毕业设计（论文）-基于单片机的OLED屏幕显示----电子秤.doc

摘要: 目前市场上显示器多是LCD的，但LCD有很多缺点，例如， LCD显示需要背光源的支持、很窄的视角范围、功耗比较大、响应速度有点慢等缺点，但OLED显示系统解决了这些缺点。现在OLED显示技术虽然应用的不是很广泛，但是诸多优点，使得OLED成为研究的热门，我相信不久OLED完全可以取代LCD。OLED技术的发展日新月异，最近发现的的软性有机发光显示技术，这项技术让曲面屏成为现实。这是手机电脑显示屏研发的热门。很有科技前瞻性。这次我主要做的就是OLED屏幕显示，主要实现的功能就是实现动态图画还有文字的OLED显示。为了使论文和实践更具有实用性和学习型，我做了一个基于单片机的电子称OLED显示系统,可以显示开机动态图画和进行称重，整个系统结构简单，使用方便，精度高，具有一定的开发价值。根据上述方案进行了系统硬件和软件设计，该系统以单片机作为控制核心，通过KeiluVsion3集成开发环境，采用C51语言设计了MCU应用程序，实现了嵌入式系统中汉字、字符及图片等相关信息的显示功能。关键字: OLED 电子称 单片机ABSTRACT: Currently on the market monitor is LCD, but LCD has many shortcomings, for example, LCD display requires the presence of a backlight, a narrow range of viewing angles, large power consumption, response speed is slow and so on the shortcoming, but OLED display system to solve these shortcomings.Now OLED display technology is not very widely used, but many advantages, making OLED become a hot research, I believe that soon OLED can replace LCD.OLED technology is developing rapidly, the recent discovery of soft organic light emitting display technology, this technology allows curved screen to become a reality. This is the popular mobile phone computer display research and development. Very forward-looking in science and technology.This time I mainly do is the OLED screen display, the main function is to achieve dynamic picture and text OLED display.In order to make the paper and the practice is more practical and learning, I made a based on single-chip electronic said OLED display system, can display Boot dynamic pictures and were weighed. The whole system has the advantages of simple structure, convenient use, high precision, with a value of development. According to the plan of design of the hardware and the software of the system, the system with single chip microcomputer as control core, through the KeiluVsion3 integrated development environment, using C51 language design of the MCU application