电子称设计答辩ppt.ppt

电子称设计 组长 刘锐组员 罗祥兴罗志强 设计步骤 1 2 3 5 4 6 称重技术自古以来就被人们所重视 作为一种计量手段 广泛应用于各个领域 但是随着微电子技术的应用 传统的机械称重工具已经满足不了人们的要求 电子称量装置电子秤 电子天平等以其准确 快速 方便 显示直观等诸多优点而受到人们的青睐 所以电子称替代机械称是发展的趋势 1 设计要求 1 主控模块模块 2 LCD液晶显示器 3 键盘模块设计 4 蜂鸣器模块设计 5 称重模块的设计 6 AD采集模块设计 主控模块模块 主控模块模块在整个系统中起着统筹的作用 需要检测键盘 温度传感器等各种参数 同时驱动液晶显示相关参数 在这里我们选用了51系列单片机中的STC89C52单片机作为系统的主控芯片 1 1 STC89C52单片机主要特性1 一个8位的微处理器 CPU 2 片内数据存储器RAM 128B 用以存放可以读 写的数据 如运算的中间结果 最终结果以及欲显示的数据等 SST89系列单片机最多提供1K的RAM 3 片内程序存储器ROM 4KB 用以存放程序 一些原始数据和表格 但也有一些单片机内部不带ROM EPROM 如8031 8032 80C31等 目前单片机的发展趋势是将RAM和ROM都集成在单片机里面 这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性 SST公司推出的89系列单片机分别集成了16K 32K 64KFlash存储器 可供用户根据需要选用 4 四个8位并行I O接口P0 P3 每个口既可以用作输入 也可以用作输出 5 两个定时器 计数器 每个定时器 计数器都可以设置成计数方式 用以对外部事件进行计数 也可以设置成定时方式 并可以根据计数或定时的结7实现计算机控制 为方便设计串行通信 目前的52系列单片机都会提供3个16位定时器 计数器 6 五个中断源的中断控制系统 现在新推出的单片机都不只5个中断源 例如SST89E58RD就有9个中断源 7 一个全双工UART 通用异步接收发送器 的串行I O口 用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信 8 片内振荡器和时钟产生电路 但石英晶体和微调电容需要外接 最高允许振荡频率为12MHz SST89V58RD最高允许振荡频率达40MHz 因而大大的提高了指令的执行速度 1 2 STC89C52单片机的中断系统STC89C52系列单片机的中断系统有5个中断源 2个优先级 可以实现二级中断服务嵌套 由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器IE控制CPU是否响应中断请求 由中断优先级寄存器IP安排各中断源的优先级 同一优先级内各中断同时提出中断请求时 由内部的查询逻辑确定其响应次序 在单片机应用系统中 常常会有定时控制需求 如定时输出 定时检测 定时扫描等 也经常要对外部事件进行计数 STC89C52单片机内集成有两个可编程的定时 计数器 T0和T1 它们既可以工作于定时模式 也可以工作于外部事件计数模式 此外 T1还可以作为串行口的波特率发生器 2 LCD液晶显示器 由于本设计中要求显示界面显示一些参数 因此这里选用了LCD1602作为界面显示 可以把一些相关的参数进行显示液晶显示部分与STC89C52的接口 用STC89C52的P0口作为数据线 用P1 2 P1 1 P1 0分别作为LCD的EN R W RS 其中EN是下降沿触发的片选信号 R W是读写信号 RS是寄存器选择信号本模块设计要点如下 显示模块初始化 首先清屏 再设置接口数据位为8位 显示行数为1行 字型为5 7点阵 然后设置为整体显示 取消光标和字体闪烁 最后设置为正向增量方式且不移位 向LCD的显示缓冲区中送字符 程序中采用2个字符数组 一个显示字符 另一个显示电压数据 要显示的字符或数据被送到相应的数组中 完成后再统一显示 首先取一个要显示的字符或数据送到LCD的显示缓冲区 程序延时2 5ms 判断是否够显示的个数 不够则地址加一取下一个要显示的字符或数据 3 键盘模块设计 键盘中按键数量较多时 为了减少I O口的占用 通常将按键排列成矩阵 盘中 每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通 而是通过一个按键加以连接 这样 一个端口就可以构成4 4 16个按键 比之直接将端口线用于键盘多出了一倍 而且线数越多 区别越明显 比如再多加一条线就可以构成20键的键盘 而直接用端口线则只能多出一键 9键 由此可见 在需要的键数比较多时 采用矩阵法来做键盘是合理的 矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些 识别也要复杂一些 将行线所接的单片机的I O口作为输出端 而列线所接的I O口则作为输入 这样 当按键没有按下时 所有的输入端都是高电平 代表无键按下 行线输出是低电平 一旦有键按下 则输入线就会被拉低 这样 通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了 2020 3 17 9 可编辑 4 蜂鸣器模块设计 本设计还带有超重报警功能 当当前测到的重量大于5KG的时候 单片机就可以驱动蜂鸣器发声 