1、基于單片機的電子稱設計目 錄摘要1關鍵詞1Abstract1Key words11 設計的基本要求、思想及工作原理21.1 電子稱設計的基本要求21.2 電子稱設計的基本思想21.3 電子稱設計的工作原理31.3.1 工作原理31.3.2 計量性能32 設計的基本結構42.1 測量采集數據42.1.1 傳感器42.1.2 放大器72.1.3 信號轉換器102.2 人機交互132.2.1 輸入模塊132.2.2 顯示模塊152.2.3 過載報警電路162.2.4 電源162.3 主控電路172.4 硬件電路總圖193 軟件設計193.1 程序流程圖193.2 程序設計語句194 總結20附錄A

2、硬件電路圖22附錄B 電子稱源程序23致謝29基于單片機的電子稱設計摘要：首先通過壓力傳感器將其采集到的被測物體的重量轉換成電壓信號，輸出電壓信號通常很小，需要通過前端信號處理電路進行準確的線性放大。放大后的模擬電壓信號經A/D轉換電路轉換成數字量被送入到主控電路的單片機中，再經過單片機控制的譯碼顯示器顯示出被測物體的重量。按照本設計的基本要求，系統可分為三大模塊：采集數據模塊、系統控制模塊、人機交互模塊，其中數據采集模塊由壓力傳感器、信號的前級處理和A/D轉換部分組成。轉換后的數字信號送給控制器處理，由控制器完成對該數字量的處理，驅動顯示模塊完成人機間的信息交換。此部分對軟件的設計要求比較高

3、，系統的大部分功能都需要軟件來控制。在擴展功能上，本設計增加了一個過載報警提示。關鍵詞：壓力；放大；數碼管；LCD顯示；單片機The Design of Electronic balance based on the Singlechip microcomputerAbstract：First of all，converting the weight of the measured object into a voltage signal through the pressure sensor, usually the output voltage signal is extremely we

4、ak, we need an accurately linear amplification through the front-end signal processing circuit. Through the A/D conversion circuit the amplified analog voltage signal converted to digital and sent to the main control circuit of the SCM, then through the SCM-controlled decoding display showed us the

5、weight of the measured object. According to the basic requirement of this design, the system can be divided into three modules：the data acquisition module, the controller module and the man-machine interface module, the data acquisition module include a pressure sensor, a signal pre-processing and a

6、n A/D-conversion parts. The controller processing the converted digital signals and continue process this digital till its finished, afterwhile the drive display module will finish the man-machine information exchange . This part software design are highly demanded, most functions required software-

7、control. In the extend function, this design add an overload alarm.Key words: Pressure；Amplification；Nixie light；LCD display; Singlechip microcomputer引言在日常生活中我們時常需要對物體的重量進行測量，此時我們需要用到秤，但隨著社會的日益進步、科學的迅猛發展，我們對稱量的要求日趨準確方便。傳統純機械結構的稱量裝置已經逐步被淘汰，以電子秤、電子天平等為主流的電子產品以其方便、快捷、準確、顯示直觀等諸多優點而受到百姓的喜愛。電子秤向著提高精度和降低成本

8、方向發展。各個國家都非常重視稱重技術的研究和衡器工業的發展。早在五十年代中期電子技術滲入后推動了衡器工業制造的發展。六十年代初期的時候出現了電機結合式的電衡器，經過四五十年的不斷改進跟完善，我國電子衡器從最初的機電結合型發展到現在的全電子型、數字智能型?，F如今電子衡器制造技術及其應用得到了新的發展。電子稱重技術從靜態向動態發展；計量方法從模擬向數字發展；測量特點從單參數向多參數發展，特別是對動態快速稱重方向的研究與應用。通過分析近年來電子衡器產品的發展情況及國內外市場的需求，電子衡器總的發展趨勢是小型、模塊、集成、智能化；其技術性能速率、準確度、穩定性、可靠性趨向更高的水平。電子秤是電子衡器的

9、一種，而衡器是國家法定計量器具，是圍繞民生、國防建設、科學研究、內外貿易不可或缺的計量設備，衡器產品技術水平的高低，將直接影響各行各業的現代化水平和社會經濟效益的提高。電子稱量的發展引起了對成本低、性能高的模擬信號處理器件需求的增加。電子秤是利用物體的重力作用來確定物體質量（重量）的測量儀器，也可用來確定與質量相關的其它量的大小、參數或特性。1 設計的基本要求、思想及工作原理 1.1 電子稱設計的基本要求本設計的核心是以電阻傳感器為測量元件，以單片機為功能完善的電子秤，這大大簡化了系統的設計，并根據現實應用中電子秤的基本功能和開發流程得知，我們本次設計的主要工作為：(1) 學習并掌握電阻傳感器

