基于CS5550的电子计价秤设计

1、课题设计专业课程设计题目： 基于CS5550的电子计价秤设计学 院： 信息科学与工程学院 专 业 班 级： 测控技术与仪器1102班 学 号： 110401233 学 生 姓 名： 李宁 指 导 教 师： 傅元 设 计 时 间： 2014.12.082014.12.26 23 目录第一章.摘要2第二章.系统方案论证与选型31.控制部分3 2.数据采集4 3.传感器的选择4 4.放大电路选择5 5.A/D转换器的选择7 6.键盘处理部分方案论证87.显示部分电路的选择8 8.超量程报警部分电路的选择9第三章.硬件电路设计10 1.ATMEGA16的最小系统电路10 2.数据采集部分电路设计133

2、.A/D转换与单片机接口部分设计144.显示电路与单片机接口设计155.键盘电路与单片机接口电路设计176.报警电路的设计19第四章.总结20 参考文献21附录122第一章 摘要 随着微电子技术的应用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。为了改变传统称重工具在使用上存在的问题，在本设计中将智能化、自动化、人性化用在了电子称重的控制系统中。本系统主要由单片机来控制，测量物体重量部分由称重传感器及A/D转换器组成，加上显示单元，此电子秤俱备了功能多、性能价格比高、功耗低、系统设计简单、使用方便直观、速度快、测量准确、自动化程度高等特点。 本系统以ATMEGA16单片机为主控芯片，外围附

3、以称重电路、显示电路、报警电路、键盘电路等构成智能称重系统电路板，从而实现自动称重系统的称重功能、报警功能、数据计算功能以及人机交换功能。可以说,此设计所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求。 关键词:CS5550，CZAF-602压力传感器，ATMEGA16单片机，A/D转换器，LCD显示器. 本课题的主要设计思路是：利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过模数转换器转换为数字信号，最后把数字信号送入单片机。单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量及总额，然后再显示出来。此外，还可通过键盘设定所称物品的价格。 在设计期间，本人努力查阅相关资料，对称重

4、的基本原理以及各软件、硬件模块做了认真的分析、研究。根据性能成本考虑，做了仔细的分析研究，主要有：系统模块的划分、A/D精度的考虑、单片机与外围模块的接口电路以及电子秤应用程序的实现等。第二章系统方案论证与选型按照本设计功能的要求，本设计大致可分为五个模块：数据采集模块、信号放大模块、模数转换模块、单片机控制模块、人机交换模块。（其中人机交换模块中包括:声光报警、LCD显示、键盘输入）系统设计总体方案框图如图2-1所示。设计思路框图图2.1测量部分是利用称重传感器检测压力信号，得到微弱的电信号（本设计为电压信号），而后经处理电路（如滤波电路，差动放大电路，）处理后，送A/D转换器，将模拟量转化

5、为数字量输出。控制器部分接受来自A/D转换器输出的数字信号，经过复杂的运算，将数字信号转换为物体的实际重量信号，并将其存储到存储单元中。控制器还可以通过对扩展I/O的控制，对键盘进行扫描，而后通过键盘散转程序，对整个系统进行控制。数据显示部分根据需要实现显示功能。2.1控制器部分本设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器,而且以单片机为主控制器的设计，可以容易地将计算机技术和测量控制技术结合在一起，组成新型的只需要改变软件程序就可以更新换代的“智能化测量控制系统”。这种新型的智能仪表在测量过程自动化、测量结果的数据处理以及功能的多样化方面，都取得了巨大的进展。再则由于系统没有其它高标准的要

6、求，根据总体方案设计的分析，设计这样一个简单的的系统，可以选用带EPROM的单片机，由于应用程序不大，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展存储器，这样电路也可简化。INTEL公司的8051和8751都可使用，在这里选用ATMEGA16系列单片机。ATMEGA16系列与MCS-51相比有两大优势：第一，片内存储器采用闪速存储器，使程序写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路体积更小。此外价格低廉、性能比较稳定的MCPU，具有8K8ROM、2568RAM、3个16位定时计数器、4个8位I/O接口。这些配置能够很好地实现本仪器的测量和控制要求。最后我们最终选择了ATMEGA16这个

7、比较常用的单片机来实现系统的功能要求。ATMEGA16内部带有8KB的程序存储器，基本上已经能够满足我们的需要。2.2数据采集部分电子秤的数据采集部分主要包括称重传感器、信号放大电路和A/D转换电路，因此对于这部分的论证主要分三方面。2.3传感器的选择在设计中,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易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、可能产生的最大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

