基于單片機(jī)電子秤設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】發(fā)展，我們對(duì)其要求操作方便、易于識(shí)別。隨著計(jì)量技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)純機(jī)械結(jié)構(gòu)。速、方便、顯示直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞。電子秤向提高精度和降低成本方向發(fā)展的。趨勢(shì)引起了對(duì)低成本、高性能模擬信號(hào)處理器件需求的增加。通過(guò)分析近年來(lái)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；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。內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國(guó)家法定。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。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國(guó)。民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。等特點(diǎn)，可在各種環(huán)境工作，重量信號(hào)可遠(yuǎn)傳，易于實(shí)現(xiàn)重量顯示數(shù)字化，易于與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，其中數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器、信號(hào)的前級(jí)處理和V/F轉(zhuǎn)換部分組成。功能上，本設(shè)計(jì)增加了一個(gè)過(guò)載報(bào)警提示。

　　

【正文】 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(guò)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(wú)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。但在訪問(wèn)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（ 0000HFFFFH），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(lái)自反向振蕩器的輸出 [11]。 電路具體設(shè)計(jì) 圖 AT89C51 最小系統(tǒng)電路圖 信號(hào)放大電路 芯片 INA126 簡(jiǎn)介 INA126 是精密低噪聲差分信號(hào)采集儀表放大器，內(nèi)部采用兩個(gè)運(yùn)放設(shè)計(jì)，使之具有非常低的靜態(tài)電流 (175 μ A) 和有很寬電源供電范圍 (177。1. 35 ～ 177。 18V) ，可用于便攜式儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 INA126 的增益通過(guò)外部電阻設(shè)置，增益范圍從 5V/V to 10000V/V 。激光平衡輸入電路提供低偏移電壓、低溫漂偏移電壓和良好的共模抑制比。 INA126 特點(diǎn)及引腳 說(shuō)明 （ 1） INA126 器件特點(diǎn)： 低靜態(tài)電流： 175 μ A/chan 寬電壓范圍： 177。 to 177。 18V 低偏移電壓： 250 μ V max 低溫度漂移： 3 μ V/ 176。 C max 低噪聲： 35nV/ √ Hz 低輸入偏移電流： 35nV/ √ Hz INA126 引腳圖如下 圖 INA126 引腳圖 （ 2）引腳說(shuō)明 8 腳：接電位器，控制放大倍數(shù) 2 腳： 差分輸入負(fù)端 3 腳： 差分輸入正端 4 腳： 電源輸入負(fù)端， 5V 5 腳： 接地端 6 腳： 單端輸出端 7 腳： 電源輸入正端， +5V 具體電路設(shè)計(jì) 圖 INA126 電路設(shè)計(jì)圖 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 芯片 LM331 應(yīng)用 一般應(yīng)用于人員不能進(jìn)入或不易進(jìn)入的場(chǎng)合，通過(guò)傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換 為電壓，經(jīng)運(yùn)算放大器放大為 0～ 10V 電壓信號(hào)，由 LM331 進(jìn)行 V/F 變換為脈沖信號(hào)，通過(guò)長(zhǎng)雙絞線傳輸?shù)綔y(cè)量室，在測(cè)量室內(nèi)通過(guò)光電耦合器 轉(zhuǎn)換為幅度穩(wěn)定的脈沖電壓，此脈沖電壓再經(jīng) LM331 進(jìn)行 F/V 變換為電壓進(jìn)行測(cè)量，從而可避免直接導(dǎo)線連接到測(cè)量室而造成的線路衰減或干擾，提高測(cè)量精度。 LM331 功能介紹 V/F 變換和 F/V 變換采用集成塊 LM331， LM331 是美國(guó) NS 公司生 產(chǎn)的 性能價(jià)格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器用。 LM331 采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)和低到 電源電壓下都有極高的精度。同時(shí)它動(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)尚有較好的線性；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。 圖 LM331 組成的電壓頻率變換電路 LM331 內(nèi)部由輸入比較器、定時(shí)比較器、 R－ S 觸發(fā)器、輸出驅(qū)動(dòng)、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路和電流開(kāi)關(guān)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)選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配 TTL、 DTL 和 CMOS 等不同的邏輯電路。 