10、及單片機的工作原理，了解編程方法和系統的開發流程；(2) 分析電子秤的基本功能，提出一個系統的設計方案；(3) 畫出設計的電路，并對電子稱的各個模塊方案進行分析和選擇；(4) 選擇恰當的開發工具，編寫系統的應用程序，在開發環境中編譯、連接；(5) 電子稱重范圍：010Kg；稱量誤差不大于0.01Kg；(6) 計算稱重后的價格（即單價*重量）。1.2 電子稱設計的基本思想現在在商業貿易中，使用最為普遍的是臺式稱，但其體積大、成本高、攜帶不便、應用范圍窄是其使用受限的主要原因?，F通用的便攜秤多為桿秤或彈簧秤。較高的工藝要求，彈簧使用限度等都限制了彈簧秤的使用及發展。無法徹底解決彈簧的疲勞問題，彈簧

11、彈性一旦超過其使用限度，彈簧秤就會產生很大誤差，甚至是損壞，嚴重影響到彈簧稱使用的準確性和可靠性。另外由于在實際的使用中，稱量會過載，但又不能超出其要求的范圍，為此我們還在設計中加入了過載保護及提示。綜合以上事實，我們本次電子稱設計的主要思路為：我們利用電阻傳感器將采集到的壓力信號變化轉化為電壓信號的變化，然后再經過放大電路將其放大，并轉換為數字信號，最后將數字信號送入單片機。經過單片機的信號處理后，得到當前所稱量物體的重量，并顯示出來。1.3 電子稱設計的工作原理這種精度較高的智能電子秤體積略小、計量精準、攜帶便宜，能夠滿足商業和居家生活的使用需求。1.3.1 工作原理電子稱的設計工作原理為

12、：將物體放置在稱重臺上，物體的重量使電阻應變片發生形變產生壓力信號，并將此信號轉化為電壓信號，通過放大器放大，通過模數轉換器變為數字信號，再通過單片機處理將其顯示在顯示屏上；若是稱重的物體超過設計的電子稱的稱量范圍，蜂鳴器自動報警，以保護電子稱。其系統工作結構框圖如圖1-1所示。圖1-1 電子稱稱重系統的結構框圖1.3.2 計量性能量程、分度值、分度數、準確度等級等都是電子秤的計量性能及涉及到的主要技術指標。(1)量程是電子秤在正常工作的情況下，所能稱量的最大值，即滿刻度值。 (2)分度值是指在電子秤的測量范圍內被分成了若干個等份，每一份的值為分度值。一般用字母d來表示。 (3)分度數是指將測

13、量范圍分成的等份數，總份數也就是分度數用字母n來表示。電子稱的量程Max可用總分度數n與分度值d的乘積來表示，即Max=n*d。(4)準確度等級，根據在國際法制計量組織中將電子秤按照不同的分度數將電子稱分為I、II、III、四個等級，分別對應著電子秤的不同準確度和分度數n的范圍，如表1-1不同準確度的電子秤和分度數所示。表1-1 不同準確度的電子秤和分度數2 設計的基本結構 對于本次電子稱的設計，基于對題目要求的考慮，將系統分為測量（壓力傳感器、放大電路）、控制（單片機）、鍵盤、數據顯示和電路電源共五個部分。2.1 測量采集數據測量部分利用壓力傳感器檢測物體的重量，得到微弱的電信號（即電阻傳感

14、器輸出電壓信號），再利用放大器將此電信號放大，并通過A/D轉換器將其轉換為數字信號。2.1.1 傳感器測量力的傳感器有壓電傳感器，它是某些電解質物質在一特定方向上受到了外力的作用，不僅是其幾何尺寸的變化，而且內部也會變化產生極化現象，同時又在其兩表面相應的產生符號相反的電荷進而形成電場；而當外力去掉時，其又回到那種不帶電的原始狀態。其晶體表面電荷極性與受力的關系如圖2-1所示。圖2-1 晶體表面電荷極性與受力的關系示意圖它是一種典型的自發電式的傳感器。其雖有諸多優點但我們最終還是由于其價格高而選擇了電阻應變片式的傳感器。電阻應變片的工作原理是基于金屬的應變效應。金屬絲的電阻隨著它所受的機械形變

