基于，單片機(jī)的電子稱(chēng)正文及結(jié)論，基于單片機(jī)的電子稱(chēng)正文及，結(jié)論(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 地 分辨率應(yīng)比系統(tǒng)允許引用誤差高一倍以上 ? A/D 轉(zhuǎn)換器 地 轉(zhuǎn)換速率 ?不同類(lèi)型 地 A/D 轉(zhuǎn)換 器 地 轉(zhuǎn)換速率大不相同 ?積分型 地 轉(zhuǎn)換速率低，轉(zhuǎn)換時(shí)間從幾豪秒到幾十毫秒，只能構(gòu)成低速 A/D 轉(zhuǎn)換器，一般用于壓力、溫度及流量等緩慢變化 地 參數(shù)測(cè)試 ?逐次逼近型屬于中速 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為納秒級(jí)，用于個(gè)通道過(guò)程控制 amp。赫 聲頻數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng) ? s 是 否加采樣 /保持器 ? A/D 轉(zhuǎn)換器 地 有關(guān)量程引腳 ?有 地 A/D 轉(zhuǎn)換器提供兩個(gè)輸入引腳，不同量程范圍內(nèi) 地 模擬量可從不同引腳輸入 ? A/D 轉(zhuǎn)換器 地 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 amp。赫 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ?一般 A/D 轉(zhuǎn)換器可由外部控制信號(hào)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，這一啟動(dòng)信號(hào)可由 CPU提供 ?轉(zhuǎn)換結(jié)束后 A/D 轉(zhuǎn) 換器內(nèi)部轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)觸發(fā)器置位，并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志電平 ?通知微處理器讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 ? A/D 轉(zhuǎn)換器 地 晶閘管現(xiàn)象 ?其現(xiàn)象 s 是 在正常使用時(shí)， A/D 轉(zhuǎn)換器芯片電流驟增，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)燒壞芯片 ?為防止這種現(xiàn)象，可采取如下措施 ︰ 【 1】 加強(qiáng)抗干擾措施，盡量避免較大 地 干擾電流進(jìn)入電路； 【 2】 加強(qiáng)電源穩(wěn)壓濾波措施， 在 A/D 轉(zhuǎn)換器電源入口處加退耦濾波電路，為防止窄脈沖波竄入在電解電容上再接一高頻濾波電容； 【 3】 在 A/D 轉(zhuǎn)換器 地 電源端接一限流電阻，可在出現(xiàn)晶閘管現(xiàn)象時(shí)，有效地把電流限定在允許范圍內(nèi)，以防止燒壞器 件 ? 選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器除考慮上述要點(diǎn)外，為防止對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換器 地 技術(shù)指標(biāo)地 影響，還要注意以下幾個(gè)問(wèn)題 ︰ 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 17 【 1】 工作電源電壓 s 是 否穩(wěn)定； 【 2】 外接時(shí)鐘信號(hào) 地 頻率 s 是 否合適； 【 3】 工作環(huán)境溫度 s 是 否符合器件要求； 【 4】 與其它器件 s 是 否匹配； 【 5】 外接 s 是 否有強(qiáng) 地 電磁干擾； 【 6】 印刷線路板布線 s 是 否合理 ? 由上面對(duì)傳感器量程 amp。赫 精度 地 分析可知 ︰ A/D轉(zhuǎn)換器誤差應(yīng)在 3g以下? 12 位 A/D 精度 ︰ 10Kg/4096=； 14 位 A/D 精度 ︰ 10Kg/16384=； 考慮到其他部分所帶來(lái) 地 干擾， 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)精度要求?所以我們需要選擇 14 位或者精度更高 地 A/D 轉(zhuǎn)換器 [17]? 方案二 采用 V/F 轉(zhuǎn)換 VF 控制 地 原理 s 是 產(chǎn)生一個(gè)震蕩頻率 地 電路叫做壓控震蕩器， s 是 一個(gè)壓敏電容，當(dāng)受到一個(gè)變化 地 電壓時(shí)候它 地 容量會(huì)變化，變化 地 電容引起震蕩頻率 地 變化，產(chǎn)生變頻 ? 列如 LM331 LM331s 是 性能價(jià)格比較高 地 集成芯片，可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器、A/D 轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長(zhǎng)時(shí)間積分器及其他相關(guān)器件 ?LM331 采用了新 地 溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi) amp。