电子称的设计.doc

河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 Henan Polytechnic Institute毕 业 设 计题目 电 子 称 系别 机电工程系 专业 机电一体化 班级 机电1101班 姓名 杨 磊 学号 0202110120 指导教师 胡 雪 梅 日期 毕业设计任务书设计题目：电子称设计要求：1用传感器、ADC0809、AT89C51等设计一款电子秤，用LED显示被称物体的质量及价格；2可以设定该秤所称的上限；3当物体超重时，能自动报警；4写出详细的设计报告（软、硬件设计等）设计任务：1设计硬件电路，画出电路原理图（0-3号）；2. 设计软件，编制程序，画出程序流程图；3调试程序，写出源程序代码；4写出详细毕业设计说明书（10000字以上），要求字迹工整，原理叙述正确，会计算主要元器件的一些参数，并选择元器件。设计进度要求：第一周：收集电子称单片机方面的资料第二周：整理资料确定电子称的设计方案第三周：确定电子称的单片机控制方案，并进行原理分析和理解第四周：写出程序，画出系统框图第五周：写出电子称单片机设计总结第六周：电子称整体设计并把论文输入电脑第七周：修改电子稿并打印第八周：毕业答辩摘要本设计是电子称设计,由单片机AT89C51芯片和ADC0809为核心，辅以必要的电路，构成的一个单片机电子称。该功能的实现主要通过软件编程来完成,降低了硬件电路的复杂性,成本也有所降低。设计内容包括了显示电路、按键电路及报警电路等几部分的设计。采用16个按键来控制单价的输入。当重物超过预设量程时，蜂鸣器便发出持续声音，当重物取下，蜂鸣器停止声响。显示采用LCD液晶显示电路，报警采用蜂鸣器发声指示。关键词：电阻应变式传感器、A/D转换、液晶显示器、键盘、80C51单片机、c语言 目录摘要1第一章 概述31.1 选题背景和意义31.2单片机的概述与应用41.2.1概述41.2.2应用6第二章 设计原理72.1设计要求与基本思路72.2设计方案选择72.2.1传感器的选型82.2.2 A/D转换器的选择92.2.3 外接键盘102.2.4 显示器部分的选择112.2.5 超量程报警部分选择112.3设计框图112.4设计原理图12第三章 硬件电路设计133.1时钟电路设计133.2 复位电路133.3 传感器A/D转换电路143.4 键盘输入电路153.5 显示电路163.6 报警电路17第四章 软件的设计184.1 系统应用程序组成184.2 主程序设计184.3 子程序设计204.3.1 A/D转换启动及数据读取子程序设计204.3.2 显示子程序设计204.3.3 键盘扫描子程序的设计214.3.4 报警子程序设计22设计总结24致 谢25参考文献26附录27程序27第一章 概述1.1 选题背景和意义 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。电子秤是称重技术中的一种新型仪表，广泛应用于各种场合。电子秤与机械秤比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可在各种环境工作，重量信号可远传，易于实现重量显示数字化，易于与计算机联网，实现生产过程自动化，提高劳动生产率。例如标签秤在超市中的应用已经是耳闻目睹的了。一张小小的标签包含着：品名、价格、重量等，一一列表在这小小的电子标签上。标签机的使用大大加快了销售速度，也方便了顾客。顶尖条码标签称有着许多卓越的特点，以太网功能使管理更加方便。因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。经过40多年的不断改进与完善，衡器技术也在不断进步和提高。从世界水平看，衡器技术已经经历了四个阶段，从传统的全部由机械元器件组成的机械称到用电子线路代替部分机械元器件的机电结合秤，再从集成电路式到目前的单片机系统设计的电子计价秤。我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展：电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。1.2单片机的概述与应用1.2.1概述AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。引脚说明VCC：供电电压。 GND: 接地 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时， 图1-1 AT89C51引脚图P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。