由于蜂鸣器的工作电流一般比较大 以致于单片机的I O口是无法直接驱动的 所以要利用三极管开关电路来驱动 本处选用的是8550三极管 它是一个PNP型的三极管 当基极给低电平的时候三极管导通 这时候蜂鸣器发声 当给高电平的时候 三极管关闭 蜂鸣器不发声 5 称重模块的设计 本设计中采用电阻应变式传感器 电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应 将各种力学量转换为电信号的结构型传感器 电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件 其工作原理是基于材料的电阻应变效应 电阻应变片即可单独作为传感器使用 又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器 导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应 电阻应变片把机械应变信号转换为 R R后 由于应变量及相应电阻变化一般都很微小 难以直接精确测量 且不便处理 因此 要采用转换电路把应变片的 R R变化转换成电压或电流变化 其转换电路常用测量电桥 6 AD采集模块设计 这里采用HX711是一款专为高精度电子秤而设计的24位A D转换器芯片 与同类型其它芯片相比 该芯片集成了包括稳压电源 片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路 具有集成度高 响应速度快 抗干扰性强等优点 降低了电子秤的整机成本 提高了整机的性能和可靠性 该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单 所有控制信号由管脚驱动 无需对芯片内部的寄存器编程 输入选择开关可任意选取通道A或通道B 与其内部的低噪声可编程放大器相连 通道A的可编程增益为128或64 对应的满额度差分输入信号幅值分别为 20mV或 40mV 通道B则为固定的64增益 9 用于系统参数检测 芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A D转换器提供电源 系统板上无需另外的模拟电源 芯片内的时钟振荡器不需要任何外接口 主程序流程图如图4 1所示 单片机上电后先进行初始化 清除一些参数的初值 单片机通过判断是否按下清零按键 如果按下则记录当前重量为0值 然后就判断是否按下价格设置按键 按下则进入设置价格子程序 完毕后开始启动AD进行重量测量 测量到的数据转换成真实的重量值大于5KG就驱动蜂鸣器报警 最后显示测到的重量值 先调用液晶自定义的字库 设置好DDRAM地址后在第一行显示 根据程序中的数据设置显示数据的首地址并设置循环量 在循环过程中不断的取字符代码直到终止 第二行的显示过程同一行的显示过程一样 两行显示完毕后便结束子程序 拟利用资源 科研教学设施 仪器设备 资料等 科研就学设施 模拟电路实验室仪器设备 传感器 选用电阻应变式压力传感器作为电子秤称重传感器是最为合适的 电阻应变式压力传感器主要由弹性体 电阻应变片电缆线等组成 内部线路采用惠更斯电桥 当弹性体承受载荷产生变形时 电阻应变片 转换元件 受到拉伸或压缩应变片变形后 它的阻值将发生变化 增大或减小 从而使电桥失去平衡 产生相应的差动信号 供后续电路测量和处理 转换器芯片 HX711采用了海芯科技集成电路专利技术 是一款专为高精度电子秤而设计的24位A D转换器芯片 与同类型其它芯片相比 该芯片集成了包括稳压电源 片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路 具有集成度高 响应速度快 抗干扰性强等优点 降低了电子秤的整机成本 提高了整机的性能和可靠性 该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单 所有控制信号由管脚驱动 无需对芯片内部的寄存器编程 输入选择开关可任意选取通道A或通道B 与其内部的低噪声可编程放大器相连 通道A的可编程增益为128或64 对应的满额度差分输入信号幅值分别为 20mV或 40mV 通道B则为固定的32增益 用于系统参数检测 芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A D转换器提供电源 系统板上无需另外的模拟电源 芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件 液晶显示器 晶讯联公司的128 64汉字屏JLX12864G 086 PC显示信息 该显示模块既可以当成普通的图像型液晶显示模块使用 即显示普通图像型的单色图片功能 又含有JLX GB2312字库IC 可以从字库IC中读出内置的字库的点阵数据写入到LCD驱动IC中 以达到显示汉字的目的 资料 1 单片机电子秤设计 河南理工大学 2 彭伟 单片机C语言程序设计实训100例 电子工业出版社 2009年 3 吴运昌 模拟电子线路基础 广州 华南理工大学出版社 2004年 4 阎石 数字电子技术基础 北京 高等教育出版社 1997年 5 张晓丽等 数据结构与算法 北京 机械工业出版社 2002年 6 马忠梅等 ARM Linux嵌入式系统教程 北京 北京航空航天大学出版社 2004年 7 李建忠 单片机原理及应用