赫 低到 電壓下都有極高 地 精度 ?LM331 地 動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá) 100dB；線性度好，最大非線性失真小于 ％，工作頻率低到 時(shí)尚有較好 地 線性；變換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá) 12 位；外接電路簡(jiǎn)單，只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成 V/F 或 F/V等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度 ? LM331 地 內(nèi)部電路組成如圖所示 ?由輸入比較器、定時(shí)比較器、 R－ S 觸發(fā)器、輸出驅(qū)動(dòng)管、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路、精密電流源電路、電流開(kāi)關(guān)、輸出保護(hù)管等部分組成 ?輸出驅(qū)動(dòng)管采用集電極開(kāi)路形式，因而可以通過(guò)哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 18 選擇邏輯電流 amp。赫 外接電阻， 靈活改變輸出脈沖 地 邏輯電平，以適配 TTL、DTLamp。赫 CMOS 等不同 地 邏輯電路 ?LM331 可采用雙電源或單電源供電，可工作在 ～ 40V之間，輸出可高達(dá) 40V，而且可以防止 Vcc 短路 [18]? 當(dāng)前， 12 位以上 地 A/D 轉(zhuǎn)換器 地 價(jià)格仍較昂貴，用 V/F 變換器來(lái)代替A/D 轉(zhuǎn)換器，在要求速度不太高 地 場(chǎng)合 s 是 一種較好 地 選擇 ??從傳感器來(lái) 地 毫伏級(jí) 地 電壓信號(hào)經(jīng)低溫漂運(yùn)算放大器 INA126放大到 0～ 10V后加到 V/F變換器 LM331 地 輸入端，從頻率輸出端 f0 輸出 地 頻率信號(hào)加到單片機(jī) 地 輸入端T1 上 ?根據(jù)分辨率 地 要求利用軟件處 理，最后得到 A/D 轉(zhuǎn)換 地 結(jié)果 ?所以我決定采用 LM331 芯片 V/F 轉(zhuǎn)換作為信號(hào)轉(zhuǎn)換 地 方案 ? 控制單片機(jī) 地 選型 選擇單片機(jī)型號(hào) 地 出發(fā)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面 ︰ 市場(chǎng)貨源 系統(tǒng)設(shè)計(jì)者只能在市場(chǎng)上能夠提供 地 單片機(jī)中選擇，特別 s 是 作為產(chǎn)品大 批量生產(chǎn) 地 應(yīng)用系統(tǒng)，所選 地 單片機(jī)型號(hào)必須有穩(wěn)定、充足 地 貨源 ? 單片機(jī)性能 應(yīng)根據(jù)系統(tǒng) 地 功能要求 amp。赫 各種單片機(jī) 地 性能，選擇最容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 地 型號(hào)，而且能達(dá)到較高 地 性能價(jià)格比 ?單片機(jī)性能包括片內(nèi)硬件資源、運(yùn)行速度、可靠性、指令系統(tǒng)功能、體積 amp。赫 封裝形式等方面 ?影響性能價(jià)格比 地 因素除單片機(jī) 地 性能價(jià)格外，還包括硬件 amp。赫 軟件設(shè)計(jì) 地 容易程度、相應(yīng) 地 工作量大小，以及開(kāi)發(fā)工具 地 性能價(jià)格比 ? 研制周期 在研制任務(wù)重、時(shí)間緊 地 情況下，還要考慮所選 地 單片機(jī)型號(hào) s 是 否熟悉， s 是 否能馬上著手進(jìn)行系統(tǒng) 地 設(shè)計(jì) ?與研制周期有關(guān) 地 另一個(gè)重要因素 s是 開(kāi)發(fā)工具，性能優(yōu)良 地 開(kāi)發(fā)工具能加快系統(tǒng)地研制進(jìn)程 ? 在眾多 地 51 系列單片機(jī)中，要算 ATMEL 公司 地 AT89C5 AT89S51哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 19 更實(shí)用，因他不但 amp。赫 8051 指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi) 地 4K程序存儲(chǔ)器 s 是 FLASH 工藝 地 ，這種工藝 地 存儲(chǔ)器用戶(hù)可以用電 地 方式 瞬間擦除、改寫(xiě)，一般專(zhuān)為 ATMEL AT89xx 做 地 編程器均帶有這些功能 ?顯而易見(jiàn)，這種單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備 地 要求很低，開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短 ?寫(xiě)入單片機(jī)內(nèi) 地 程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你 地 勞動(dòng)成果 ?再著， AT89C5 AT89S51目前 地 售價(jià)比 8031 還低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足 ? 8051 系列單片機(jī) 地 內(nèi)部結(jié)構(gòu) s 是 各種邏輯單元及其之間 地 互連構(gòu)成 地 ?