15、（拉伸或壓縮）的大小而發生相應變化的現象稱為金屬的電阻應變效應1。金屬應變片不僅能夠測量試件的應力跟應變，還可以制造各種各樣的應變式傳感器，這些傳感器件用來測量力、扭矩、位移跟壓力等其他的物理量。在本次設計中，我們選擇的是梁式力傳感器。電阻應變片在實際的應用當中，選用應變片的時候我們要考慮到應變片的性能及多種參數（主要有：應變片的電阻值、靈敏度、允許電流和應變的極限）。它的主要規格有60、120、350、600和1000等，其中350的應用最多。將電阻的應變絲做成應變片的時候，它的應變特性與金屬單絲時是不完全相同的，故進行統一標準的實驗測定后發現R/R與的關系在很大范圍內仍然有著良好的線性關系

16、，即或式中K稱為電阻應變片的靈敏系數。應變片可以將其受到壓力后相應的形變轉換為電阻的變化，從而使電路中的電壓或者電流發生變化。為了方便測量通常采用直流電橋或者交流電橋。由于應變片電橋電路的輸出信號都比較弱，所以我們采取利用放大器來放大其采集到的電信號，電阻傳感器的電橋輸出與直流放大器相連如圖2-2所示。圖2-2 直流電橋與放大器連接示意圖由上圖2-2直流電橋與放大器連接示意圖可知，電橋中的四個電阻全部設置為應變片。因為直流放大器的輸入電阻比電橋電阻要大得多，所以將電橋輸出端看為開路，這種電橋被稱為“電壓輸出橋”，輸出電壓U0為當R1R4與R2R3相等時，無論激勵模式（電流或電壓，交流或直流）、

17、激勵幅度、輸出模式（電流或電壓）、檢測器的阻抗如何，電阻電橋都處于歸零狀態2。電橋處于一個平衡狀態，則輸出的電壓U0=0。若此時電橋各臂上均有相應的電阻增量R1，R2，R3，R4出現，則U0變為而在實際的使用過程中我們采用等臂電橋，也就是說R1R2R3R4全部相等，且都等于R，而此時當（i=1,2,3,4）時，我們可以略去高階微小量，因此可將上述U0式子轉化為由上述式子及直流電橋的電路可以得出一下幾點：（1）當時，電橋輸出的電壓應該是與應變的大小成線性關系。（2）當相鄰的兩個電橋臂應變的極性一樣，即同為拉伸或壓縮時，輸出的電壓是兩者的差；相反，則為兩者的和。（3）當相對的兩個電橋臂應變的極性一

18、樣，即同為拉伸或壓縮時，輸出的電壓是兩者的和；相反，則為兩者的差。（4）當電橋的供電電壓U越高時，輸出的電壓U0也就越大（前提是不可以超過電阻應變片的允許最大工作電流）。（5）要增大電阻應變片的靈敏度系數K，可以提高電橋的輸出電壓。要準確合理的利用上面所敘述的電阻應變傳感器的特性，就可以提高傳感器的測量靈敏度；在電橋的使用過程當中，安裝敏感元件應變片的時候使應變1，4和2， 3的符號相反，可使得電橋輸出電壓變大。 電阻應變傳感器在其應變承受范圍內，通過對單臂、半橋及全橋的比對分析，我們本次設計選擇非線性誤差小，工作靈敏度高，可以得到溫度補償的全橋電路作為電阻應變傳感器的應用電路。全橋電路的示意

19、圖如圖2-3所示。圖2-3 全橋電路示意圖等截面懸臂梁應變式力傳感器的結構如圖2-4所示，將一端固定的懸臂梁作為彈性元件，自由端接收力的作用。在懸臂梁固定端的附近上下兩表面，順著l的方向各粘貼兩片電阻應變片。而當R1和R4受力拉伸，則R2和R3受力壓縮時，兩表面的應變片形變不同，即發生了極性相反的等量應變，四個電阻應變片連接組成如圖2-3所示的全橋測量電路。此時粘貼電阻應變片處的應變為3由梁式彈性元件制作的力傳感器適用于測量5000N以下的載荷，最小的可測零點幾牛頓的力。這種傳感器具有結構簡單、加工容易、應變片容易粘貼、靈敏度高等特點4。經過各方面考慮，我們本次設計最終選擇采用E350-2AA