software, to realize the display of embedded system in Chinese characters, characters and pictures and other information related to the function. Keyword: OLED Electronic balance MCU目录1 OLED概述11.1 OLED科技最新动态11.2 OLED的发现11.3 OLED的发展和现状11.3.1 国际形势11.3.2 商品化过程21.3.3 OLED的潜力21.3.4 OLED在我国的发展31.4 OLED的优点41.5 我的研究目的和意义42设计概述52.1 电子称概述52.2系统硬件机构框图52.2.1 称重传感器62.2.2 电子称流程图72.2.3 电子称接线图82.2.4 系统电路原理图83 硬件概述93.1 0.96寸OLED93.1.1 选0.96寸OLED的目的93.1.2 0.96寸OLED裸屏外观93.1.3 0.96寸OLED模块103.1.4 0.96寸OLED驱动IC113.1.5 四针IIC接口模块使用说明113.2 HX711133.2.1 HX711简介133.2.2 HX711的特点133.2.3管脚说明143.2.4 模拟输入153.2.5 供电电源153.2.6 时钟选择153.2.7 串口通讯163.2.8 复位和断电173.2.9 注意事项173.3称重传感器的原理及使用183.3.1 平行梁称重传感器的外形183.3.2 称重传感器的工作原理183.3.3 称重传感器的使用193.4单片机STC90C52RC203.4.1 输入/输出引脚（I/O口线）203.4.2 控制口线203.4.3 电源及其它214 软件设计224.1 集成开发环境224.1.1 Keil uVision3的简介224.1.2 Keil Vision的功能224.1.3 Keil C51单片机软件开发系统224.2 取模234.2.1 取模软件234.2.2 取模软件参数设置234.3 烧录软件的使用244.4 在kile上进行软件操作244.4.1 软件程序流程图244.4.2 主要操作函数254.4.3 进行源程序的解析255 实验结果285.1 开机显示285.1.1开机显示动态图片285.1.2 开机后状态285.1.3 进行称重后的现实296.实验总结306.1本文主要研究工作和结论如下306.2 不足之处317.参考文献328.致谢33 341 OLED概述1.1 OLED科技最新动态随着智能手机产品的逐步成熟,在现有产品上进行重大创新的难度不断提高。三星推动的OLED屏具有色域广、能耗低,产品轻薄的优点,特别是曲面屏产品Galaxy S7 Edge具有独特的产品外观和UI设计潜力,使得OLED成为智能手机创新的重要方向。OLED将逐步替换现有的LCD家族产品(TFT、In-cell),逐步成为高端市场主流,特别是在未来iPhone采用OLED之后将进一步推动行业趋势的确立。1.2 OLED的发现有机发光二极管是由美籍华裔教授邓青云在实验室中发现，又称为有机电激光显示，1 赵晶.单片机控制OLED显示系统研究.硕士论文.2006:5这是对OLED研究的开端。邓青云先生出生于香港，移民美国后，成为柯达研究实验室的一名研究员，发现了OLED。OLED凭借着自发光的特性，完全不需要背光，而且视角特别大，非常照顾人的视觉感，大家肯定认为非常耗电，但是他却比LCD还要省电，凭借这几项优良性能，OLED显示技术成为现在世界研究的热门。1.3 OLED的发展和现状1.3.1 国际形势OLED技术起源于西方发达国家，这也是因为西方，特别是美国，一直都是先进科技的发源地，因为美国集合了全世界优秀的人才，美国硅谷高管三分之一都是印度裔，要是中国的企业，大家早就受不了啦，这也是美国的精神吧，这也是大家都有一个美国梦的原因，大规模产业化还是成功于现在世界制造业的中心东亚，主要的这些地方在日本、韩国、台湾等地区。全球涉足OLED产业的企业很多，但是产品良莠不齐，能完全掌握技术并能大规模生产的更是少数，而且多生产的是小尺寸无源的器件，要真正对LCD进行更新换代，完全替换，还有很长的路要走，所以说OLED的研究还任重道远。因此全球OLED产业还处于产业化初期。我国虽然起步比较晚，近几年在政府的强力介入下，资金人才逐渐向这方面倾斜，产生和扶持了好多企业进行OLED研究，虽然有一定成效，但是都集中在小分子，高端的OLED几乎不能生产，竞争力非常薄弱。