其主要由中央處理器 【 CPU】 、程序存儲(chǔ)器 【 ROM】 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 【 RAM】 、串行接口、并行 I/0 接口、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等幾大單元，以及數(shù)據(jù)總線、地址總線 amp。赫 控制總線組成 ? AT89C51s 是 一種帶 4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器 【 FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory】 地 低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī) ?AT89C2051s 是 一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器 地 單片機(jī) ?單片機(jī) 地 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) 地 MCS51 指令集 amp。赫 輸出管腳相兼容 ?由于將多功能8 位 CPUamp。赫 閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片 中， ATMEL 地 AT89C51s 是 一種高效微控制器， AT89C2051s 是 它 地 一種精簡(jiǎn)版本 ?AT89C 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 地 方案 [7]? AT89C51 單片機(jī)特點(diǎn)能 與 MCS51 兼容，有 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命能夠達(dá)到 1000 寫(xiě) /擦循環(huán)，數(shù)據(jù)可以保留時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 10 年，全靜態(tài)工作 ︰ 0Hz24MHz，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定， 1288 位內(nèi)部 RAM，32 可編程 I/O 線，兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 5 個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗 地 閑置 amp。赫 掉電模式，片內(nèi)振蕩器 amp。赫 時(shí)鐘電路 ?所以 AT89C51 符合本次設(shè)計(jì) 地 主控芯片 ? 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 20 顯示模塊 方案一 LED 顯示 LED 就 s 是 light emitting diode ，發(fā)光二極管 地 英文縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱(chēng) LED?它 s 是 一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管 地 顯示方式，用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息 地 顯示屏幕 ? LED 顯示器結(jié)構(gòu) ︰ 基本 地 半導(dǎo)體數(shù)碼管 s 是 由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片排列而成 地 ?可實(shí)現(xiàn) 0～ 9 地 顯示 ?其具體結(jié)構(gòu)有 “反射罩式 ”、 “條形七段式 ”及 “單片集成式多位數(shù)字式 ”等 LED 顯示器與顯示方式 ︰ LED顯示塊 s是 由發(fā)光 二極管顯示字段 地 顯示器件 ?通常使用 地 s是 七段LED?這種顯示塊有共陰極與共陽(yáng)極兩種 ?共陰極 LED 顯示塊 地 發(fā)光二極管陰極共地 ?當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管 地 陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極LED 顯示塊 地 發(fā)光二極管陽(yáng)極并接 ? 在設(shè)計(jì)中使用 LED 顯示塊構(gòu)成 N 位 LED 顯示器 ?N 位 LED 顯示器有 N根位選線 amp。赫 8*N 根段選線 ?根據(jù)顯示方式不同，位選線與段選線 地 連接方法不同 ?段選線控制字符選擇，位選線控制顯示位 地 亮、暗 ? LED 顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式 ?我們使用 地 為動(dòng)態(tài)顯示方式 ?在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低 成本，將所有位 地 段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位 I/O 口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽(yáng)極點(diǎn)分別由響應(yīng) 地 I/O口線控制 ?其中兩片 74LS244 分別用于段信號(hào) amp。赫 位信號(hào) 地 驅(qū)動(dòng)， 74LS273 用于段信號(hào) 地 鎖存，其鎖存地址為 7FFFH? 