20、箔式電阻應變片，其常態阻值為350。該電阻應變片具有準確度高，易于制作，成本低廉，體積小巧，實用的特點5。圖2-4 等截面梁應變式力傳感器原理圖2.1.2 放大器由于稱重傳感器輸出電壓的振幅范圍在020mV，而A/D轉換的輸入電壓要求為02V，此時放大環節就需要有100倍左右的增益。根據我們本次設計的實際情況，增益設為100倍，零點和增益的溫度漂移和時間漂移極小。按照輸入電壓20mV的情況，漂移要小于1。極低的失調電壓的溫漂和時漂是對放大環節零點漂移要求的保證。放大器負反饋回路穩定性的保證是穩定的增益量，并且最好選用高阻值的電阻和多圈電位器。根據電阻應變片傳感器的工作原理可知，電阻應變片組成的

21、傳感器就是把機械形變轉換成電阻變化率，而應變電阻的變化率一般都很微小，即只有千分之幾左右6。如此小的電阻變化是很難直接進行精確測量的，且不能直接處理。因此，我們必須采用轉換電路，把電阻應變片的變化轉換成電壓變化，但此電壓信號很小，需要增加放大電路把電壓信號轉換成可以被A/D轉換器接收的信號。在本次設計的前級處理電路部分，我們曾經想過利用普通的低溫漂運算放大器來構成前級的處理電路，但是普通低溫漂運算放大器構成的多級放大器會引入大量的噪聲。而對于需要很高精度的A/D轉換器來說，幾毫伏的干擾信號就會直接影響到最后的測量精度。因此，我們放棄了普通的低溫漂運算放大器來構成前級處理電路的這個想法，選擇用高

22、精度低漂移運算放大器來構成差分放大電路，形成前級處理。差動放大電路即為典型的差分放大電路，如圖2-5所示。所謂“差動”是指只有當兩個輸入端之間有差別（即變化量）時，輸出電壓才有變動（即變化量）7。圖2-5 典型差分放大電路示意圖對于圖2-6所示電路，當與所加的信號為大小相等、極性相同的輸入信號（稱為共模信號）時，電路參數對稱相同，T1和T2管產生的電流變化也相等，故集電極電位變化也是相同的。因為輸出電壓是T1和T2管集電極電位差，所以輸出電壓如圖2-6所標注，說明差分放大電路對共模信號具有很強的抑制作用，在參數理想對稱情況下，共模輸出為零7。要使得信號放大，就要將其分成大小相等的兩個部分，按照

23、相反的極性加在電路的兩個輸入端上。這種大小相等極性相反的信號為差模信號7。因為，且電路參數對稱，T1和T2管產生的電流變化大小相等方向相反，故集電極電位變化也是大小相等方向相反，則得到的輸出電壓，從而實現了電壓放大。但由于Re1和Re2的存在使電路的電壓放大能力變差，當其數值較大時，甚至不能放大。故若將T1和T2管發射極連在一起，成為一個電阻Re，且在差模信號作用下Re電流變化為零，也就是Re對差模信號無反饋作用，相當于短路，故而大大提高了對差模信號的放大能力。簡化電路，使電源與信號源共地，得到了如圖2-5所示的典型差分放大電路。圖2-6 差分放大電路的組成差動放大器具有輸入阻抗高、增益高等特

24、點,但電路對部分電阻相等的這一要求較高，誤差將會影響輸出的精度，難度相對較大。實際測量，每一級運放都會引入較大噪聲，對精度影響較大。而集成儀表放大器，也稱為精密放大器，用于弱信號放大7。儀表放大器主要用于工業和測量中，能在噪聲環境以及含有大共模信號的條件下保持極高的直流準確度和增益精度。儀表放大器是閉環增益放大電路，通用儀表放大器的電路圖如圖2-7所示，它有一對差分輸入口及一個單端輸出口。兩個輸入端的阻抗大且相等，通常在109以上。為確保有效性，儀表放大器必須能夠放大毫伏級信號，同時能夠抑制輸入端的共模信號，這就是要求儀表放大器具有很高的共模抑制比。儀表放大器增益的典型范圍是110008。圖2