8、。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。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。重量误差应控制在0.01Kg，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，所以我们确定传感器的额定载荷为5Kg，允许过载为150%F.S，精度为0.05%，最大量程时误差0.01kg。可以满足本系统的

9、精度要求.使用特别注意：传感器属于精密部件，剧烈振动、自由落体、碰撞、过载、过压等等，都非常容易造成传感器永久损坏或者影响精度和线性。传感器是测量机构最重要的部件，目前常用的有电阻应变式压力传感器和电容式压力传感器、压电式压力传感器。选用是应按着稳定性、精度等级、灵敏度、寿命和安装环境依次作为优先考虑。现比较如下：1.电容式压力传感器稳定性较差，精度和灵敏度高，寿命较短，对环境要求苛刻，不易长距离传输。2.压电式压力传感器稳定性好，精度和灵敏度高，寿命长，但大量程的压力传感器有待进一步研究。3.电阻应变式压力传感器稳定性好，精度和灵敏度较高，寿命较长，对测量环境要求不太严格。电阻应变式压力传感

10、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。综合考虑,本设计要实现的电子秤的是绝对压力值，同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求使用具有温度补偿能力的电阻应变式压力传感器。本设计选用CZAF-602压力传感器，其最大量程为5Kg，CZAF-602压力传感器的接线图如下：图2.2注释：黑S-红S+激励电压输入端(简称输入端)绿+白-GND重量毫伏信号输出端(简称输出端)CZAF-602压力传感器参数

11、如下表：传感器参数项目参数 项目参数综合误差： 0.02%F.S 绝缘电阻: 5000M(100VDC)非线性: 0.01%F.S 温度补偿范围:-10+40滞后: 0.02%F.S 激励电压:3VDC12VDC重要性: 0.01%F.S 使用温度范围:-20+60零点输出: 1%F.S 零点温度影响:0.01%F.S 输入阻抗:100010 灵敏度温度影响:0.02%F.S输出阻抗: 10005 安全过载范围:120%灵敏度: 10.1mV/V 极限过载范围:150%蠕变: 0.02%F.S 防护等级:IP662.4放大电路选择称重传感器输出电压振幅范围02mV。而A/D转换的输入电压要求为

12、02V，因此放大环节要有1000倍左右的增益。对放大环节的要求是增益可调的（7001500倍），根据本设计的实际情况增益设为1000倍即可，零点和增益的温度漂移和时间漂移极小。按照输入电压2mV，分辨率20000码的情况，漂移要小于1V。由于其具有极低的失调电压的温漂和时漂（1V），从而保证了放大环节对零点漂移的要求。残余的一点漂移依靠软件的自动零点跟踪来彻底解决。稳定的增益量可以保证其负反馈回路的稳定性，并且最好选用高阻值的电阻和多圈电位器。由称重传感器的称量原理可知，电阻应变片组成的传感器是把机械应变转换成R/R，而应变电阻的变化一般都很微小，例如传感器的应变片电阻值120，灵敏系数K=2

13、，弹性体在额定载荷作用下产生的应变为1000，应变电阻相对变化量为：R/R=K=21000106=0.002（1-1）由式1-1可以看出电阻变化只有0.24，其电阻变化率只有0.2%。这样小的电阻变化既难以直接精确测量，又不便直接处理。因此，必须采用转换电路，把应变计的R/R变化转换成电压或电流变化，但是这个电压或电流信号很小，需要增加增益放大电路来把这个电压或电流信号转换成可以被A/D转换芯片接收的信号。在前级处理电路部分，我们考虑可以采用以下几种方案：方案一、主要由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器，而构成的前级处理电路；差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放(如LM3

14、24)做成一个差动放大器。其设计电路如下图2.3方案（二）：采用专用仪表放大器，如：INA126，INA121等构成前级处理电路。下面举例用INA128仪用仪表放大器来实现。一般说来，集成化仪用放大器具有很高的共模抑制比和输入阻抗，因而在传统的电路设计中都是把集成化仪器放大器作为前置放大器。然而，绝大多数的集成化仪器放大器，特别是集成化仪器放大器，它们的共模抑制比与增益相关：增益越高，共模抑制比越大。而集成化仪器放大器作为心电前置放大器时，由于极化电压的存在，前置放大器的增益只能在几十倍以内，这就使得集成化仪器放大器作为前置放大器时的共模抑制比不可能很高。有学者试图在前置放大器的输入端加上隔直