真正的国际上OLED的生产和高端技术还大都掌握在日本、韩国和台湾企业手中。我国还需进一步努力。1.3.2 商品化过程为了能在新到来的OLED产业中迎来更好的利润、占据更好的地形。大公司纷纷加大投资，产业的布局可能瞬间决定一个公司的生死存亡，诺基亚、摩托罗拉的教训也许还在我们耳边回响，尤其在科技公司中如同一个警示牌。三星、友达等面板巨头纷纷投入此方向的研究。就连代工著称的富士康也不忘插一脚，也是为了提高利润率、加大代工的利润，此次收购日本大企业夏普，也是看中了夏普此方面的技术。 OLED现在应用在很多地方，比如大部分应用在电子器材和光电显示上，包括仪器面板、广告版、和电子板等。韩国三星企业在2004年参加IMID大会时，曾作出大胆的预言，OLED显示技术可以满足各种显示尺寸的应用，在显示器尺寸与分辨率的关系中，应用方面可以包括各种中小尺度面板的手机、平板、笔记版电脑，和大尺寸的液晶电视和屏幕等等。与其他技术所包含的屏幕，OLED是唯一能够支持这么多种不同尺寸显示应用的技术。 除了上段所示的这么多好处外，还有一项新技术得到了大家的关注，可弯曲式有机发光二极管显示器，这项技术引起了好多企业的关注和持续的投资，已成为好多国家实验室的热门话题，也是国家重点支持的项目。这种技术的实现主要利用了有机材料本身所具有的良好可弯曲性，将OLED制作在耐撞击、轻便、不易破碎、方便携带、低价的塑料基板上，这样可以符合以后智能手机和平板电脑等显示器所需的“轻、小、薄、省、彩、美、多元化”的特性。很多公司提出了这个概念，如IBM所发展的“可戴式计算机” 、Olympus 鼓吹的“可穿式电视” 、日本东北先锋所发表的穿着式可弯曲显示器等。美国著名的公司UDC公司也预测FOLED是OLED技术发展的趋势，也是其独特的应用，未来可卷收型及窗帘型的显示屏都将实现。1.3.3 OLED的潜力2 路绳立.OLED技术现状与在消费电了市场发展动态.电子产品世界.2005(7):6市场研究机构卢克斯研究宣称，有机发光二极管的应用由于其技术的限制，应运短期内不会大量增长，市场需求也不会很多，再过五年市场规模约能达到一亿多美元。有机发光二极管具有成本很低廉、光线舒适、视角大、省电等优势。但是由于很多技术问题，现在OLED生产成本还是比较高，比着OLED并没有明显的、太多的优势，在消费者的接受度上还没有可靠的考察和根据，因此虽然现在OLED话题虽然很热，但是大的科技公司，如华为、小米、HTC、华硕等，都没有推出此产品，虽然三星最近有个曲面屏的设想，但是实现与否还有待观察，技术的不成熟和成本的高昂化阻碍了OLED产值的扩大。随着技术的发展和突破，成本的降低是必须的。比如现在OLED的花费约19美元/流明；假设技术革新再过五六年，预期制备OLED的成本将大幅下降。但是这也是杯水车薪，就算 OLED的成本出现大幅下降，但是如现在普通的照明设备相比，有点太奢侈了，因此会阻碍它的推广和应用，因此产值堪忧。 但这些并不能影响OLED的研发投入，因为它具有太多的有点啦！如果能形成具体的规模，很多技术的临门一脚一旦完成，技术的革新推动产业的革命。将会对世界各国的产业带来质一样的改变。1.3.4 OLED在我国的发展1.我国OLED产业初具规模 目前，日本、韩国、中国台湾是OLED面板的主要生产厂商所在地。OLED最开始起源于欧美，美国柯达公司第一个发表了可以使用和推广的OLED器件。随后亚洲和欧美各国的许多研发产品陆续推出，极大地推动了OLED的发展，日本很重视此方面的发展，现在已经形成了一条涵盖OLED上、中、下的产业链，可谓是OLED世界分工中不可替代的一环；我国虽然介入的时间比较晚，现在也是初具规模，有好多厂商从事其中，努力做世界经济分工中的一环，我国的著名企业有昆山维信诺、汕尾信利、京东方、四川虹视、佛山彩虹等。2. OLED发展受到国家重视虽然我国的OLED已经出具规模，但仍有很大的进步空间，不能类比现在的日韩台的企业，我国在技术方面很欠缺，尤其是核心技术，从事的OLED的方向也比较窄，大部分是小分子型，从事高分子的企业很少。这引起了我国政府的关注，在国家政策的引导下，工业和信息化部做出必要的帮助和支持，出台法律法规引导和扶持OLED产业的发展，因此我国的OLED研发取得了长足的发展。2008年10月，在昆山建立了我国内地第一条OLED大规模生产线，这条生产线由清华大学组建，并成立了维信诺公司，由此实现了我国小尺寸OLED显示屏的量产。