智能台式电子称

1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术课程设计（论文）课程设计（论文） 题目：题目： 智能台式电子秤设计智能台式电子秤设计 院（系）：院（系）： 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字）起止时间：起止时间：2012015 5.06.22-201.06.22-2015 5.7.0.7.05 5 本科生课程设计（论文）II 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）：新能源学院 教研室：电气工程及其自动化 本科生课程设计（论文）II注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

2、学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目智能台式电子秤设计课程设计（论文）任务该电子秤适用于各种行业的大重量物品的移动称重，车间，库房，物流等环境测，并可以设置单价，及计算出总费用加以显示，重量测量范围 30 kg 500.000kg。设计任务：设计任务：1. CPU 最小系统设计（包括 CPU 选择，晶振电路，复位电路）2. 传感器选择及接口电路设计3. 显示、按键电路及电源电路设计4 . 程序流程图设计及程序清单编写技术参数：技术参数：1重量测量范围 30 kg 500.000kg2工作电源 220V设计要求设计要求：1、分析系统功能，选择合适的单片机及传感器，重量检测电路设计等；2、应

3、用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在 4000 字以上。进度计划第 1 天 查阅收集资料第 2 天 总体设计方案的确定第 3-4 天 CPU 最小系统设计第 5 天 传感器选择及其接口电路设计第 6 天显示、按键电路及电源电路设计第 7 天 程序流程图设计第 8 天 软件编写与调试第 9 天 设计说明书完成第 10 天 答辩指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日本科生课程设计（论文）III摘 要电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信

4、息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。它与我们日常生活紧密结合成为一种方便、快捷、称量精确的工具，广泛应用于商业、工厂生厂、集贸市场、超市、大型商场、及零售业等公共场所的信息显示和重量计算。 电子称主要以单片机作为中心控制单元，通过称重传感器进行模数转换单元，在配以键盘、显示电路及强大软件来组成。电子称不但计量准确、快速方便，更重要的自动称重、数字显示，对人们生活的影响越来越大，广受欢迎。 本系统针对电子称的自动称重、数据处理等进行了设计和制作。为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换、计算问题进行了研究，讨论了单片机控制系统中关键的计算问题。本文在给出智能电子

5、称硬件设计的基础上，详细分析了电子称的软件控制方法。单片机控制的电子称结构简单，成本低廉，深受人们的喜爱，本文将对此进行详细讨论。称重装置不仪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围民经济各领域，取得了显著的经济效益。本课题设计的电子秤以 STC89C51 单片机为主要部件,通过对硬件和软件进行设计而成。硬件由电阻应变式称重传感器、STC89C51 单片机、INA156 和LCD 液

6、晶屏组成电子秤(测量范围 30kg500kg)。设计结果证明，该系统显示误差小，性能稳定，结构合理，扩展能力强。关键词：电子秤，单片机，应变式称重传感器，LCD 液晶屏 本科生课程设计（论文）IV目 录第 1 章 绪论 .11.1 电子称概况 .11.2 本文研究内容 .2第 2 章 CPU 最小系统设计.32.1 系统总体设计方案 .32.2 CPU 的选择 .42.3 数据存储器扩展 .62.4 复位电路设计 .72.5 时钟电路设计 .82.6 CPU 最小系统图 .9第 3 章 智能台式电子秤输入输出接口电路设计 .103.1 传感器的选择 .103.2 检测接口电路设计 .113.2

7、.1 A/D 转换器选择 .113.2.2 模拟量检测接口电路图 .123.3 智能台式电子秤输出接口电路设计 .133.4 人机对话接口电路设计 .14第 4 章 智能台式电子秤软件设计 .154.1 软件实现功能综述 .154.2 流程图设计 .164.2.1 主程序流程图设计 .164.2.2 模拟量检测流程图设计 .174.2.3 人机对话流程图设计 .18第 5 章 系统设计与分析 .195.1 系统原理图 .195.2 系统原理综述 .205.3 硬件电源电路设计 .20本科生课程设计（论文）V5.4 软件调试结果 .21第 6 章 课程设计总结 .22参考文献 .23本科生课程设