15、电容（高通网络）来避免极化电压使高增益的前置放大器进入饱和状态，但由于信号源的内阻高，且两输入端不平衡，隔直电容（高通网络）使等共模干扰转变为差模干扰，结果适得其反，严重地损害了放大器的性能。为了实现信号的放大，设计电路如下：图2.41）前级采用运放A1和A2组成并联型差动放大器。理论上不难证明，在运算放大器为理想的情况下，并联型差动放大器的输入阻抗为无穷大，共模抑制比也为无穷大。更值得一提的是，在理论上并联型差动放大器的共模抑制比与电路的外围电阻的精度和阻值无关。2）阻容耦合电路放在由并联型差动放大器构成的前级放大器和由仪器放大器构成的后级放大器之间，这样可为后级仪器放大器提高增益，进而提高

16、电路的共模抑制比提供了条件。同时，由于前置放大器的输出阻抗很低，同时又采用共模驱动技术，避免了阻容耦合电路中的阻、容元件参数不对称（匹配）导致的共模干扰转换成差模干扰的情况发生。3）后级电路采用廉价的仪器放大器，将双端信号转换为单端信号输出。由于阻容耦合电路的隔直作用，后级的仪器放大器可以做到很高的增益，进而得到很高的共模抑制比。从理论上计算整个电路的共模抑制比为：212121221121lg201CMRACMRRCMRACMRAAAAACMRCMRCMRdTotalddCdcdT或(1-2)式中：TotalCMR或TotalCMRR放大器的总共模抑制比；1CMR第一级放大器的共模抑制比；2C

17、MR或2CMRR第二级放大器的共模抑制比；dA1、cA1、dA2和cA2分别为第一级放大器和第二级放大器的差模增益和共模增益。由以上分析以及基于电子秤的要求精确度不是很高，所以采取方案一，选择由普通放大器所组成的差动放大器作为本设计的信号2.5A/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，也有近年来新发展起来的-型和流水线型ADC，多种类型的ADC各有其优缺点并能满足不同的具体应用要求。根据系统的精度要求以及综合的分析其优点和缺点，本设计采用了12位A/D转换器CS5550。C

18、S5550是CirrusLogic公司推出的一款双通道低成本-型A/D转换器，内部集成有2个-A/D转换器、2个放大器、1个串行接口以及1个温漂为25ppm/的2.5V参考电压源。CS5550在两个通道上都具有24位寄存器，其中通道1具有13位有效位，通道2具有10位有效位。2.6键盘处理部分方案论证由于电子秤需要设置单价（十个数字键，一个小数点），总共需设置13个键（包括一个清除键和一个确认键）。本设计采用矩阵式键盘：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。图2-5给出了一个44的矩阵键盘结构的键盘接口电路，图中的每一个按键都通过不同的行线和列

19、线与主机相连这。44矩阵式键盘共可以安装16个键，但只需要8条测试线。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，采用44矩阵式键盘。图2.52.7显示电路部分的选择数据显示是电子秤的一项重要功能，是人机交换的主要组成部分，它可以将测量电路测得的数据经过微处理器处理后直观的显示出来。数据显示部分可以有以下两种方案供选择。显示的组成有以下两种方案可供选择：一是LED数码管显示,二是LCD液晶显示两种选择。LCD液晶显示器是一种极低功耗显示器，从电子表到计算器，从袖珍时仪表到便携式微型计算机以及一些文字处理机都广泛利用了液晶显示器。本设计采用的是HJ12864ZW液晶显示。2

20、.8超量程报警部分选择智能仪器一般都具有报警功能，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以及总价不能正常显示时，发出声光报警信号，防止损坏仪器。超限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，通过程序使单片机的I/O值为低电平，从而三极管导通，使蜂鸣器SPEAKER发出报警声，同时使连接报警灯的I/O置为低电平，则发光二极管导通，二极管发光。在设计过程中一定得注意发光二极管的极性，否则，发光二级管是不会正常发光。第三章硬件电路设计根据设计要求与设计思路，

21、此电路由一块AT89S52单片机、复位电路、时钟电路、12864LCD显示器、蜂鸣器及LED灯报警电路、CZAF-602压力传感电路。硬件设计框图如下：图3.1在本系统中用于称量的主要器件是称重传感器（一次变换元件），称重传感器在受到压力或拉力时会产生电信号，受到不同压力或拉力是产生的电信号也随着变化，而且力与电信号的关系一般为线性关系。由于传感器输出的为模拟信号，所以需要对其进行A/D转换为数字信号以便单片机接收，因此电路中需要用进行A/D转换。又由于本设计采用的是CZAF-602电阻应变式压力传感器，其输出电压为2mv左右不能够使单片机和AD转换器正常工作，因此需要设计放大电路来使ADC0