2010年底，我国首条AMOLED中试线已经在昆山建成投产并能实现全部生产工艺；我国台湾的奇美旗下的公司IDT公司在2003年所率先发表的20英寸的主动式OLED面板，更是轰动了一时。1.4 OLED的优点OLED由玻璃基板和非常薄的有机材料涂层所构成。它的发光机理取决于电流与有机材料的作用，当有电荷通过时，这些有机材料就会发光。发光的颜色则取决于有机材料的成分，根据不同的材料的改变就能获得所需要的颜色，非常便捷。我们所用的OLED显示主要是有源阵列显示，因为OLED内部都具有内置的电子电路系统，所以每个像素的驱动都有一个相应的电路进行支持。OLED有许多优于LCD的优点，LCD显示需要背光源的支持、很窄的视角范围、功耗比较大、响应速度有点慢等缺点，但OLED显示系统解决了这些缺点。这些技术的改善提供了浏览照片和视频的最舒服的享受，而且对电路设计的限制会大大减少，有利于开发和应用。3 童林夙.显示器件的现状与展望.光电子技术.2001.21（1）:8OLED为自发光材料，不需用到背光板，同时廉价、彩色比较艳丽、可携带、温度适应性高、可视的角度比较大、功耗低、响应迅速、可弯曲等特性，符合轻薄短小的原则，非常适合应用在智能手机和平板电脑上。由此总结显示优点：自发光、视角范围大、功耗低、响应速度快、图像画质稳定、色彩艳丽、分辨率高等优点。1.5 我的研究目的和意义根据上面的介绍， OLED这种东西的发展有可能在将来使得高度可携带、折叠的显示技术变为可能。这是手机电脑显示屏研发的热门。很有科技前瞻性。这次我主要做的就是OLED屏幕显示，主要实现的功能就是实现动态图画还有文字的OLED显示。为了使论文和实践更具有实用性和学习型，我做了一个基于单片机的电子称OLED显示系统,可以显示开机动态图画和进行称重，整个系统结构简单，使用方便，精度高，具有一定的开发价值。根据上述方案进行了系统硬件和软件设计，该系统以单片机作为控制核心，通过KeiluVsion3集成开发环境，采用C51语言设计了MCU应用程序，实现了嵌入式系统中汉字、字符及图片等相关信息的显示功能。该方案具有运行时可靠稳定、接口简单方便、编程容易、功耗低、成本低、体积小、便于维护的优点。2设计概述2.1 电子称概述我本来想做单纯的OLED屏幕显示的，但是由于OLED屏幕的价钱问题，我只买了0.96寸的OLED屏幕，而且只能显示两种色彩。无法完成全彩图片的显示。而且由于单片机的储存器和处理数据帧数的问题，要显示大型的动态动画，需要加外部储存器，非常麻烦，而且要求的芯片很难买到，所以只能显示小型的两种色调的小动态图画。在与老师的交流中，老师说，如果这样，你的工作量太小，论文、答辩都不好整，做个前端吧!所以我就做了这个电子秤。 整个电子称具有结构简单、易于实现、使用起来方便、基本功能健全、精度高等优点，具有一定的开发和研究价值。2.2系统硬件机构框图 如下图2.1称重传感器 STC90C52RC单片机单片机控制模块数据采集部分OLED屏幕键盘两个独立按键电子称专用高精度高增益24位A/D转换芯片HX711图2.1 系统硬件结构框图我做的这个电子秤是以单片机STC90C52RC为控制核心，从而实现电子秤的基本控制功能。系统部分主要涵盖STC90C52RC控制电路和复位电路；传感器、采集信号的放大和A/D转换是数据采集的主要内容，也是核心内容，4 刘建川.一种基于单片机STC90C52RC的陶瓷称重电子称.佛山陶瓷.2010,03:10采集模拟信号放大和A/D转换部分是由芯片HX711实现的，这是一款专用型高精度24位A/D转换芯片，在后面我们会着重介绍；人机交互界面为按键（输入我本来焊了四个键在上面但是发现只需要两个就能完成，白白浪费了两个键，也是统筹不好的缘故。）和点阵式液晶显示，实现主要靠按键和OLED屏幕显示器，这样就实现了直观数据显示和基本的电子称操作。这就是我电子称的基本架构。5 程飞.基于AT89C2051单片机的电子称设计.电脑知识与技术.2009,30:10该电子秤可以实现基本的称重功能（称重范围为05Kg，重量误差不大于0.005Kg）2.2.1 称重传感器1. 技术参数表如下图2.2图2.2 技术参数2. 受力方式如下图2.3图2.3 受力示意图3.称重传感器安装方式如下图2.4图2.4 称重传感器安装方式2.2.2 电子称流程图如下图2.5图2.5 电子称流程图2.2.3 电子称接线图如下图2.6图2.6 电子称接线图2.2.4 系统电路原理图系统的电路图，如下图2.7：图2.7 系统电路图3 硬件概述3.1 0.96寸OLED3.1.1 选0.96寸OLED的目的OLED，即有机发光二极管。