1.2.2应用目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积 小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪 器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。 例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控 制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。第二章 设计原理2.1设计要求与基本思路1.设计要求1用传感器、ADC0808、AT89C51等设计一款电子秤，用LED显示被称物体的质量及价格；2可以设定该秤所称的上限；3当物体超重时，能自动报警；2.基本思路本设计采用单片机的P0口作为重量的输入。P2口作为显示输出口，连接LCD进行价格重量的显示。P1口作为键盘的输入，通过设置16个按钮分别实现对价格的改变。通过P3.1口连接蜂鸣器实现超量程报警功能。2.2设计方案选择方案一 数码管显示： 此方案利用数码管显示物体重量，简单可行，可以采用内部带有模数转换功能的单片机。由此设计出的电子秤系统，硬件部分简单，接口电路易于实现，并且在编程时大大减少程序量，在电路结构上只有简单的输出输入关系。缺点是：硬件部分简单，虽然可以实现电子称基本的称重功能，但是不能实现外部数据的输入，无法根据实际情况灵活地设定各种控制参数。由于数码管只能实现简单的数字和英文字符的显示，不能显示汉字以及其他的复杂字符，不能达到显示购物清单的要求。又因为采用了具有模数转换功能的单片机，系统电路过于简单，系统硬件的扩展必受到限制，电子秤的功能过于单一，达不到设计的标准。 方案二 在前一种方案的基础上进行扩展，增加一键盘输入装置，增加外界对单片机内部的数据设定，使电子称实现称重计价的功能。 此方案设计的电子秤，可以实现称物计价功能，但是局限于数码管的功能，在显示时只能显示单价、购物总额以及简单的货物代码等。在显示重量时，如果数码管没有足够的位数，那么称量物体重量的精度必受到限制，所以此方案需要较多的数码管接入电路中。这样在处理输入输出接口时需要另行扩展足够多的I/O接口供数码管使用，比较麻烦。 方案三 在前端信号处理时，选用信号转换等措施，尤其在显示方面采用具有字符图文显示功能的LCD显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力，而且满足设计要求，可以显示购物清单、所称量的物体信息等相关内容。 鉴于本电子称的设计并不太复杂，单片机完全能实现所需功能，所以在具体设计时，采用了第三种设计方案。2.2.1传感器的选型 在设计中，传感器是一个十分重要的元件，因此对传感器的选择也显的特别的重要，不仅要注意其量程和参数，还有考虑到与其相配置的各种电路的设计的难以程度和设计性价比等等。传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最人偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。传感器量程的计算公式是在充分考虑到影响秤体的各个因素后，经过大量的实验而确定的。为保证电子秤称量结果的准确度，克服传感器在低量程段线性度差的缺点。传感器的量程应根据皮带秤的最大流量来选择。在实际工作中，要求称重传感器的有效量程在20%80%之间线性好，精度高。重量误差应控制存0.OIKg，又考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，根据设计需要，确定传感器的额定载荷5Kg，允许过载为150%F.S，精度为0.05%，最大量程时误差0.1kg，可以满足本系统的精度要求。综合考虑，本设计采用MPX4115电阻应变式传感器，其本身集成了放大器，不需要另接放大电路，最大量程为7.5Kg。称重传感器由组合式S型梁结构及金属箔式应变计构成，具有过载保护装置。由于惠斯登电桥具诸如抑制温度变化的影响，抑制干扰，补偿方便等优点，所以该传感器测量精度高、温度特性好、工作稳定等优点，广泛用于各种结构的动、静态测量及各种电子秆的一次仪表。该称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，其工作原理如图2-1所示。图2-1称重传感器原理图本设计的测量电路采用最常见的桥式测量电路，用到的是电阻应变传感器半桥式测量电路。它的两只应变片和两只电阻贴在弹性梁上，测量电阻随重力变化导致弹性梁应变而产生的变化。其测量原理：用应变片测量时，将其粘贴在弹性体上。当弹性体受力变形时，应变片的敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。