22、832的输入电压达到2v左右，放大电路的增益应为1000.单片机根据称重传感器输出的电信号计算出物体的重量。在本系统中，硬件电路的构成主要有以下几部分：AT89S52的最小系统构成、数据采集、人-机交换电路等。3.1ATMEGA16的最小系统电路3.1.1单片机芯片ATMEGA16介绍ATmega16是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmega16AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(

23、ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。ATmega16有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP封装)的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗

24、定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。工作于空闲模式时CPU停止工作，而USART、两线接口、A/D转换器、SRAM、T/C、SPI端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态；ADC噪声抑制模式时终止CPU和除了异步定时器与ADC以外所有I/O模块的工作，以降低ADC转换时的开关噪声；Standby模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby模式

25、下则允许振荡器和异步定时器继续工作。本芯片是以Atmel高密度非易失性存储器技术生产的。片ISPFlash允许程序存储器通过ISP串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlashMemory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(BootFlashMemory)的程序继续运行，实现了RWW操作。通过将8位RISCCPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内，ATmega16成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。AT

26、mega16具有一整套的编程与系统开发工具，包括：C语言编译器、宏汇编、程序调试器/软件仿真器、仿真器及评估板。3.1.2单片机管脚说明图3.2VCC 电源正GND 电源地端口A(PA7.PA0)端口A 做为A/D转换器的模拟输入端。端口A 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A 处于高阻状态。端口B(PB7.PB0)端口B 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收

27、大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B 处于高阻状态。端口B 也可以用做其他不同的特殊功能.端口C(PC7.PC0)端口C 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C 处于高阻状态。如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚 PC5(TDI)、 PC3(TMS)与 PC2(TCK)的上拉电阻被激活。端口C 也可以用做其他不同的特殊功能.端口D(PD7

28、.PD0)端口D 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D 处于高阻状态。端口D 也可以用做其他不同的特殊功能.RESET 复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。门限时间见P36Table 15。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。XTAL1反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。XTAL2反向振荡放大器的输出端。AVCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连

29、接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC 连接。AREF A/D 的模拟基准输入引脚。3.1.3 ATMEGA16的最小系统电路构成能让单片机工作的有最基本元器件构成的系统称为单片机最小系统。单片机最小系统通常包括：电源（+5V）复位电路：启动后让单片机从初始状态执行程序振荡电路：单片机是一种时序电路，必须施加脉冲信号才能工作。Mega16内部有RC震荡电路但相比外部的晶体震荡电路还是不够准确，另外它也可以使用外部晶振工作，两者之间的切换通过熔丝位（以后会讲）来选择在其内部有一个时钟产生电路只要接上两个电容和一个晶振即可正常工作。图3.3如图所示为ATmega16最小系统电路图，图中标有相

30、同代号的引脚表示连接在一起。图中ISP和JTAG为ATmega16的两种下载方式各自的引脚接口，ISP用于在线下载程序比较方便快捷，所用下载软件为progisp；JTAG是在线仿真接口通过仿真器连接单片机进行程序的下载和仿真，所用软件为AVRStudio；通常我门使用ISP下载就已经足够了，并且方便快捷很稳定好用，下载器也便宜；JTAG在需要仿真的时候用，它可以看见单片机各个引脚的输出值和输入值等，但JTAG实际定使用中不稳定有时候很容易出错电脑不识别下不进去程序等问题，个人偏好使用ISP.说明：此最小系统电路图中只画出了最简单的应用电路流水灯，和最基本的能让单片机正常工作的外围电路及下载程序

31、所必须的ISP和JTAG接口，如果你想焊一个电路板出来自己使用，其他的外围电路可以在日后使用当中自己再往上焊。3.2数据采集部分电路设计数据采集部分电路包括传感器输出信号电路、A/D转换器与单片机接口电路。我们采用CZAF-602压力传感器，数据采集模块与单片机的接口连接如图3.4所示。图3.43.3 A/D转换与单片机接口部分设计CS5550是一个包含两个-模数转换器（ADC）和一个串行接口的高度集成的-模数转换器。CS5550具有方便的片上AC/DC偏移和增益校准功能，包含一个可与控制器双向通讯的串行接口、一个可用于增益补偿的片上温度传感器。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好

32、者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。CS5550的管脚如图下所示：图3.5CS5550串口包括CS、SDI、SDO和SCLK四条控制线。CS，片选，是访问串口的允许控制线。如果CS为逻辑0，端口具有3线接口的功能。SDI，串行数据输入，用来把数据写到转换器。SDO，串行数据输出，用来从转换器读出数据。当CS为逻辑1时，SDO输出将保持高阻抗。SCLK，串行时钟，是控制数据移出或移入A/D转换器串行口的串行位时钟。在SCLK的电平转换能被端口逻辑识别之前，CS必须被置为逻辑0。为了和光电耦合器相匹配，SCLK的输入端集成了一个施密特触发器，以允许使用上升和下降时间较慢的光电耦合器直接驱动该引

