电子称设计答辩ppt

1、 电子称设计电子称设计组长：刘锐 组员：罗祥兴 罗志强 研究目的研究目的1系统硬件设计系统硬件设计2系统系统软件软件设计设计3资料资源资料资源4设计步骤设计步骤123546研究目的研究目的1v 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一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、显示直观等诸多优平等以其准确、快速、方便、显示直观等

2、诸多优点而受到人们的青睐，所以电子称替代机械称是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。发展的趋势。 1 1、设计要求、设计要求系统硬件设计系统硬件设计2（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 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系列单片机中的系列单片机中的STC8

3、9C52单片机作为系统的主单片机作为系统的主控芯片。控芯片。v （1.1）STC89C52单片机主要特性单片机主要特性 1. 一个一个8 位的微处理器位的微处理器(CPU)。 2. 片内数据存储器片内数据存储器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，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系列单片机最多提供1K 的的RAM。 3. 片内程序存储器片内程序存储器ROM(4KB)，用以存放程序，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、一些原始数据和表格。但也有一些单片机

4、内部不带ROM/EPROM，如，如8031，8032，80C31 等。目前单片机的发展趋势是将等。目前单片机的发展趋势是将RAM和和ROM都集成在单片机里面，这样既方便了用户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。进行设计又提高了系统的抗干扰性。SST公司推出的公司推出的89 系列单片机分别集成了系列单片机分别集成了16K、32K、64K Flash 存储器，可供用户根据需要选用。存储器，可供用户根据需要选用。 4. 四个四个8 位并行位并行IO接口接口P0P3，每个口既，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。可以用作输入，也可以用作输出。 5. 两个定时器计数器，

5、每个定时器计数器都可以设置成两个定时器计数器，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 实实现计算机控制。为方便设计串行通信，目前的现计算机控制。为方便设计串行通信，目前的52 系列单片机都会提供系列单片机都会提供3 个个16 位定时器位定时器/计数器计数器。 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，例如个中断源，例如SST89E58RD 就有就有9 个中断源。个中断

6、源。 7. 一个全双工一个全双工UART(通用异步接收发送器通用异步接收发送器)的串行的串行IO口口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。，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。，因而大大的提高了指令的执行速度。（1.21.2）STC89C52STC89C52单片机的中断系统单片机的中断系统 STC89C52系

7、列单片机的中断系统有系列单片机的中断系统有5个中断源，个中断源，2个优先级，可以实个优先级，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控制控制CPU是否响应中断请求；由中断优先级寄存器是否响应中断请求；由中断优先级寄存器IP安排各中断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。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、定时检测在单片机应用系统中，常常会有定时控制需求，如

8、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。、定时扫描等；也经常要对外部事件进行计数。STC89C52单片机单片机内集成有两个可编程的定时内集成有两个可编程的定时/计数器：计数器：T0和和T1，它们既可以工作于，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，定时模式，也可以工作于外部事件计数模式，此外，T1还可以作为还可以作为串行口的波特率发生器串行口的波特率发生器（2 2）LCDLCD液晶显示器液晶显示器 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LCD1602LCD1602作为界面显作为界面显示，

9、可以把一些相关的参数进行显示示，可以把一些相关的参数进行显示 液晶显示部分与液晶显示部分与STC89C52STC89C52的接口的接口 ：用用STC89C52STC89C52的的P0P0口作为数据线，用口作为数据线，用P1.2P1.2、P1.1P1.1、P1.0P1.0分别作为分别作为LCDLCD的的ENEN、R/WR/W、RSRS。其中。其中ENEN是下降沿触发的片选信号，是下降沿触发的片选信号，R/WR/W是读写信号，是读写信号，RSRS是寄存器选择信号本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

10、据位为8 8位，显位，显示行数为示行数为1 1行，字型为行，字型为5 57 7点阵，然后设置为整体显示，取消光标和字体闪烁点阵，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。向最后设置为正向增量方式且不移位。向LCDLCD的显示缓冲区中送字符，程序中采用的显示缓冲区中送字符，程序中采用2 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首先取一个要显示的字符或数据送到LCDL