8、计（论文）1第 1 章 绪论1.1 电子称概况 电子秤是利用压力传感器的变化，通过传感器的变化系统采集数据，反映物体重量的的仪器。电子秤集单片机、传感器、A/D 转换于一体，具有多功能、高精度、快速和动态计量、稳定可靠等特征。电子秤属于我们的日用秤量仪器。电子秤产品总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化，其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高;其应用性能趋向于综合性和组合性。1)小型化：近几年来的电子秤结构充分体现了体积小、高度低、重量轻(即小、薄、轻)的发展方向，使我们的使用越来越方便。 2)模块化：电子秤的设计，基于现在电子的发展状况，可以选择适合自己的各部分芯片进行组

9、合，既可以满足要求，又可以很好的组合，降低了成本。 3)集成化：既将各个功能模块进行集成，使电子秤的体积明显减少，使用方便，节省空间。 4)智能化：电子秤的操作简单，秤重准确，而且具有快速计算。称重仪是电子衡器的一种，电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段,对加强企业管理、严格生产、贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。电子衡器具有反应速度快、测量范围广、应用面广、结构简单、使用操作方便、信号传输远便于计算机控制等特点，被广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口建筑机械制造和国防等各个领域。在工业现场和环境中干扰源是各种各样的，如噪音干扰、工频

10、干扰等，抗工频干扰能力成为衡量电子衡器性能的重要指标。为了具备这一性能，市场上的电子衡器的电路普遍较复杂，相对地，成本也较高。而本产品电路简单，成本低，抗工频干扰强，具有很好的推广价值。电子秤的发展过程与其它事物一样，也经历了由简单到复杂、由粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化、由单一功能到多功能的过程。近年来，电子秤已愈来愈多地参与到数据处理和过程控制中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收货业务及商业销售领域中不可缺少的组成部分。随着称重传感器各项性能的不断突破，为电子秤的发展奠定了其础，国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称量准确度

11、的电子秤，并在70年代中期约对75%的机械秤进行了机电结合式的电子化改造。随着自动化测本科生课程设计（论文）2试技术的发展，传统的称重系统在功能、精度、性价比等方面已难以满足人们的需要，尤其在智能化、便捷式、对微小质量的测量方面更显得力不从心。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，经过40多年的不断改进与完善，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。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平,少数产品的技术已处于国际领先水平。国内的电子秤市场中,1000左右量程的电子秤精度一般为0.019即10

12、mg。在研究方法上,电子称重系统的工作原理一般是将作用在承载器上的质量或力的大小,通过压力传感器转换为电信号,并通过控制电路来处理该电信号。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，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。在国际上,一些发达国家在电子称重力一面已经达到了较高的水平。特别是在准确度和可靠性等方面有了很大的提高。在称重传感器方面,国外电子秤产品的品种和结构又有创新,技术功能和应用范围不断扩大。1.2 本文研究内容本文设计一种利用电阻应变式压力传感器和 STC89C51 单片机等器

13、件制作的电子秤。该秤可以对 500kg 量程范围内的物体进行称量，能实现称重、数码显示、去皮/清零等功能。该电子秤利用电桥测量原理，将压力应变传感器阻值转换为电压值，再经过放大器将电压放大，通过确定输出电压和标准重量的关系，形成一台完整电子秤。将此输出电压经过模数转换，送入 STC89C51 单片机处理，再控制数码管驱动电路，最后显示出测量结果。本科生课程设计（论文）3压力传感器A/D 转换器放大电路STC89C51 单片机键 盘LCD 显示器语音提示第 2 章 CPU 最小系统设计2.1 系统总体设计方案按照本设计功能的要求，系统由 6 个部分组成：控制器部分、测量部分、语音提示、数据显示部

14、分、键盘部分、和电路电源部分，系统设计总体方案框图如图 2.1 所示：图 2.1 系统总体设计方案框图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，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。本科生课程设计（论文）42.2 CPU 的选择本系统基于 MCS-51 系列单片机来实现

15、，为了设计的方便和实用性，采用了 89C51 单片机。在系统中单片机是核心，它控制着各个器件的工作，它就像人的大脑一样时刻不停地工作。单片机作为系统的控制部分，必须精确无误地分配它的空间，让整个系统达到一起完成某个任务的目的。STC89C51 单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大部分。STC89C51 共有 P0P3 四个这样的并行口，可提供 32根 I/O 线，每根线都是双向的，其余用于芯片控制的寄存器中。与芯片引脚有关的特殊功能寄存器是 P0P3，它们实际上是 4 个八位锁存器（每个 I/O 口一个），每个锁存器