當(dāng)輸入端 Vi＋輸入一正電壓時(shí)，輸入比較器輸出高電平，使 R－ S 觸發(fā)器置位，輸出高電平，輸出驅(qū)動(dòng)管導(dǎo)通，輸出端 f0 為邏輯低電平，同時(shí)電源 Vcc 也通過(guò)電阻 R2 對(duì)電容 C2 充電。當(dāng)電容 C2 兩端充電電壓大于 Vcc 的 2/3 時(shí)，定時(shí)比較器輸出一高電平，使 R－ S 觸發(fā)器復(fù)位，輸出低電平，輸出驅(qū)動(dòng)管截止，輸出端 f0 為邏輯高電平，同時(shí)，復(fù)零晶體管導(dǎo)通，電容 C2 通過(guò)復(fù)零晶體管迅速放電；電子開(kāi)關(guān)使電容 C3 對(duì)電阻 R3 放電。當(dāng)電容 C3 放電電壓等于輸入電壓 Vi 時(shí)，輸入比較器再次輸出高電平，使 R－ S 觸發(fā)器置位，如此反復(fù)循環(huán)，構(gòu)成自激振蕩。輸出脈沖頻率 f0 與輸入電壓 Vi 成正比，從而實(shí)現(xiàn)了電壓－頻率變換 [18]。 具體電路設(shè)計(jì) 圖 INA126 電路設(shè)計(jì)圖 本章小結(jié) 本章主要是介紹硬件具體方面，首先通過(guò) 需求的分析，根據(jù)電路的要求，構(gòu)想相關(guān)的功能模塊，確定 此次設(shè)計(jì)主要的硬件模塊有放大模塊、電壓頻率轉(zhuǎn)化模塊、單片機(jī)控制模塊及人機(jī)交接模塊。本章針對(duì)這些模塊的主要芯片做了簡(jiǎn)單介紹，了解的其芯片的功能及應(yīng)用，并且介紹了本次項(xiàng)目的具體電路設(shè)計(jì)。 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 在單片機(jī)應(yīng) 用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，軟件的設(shè)計(jì)是最復(fù)雜和困難的，大部分情況下工作量都較大，特別是對(duì)那些控制系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況。如果是機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)人員，往往需要同時(shí)考慮單片機(jī)的軟硬件資源分配。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為系統(tǒng)初始化、按鍵、顯示處理及信號(hào)頻率輸入處理。 程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和方法。其步驟可概括為以下三點(diǎn)： ⑴ 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計(jì)算方法及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫(xiě)程序的步驟。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 ⑵ 根據(jù)算法 畫(huà)流程圖：畫(huà)程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯(cuò)的可能性。 ⑶編寫(xiě)程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋?lái)，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，即程序。 程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對(duì)利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(zhuǎn)向語(yǔ)句 (或指令 )的使用，從而控制了程序的復(fù)雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程序和 延時(shí)程序等組成 。 C 語(yǔ)言在單片機(jī)中的應(yīng)用 C 語(yǔ)言是一種通用的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，在國(guó)際上非常流行。它既可以用來(lái)編寫(xiě)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序，也可以用來(lái)編寫(xiě)一般的應(yīng)用程序。以前計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件主要用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)更是如此。 C 語(yǔ)言是當(dāng)前最流行的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它像其它高級(jí)語(yǔ)言一樣，面向用戶，面向解題的過(guò)程，編程者不必熟悉具體的計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令； C 語(yǔ)言又像匯編語(yǔ)言一樣，可以對(duì)機(jī)器硬件進(jìn)行操作。如進(jìn)行端口 I， 0 操作、位操作、地址操作，并可內(nèi)嵌匯編指令，將匯編指令當(dāng)作它的語(yǔ)句一樣。我們知道，匯編語(yǔ)言 將涉及計(jì)算機(jī)硬件，所以 C 語(yǔ)言又像低級(jí)語(yǔ)言一樣，可以對(duì)計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行控制，因此人們把它稱為介于高級(jí)語(yǔ)言與低級(jí)語(yǔ)言之間的一種中級(jí)語(yǔ)言。正是因?yàn)?C 語(yǔ)言具有這樣的特性，所以很適合編寫(xiě)要對(duì)硬件進(jìn)行操作的軟件程序。本文采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)．因?yàn)榇讼到y(tǒng)軟件比較，其存儲(chǔ)量較大，因此必須應(yīng)用 C 語(yǔ)言編程了 [9]。 電子稱的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電子稱軟件設(shè)計(jì)均采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)程序包括主程序、定時(shí)中斷程序、 INTO 中斷程序按鍵程序、數(shù)據(jù)處理子程序 (雙字節(jié)乘法、二一十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序及逆轉(zhuǎn)換程序 )、 LCD 十六位液晶靜態(tài)顯示子程序等 模塊。