25、-7 通用儀表放大器本次設計采用專用儀表放大器，如：AD620，INA126等。此類芯片內部采用差動輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡單。本次設計采用 INA126,芯片引腳圖及引腳說明如圖2-8所示。 圖2-8 INA126芯片引腳圖及引腳說明INA126是差分信號低噪聲精密采集儀表放大器，內部有兩個運放設計，使靜態電流非常低(約為175A)，電源供電范圍很寬 (在±1.35 ±18V之間)，可用于便攜式儀表和數據采集系統9。INA126的增益通過外部電阻設置，增益范圍從5V/V到 10000V/V。激光平衡輸入電路提供低偏移電壓、低溫

26、漂偏移電壓和良好的共模抑制比。圖2-9 INA126儀表放大器結構圖將放大器與電路電橋連接在一起，連接示意圖如圖2-10所示。圖2-10 由INA126構成的5V單電源電橋信號采集電路2.1.3 信號轉換器精度與轉換速度是衡量A/D轉換器的技術指標。反饋比較型A/D轉換器是一種直接A/D轉換器。它的構思是這樣的：取一個數字量加到D/A轉換器上，于是得到了一個對應的輸出模擬電壓。將這個模擬電壓和輸入的模擬電壓信號相比較。若兩者不相等，則調整所取的數字量，直到兩個模擬電壓相等為止，最后所取的這個數字量就是所求的轉換結果。反饋比較型A/D轉換器中經常采用的方法有逐次漸進型（也稱為逐次逼近法）和計數型

27、10。逐次逼近式A/D是比較常見的一種A/D轉換電路，轉換的時間為微秒級。緩沖寄存器、D/A轉換器、比較器及控制邏輯電路就可以構成采用逐次逼近法的A/D轉換器。其基本原理是從高位到低位逐位試探比較11。逐次逼近法的轉換過程如圖2-11所示。轉換結束后，將逐次逼近寄存器中的數字量送入緩沖寄存器，得到數字量的輸出。在控制電路的控制下將逐次逼近的操作過程進行完畢。圖2-11 逐次逼近法的轉換過程采用雙積分法的A/D轉換器是電子開關、積分器、比較器、時鐘信號源和控制邏輯的電路等部件構成?；驹硎菍⑤斎腚妷鹤儞Q成與其平均值成正比的時間間隔，再把此時間間隔轉換成數字量，屬于間接轉換12。雙積分法A/D轉

28、換的過程如圖2-12所示。當Vi越大時，積分器輸出的電壓也就越大，反向積分的時間也就越長。計數器在反向積分時間內所計的數值，就是輸入模擬電壓Vi所對應的數字量，實現了A/D轉換。電壓-頻率變換型A/D轉換器（簡稱V-F變換型A/D轉換器）也是一種間接A/D轉換器。在V-F變換型A/D轉換器中，首先將輸入的模擬電壓信號轉換成與之成比例的頻率信號，然后在一個固定的時間間隔里對得到的頻率信號計數，所得到的計數結果就是正比于輸入模擬電壓的數字量13。圖2-12 雙積分法A/D轉換器的轉換過程V-F變換型A/D轉換器的電路結構框圖如圖2-13所示。圖2-13 V-F變換型A/D轉換器的電路結構框圖V-F

29、變換器、計數器及其時鐘信號控制閘門、寄存器、單穩態觸發器等幾部分組成了V-F變換型A/D轉換器14。經過多重考慮及設計的要求，本次設計決定采用開關電容逐次逼近、多通道串行輸出的A/D芯片TLC2543。它具有輸入多、精度高、速度高、使用靈活和體積小的優點，為設計人員提供了一種高性價比的選擇。其片內由選擇器、數據（地址和命令字）輸入寄存器、采樣/保持電路、12位的模/數轉換器、輸出寄存器、并行到串行轉換器以及控制邏輯電路7個部分組成15。TLC2543串行A/D轉換器與單片機接口電路如圖2-14所示。圖2-14 TLC2543和89S52接口電路2.2 人機交互人機交互是人與機器之間傳遞和交換信

30、息的媒介和對話接口，是人在設計的機器中最重要的一部分。人機界面包括信息的輸入與輸出，凡參與人機信息交流的一切領域都屬于人機界面16。2.2.1 輸入模塊為了減少鍵盤與單片機接口時所占用I/O線的數目，在按鍵較多的時候，我們一般會選擇矩陣式鍵盤（又叫行列式鍵盤）17。用I/O口線組成行、列結構，但在其交叉處并不相通，而是將按鍵設置在行列的交點上，作為聯通的裝置矩陣的鍵盤接口示意圖如圖2-15所示。例如，用2×2的行列結構可構成4個鍵的鍵盤，4×4行列結構可構成16個鍵的鍵盤。因此，在按鍵數量較多時，可以節省I/O口線。相對于專用芯片式可以節省成本，且更為靈活。缺點就是需要用軟

