這個(gè)主要是我做的一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，是用51單片機(jī)做一個(gè)電子秤，原理圖是用Altium Designer畫的，內(nèi)附程序清單，希望能對論壇的朋友們有所幫助。
題目 智能電子秤設(shè)計(jì) 姓 名 李 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 10級電子一班 學(xué) 號 20104075004
第一章 功能說明
本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)AT89S52為控制核心，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，為了更好地采用模塊化設(shè)計(jì)法，分步設(shè)計(jì)了各個(gè)單元功能模塊。 系統(tǒng)的硬件部分包括最小系統(tǒng)部分、數(shù)據(jù)采集部分、人機(jī)交互界面和系統(tǒng)電源四大部分。最小系統(tǒng)部分主要包括AT89S52和擴(kuò)展的外部數(shù)據(jù)存儲器；數(shù)據(jù)采集部分由稱重傳感器，信號的前期處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成，包括運(yùn)算放大器AD620和A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135；人機(jī)界面部分為鍵盤輸入，四位LED數(shù)碼顯示器，可以直觀的顯示重量的具體數(shù)字以及方便的輸入數(shù)據(jù)，使用方便；系統(tǒng)電源以LM317和LM337為核心設(shè)計(jì)電路以提供系統(tǒng)正常工作電源。 系統(tǒng)的軟件部分應(yīng)用單片機(jī)C語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了該設(shè)計(jì)的全部控制功能。該電子秤可以實(shí)現(xiàn)基本的稱重功能（稱重范圍為0～9.999Kg，重量誤差不大于±0.005Kg）,并發(fā)揮部分的顯示購物清單的功能，可以設(shè)置日期和設(shè)定十種商品的單價(jià)， 還具有超量程和欠量程的報(bào)警功能。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能齊全，精度高，具有一定的開發(fā)價(jià)值。
稱重傳感器原理即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號所用的一種輔助手段。 按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、聲表面諧振式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。 對稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對被稱物體的狀態(tài)的影響要��；能在較差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。 傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。其中敏感元件指傳感器中能直接感受被測量的部分，轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電信號部分。此外傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 稱重傳感器在電子秤中占有十分重要的位置，被喻為電子秤的心臟部件，它的性能好壞很大程度上決定了電子秤的精確度和穩(wěn)定性。通常稱重傳感器產(chǎn)生的誤差約占電子秤整機(jī)誤差的50%~70%。若在環(huán)境惡劣的條件下（如高低溫、濕熱），傳感器所占的誤差比例就更大，因此，在人們設(shè)計(jì)電子秤時(shí)，正確地選用稱重傳感器非常重要。 稱重傳感器的種類很多，根據(jù)工作原理來分常用的有以下幾種： 電阻應(yīng)變式、電容式、壓磁式、壓電式、諧振式等。（本設(shè)計(jì)采用的是電阻應(yīng)變式） 電阻應(yīng)變式稱重傳感器包括兩個(gè)主要部分，一個(gè)是彈性敏感元件：利用它將被測的重量轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值；另一個(gè)是電阻應(yīng)變計(jì)：它作為傳感元件將彈性體的應(yīng)變，同步地轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。電阻應(yīng)變片所感受的機(jī)械應(yīng)變量一般為10 - 6~10 - 2，隨之而產(chǎn)生的電阻變化率也大約在10 - 6~10 - 2數(shù)量級之間。這樣小的電阻變化用一般測量電阻的儀表很難測出，必須采用一定形式的測量電路將微小的電阻變化率轉(zhuǎn)變成電壓或電流的變化，才能用二次儀表顯示出來。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中通過橋式電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓變化。電阻應(yīng)變式稱重傳感器工作原理框圖如圖2-1所示： 載荷P 應(yīng)變 電阻變化 R 輸出電壓 如圖2-2電阻應(yīng)變式稱重傳感器工作原理框圖 
