機(jī)及其相關(guān)知識(shí)有了進(jìn)一步的掌握，對(duì)利用單片機(jī)進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)又及對(duì)系統(tǒng)的分析和問題的解決有了切身的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，正所謂學(xué)以致用，在此實(shí)踐過程中增長了知識(shí)、豐富了經(jīng)驗(yàn)，提高了解決問題的能力。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過程是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過程?？刂葡到y(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試的過程來進(jìn)行。系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)是項(xiàng)很辛苦的工作，同時(shí)也是一個(gè)充滿樂趣的過程，在設(shè)計(jì)過程中，要邊學(xué)習(xí)，邊實(shí)踐，遇到新問題就不斷探索和努力即可使問題得到解決。參考文獻(xiàn)[1]章壽華,朱學(xué)儀,劉賢群,成永清.\o"自動(dòng)灌裝用數(shù)控電子秤簡介相似度90%"自動(dòng)灌裝用數(shù)控電子秤簡介[J].化工自動(dòng)化及儀表,1979,(04)[2]張海龍.\o"基于AT89C2051控制的電子秤相似度90%"基于AT89C2051控制的電子秤[J].電子世界,2010,(06)[3]尤天保,金祖望,姚建華.\o"料斗式自動(dòng)計(jì)量電子秤相似度77%"料斗式自動(dòng)計(jì)量電子秤[J].化工自動(dòng)化及儀表,1984,(02)[4]朱嘉林,馮錫娟,張汝有.\o"電子秤的智能化設(shè)計(jì)相似度77%"電子秤的智能化設(shè)計(jì)[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),1987,(03)[5]張錦鳳.\o"電子秤與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行的故障判斷及對(duì)策相似度75%"電子秤與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行的故障判斷及對(duì)策[J].冶金自動(dòng)化,1993,(05)[6]金仲元,葛宗濤,戴寶娣.\o"國產(chǎn)化高精度商用電子秤傳感器的設(shè)計(jì)與補(bǔ)償相似度74%"國產(chǎn)化高精度商用電子秤傳感器的設(shè)計(jì)與補(bǔ)償[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),1989,(05)[7]石鋼鋼研所專業(yè)室測試組.電子秤(三)——第二章電子秤的顯示儀表[J].冶金自動(dòng)化,1977,(03)

[8]石鋼鋼研所專業(yè)室測試組.\o"電子秤(四)——第三章電子秤的幾種特殊電路相似度73%"電子秤(四)——第三章電子秤的幾種特殊電路[J].冶金自動(dòng)化,1977,(04)[9]孫希.\o"基于單片機(jī)控制的電子秤設(shè)計(jì)相似度73%"基于單片機(jī)控制的電子秤設(shè)計(jì)[J].網(wǎng)絡(luò)財(cái)富,2010,(19)附錄一：A/D轉(zhuǎn)換程序#include<reg52.h>sbitad_cs=P1^1; //AD轉(zhuǎn)換器AD7705硬件I/O定義sbitad_sclk=P1^0;sbitad_dout=P1^4;//AD輸入輸出I/Osbitad_din=P1^3;//AD輸入輸出I/Osbitad_reset=P1^2;//AD7705復(fù)位sbitad_drdy=P1^5;//AD7705dataunsignedintlsb,msb;voiddelay(){dataunsignedinti;i=0;while(i<7000){i++;}}voidad_write(unsignedcharcommand)//數(shù)據(jù)輸入{dataunsignedchari;ad_sclk=1;ad_cs=0;i=8;while(i!=0){ad_sclk=0; ad_in=command&0x80; ad_sclk=1; command=command<<1; i--; }ad_din=1; //送完命令置'1',準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)ad_cs=1;}//設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換模式.然后可以連續(xù)讀出結(jié)果.Voidad_set(unsignedcharch,unsignedchargain)////ch=1,2;gain=0,1,2,3(1,2,4,8...)ch通道gain增益{dataunsignedchari=0x46;//單極性,加緩沖器dataunsignedcharj=gain;