31、件處理消抖等問題。如圖2-16為4*4矩陣鍵盤示意圖。圖2-15 矩陣的鍵盤接口示意圖圖2-16 4*4矩陣鍵盤2.2.2 顯示模塊單片機應用系統中最常使用的就是發光二極管，也就是我們常說的LED管，還有液晶顯示器LCD。LED的優點在于廉價，配置靈活，與單片機接口方便，但顯示內容有限。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區域進行控制，有電就有顯示，還可以顯示出圖形。LCD 液晶顯示器的構造是在兩片平行的玻璃當中放置液態的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產生畫面。我們在日常生活中，其實對液晶顯示器并不陌生。它已

32、作為常用的顯示器件被應用在很多領域，很多電子產品中，例如計算器、萬用表、電子表及其他電子產品。利用液晶顯示器顯示的主要是數字、專用符號和圖形。液晶顯示器作為輸出器件在單片機系統中應用有以下幾個優點18：（1）顯示質量高：由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度恒定發光，因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。（2）數字式接口：液晶顯示器都是數字式的，接口更加簡單可靠，操作更加方便。（3）體積小、重量輕：液晶顯示器是利用被電極控制的液晶分子狀態來達到顯示功能的，在重量上比相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。（4）功耗低：相對其他顯示器而言，它的功耗主要消耗在內部電極和驅動上，因此耗電量

33、比其它顯示器要少很多。液晶顯示器薄、且適用于大規模集成電路的直接驅動、易于實現全彩色顯示的特點，目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領域。1602字符型LCD是一種專門用于顯示字母、數字、符號等的點陣式LCD，由于本次設計的顯示模塊需要顯示多位數字，如果采用數碼管顯示的話將會占用多個單片機I/O口,使得電路變得更為復雜。所以選用液晶顯示，1602LCD符合基本條件，能夠采用。LCD1602的引腳接線圖如圖2-17所示。圖2-17 LCD1602引腳接線圖2.2.3 過載報警電路當要稱重的物體重量超過電子稱的稱量量程時，報警器會發出聲音提醒。壓電式蜂鳴器大約需要1

34、0mA的驅動電流，此時我們可以使用TTL系列低電平驅動的集成電路7406或7407，驅動電路如圖2-18所示。當P1.6輸出高電平1時，7406的輸出為低電平，使壓電蜂鳴器獲得將近5V的直流電壓，從而產生了蜂鳴；當電平輸出相反時蜂鳴器發聲停止。此外，亦可以使用一個晶體三極管來作為驅動，驅動電路如圖2-19所示。當P1.6接晶體管基極輸入端，輸出高電平1時，晶體管導通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而發聲；相反，當輸入低電平時，三極管截止，蜂鳴器停止發聲。因此，兩個接口電路的程序是可以通用的。但經過分析本次設計選擇慣用的以晶體三極管為驅動的報警電路。圖2-18 使用7406作為驅動的單音報警電路

35、圖2-19 使用晶體三極管為驅動的單音報警電路2.2.4 電源系統需要多種電源，單片機需要5V電源，運放需要±5V，轉換器需要±5V，傳感器需要5V以上的線性電源19。穩壓電源的設計，是根據穩壓電源的輸出電壓UO、輸出電流IO等性能指標要求，正確地確定出電路中所用元器件的性能參數，從而合理的選擇這些器件。穩壓電源的技術指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調節范圍等；另一種是質量指標，用來衡量輸出直流電壓的穩定程度，包括穩壓系數、輸出電阻、溫度系數及紋波電壓等。此次設計的穩壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四個部分組成。

36、采用LM317、LM337共地可調式三端穩壓器電源，并能夠有連續可調的直流電壓輸出。LM317只能允許可調的正電壓，穩壓器內部含有過流，過熱保護電路；由一個電阻和一個可變電位器組成電壓輸出調節電路。LM337輸出為負的可調電壓。采用LM317、LM337共地可調式三端穩壓器電源操作比較簡單，電路圖如圖2-20所示。圖2-20 LM317與LM337組裝電路2.3 主控電路AT89S52具有如下特點：引腳有40個，片內程序存儲器8k Bytes Flash，RAM隨機存取數據存儲器為256 bytes，外部雙向輸入/出（I/O）口有32個，5個中斷優先級2層中斷嵌套中斷，3個16位可編程定時計數