OLED为自发光材料、视角范围大、同时廉价、彩色比较艳丽、可携带、温度适应性高、图像画质稳定、分辨率高、可弯曲等特性，非常适合应用在智能手机和平板电脑上。被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。LCD 都需要背光，而 OLED 不需要，因为它是自发光的。这样同样的显示 OLED 效果要来得好一些。以目前的技术，OLED 的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。在此我们使用的0.96 寸 OLED 显示屏是中景园电子的产品，该屏有以下特性值得一提： 我们使用的0.96 寸 OLED 只有黄蓝、白、蓝三种颜色可选；白光则为纯白，也就是黑底白字；蓝色则为纯蓝，也就是黑底蓝字；我们这次使用的是的黄蓝屏，黄蓝是黄光为上 1/4 ，蓝色为下 3/4，而且颜色和显示区域均不能修改，这是设定好的我们不能更改，也改变不了。 屏幕的分辨率为 128*64。 多种接口方式，OLED 裸屏接口的接口方式包括：6800、8080 两种并行接口方式、 IIC 接口方式（只需要 2 根线就可以控制 OLED 了！）、3 线或 4 线的串行 SPI 接口方式，这五种接口是通过屏上的 BS0-BS2 来配置的。 中景园电子为本屏开发了两种接口的样板，接口分别为：七针的 SPI/IIC 兼容模块、四针的IIC 模块。两种模块都很方便使用；我们在此次实验中所选的是四针的IIC 模块。3.1.2 0.96寸OLED裸屏外观如下图3.1图3.1 裸屏外观裸屏为 30pin，从屏正面看左下角为 1，右下角为 30。3.1.3 0.96寸OLED模块1 SPI/IIC 接口模块6 张素萍,李朝强.基于单片机的OLED显示系统设计.基金项目论文 .2015,08:14-15模块接口定义：1. GND 电源地2. VCC 电源正（35.5V）3. D0 OLED 的 D0 脚，在 SPI 和 IIC 通信中为时钟管脚4. D1 OLED 的 D1 脚，在 SPI 和 IIC 通信中为数据管脚5. RES OLED 的 RES#脚，用来复位（低电平复位）6. DC OLED 的 D/C#E 脚，数据和命令控制管脚7. CS OLED 的 CS#脚，也就是片选管脚如下图3.2图3.22 IIC 接口模块1. GND 电源地2. VCC 电源正（35.5V）3. SCL OLED 的 D0 脚，在 IIC 通信中为时钟管脚4. SDA OLED 的 D1 脚，在 IIC 通信中为数据管脚如下图3.3图3.3因为七针 SPI/IIC OLED由于这两种接口占用数据线比较多；而且不太常用，所以模块在设计的时候没有用。直接选用四针的 IIC 接口模块。3.1.4 0.96寸OLED驱动IC本屏所用的驱动IC为 SSD1306，7 Butryn Meghan L, Phelan Suzanne. Consistent self-monitoring of weight: a key component of successful weight loss maintenance. Obesity. 2009,08 :15SSD1306是一款128*64点阵式的液晶显示模块，它具有内部升压功能，这就方便了我们设计电路，在这里，就可以省的设计这段电路，纵然如此，也可以选用外部升压，率性自然。SSD1306的每页包含了128 个字节，总共8页，这样刚好是 128*64 的点阵大小。这点与1.3寸OLED驱动 IC SSD1106稍有不同，SSD1106 每页是132个字节，也是8页。所以在用0.96 寸 OLED 移植1.3寸OLED 程序的时候需要将 0.96 寸的显示地址向右偏移 2，这样显示就正常了；否则在用1.3寸的时候1.3寸屏右边会有4个像素点宽度显示不正常或是全白，这点大家注意一下。其它的SSD1306和SSD1106区别不大。3.1.5 四针IIC接口模块使用说明1 IIC模块8 杰瑞.OLED显示原理.电器评价.2004,07:15-16四针 IIC 接口相对比较简单一些，只有两个信号线，如下图3.41. GND 电源地2. VCC 电源正（35.5V）3. SCL OLED 的 D0 脚，在 IIC 通信中为时钟管脚4. SDA OLED 的 D1 脚，在 IIC 通信中为数据管脚图3.42 IIC接口设计如下图3.5图3.5在IIC接口中需要将 BS1 配置为 1，BS0 为 0；所以 R1,R4 焊接，R2，R3 不焊接，R8 可焊接也可不焊接。