由于内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式给出：上式说明电桥的输出电压V和四个桥臂的应变片感受的应变量的代数和成正比。2.2.2 A/D转换器的选择 A/D转换部分是整个设计的关键，这一部分处理不好，会使得整个设计毫无意义。目前，世界上有多种类型的ADC，有传统的并行、逐次逼近型、积分型ADC。并行A/D转换：优点：这种结构的ADC所有位的转换同时完成，其转换时间主取决于比较器的开关速度、编码器的传输时间延迟等。缺点是：并行比较式A/D转换的抗干扰能力差。逐次逼近型A/D转换：优点：高速，采样速率可达 1MSPS；与其它ADC相比，功耗相当低；在分辨率低于12位时，价格较低。缺点：在高于14位分辨率情况下，价格较高；传感器产生的信号在进行模/数转换之前需要进行调理，包括增益级和滤波，这样会明显增加成本。积分型A/D转换：优点：分辨率高，可达22位；功耗低、成本低。缺点是：转换速率低，转换速率在12位时为100300SPS。结合上述分析选择ADC0809最合适。ADC0809是8位逐次逼近式A/D转换器，采用CMOS工艺制造。其芯片内部不仅集成了8位A/D转换器，还集成了8路多路转换器，可分时进行8路模拟信号的采集。ADC0809采用单一+5V供电，当参考电压为+5V时，模拟量输入电压为05V。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换。ADC0809其外部引脚图2-2和作用：N0IN7：8路模拟量输入端。2-12-8：8位数字量输出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。图2-2 ADC0809外部引脚图START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一+5V。GND：接地端。2.2.3 外接键盘由于电子秤需要设置单价（十个数字键），还具有确认、清除等功能，总共需设置17个键（包括一个复位键）。键盘的扩展有使用以下方案：采用矩阵式键盘：矩阵式键盘的特点是把检测线分成两组，一组为行线，一组列线，按键放在行线和列线的交叉点上。当键盘的数量大于8时，一般都采用矩阵式键盘。结合本设计的实际要求，16个按键使用44矩阵式键盘，另外一个复位键使用独立式按键实现。2.2.4 显示器部分的选择显示器是人机交换的主要部分，他可以将测量电路测得的数据经过cpu处理后直观的显示出来。数据显示有两种方案：LED数码显示和LCD液晶显示。LCD液晶显示器是一种极低功耗显示器，从电子表到计算器，从袖珍仪表到便携式微型计算机以及一些文字处理机都用到了液晶显示器。考虑到液晶显示器的直观方便，这次设计选择了LCD液晶显示器2.2.5 超量程报警部分选择智能仪器一般都具有报警和通讯功能，报警主要用于系统运行出错、当测量的数据超过仪表量程或者是超过用户设置的上下限时为提醒用户而设置。在本系统中，设置报警的目的就是在超出电子秤测量范围时，发出声光报警信号，提示用户，防止损坏仪器。2.3设计框图本设计采用AT89C51单片机为核心，加上复位电路和时钟电路组成最小系统，在外部连接显示模块、报警器以及按键，共同实现基本称重功能。基本框图中单片机包含了复位电路和时钟电路，如图2-3电阻应变式传感器闯敢传感器A/D080989C51矩阵式键盘LCD显示器报 警 器图2-3 总体设计框图2.4设计原理图 利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物体的重量信号送到模数转换电路中。再由模数转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到单片机中，单价的改变由外界键盘输入单片机中，经过单片机的处理把信息输出到显示电路中显示数据。原理图如图2-4图2-4 设计原理图第三章 硬件电路设计3.1时钟电路设计单片机工作的时间基准是由时钟电路控制的，如图3-1。在单片机的XTAL1和XTAL2两个管脚，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路。电路中，电容器C1和C2对振荡频率有微调作用，因此，在实际应用中一定要注意正确选择参数（3010 PF），并保证对称性，这两个电容元件对闹钟的走时误差有很大关系，并且选用正规的瓷片或云母电容，如果可能的话，温度系数要尽可能低。晶振一般选用12MHZ。图3-1 时钟电路图3.2 复位电路复位电路就是在RST端（9脚）外接的一个电路，目的是使单片机上电开始工作时，内部电路从初始状态开始工作，或者在工作中人为让单片机重新从初始状态开始工作。