16、附加有相应的输出驱动器和输入缓冲器就构成了一个并行口。不需要烧写器，只借助 PC 机的并口输出和极为简单的下载电路，便可将程序通过串行方式写入单片机。并且下载电路可设计在系统中，可以随时修改单片机的软件而不对硬件做任何改动。 1)8051 基本特性如下 组成：8 位 CPU、片内振荡器、4K 字节 ROM、128 字节 RAM，21 个特殊功能寄存器和 32 根并行 I/O 线可寻址的 64K 字节外部数据、程序存储空间为 2 个 16位定时器、计数器。中断结构：具有二个优先级、五个中断源、一个全双口串行口、位寻址（即可寻找某位的内容）功能，适于按位进行逻辑运算的位处理器。128 位 RAM，

17、4k字节 ROM 和中断、串行口及定时器模块外，还有 4 组 I/O 口 P0P3，余下的就是 CPU 的全部组成。STC89C51 单片机采用 40 引脚双列直插封装（DIP）方式。 2）芯片引脚简要说明 Vcc (40)：+5V 电源 Vss (20)：接地 P0 口（39-32）：为 8 位双向三态 I/O 口 P1 口（8-1）：是带内部上拉电阻结构的 8 位准双向 I/O 口 P2 口（21-28）：也是带内部上拉电阻结构的 8 位准双向 I/O 口 P3 口（10-17）：也是带内部上拉电阻结构的 8 位准双向 I/O 口 RESET/VPD (9)：复位信号线 ALE/PROG

18、(30)：地址锁存有效信号线 PSEN(29)：外部程序存储器读选通信号线优点：1）芯片内存储器容量大，规格多，程序存储器类型也多样化；本科生课程设计（论文）52）扩展了接口电路功能；3）内置单片机应用系统前、后向通道所需的某些模拟电路；4) 内置 RC 振荡电路；5）增加了 CPU 始终分频器，可实事调整 CPU 的始终频率；6) 系统功耗低；7) 强化了电磁兼容性设计；8) 内置定时复位监控电路及电源电压监控电路，提高了应用系统的可靠性；9) 封装形式多样化89C51 引脚图如图 2.2 。图 2.2 89C51 引脚图本科生课程设计（论文）62.3 数据存储器扩展89C51 片内有 12

19、8B 的 RAM 存储器，在实际应用中仅靠着 128B 的数据存储器是远远不够的。这种情况下可利用 89C51 单片机所具有的扩展功能，扩展外部数据存储器。89C51 单片机最大可扩展 64KB RAM。常用的数据存储器有静态数据存储器 RAM 和动态数据存储器 RAM，由于在实际应用中，需要扩展的容量不大，所以一般采用静态 RAM，如 SRM6116,6264 等。本设计采用 6116 静态 RAM。扩展如图 2.3。引脚功能：具有 11 条地址线，8 条数据总线，一条片选线以及写允许线和读允许线。P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7I/O 0I/O 1I/O 2

20、I/O 3I/O 4I/O 5I/O 6WEOEI/O 7A10A9A8CEP2.1P2.0P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P0.0P0.1P0.3P0.2P0.4P0.5P0.6P0.7ALEPSENP3.6(WR) P3.7(RD )D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7STB828289C516116 图 2.3 89C51 与 6116 的接口电路本科生课程设计（论文）72.4 复位电路设计单片机的复位都是靠外部复位电路来实现得，在时钟电路工作后，只要在单片机得 RESET 引脚上出现 24 个时钟脉冲（两个机器周期）以上的高电平，单片机就能实

21、现复位。复位电路就是利用它把电路恢复到起始状态。为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般危机电路正常工作需要供电电源为 5V5%，即 4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路，它要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC 超过 4.75V 低于 5.25V 以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤出，微机电路开始正常工作。为了保证系统可复位，在设计复位电路时，一般使 RESET引脚保持 100ms 以上的高电平，单片机便可以可靠地复位。当 RESET 从高电平变为低电平以后，单片机从 0000H 地址开始执行程序。在复位有效期

22、间，ALE 和PSEN 引脚输出高点平。该设计采用的是按健电平复位电路，使用比较方便，在此复位电路中，干扰易串入复位端，在大多数情况下不会造成单片机的错误复位，但会引起内部某些寄存器错误复位。在 RESET 复位引脚上接一个去耦电容。在程序跑飞时，可以手动复位，按下按键后，使 RESET 端产生高电平，按键时间决定复位时间，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。如图 2.4 所示。 图 2.4 复位电路图C 222C 122R 11kR 21kS 1S W -PBVC CVC CVS SR ESET本科生课程设计（论文）82.5 时钟电路设计89C51 单片机各功能部件的运行都是以时钟信