11、CD的显示缓冲区，程序延时的显示缓冲区，程序延时2.5ms,2.5ms,判断是否够显示的个数，不够则地址加一取下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。一个要显示的字符或数据。（3）键盘模块设计）键盘模块设计v键盘中按键数量较多时，为了减少键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通口的占用，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就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘个按

12、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的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵键）。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。法来做键盘是合理的。 v矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也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要复杂一些，将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，口作为输出端，而列线所接的而列线所接的I/O口

13、则作为输入。这样，当按键没有按下口则作为输入。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。读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。（4 4）蜂鸣器模块设计）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本设计还带有超重报警功能，当当前测到的重量大于5KG5KG的的时候，单片机就可以驱动蜂鸣器发声。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

14、较大，以致于单片机的由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/OI/O口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。本处选用的是处选用的是85508550三极管，它是一个三极管，它是一个PNPPNP型的三极管，当基极型的三极管，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，蜂鸣器不发声平的时候，三极管关闭，蜂鸣器不发声（5）称重模块的设计）称重模块的设计 本设计中采用电阻应变式传感器，电阻应变式传感器本设计中采用电阻应变式传感器，电阻应变式传

15、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。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应变效应。电阻应变片把

16、机械应变信号转换为R/R后，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变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥电桥（6）AD采集模块设计 这里采用这里采用HX711HX711是一款专为高精度电子秤而设计的是一款专为高精度电子秤而设计的2424位位A/DA/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成转换器芯片。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

17、类型芯片所了包括稳压电源、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。该芯片与后端性能和可靠性。该芯片与后端MCUMCU 芯片的接口和编程非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寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A A 或通道或通道B B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道与其内部的

18、低噪声可编程放大器相连。通道A A 的可编程的可编程增益为增益为128128 或或6464，对应的满额度差分输入信号幅值分别，对应的满额度差分输入信号幅值分别为为20mV20mV或或40mV40mV。通道。通道B B 则为固定的则为固定的6464 增益增益99，用，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外于系统参数检测。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部传感器和芯片内的A/DA/D 转换器提供电源，系统板上无转换器提供电源，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接口系统系统软件软件设计设计3 主

19、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， 先调用液晶自定先调用液晶自定义的字库，设置好义的字库，设置好DDRAMDDRAM地址后在第一行地址后在第一行显示，根据程序中的显示，根据程序中的数据设置显示数据的数据设置显示数据的首地址并设置循环量，首地址并设置循环量，在循环过程中不断的在循环过程中不断的取字符代码直到终止，取字符代码直到终止

20、，第二行的显示过程同第二行的显示过程同一行的显示过程一样，一行的显示过程一样，两行显示完毕后便结两行显示完毕后便结束子程序。束子程序。 拟利用资源（科研教学设施、仪器设备、资料等）拟利用资源（科研教学设施、仪器设备、资料等）v科研就学设施：模拟电路实验室科研就学设施：模拟电路实验室v仪器设备：仪器设备：v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力传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部

21、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。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。v转换器芯片转换器芯片:HX711 :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 24 位位A/D A/D 转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成

22、了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其转换器芯片。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。该芯片与后端整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU MCU 芯片的接口和编程非常简单，所有控制信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

23、选取通道A A 或通道或通道B B，与其内部的，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道低噪声可编程放大器相连。通道A A 的可编程增益为的可编程增益为128 128 或或6464，对应的满额度差分输入信号幅值分别为，对应的满额度差分输入信号幅值分别为20mV20mV或或40mV40mV。通道。通道B B 则为固定的则为固定的32 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向外部传感器和芯片内的A/D 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转换器提供电源，系统板上无需另外的模

24、拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。不需要任何外接器件。资料资源资料资源4v液晶显示器：晶讯联公司的液晶显示器：晶讯联公司的128128* *6464汉字屏汉字屏JLX12864G-086-PCJLX12864G-086-PC显示信息。该显示模块既可以当成普通的图像型显示信息。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 JLX-GB2312 字库字库ICIC，可以从字库，可以从字库IC IC 中读出内置的字中读出内置的字库的点阵数据写入到库的点阵数据写入到LCD LCD 驱动驱动IC IC 中，以达到显示汉字的目