33、脚。另外，SDO具有接收或输出5mA电流的能力，可以直接驱动光电耦合器的LED。在接收或输出5mA电流时，SDO的驱动电压损失小于400mV。在任何时候执行软件或硬件复位可以初始化系统。通过写0x80到CS5550可以实现软件复位。当RESET脚被拉低超过50ns时，可以实现硬件复位。RESET信号是异步的，不需MCLKs的支持并可保持复位状态。RESET脚为施密特触发器输入，允许使用上升和下降时间较慢的控制信号。一旦RESET变高，片内复位电路将保持5个MCLK确保复位同步。而调制器将保持12个MCLK。在软件或硬件后，在检测到复位事件后的第一个MCLK系统的所有寄存器被恢复到系统默认值，同

34、样加电复位后，所有寄存器也被恢复到系统默认值，CS5550被标志为工作状态。单片机接口与CS550连接电路如图所示：图3.63.4显示电路与单片机接口电路设计在显示电路论证中，本设计采用是LCD显示。在LCD驱动时，需在段电极和公共电极上施加交流电压。若只在电极上施加DC电压时，液晶本身发生劣化。液晶驱动方式包括静态驱动、动态驱动等驱动方式。（1)静态驱动所有的段都有独立的驱动电路，表示段电极与公共电极之间连续施加电压。它适合于简单控制的LCD。（2)多路驱动方式构成矩阵电极，公共端数为n，按照1/n的时序分别依次驱动公共端，与该驱动时序相对应，对所有的段信号电极作选择驱动。这种方式适合于比较

35、复杂控制的LCD。在多路驱动方式中，像素可分为选择点、半选择点和非选择点。为了提高显示的对比度和降低串扰，应合理选择占空比（duty）和偏压(bias)。施加在LCD上所表示的ON和OFF时的电压有效值与占空比和偏压的关系如下：Vo:LCD驱动电压N:占空比(1/N)a:偏压(1/a)多路驱动方式可分为点反转驱动和帧反转驱动。点反转驱动适合于低占空比应用，它在各段数据输出时，将数据反转。帧反转驱动适合于高占空比应用，它在各帧输出时，将数据反转。对于多灰度和彩色显示的控制方法，通常采用帧频控制(FRC）和脉宽调制(PWM)方法。帧频控制是通过减少帧输出次数，控制输出信号的有效值，来实现多灰度和彩

36、色控制。而脉宽调制是通过改变段输出信号脉宽，控制输出信号的有效值，来实现多灰度和彩色控制。本设计采用HJ12864ZW液晶显示器，HJ12864ZW是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128X64全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可以显示4行16个中文字形（16X16点阵汉字，与外部CPU接口可采用串行或并行方式控制）或者，4行32个字符（8X16）。本设计采用并行接口，下面仅介绍并行接口：1 VSS - 模块的电源地2 VDD - 模块的电源正端3 V0 - LCD驱动电压输入端4 RS(CS) H/L 并行的指令/数据选择信号；串行的片选信号5 R/W(SID) H

37、/L 并行的读写选择信号；串行的数据口6 E(CLK) H/L 并行的使能信号；串行的同步时钟7 DB0 H/L 数据08 DB1 H/L 数据19 DB2 H/L 数据210 DB3 H/L 数据311 DB4 H/L 数据412 DB5 H/L 数据513 DB6 H/L 数据614 DB7 H/L 数据715 PSB H/L 并/串行接口选择：H-并行；L-串行16 NC 空脚17 /RET H/L 复位低电平有效18 NC 空脚19 LED_A （LED+5V） 背光源正极20 LED_K （LED-OV） 背光源负极*注释1：如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，

38、也可以将模块上的J15和“VCC”用焊锡短接。*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。*注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。2864LCD显示器与单片机的接口电路如图3.8所示：1 图3.83.5键盘电路与单片机接口电路设计矩阵式键盘的结构与工作原理：在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形式。在矩阵式键盘中，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（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比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

39、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。矩阵式键盘的按键识别方法：确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“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，如图2-4所示键盘，介绍过程如下。判断键盘中有无键按下将全部行线D0-D3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。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，再逐列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。在本系统中键盘采用矩阵式键盘并采用中断工作方式。键盘为4X4键盘，包括0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、十个数字及确认、清除键以及小数点键。采用中断工作方