3 DIY 用户元件参数选择说明对于 DIY 用户来说可能元件不像公司那么全；在设计的时候可能有些元件没有；需要用其它参数的元件来拼凑；在0.96OLED中有几个参数比较重要；尽量搞成一样的，如下图3.6图3.6这里面的 C3,C4 在内部升压的时候要用；这两个参数尽量做到一样；都为1uf；如下图3.7：图3.7与26脚相连接的910电阻 R5 的参数可以选在1M 左右的；如果太小可能对屏的寿命有影响；如果太大屏的亮度会暗一些；不过不影响使用。3.2 HX7113.2.1 HX711简介HX711是采用了海芯科技技术的产品，利用此项集成电路专利技术，构成了这一款24位的A/D转换器芯片，9 J Oakley. Scaling up for electronic weighing accuracy.Processing.2007，11：17 这个芯片专业服务于高精度电子秤，该芯片有很多优点，譬如集成度多，它集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它相同类型芯片工作所必须设计的外围电路；抗干扰性强、响应速度快等优点。不仅降低了电子秤的整机成本，而且方便设计，节省工序，而且电子称的性能也有提升。该芯片的程序操作也很便捷，不需要对芯片进行编程控制，完全可以由连接的MCU所控制，直接驱动，非常方便快捷。10 Erich Robens, Susanne Kiefer. Weighing. Springer Berlin Heidelberg.2007，07:17有通道A和通道B两个输入选择开关，这些通道与芯片内部的低噪声可编程放大器相连。每个通道的增益有很大差别，通道A的可编程增益为128或64，而通道B则为32，功能差别也很大，通道A增益对应的是为20mV或40mV满额度差分输入信号幅值，通道B用于系统参数检测。此芯片系统板上无需另外的模拟电源，因为外部传感器和芯片内的A/D转换器可以由芯片内稳压电源提供。不仅如此，芯片内自有的时钟振荡器，所以自己有，就不需要外边的的时钟啦！而且芯片的上电自动复位功能更是简化了开机的初始化过程。3.2.2 HX711的特点11 张景元,李业德.一种基于单片机的多功能电子称.微计算机信息.2006，11:17-18 特点有：1.有两路可差分输入。2.片内低噪声可编程放大器，可根据通道的不同而选择合适的增益，有三种可供挑选。3.芯片有片内稳压电路。4.片内具有时钟振荡器，可自行进行时钟控制。5. 该电路具有上电自动复位功能。6.此芯片所有控制由管脚输入，不需要其他方面的操作。7.有两个输出数据速率可以选择，分别为10和80HZ。8.可以抑制50 和60HZ的频率干扰。9.工作电流：I 1.6mA, 断电电流：I 1 A10. 工作电压范围：2.6 - 5.5V11.工作温度范围：-40 - +85下图3.8为HX711的内部方框图图3.8 HX711内部方框图3.2.3管脚说明 16 管脚的 SOP-16 封装和相应的管脚描述，如下图3.9和图3.10：图3.9 封装图图3.10 管脚描述 3.2.4 模拟输入模拟输入有通道A和通道B两个输入选择开关，由于从传感器传过来的信号较弱，所以A、B这些通道必须与芯片内部的可编程放大器相连，这样才能保证信号的强度。每个通道的增益有很大差别，通道A的可编程增益为128或64，而通道B则为32，这是固定值，改变不了。功能差别也很大，通道A增益对应的是为20mV或40mV满额度差分输入信号幅值，通道B用于系统参数检测。3.2.5 供电电源数字电源应使用与MCU芯片相同的的数字供电电源。12 肖奇军,李胜勇,林益平.智能电子称重系统.肇庆学院学报. 2005，02:19此芯片系统板上无需另外的模拟电源，因为外部传感器和芯片内的A/D转换器可以由芯片内稳压电源提供。稳压电源的供电电压可与数字电源相同。外部压电阻R1、R2和芯片的输出参考电压决定了稳压电源的输出电压值，有一特定的公式。如果不使用芯片内的稳压电路，管脚VSUP应连接到数字电源或模拟电源中电压较高的一个管脚上。3.2.6 时钟选择如果将管脚XI即数字输入接地，这时外部电路的时针输入或晶振输入将被隔绝，将会自动选择内部的时钟振荡器进行操作。内部始终振荡器输出数据速率为10Hz 或80Hz。如果将外部输入时钟通过一个20pF的隔直电容连接到XI管脚上，或将晶振连接到XI和XO管脚上，这样就可以得到稳定准确的输出数据速率，这时芯片内的时钟振荡器电路不被使用，这时利用的是外部输入时钟电路和晶振时钟。 