23、号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作，因此时钟频率直接影响单片的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟设计电路有两种方式，一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式。MCS-51 单片机内部由一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为 51 单片机的引脚 XTAL1，输出为 XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。电路如下图2.5 所示。 图 2.5 时钟电路图电路中的电容 C1 和 C2 的典型值通常取为 30uf 左右，对外接电容的值虽然没有严格的要求，但是电容的大小会影响石英晶体振荡器频率的高低，振荡器的稳

24、定性和起振的快速性。晶振的振荡器的频率范围通常是在 1.2MHz-12MHz 之间，晶振的频率越高，则系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快，晶振和电容应该尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定，可靠地工作，为了提高温度稳定性，应该采用温度稳定性能好的电容。 MCS-51 单片机常选择振荡器的频率为 6MHz 或是 12MHz 的石英晶体。随着集成电路制造工艺的发展，单片机的时钟频率也在逐步提高，现在某些高速单片机芯片的时钟频率以达 40MHz。本科生课程设计（论文）92.6 CPU 最小系统图图 2.6 CPU 最小系统图A010A19A28A37A46

25、A55A64A73A825A924A1021A1123A122CE120CE226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719VCC28GND146264D718D617D514D413D38D27D14D03Q719Q616Q515Q412Q39Q26Q15Q02G11OE174LS373+5V1k+5VC322C422Y1CRYSTALC222C122R11kR21kS1SW-PBVCCVCCVCCVSSVSSRESETRESETP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD1

26、1P3.2/INT012P3.3/INT13P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL119P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE30P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039XTAL218EA31VCC40VSS2089C51XTAL2XTAL2XTAL1XTAL1本科生课程设计（论文）10第 3 章 智能台式电子秤输入输出接口电路设计3.1 传感器的选择根据所要检测，本设计主要在实验室内进行，温度的影响暂不处理，应用的是电容

27、传感器，电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。电阻应变片产生的误差，主要来源于温度的影响，应用的是电容传感器，虽然它的优点结构简单，动态响应好，但是考虑到电容传感器自身的缺点：输出阻抗高，负载能力差电容式传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制，一般几十到几百皮法，其值只有几个皮法，使传感器的输出阻抗很高，尤其当采用音频范围内的交流电源时，输出阻抗高达 108-106。因此传感器的负载能力很差，易受外界干扰影响而产生不稳定现象，严重时甚至无法工作，必须采取屏蔽措施，从而给设计和使用带来极大的不便。容抗大还要求传感器绝缘部分的

28、电阻值极高（几十兆欧以上） ，否则绝缘部分将作为旁路电阻而影响仪器的性能（如灵敏度降低） ，为此还要特别注意周围的环境如湿度、清洁度等。若采用高频供电，可降低传感器输出阻抗，但高频放大、传输远比低频的复杂，且寄生电容影响大，不易保证工作十分稳定寄生电容影响大电容式传感器的初始电容量小，而连接传感器和电子线路的引线电缆电容、电子线路的杂散电容以及传感器内极板于其周围导体构成的电容等所谓“寄生电容”却较大，不仅降低了传感器的灵敏度，而且这些电容常常是随机变化的，将使仪器工作很不稳定，影响测量精度。因此对电缆的选择、安装、接法都有要求。由于电容传感器有以上缺点，所以选择了电阻应变片电桥式传感器。选择

29、电桥变阻式传感器的优点是结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉且性能稳定；受环境因素(如温度、湿度、电磁场干扰等)影响小；可以实现输出输入间任意函数关系；输出信号大，一般不需放大；我选择的是 L-PSIII 型压力应变量程 500kg，精度为 0.01%，满量程时误差0.002kg。可以满足本系统的精度要求。本科生课程设计（论文）113.2 检测接口电路设计3.2.1 A/D 转换器选择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 AD

30、C 各有其优缺点并能满足不同的具体应用要求。目前，ADC 集成电路主要有以下几种类型：（1）并行比较 A/D 转换器：如 ADC0808、ADC0809 等。并行比较 ADC 是现今速度最快的模/数转换器，采样速率在 1GSPS 以上，通常称为“闪烁式”ADC。它由电阻分压器、比较器、缓冲器及编码器四种分组成。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，由于工艺限制，其分辨率一般不高于 8 位，因此并行比较式 A/D 只适合于数字示波器等转换速度较快的仪器中，不适合本系统。(2）逐次逼近型