37、器，2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內時鐘振蕩器20。如圖2-21為單片機的引腳結構示意圖。而引腳的功能如下所述：VCC（40腳）：電源端，接+5V。GND（20腳）：接地端。XTAL1/XTAL2 （19/18腳）：片內振蕩器的反相放大器輸入/出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內部方式時，時鐘發生器對振蕩脈沖二分頻。晶振的頻率可以在1MHz至24MHz內選擇，電容取30PF左右21。RST（9腳）：復位信號輸入端，高電平有效。ALE/（30腳）：地址鎖存允許信號端，ALE的輸出用于鎖存地址的低位字節，即不訪問外部存儲器。（29腳）：程序

38、存儲允許信號輸出端。/VPP（31腳）：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端，此腳若接高電平，則CPU只訪問片內程序存儲器中的指令；相反，接低電平的時候訪問片外程序存儲器中的指令。P0（P0.0P0.7，3932腳）：是一個漏極開路型8位雙向I/O端口，端口置1作高阻抗輸入端；P0還可以用作總線方式下的地址數據復用管腳，用來操作外部存儲器。在這種工作模式下，P0口具有內部上拉作用。對內部Flash程序存儲器編程時，接收指令字節、校驗程序、輸出指令字節時，要求外接上拉電阻。P1（P1.0P1.7，18腳）是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口，輸出時可驅動4個TTL輸入。端口置1

39、時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用； 另外，P1.0、P1.1可以分別被用作定時器/計數器2的外部計數輸入(P1.0/T2)和觸發輸入(P1.1/T2EX)；對內部Flash程序存儲器編程時，接收低8位地址信息。圖2-21 引腳結構示意圖P2（P2.0P2.7，2128腳）是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口；輸出時可驅動4個TTL。端口置1時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用； P2口在存取外部存儲器時，可作為高位地址輸出；內部Flash程序存儲器編程時，接收高8位地址和控制信息。 P3（P3.0P3.7，1017腳）是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口，輸出時可驅

40、動4個TTL。端口置1時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用22。P3端口引腳與復用功能表如下表格2-1所示。表2-1 P3端口引腳與復用功能表2.4 硬件電路總圖 硬件電路圖詳見附錄A電路硬件圖。3 軟件設計3.1 程序流程圖系統的基本工作過程通過主程序的流程圖標出，簡單地描述了信號的基本動態流向，起向導作用。圖3-1 電子稱主程序流程圖3.2 程序設計語句程序語句詳見附錄B 電子稱源程序。4 總結 本次設計通過壓力傳感器將采集到的被測物體的重量并將其轉換成電壓信號。前端的信號處理電路將電壓信號準確的線性放大。放大后的模擬電壓信號再經A/D轉換電路轉換成數字量被送入到主控電路的單片機中，

41、經單片機控制譯碼，并通過鍵盤的單價控制計算出總價，從而顯示出被測物體的價格。按照設計的基本要求，系統組成可分為三個模塊，采集數據模塊、系統控器模塊、人機交互模塊。其中數據采集模塊由壓力傳感器、信號的前級處理和A/D轉換部分組成。將數字信號轉換后送給控制器處理，控制器完成對該數字量的處理后，驅動顯示模塊就可以完成人機間的信息交換。此部分對軟件的設計要求比較高，系統的大部分功能都是需軟件控制。在擴展功能上，本次設計增加了一個過載報警提示。參考文獻：1 徐科軍.傳感器與檢測技術M.3版.北京：電子工業出版社，2011:332 Jon S.Wilson .傳感器技術手冊M.林龍信，鄧彬等譯.北京：人民

42、郵電出版社，2009:243 劉迎春.傳感器原理設計與應用M.長沙：國防科技大學出版社，1997:234 彭軍.傳感器與檢測技術M.西安：西安電子科技大學出版社，2003:48-495 王煜東.傳感器應用電路400例M.北京：中國電力出版社,2008:154-1556 宋文緒，楊帆.傳感器與檢測技術M.北京：高等教育出版社，2004:23-267 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎M.3版.北京：高等教育出版社,2006:1578 Walt Jung.運算放大器應用技術手冊M.張樂峰，張鼎等譯.北京：人民郵電出版社，2009：88-899 許小菊.運算放大器速查速用M.北京：機械工業出版社，20