当需要芯片输出数据速率为准确的10Hz或80Hz此时，就需要特别规定晶振频率。输出数据速率与晶振频率有一定的关系，这时我们需要查询更多的资料。使用外部输入时钟时，输入信号的波形可以为方波、三角波、正弦波等任意波形，在这里不做特殊要求。3.2.7 串口通讯管脚PD_SCK和DOUT构成串口通讯线，有很多特性，这是我们根据串口通讯线的脉冲数选择输入通道和对应的增益，具体选择见图3.11。图3.11 输入通道和增益选择这是我们需要特别注意的是，管脚PD_SCK的输入时钟脉冲数的范围有规定，就是不少于25或不大于27，否则会造成电路紊乱。当一个输出周期完成后，如果A/D转换器的输入模式发生变化时，这时需要4个数据输出周期才能稳定。管脚DOUT在4个数据输出周期后才会正常工作，输出有效数据。具体图示如下图3.12：图3.12 数据输出,输入通道的工作时序图3.2.8 复位和断电当芯片工作时，上电后芯片内部电路会使芯片自动复位。芯片的工作状态由管脚PD_SCK控制。当管脚状态为低电平，芯片就可以正常工作。当管脚PD_SCK处于高电平并持续超过60s，芯片就会进入断电状态，芯片就会停止工作。13 孙泽烽,卢雨情,胡静.基于单片机的电子秤设计.科技创新导报.2013,28:21如果此时使用片内稳压电源电路，断电时，外部传感器和片内A/D 转换器会被同时断电。当PD_SCK低电平时，芯片会自动复位进入工作状态，开始正常工作。当一个输出周期完成后，如果A/D转换器的输入模式发生变化时，这时需要4个数据输出周期才能稳定。这时管脚DOUT在4个数据输出周期后，才会正常工作，这时芯片才会输出有效的数据。如下图3.13所示：断电控制图3.13 断电控制3.2.9 注意事项1.芯片数字输入管脚，因为此芯片无内置电阻，来进行拉高或拉低，为了保证芯片正常工作，这些管脚不能悬空。2.根据通道A和通道B的增益等性质的不同，我们规定通道A为小信号输入通道，通过与传感器相连来进行工作；通道B用于系统参数检测。3.我们应使用晶体管保证芯片的正常工作，本次试验用的是S8550。4.为了保证芯片正常工作，我们应该保证传感器和A/D转换器用一样模拟电源供电。5.因为输出数据为24位，所以应该保证管脚PD_SCK的输入时钟脉冲数不能少于25，但是为了效率也不应该多于 27，负责会影响芯片的正常工作。6.与管脚DOUT相连的MCU接口不能接拉高或拉低电阻，这样做可以减少MCU与A/D之间的干扰。3.3称重传感器的原理及使用3.3.1 平行梁称重传感器的外形电子秤等一般都选用14 程智.简易电子秤的设计.电子世界.2013,07 :21-22双孔悬臂平行梁应变式称重传感器。它有很多优点: 精度高、做工简单、可操作性强、称重范围比较大、有很高的固有频率、结构性好等优点, 其典型结构如图3.14所示。图3.14 应变式称重传感器3.3.2 称重传感器的工作原理应变式力传感器的受力工作原理如图3.15所示。图3.15 应变式力传感器的受力工作原理其作用原理是：15 姬忠勇.基于单片机的电子秤的方案设计.科技信息.2013,18: 22力敏型的弹性元件上粘上应变片，上下都沾, 当有力作用于元件时,弹性元件的变化也引起应变片产生形变,进而形成了电阻的变化。按如图3.16所示的电路连接，这个电路桥的作用是当电阻变化时，会转变成相应的电压变化，再通过计算公式就可以得到所测物体的重量。图3.16 应变式力传感器的电路工作原理电桥的四个臂上都接工作应变片，都参与机械变形，同处一个温度场，温度影响相互抵消,电压输出灵敏度颇高。当 4个应变片的材料、阻值都相同时，我们可以推导出以下公式：3.3.3 称重传感器的使用平行梁式称重传感器使用时要按悬臂梁方式安装，具体安装方式可以参见图3.17。传感器的变形量也必须可控如果压力过大，形变量过大，就会造成传感器的永久性损坏，所以在安装和使用的过程中不要超载，这个要特别注意。 在连接电路时，有一定的规定，传感器的四根线按下图进行连接，不能有误，否则会造成一起实验失败，另外为保正精度，一般不要随意调整线长。图3.17 连接电路3.4单片机STC90C52RC单片机STC90C52RC是51单片机的一种，51单片机是也是我们单片机学习的重中之重。51单片机起源于Intel的8004单片机，随着技术的长足发展，8004单片机也得到了很多改进，成为现在流行的8位单片机，它比较有名的代表就是AT89系列，它是ATMEL公司出品的，它的应用非常广泛，尤其在工业测控系统，方便了操作，节省了人力物力。