31、A/D 转换器：如：ADS7805、ADS7804 等。逐次逼近型ADC 是应用非常广泛的模/数转换方法，这一类型 ADC 的优点：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。(3）积分型 A/D 转换器：如：ICL7135、ICL7109、ICL1549、MC14433 等。积分型 ADC 又称为双斜率或多斜率 ADC，是应用比较广泛的一类转换器。它的基本原理是通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均

32、值成正比的时间间隔。与此同时，在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现 A/D 转换。积分型 ADC 两次积分的时间都是利用同一个时钟发生器和计数器来确定，因此所得到的表达式与时钟频率无关，其转换精度只取决于参考电压 VR。此外，由于输入端采用了积分器，所以对交流噪声的干扰有很强的抑制能力。若把积分器定时积分的时间取为工频信号的整数倍，可把由工频噪声引起的误差减小到最小，从而有效地抑制电网的工频干扰。这类 ADC 主要应用于低速、精密测量等领域，如数字电压表。其优点是：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。 (4

33、 ）压频变换型 ADC：其优点是：精度高、价格较低、功耗较低。缺点是：类似于积分型 ADC，其转换速率受到限制，12 位时为 100300SPS。 考虑到本系统中对物体重量的测量和使用的场合，精度要求不是很苛刻，转本科生课程设计（论文）12换速率要求也不高，而双积分型 A/D 转换器精度高，具有精确的差分输入，重要的是输入阻抗高（大于 103 M），可自动调零，有超量程信号输出，全部输出于TTL 电平兼容。且双积分型 A/D 转换器具有很强的抗干扰能力。对正负对称的工频干扰信号积分为零，所以对 50Hz 的工频干扰抑制能力较强，对高于工频干扰（例如噪声电压）已有良好的滤波作用。只要干扰电压的平

34、均值为零，对输出就不产生影响。尤其对本系统，缓慢变化的压力信号，很容易受到工频信号的影响。 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 AD574。3.2.2 模拟量检测接口电路图模拟量检测接口电路图如图 3.1 所示。IN026IN127IN228IN31IN42IN53IN64IN75REF+12REF-16CLK10OE9EOC7D017D114D215D38D418D519D620D721A025A124A223START6ALE22ADC0809P0P1P2P3P4P5P6P7ALE P2.7WRRDINT89C51+5传传传1k0.5k500

35、k图 3.1 模拟量检测接口电路图本科生课程设计（论文）1311FSmDUSKx3.3 智能台式电子秤输出接口电路设计A/D 转换器如图 3.2 所示，A/D 转换结果 D 与被测量 x 存在以下关系： （3-9）式中：S传感器及其测量电路的灵敏度（即被测量 X 转换成电压 U 的转换系数） K放大器的放大倍数 UmA/D 转换器满量程输入电压 DFSA/D 转换器满量程输出数字而被测量 X 总是以其测量数字 N 和测量单位 x1表示 （3-10）NxX1将式（3-10）代入（3-9）得 （3-11） 由上式可见只要满足以下条件 （3-12）就可以使 A/D 转换结果 D 与被测量 x 的数值

36、 N 相等，即 D=N，在这种情况下将 A/D 转换结果作为被测量的数值传送到显示器显示出来。图 3.2 A/D 转换模块FSmDUXSKD NDUSKxDFSm1本科生课程设计（论文）143.4 人机对话接口电路设计本设计系统除了前面所述的四个结构外，还需要用到人机联系部件以便接收各种命令和数据，即价格，重量的数据输入，清零、去皮重、净毛转换、分度数设定、最大称量设定、分度值设定、零点自动跟踪、零中心指示、过载显示、自动累计、欠电压指示等命令的输入。集成芯片 8279 就是如上所述的一种功能较完善的键盘接口电路，它还具备显示接口的功能。8279 芯片作为通用接口电路，一方面接受来自键盘的输入

37、数据并进行预处理，另一方面实现对显示数据的管理和对数码显示器的控制。本系统中有 14 位 LED 显示器，44 键盘和 8279 的接口电路。键盘的行线接8279 的 RL0RL3，8279 选用外部译码方式，SL0SL3 经 74LS138 译码输出，连接键盘的列线，因显示位数比较多，所以要用到 4 线-16 线译码器74LS154，D0D3 又由 74LS154 译码输出，经 7407 驱动后到显示器 LED 的各个位的公共阴极。输出线 OUTB0OUTB3、OUTA0OUTA3 作为一个 8 位段选码数据输出端口，控制 LED 显示器每一位数码管显示的内容，当从一位 LED 数码管向下一