43、09:4210 紀宗南.集成A/D轉換器應用技術和實用線路M.北京：中國電力出版社，2009：3-511 肖景和.集成運算放大器應用精粹M.北京：人民郵電出版社，2006：2412 內山明治，村野靖.運算放大器電路M.陳鏡超譯.北京：科學出版社，2009：3113 荀殿棟，徐志軍.數字電路設計實用手冊M.北京：電子工業出版社，2003：662-66714 賈秀美.數字電路硬件設計實踐M.北京：高等教育出版社，2008：51-5315 閻石.數字電子技術基礎M.5版.北京：高等教育出版社，2006：281-28316 劉海成.單片機及應用系統設計原理與實踐M.北京：北京航空航天大學出版社，200

44、9：35017 李朝青.單片機原理及接口技術M.3版.北京：北京航空航天大學出版社，2005：23318 潘曉寧，朱耀東.單片機程序設計實踐教程M.北京：清華大學出版社，2009：158-15919 李瑜芳.傳感器原理及其應用M.成都：電子科技大學出版社，2008：21020 彭偉.單片機C語言程序設計實訓100例M.北京：電子工業出版社，2009：46821 韓澤欣，楊雪松.基于單片機控制的電子稱的設計J.甘肅科技，2013，(2)：2822 江杭軍,朱型存,施燁凱,張麗萍. 基于單片機數字式智能電子熱量稱的設計J.電子世界，2013，(17)：1423 譚丙煜.怎樣撰寫科學論文M.2版.沈

45、陽：遼寧人民出版社，1982：5-6附錄A 硬件電路圖附錄B 電子稱源程序#include<reg52.h>#include <intrins.h>#inclde"1602.h"#include"24c02.h"#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit adrd=P11; /IO口定義sbit adwr=P12;sbit adcs=P13;sbit diola=P25;sbit beep=P16;sbit setkey=P37;uchar key_num,nu

46、m;uchar RMB_s,RMB_g,RMB;long date,ren,dat;int add_i2c,bianma;uchar code table="0123456789"uchar table14;/*蜂鳴器驅動*/void BEEP()uchar i;for(i=0;i<180;i+)delayB(5);beep=!beep;beep=1;/*TLC2543 起始信號*/void ad_start() adcs=0; _nop_(); adwr=0; _nop_(); adwr=1; _nop_(); adcs=1;/*TLC2543 讀操作*/uchar

47、 ad_read() uchar temp; adcs=0; _nop_(); adrd=0; _nop_(); temp=P1; _nop_(); adrd=1; _nop_(); adcs=1; return(temp);/* 矩陣鍵盤掃描*/uchar getkey()static unsigned char flag = 0;unsigned char key;P3=0x0f;if(P3!=0x0f) if(flag=0)flag=1; /松手檢測key=P3|0xf0;P3=key;switch(P3)case 0xee:return 0; break;case 0xde:retur

48、n 1; break;case 0xbe:return 2; break;case 0x7e:return 3; break;case 0xed:return 4; break;case 0xdd:return 5; break;case 0xbd:return 6; break;case 0x7d:return 7; break;case 0xeb:return 8; break;case 0xdb:return 9; break;case 0xbb:return 10;break;case 0x7b:return 11;break;case 0xe7:return 12;break;cas

49、e 0xd7:return 13;break;case 0xb7:return 14;break;case 0x77:return 15;break;else flag=0;return 0xff;/* 控制按鍵設置*/void keyscan() static uchar i=0,flag = 0,flag1=0,flag2=0; staticbit flag_frist = 1; static uchar p; uchar pri; num = getkey(); if(num != 0xff) if(num>=0)&&(num<10)&&(fl

50、ag=0) if(flag1=0) /編號輸入鍵flag1=1;if(i=0)Lcd_dis_str(12,1,"_");Lcd_dis_str(4,2,"00");display(0x8c+i,tablenum);table1i=num;i+;if(i=4)i=0; elseif(flag_frist)/直接價格輸入 RMB_s = num; flag_frist = 0;display(0xc4,tableRMB_s); elseRMB_g = num;flag_frist = 1;flag = 0;flag1=0;RMB=RMB_s*10+RMB_g; display(0xc5,tableRMB