在时钟工作的情况下，只要复位引脚高电平保持在两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完成系统重置的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设置成已知状态。单片机复位电路如图3-2图3-2 复位电路复位电路图3.3 传感器A/D转换电路MPX4115压力传感器所采集的数据是模拟量，单片机不能直接读取，需经过A/D转换把模拟量转换为数字量供单片机读取。ADC0809转换过程：1、首先发出“启动信号”信号S。当S由高变低时，“逐次逼近寄存器SAR”清0，DAC输出Vo=0，“比较器”输出1。当S变为高电平时， “控制电路”使SAR开始工作。 2、SAR首先产生8位数字量的一半，即10000000B,试探模拟量的Vi大小，若VoVi，“控制电路”清除最高位，若VoVi,保留最高位。3、在最高位确定后，SAR又以对分搜索法确定次高位，即以低7位的一半y1000000B(y为已确定位) 试探模拟量Vi的大小。在bit6确定后，SAR以对分搜索法确定bit5位，即以低6位的一半yy100000B(y为已确定位) 试探模拟量Vi的大小。重复这一过程，直到最低位bit0被确定。4、在最低位bit0确定后，转换结束，“控制电路”发出“转换结束”信号EOC。该信号的下降沿把SAR的输出锁存在“缓冲寄存器”里，从而得到数字量输出。A/D转换内部图如图3-2-1图3-3-1 A/D转换内部图A/D转换与单片机联接电路图如图3-2-2图3-3-2 A/D转换联接电路图3.4 键盘输入电路本设计采用4*4矩阵式键盘输入，如何确定矩阵式键盘上何键被按下采用“行扫描法”。行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，过程如下。1、判断键盘中有无键按下 将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。2、判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。在本设计中AT89C51单片机的P1口用作键盘I/O口，键盘的列线接到P1口的低4位，键盘的行线接到P1口的高4位，如图3-4。行线P1.0-P1.3分别接有4个上拉电阻到电源+5V，并把行线P1.0-P1.3设置为输入线，列线P1.4-P.17设置为输出线。4根行线和4根列线形成16个相交点。1、检测当前是否有键被按下。检测的方法是P1.4-P1.7输出全“0”，读取P1.0-P1.3的状态，若P1.0-P1.3为全“1”，则无键闭合，否则有键闭合。2、去除键抖动。当检测到有键按下后，延时一段时间再做下一步的检测判断。3、若有键被按下，应识别出是哪一个键闭合。方法是对键盘的行线进行扫描。P1.4-P1.7按下述4种组合依次输出： P1.7 1 1 1 0 P1.6 1 1 0 1 P1.5 1 0 1 1 P1.4 0 1 1 1 在每组行输出时读取P1.0-P1.3，若全为“1”，则表示为“0”这一行没有键闭合，否则有键闭合。由此得到闭合键的行值和列值，然后可采用计算法或查表法将闭合键的行值和列值转换成所定义的键值。图3-4输入电路图3.5 显示电路本设计采用是LCD 1602字符型液晶显示，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，其内部存储有160个点阵字符，每个字符都有一定的代码，能够同时显示16x02即32个字符。在本设计中因为要显示重量、单格及总价，因此在显示时分配第一行显示重量和单价信息，第二行显示总价。在图3-5中，单片机的P2口接显示器的D0-D7口，作为重量、单价、总价数据输出。VCC端接5V电源正极，VDD为接地端。RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。E为使能端,高电平时读取信息，负跳变时执行指令。在进行重量、单价、总价信息显示时，显示所需字符由控制程序从存储在显示器模块中的字符库中调用。图3-5 显示器与单片机接线图3.6 报警电路报警电路是由单片机的I/O口来控制的，当称重物体重量超过系统设计所允许的重量时，通过程序使单片机的I/O值为高电平，从而三极管导通，使蜂鸣器SPEAKER发出报警声，同时使报警灯D1发光。它是由单片机的P3.1口来控制的，当超过设置的重量时（5Kg），通过程序使P3.1口值为高电平，从而使报警电路接通，使蜂鸣器SPEAKER发出报警声，同时使报警灯LED发光。由于持续的声音不能够引起人们的关注，所以本系统的报警电路采用间断的声音和频闪的灯光来实现。这一任务的实现主要靠程序来完成。报警电路图如图3-6图3-6 报警电路图第四章 软件的设计程序设计是一件复杂的工作，为了把复杂的工作条理化，就要有相应的步骤和方法。