38、位切换时，由消隐输出线 BD 输出低电平，74LS154 译码产生低电平，使 74LS138输出全为高电平。此时，在 8 位段数据输出端口输出下一个 LED 显示位的显示内容。74LS138 译码循环产生低电平，8 位段数据输出端口也依次把公共阴极为低电平位的显示位中的显示内容分别显示出来，当这一过程很快显示时，人们就会在几个 LED 中看到了显示出来的不同内容。在连接 32 键以内的简单键盘时，CNTL、SHIFT 输入端可接地。74LS07 芯片是 8279 作为 LED 数码管显示器的段选码输出端口的同相驱动图 4.2 键盘按键图本科生课程设计（论文）15第 4 章 智能台式电子秤软件设

39、计4.1 软件实现功能综述软件的可重用性是现在软件设计较为重视的一个特性，不仅应该在系统设计中考虑，还应该在系统分析时就加以考虑，使系统达到多重可重用性。这就要求我们不仅要采用面向对象的思想来进行系统分析，用对象概念构造系统行为。还要求我们在更高层次上对系统的操作模式或应用模式进行抽象，发现更高级的可重用性。智能电子秤软件系统设计的基本思想是充分利用微机丰富的软件功能，实现称重过程一系列要求，提高系统可靠性，使得系统性能价格比达到最优。智能电子秤作为一种实时性要求不是很高系统，用软件代替部分硬件功能很合算。电子秤软件设计的总体思想是：根据预先编制的程序对测量进行控制，完成自动诊断、自动清零、自

40、动逻辑判断、自动存取数据完成重量的测试；搜集和处理测得数据，并通过对重量的测试，按各种参数之间关系，经计算后自动求出一系列有关未知参数，如重量、单价和总价该电子秤适用于各种行业的大重量物品的移动称重，车间，库房，物流等环境测，并可以设置单价，及计算出总费用加以显示，重量测量范围30 kg 500kg。本科生课程设计（论文）164.2 流程图设计4.2.1 主程序流程图设计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。主程序软件流程如图4-1 所示。 数据初始化定时器初始化端口初始化显示初始化进入后台循环处理显示

41、总量和总价称重并计算总价键盘扫描是否有称重标志？否是图4.1 主程序流程图本科生课程设计（论文）174.2.2 模拟量检测流程图设计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 4.2所示。A/D 初始化启动 A/D 转换A/D 转换完成?数据存储数据显示YN开始图4.2 模拟量检测流程图本科生课程设计（论文）184.2.3 人机对话流程图设计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 键盘模块流程图所示。图4.3 人机对话流程图有

42、键按下？延时键按下？键盘分程序返 回开 始本科生课程设计（论文）19第 5 章 系统设计与分析5.1 系统原理图图 5.1 系统原理图本科生课程设计（论文）205.2 系统原理综述电子秤的工作原理。首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号经 A/D 转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中，再经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。在实际应用中，为提高数据采集的精度并尽量减少外界电气干扰，还需要在传感器与 A/D 芯片之间加上信号调整电路。按照设计的基本要求，系统可分为

43、三大模块，数据采集模块、控制器模块、人机交互界面模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和 A/D 转换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高，系统的大部分功能都需要软件来控制。在扩展功能上，本设计增加了一个过载、欠量程报警提示。 5.3 硬件电源电路设计根据设计需要，本系统中需要设计两种不同级别的电源，即传感器需要+12V的电源，而系统其他芯片使用的是5V 电源。考虑本次设计的实际要求，使系统稳定工作，提高产品的性价比，电源电路的 设计决定采用如下方案：220V 的交流电经过变压器后输出 15V 的电压，经整流滤波电路后， 通过LM7812 和 LM7905 进行 DC/DC 变换得到12V 和+5V、-5V 供器和系统的其他芯片使用。在变压器的原边加入熔断保护装置和 MFC 网络，使得系统获得的电源更稳定，效果更好，且电路短路时，熔断装置会迅速切断电源，保护其他电路元件不被损坏，供电电路如图 5.2 所示。图 5.2 电源电路图T2TRANS2MFC2J2220V传传12DD2BRIDGEFUSE2R1110KC11104F