51系列的种种优点让它成为市场的宠儿，许多公司都推出了相应的兼容机型进行支持。51单片机也是一个很适合初学者所使用的单片机，也是比较常见的一种。但是51系列的单片机一般不具备自编程能力。该芯片引脚如图3.18所示，其引脚功能说明如下：图3.18 STC90C52RC的管脚图3.4.1 输入/输出引脚（I/O口线）在3932脚，为P0.0P0.7，为单片机的双向输入/输出端口；在18脚，为P1.0P1.7，是单片机的8位准输入/输出端口；在2128脚，为P2.0P2.7，是单片机的8位准输入/输出端口；在1017脚，为P3.0P3.7，是单片机的8位准输入/输出端口；3.4.2 控制口线：在单片机第29脚，用来外部程序存储器读选通信号。ALE/：在单片机第30脚，用来地址锁存允许/编程信号。/VPP：在单片机第31脚，用来外部程序存储器地址允许/固化编程电压输入端。 RST/VPD：在单片机第9脚，用来RST是复位信号输入端,VPD是备用电源输入端。3.4.3 电源及其它Vcc：在单片机第40脚，接的电压值为+5V。GND：在单片机第20脚，此端接地。XTALl、XTAL2：分别在单片机的第19和18脚，是时钟电路引脚。当使用内部时钟时，这两个引脚端需要外接石英晶体和微调电容，接的规格有规定。当使用外部时钟时，这两个端口用于外接外部时钟源。4 软件设计4.1 集成开发环境我此次实验用的是Keil Vision3，现在简单介绍一下它。4.1.1 Keil uVision3的简介Keil Vision3 是德国一家名叫Kile的公司研发的嵌入式开发工具，运行RealView MDK开发环境。Keil Vision3集成了业内领先的技术，非常有利于开发者操作，里面包括集成开发环境与RealView编译器。支持许多处理器，包括简单的如单片机，复杂的如最新的Cortex-M3核处理器。其功能包括：自动配置启动代码，集成Flash烧写模块，强大的Simulation设备模拟，性能分析等，与之前的工具包相比，Kile的功能更全面，性能更优异。4.1.2 Keil Vision的功能美国Keil Software公司出品了Keil C51，这个软件兼容C语言的开发，可以利用这个平台进行对单片机的操作。而C语言的广泛应用性和易学性更加推动了这个开发软件的流行。16 潘佑华,林盛鑫.基于51单片机的多功能电子秤设计研究.科技传播.2012,11:25 将C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起，非常有利于开发者应用研究。4.1.3 Keil C51单片机软件开发系统C51工具包主要包括两种开发环境，Vision是面向Windows，而Ishell是面向Dos的集成开发环境。我们可以利用此软件编译我们所写的源文件，由编译器编译生成目标文件，生成.obj格式的文件。.obj文件再生成绝对目标文件，格式为.abs。.abs文件再转换成标准的hex文件，这样就可以对源代码进行调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接用烧录软件录入程序存贮器。4.2 取模4.2.1 取模软件取模所用软件，如下图4.1图4.1 取模软件 4.2.2 取模软件参数设置参数设置如下图4.2图4.2 取模参数4.3 烧录软件的使用 我这次使用的烧录软件是STC-ISP，STC-ISP 是一款烧录软件主要为单片机下载编程，是主要服务于STC系列单片机，使用简便，现已被广泛使用。使用步骤如下：1.打开STC-ISP界面，选中单片机，此处我们选择STC89C52RC；2.一般它会自动发现端口，设定时波特率一般固定，如果遇到下载问题，可以进行调试；3.硬件连接后，找到所需要录入的.hex文件，选中；4.编译KEIL时生成的.HEX代码能自动进入到软件中，点击“Download/下载”；5.这样即可把.HEX文件录入到单片机内；6程序写入完毕，目标板开始运行，这样就可以显示出运行结果。4.4 在kile上进行软件操作4.4.1 软件程序流程图下面是我实验所用流程图，我下图4.3：图4.3 软件流程图4.4.2 主要操作函数打开几个不同平台下的程序，会发同一通信接口类型下的程序内部的操作函数是完全一样的，只是管脚定义方式不同，还有一个就是需要包含所用平台的头文件；其它的其实都不用作修改；因为其它的函数均是对 OLED 屏的操作；与所用的处理器平台没有关系。 在移植的时候尽量参考C51的程序。大家打开程序会发现