其步骤可概括为以下三点： 分析系统控制要求，确定算法：对复杂的问题进行具体的分析，找出合理的计算方法及适当的数据结构，从而确定编写程序的步骤。这是能否编制出高质量程序的关键。 根据算法画流程图：画程序框图可以把算法和解题步骤逐步具体化，以减少出错的可能性。编写程序：根据程序框图所表示的算法和步骤，选用适当的指令排列起来，构成一个有机的整体，即程序。4.1 系统应用程序组成本设计采用C语言编程，编译环境为keil UV3。keil c51 是美国Keil Software 公司出品的51 系列兼容单片机C 语言软件开发系统，和汇编相比，C 在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil c51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到keil c51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。Keil C51 可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE 本身或其它编辑器编辑C 或汇编源文件，然后分别有C51 及A51 编辑器编译连接生成单片机可执行的二进制文件（.HEX），然后通过单片机的烧写软件将HEX 文件烧入单片机内。软件主要三个方面：一是初始化系统；二是按键检测；三是数据采集、数据处理并进行显示。这三个方面的操作分别在主程序中来进行。程序采用模块化的结构，这样程序结构清楚，易编程和易读性好，也便于调试和修改。4.2 主程序设计系统上电后，初始化程序将 RAM 的30H5FH内存单元清零，P3.1引脚置成低电平，防止误报警。主程序模块主要完成编程芯片的初始化及按需要调用各模块（子程序），在系统初始化过程中，将系统设置成5Kg量程，并写5Kg量程标志。主程序设计流程图如图4-2图4-2 主程序流程图开始设置堆栈指针设置各中断服务程序入口相关寄存器清零设置显示缓冲区设置显示初值设置中断优先级及触发形式调用执行代码转换程序调用键盘子程序调用显示子程序启动数模转换调用数据处理子程序调用计算子程序执行数模转换调用显示子程序设置显示子程序INT1有效效？重物移去返回调用显示子程序INT0有效NYNNY4.3 子程序设计系统子程序主要包括A/D转换启动及数据读取程序设计、键盘输入控制程序设计、显示程序设计、以及超重报警程序设计等。4.3.1 A/D转换启动及数据读取子程序设计A/D转换子程序主要是指在系统开始运行时，把称重传感器传递过来的模拟信号转换成数字信号并传递到单片机所涉及到的程序设计。设计流程图如图4-3-1图4-3-1 数据读取子程序流程图开始ADC0808初始化启动A/D转换数据存储数据显示A/D转换完成NY4.3.2 显示子程序设计 显示子程序主要是来判断是否需要显示,以及如何去显示,也是十分重要的程序之一。而显示子程序是其他程序所需要调用的程序之一，因此，显示子程序的设计就显得举足轻重，设计的时候也要十的小心。设计显示子程序的流程图如图4-3-2图4-3-2 显示子程序流程图4.3.3 键盘扫描子程序的设计键盘电路设计成4X4矩阵式，由键盘编码方式可以得出0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E。在程序中可以先判断按键编码，然后根据编码将键盘代表的数值送到相应的存储单元，再进行功能选择或数据处理。如图4-3-3键盘输入LCD初始化字符显示界面字符显示调用LCD显示原地跳转原地跳转有功能键按下输入完毕有返回键按下NYNNY图4-3-3 键盘扫描子程序流程图4.3.4 报警子程序设计由于要求要键盘设定阈值，所以要求有报警电路，报警电路可以有声报警也可有光报警，将设定的阈值与实时显示的值进行比较，如果设定值小于实时显示的值，则将P1.0置为1，将发光二极管点亮，或使蜂鸣器发出声音。这就需要一段比较程序以及一小段置1清0程序。如图4-3-4图4-3-4 报警子程序流程图设计总结随着集成电路和计算机技术的迅速发展，使电子仪器的整体水平发生巨大变化，传统的仪器逐步的被智能仪器所取代。智能仪器的核心部件是单片机，因其极高的性价比得到广泛的应用与发展，从而加快了智能仪器的发展。而传感器作为测控系统中对象信息的入口，越来越受到人们的关注。传感器好比人体“五官”的工程模拟物，它是一种能将特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置本次设计中的半桥电子秤就是在以上仪器的基础上设计而成的。因此，只有充分了解有关智能仪器、单片机、传感器以及各部分之间的关系才能达到要求。首先是传感器的精密度，它将直接影响电子秤的称