所有程序均采用 C 匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。電子計(jì)價(jià)秤的軟件設(shè)計(jì)思路說(shuō)明如下：主程序的作用為程序初始化，計(jì)算單價(jià)木單重 (單價(jià)和單重分別在定時(shí)中斷程序和 INT0外部中斷程序中獲得 )，并時(shí)時(shí)顯示十進(jìn)制的單重，單價(jià)，總價(jià)。設(shè)定 T0 為計(jì)數(shù)工作方式， T1為定時(shí)工作方式。其中 R0 為標(biāo)志位寄存器當(dāng)為 OOH 時(shí)為正常顯示方式。當(dāng)為 01H 時(shí)為累計(jì)顯示方式，在 T1 定時(shí)中斷程序中。一秒鐘采樣物料重量 (已轉(zhuǎn)成脈沖頻率 )，并賦值重量計(jì)算 RAM區(qū)和顯示 RAM 區(qū)。在 INTO 外部中斷程序中，采樣單價(jià)并賦值單價(jià)計(jì)算。 主程序流程圖 主程序流程圖 給出了系統(tǒng)工作的基本過(guò)程，描述了信號(hào)的基本流向，起到一個(gè)向?qū)У淖饔谩? 圖 主程序流程圖 子程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)子程序主要包括 A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)、鍵盤(pán)輸入控制程序設(shè)計(jì)及顯示程序設(shè)計(jì)等。 V/F 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì) V/F 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，把稱重傳感器傳遞過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳遞到單片機(jī)所涉及到的程序設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)流程圖 如下圖所示。 圖 V/F 信號(hào)讀取及處理程序 顯示子程序設(shè)計(jì) 顯示子程序主要是來(lái)判斷是否需要顯示 ,以及如何去顯示 ,也是十分重要的程序之一。設(shè)計(jì)流程圖如圖所示。 圖 顯示子程序流程圖 鍵盤(pán)掃描子程序的設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)成 4X4 矩陣式，在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤(pán)代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。設(shè)計(jì)流程圖如圖所示。 圖 鍵盤(pán)掃描子程序流程圖 本章小結(jié) 本章主要介紹的是本次設(shè)計(jì)的軟件部分，畫(huà)出了軟件的主程序流程圖及部分子程序流程圖。 結(jié) 論 隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的 迅速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)的儀器逐步的被智能儀器所取代。智能儀器的核心部件是單片機(jī)，因其極高的性價(jià)比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。而傳感器作為測(cè)控系統(tǒng)中對(duì)象信息的入口，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。傳感器好比人體 “五官 ”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測(cè)量信息（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置本次設(shè)計(jì)中的半橋電子稱就是在以上儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機(jī)、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達(dá)到要求。 經(jīng)過(guò)幾個(gè) 月的努力，終于按照畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度要求如期完成了實(shí)用電子秤控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)任務(wù)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，雖然碰到了不少的困難，但是在老師的指導(dǎo)以及自己的努力下，終于取得了一定成果。 一、 主要工作及結(jié)論 熟悉 AT89C51 單片機(jī)功能及工作特性，掌握其接口擴(kuò)展方法。 通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集的分析，了解了各種傳感器、放大器及 A/D 轉(zhuǎn)換器和 V/F 轉(zhuǎn)化器對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換、傳輸有了更深的認(rèn)識(shí)。 對(duì)鍵盤(pán)和顯示器進(jìn)行選型比較，得出各種型號(hào)優(yōu)劣比。 采用面向?qū)ο蟮乃枷?，分層次、分模塊構(gòu)建設(shè)計(jì)的總體框架。 二、 存在的問(wèn)題 電子電路的設(shè)計(jì)中對(duì)各種影響因素的考慮不夠完全，比如在對(duì)過(guò)電壓情況的處理中未作防范措施。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，有待改善。比如系統(tǒng)的超量程信號(hào)直接由單片機(jī)送入報(bào)警電路，沒(méi)有設(shè)計(jì)保護(hù)電路再入單片機(jī)處理后送入報(bào)警電路。 沒(méi)有擴(kuò)展更多電路，如日歷時(shí)鐘電路、通訊接口電路等。日歷時(shí)鐘電路可以顯示購(gòu)貨日期，通訊接口電路 可以與上位機(jī)（ PC 機(jī)）進(jìn)行通訊，從而將大量的商品數(shù)據(jù)存于上位機(jī)，然后通過(guò)串口或并口通訊與電子稱相連，達(dá) 到遠(yuǎn)距離控制的目的。 對(duì)各種實(shí)用芯片價(jià)格了解不夠，選擇上任有欠缺，如所選的稱重傳感器價(jià)格較貴 。 動(dòng)手能力不強(qiáng)，電子秤的精確度有待提高。 這些都為我 今后的學(xué)習(xí)和工作留下了積極的影響 。