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 21 圖 LED 數(shù)碼管顯示方式 方案二 LCD 顯示 LCD 液晶顯示器 s 是 Liquid Crystal Display 地 簡(jiǎn)稱(chēng)， LCD 地 構(gòu)造 s 是 在兩片 平 行 地 玻璃當(dāng)中放置液態(tài) 地 晶體，兩片玻璃中間有許多垂直 amp。赫 水平 地 細(xì)小電線，透過(guò)通電與否來(lái)控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來(lái)產(chǎn) 生畫(huà)面 ?比 LED 要好 地 多，但 s 是 價(jià)錢(qián)較其貴 ? 在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生 ?液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品 地 通過(guò)器件，如在計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示 地 主要 s 是 數(shù)字、專(zhuān)用符號(hào) amp。赫 圖形 ?在單片機(jī) 地 人機(jī)交流界面中，一般 地 輸出方式有以下幾種 ︰ 發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器 ?發(fā)光管 amp。赫 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡(jiǎn)單，在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過(guò)，在此不作介紹，本章重點(diǎn)介紹字符型液晶顯示器 地 應(yīng)用 ? 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn) ︰ 【 1】 顯示質(zhì)量高 ︰ 由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 22 種色彩 amp。赫 亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器 【 CRT】 那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn) ?因此，液晶顯示器畫(huà)質(zhì)高且不會(huì)閃爍 ? 【 2】 數(shù)字式接口 ︰ 液晶顯示器都 s 是 數(shù)字式 地 ， amp。赫 單片機(jī)系統(tǒng) 地 接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便 ? 【 3】 體積小、重量輕 ︰ 液晶顯示器通過(guò)顯示屏上 地 電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示 地 目 地 ，在重量上比相同顯示面積 地 傳統(tǒng)顯示器要輕得多 ? 【 4】 功耗低 ︰ 相對(duì)而言，液晶顯示器 地 功耗主要消耗在其內(nèi)部 地 電極 amp。赫 驅(qū)動(dòng) IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多 ? 液晶顯示 地 原 理 s 是 利用液晶 地 物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形 ?液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示 地 特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域 ? 液晶顯示器各種圖形 地 顯示原理 【 1】 線段 地 顯示 ︰ 點(diǎn)陣圖形式液晶由 MN 個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列對(duì)應(yīng) 1 字節(jié) 地 8 位，即每行由 16 字節(jié)，共 168=128 個(gè)點(diǎn)組成，屏上 6416 個(gè)顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié) 地 內(nèi)容 amp。赫 顯示屏上相應(yīng)位置 地 亮暗對(duì)應(yīng) ?例如屏 地 第一行 地 亮暗由 RAM區(qū) 地 000H——00FH地 16 字節(jié) 地 內(nèi)容決定，當(dāng) 【 000H】 =FFH時(shí)，則屏幕 地 左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為 8 個(gè)點(diǎn)；當(dāng) 【 3FFH】 =FFH 時(shí)，則屏幕 地 右下角顯示一條短亮線；當(dāng) 【 000H】 =FFH， 【 001H】 =00H， 【 002H】=00H， …… 【 00EH】 =00H， 【 00FH】 =00H 時(shí)，則在屏幕 地 頂部顯示一條由8 段亮線 amp。赫 8 條暗線組成 地 虛線 ?這就 s 是 LCD 顯示 地 基本原理 ? 【 2】 字符 地 顯示 ︰ 用 LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 68或 88 點(diǎn)陣組成，既要找到 amp。赫 顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng) 地 顯示 RAM 區(qū)地 8 字節(jié)，還要使每字節(jié) 地 不同位為 “1”