當(dāng)傳感器不受載荷時(shí)，彈性敏感元件不產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在其上的應(yīng)變片不發(fā)生變形，阻值不變，電橋平衡，輸出電壓為零；當(dāng)傳感器受力時(shí)，即彈性敏感元件受載荷P時(shí)，應(yīng)變片就會發(fā)生變形，阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，有輸出電壓。 如圖2-3 橋式測量電路 R1、R2、R3、R4為4個(gè)應(yīng)變片電阻，組成了橋式測量電路，Rm為溫度補(bǔ)償電阻，e為激勵(lì)電壓，V為輸出電壓。 若不考慮Rm，在應(yīng)變片電阻變化以前，電橋的輸出電壓為： V= 由于橋臂的起始電阻全等，即R1 = R2 = R3 = R4 = R，所以V=0 。 當(dāng)應(yīng)變片的電阻R1、R2、R3、R4變成R+△R1、R+△R2、R+△R3、R+△R4時(shí)，電橋的輸出電壓變?yōu)椋?/font> V= 通過化簡，上式則變?yōu)椋?/font> V=  也就是說，電橋輸出電壓的變化與各臂電阻變化率的代數(shù)和成正比。 如果四個(gè)橋臂應(yīng)變片的靈敏系數(shù)相同，且 = Kε，則上式又可寫成： V= ε1 - ε2 + ε3 - ε4 ） 式中K為應(yīng)變片靈敏系數(shù)，ε為應(yīng)變量。 上式表明，電橋的輸出電壓和四個(gè)轎臂的應(yīng)變片所感受的應(yīng)變量的代數(shù)和成正比。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中，4個(gè)應(yīng)變片分別貼在彈性梁的4個(gè)敏感部位，傳感器受力作用后發(fā)生變形。在力的作用下，R1、R3被拉伸，阻值增大，△R1、△R3正值，R2、R4被壓縮，阻值減小，△R2、△R4為負(fù)值。再加之應(yīng)變片阻值變化的絕對值相同，即 △R1 = △R3 = + △R或ε1 = ε3 = +ε △R2 = △R4= - △R或ε2 = ε4 = - ε 因此，V= ×4ε = e Kε。若考慮 Rm，則電橋的輸出電壓變成： V=  =  =  K εe 令SU =  ，則SU = K ε SU稱為傳感器系數(shù)或傳感器輸出靈敏度。 對于一個(gè)高精度的應(yīng)變傳感器來說，僅僅靠4個(gè)應(yīng)變片組成橋式測量電路還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。由于彈性梁材料金相組織的不均勻性及熱處理工藝、應(yīng)變片性能及粘貼工藝、溫度變化等因素的影響，傳感器勢必產(chǎn)生一定的誤差。為了減少傳感器隨溫度變化產(chǎn)生的誤差，提高其精度和穩(wěn)定性，需要在橋路兩端和橋臂中串入一些補(bǔ)償元件。如：初始不平衡值的補(bǔ)償、零載輸出溫度補(bǔ)償、輸出靈敏度溫度補(bǔ)償?shù)取?/font> 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 電子秤設(shè)計(jì)的要求- 稱重范圍：不超過9.999Kg
- 測量精度：≤ 0.005Kg
- 顯示方式：LCD顯示所稱量的物品重量，同時(shí)還可顯示物品的名稱，數(shù)量，單價(jià)，金額和所有物品的總金額。
- 使用操作：鍵盤輸入數(shù)據(jù)，操作簡單方便。
- 特殊功能：具有去皮功能以及能將金額累加計(jì)算；當(dāng)物品重量超過電子秤量程，即過載情況或者是物品重量小于A/D轉(zhuǎn)換器所能轉(zhuǎn)換的最小精度，即欠量程的時(shí)候，具有超重報(bào)警功能。
2.2電子秤設(shè)計(jì)的基本思路 將電子秤大致能劃分為三大部分，數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊和人機(jī)交互界面模塊。其中數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器、信號的前級處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送給控制器處理，由控制器完成對該數(shù)字量的處理，驅(qū)動顯示模塊完成人機(jī)間的信息交換。此外添加了一個(gè)過載、欠量報(bào)警提示的特殊功能。 如圖2-1（上圖為本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖） 2.3單片機(jī)的選型AT89S52單片機(jī)是AT89S系列中的增強(qiáng)型高檔機(jī)產(chǎn)品，它片內(nèi)存儲器容量是AT89S51的一倍，即片內(nèi)8KB的Flash程序存儲器和256B的RAM。另外，它還增加了一個(gè)功能極強(qiáng)的、具有獨(dú)特應(yīng)用的16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器2等多種功能。在工程應(yīng)用中AT89S52有一顯著的優(yōu)勢：不需要燒寫器，只借助PC 機(jī)的并口輸出和極為簡單的下載電路，便可將程序通過串行方式寫入單片機(jī)。并且下載電路可設(shè)計(jì)在系統(tǒng)中，可以隨時(shí)修改單片機(jī)的軟件而不對硬件做任何改動。 由此，通過對目前主流型號的比較，我們最終選擇了AT89S52通用的普通單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。AT89S52是一種兼容MCS51微控制器，工作電壓4.0V到5.5V，全靜態(tài)時(shí)鐘0 Hz 到33 MHz，三級程序加密，32個(gè)可編程I/O口，2/3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6/8個(gè)中斷源，全雙工串行通訊口，低功耗支持Idle和Power-down模式，Power down模式支持中斷喚醒, 看門狗定時(shí)器，雙數(shù)據(jù)指針，上電復(fù)位標(biāo)志。另外在外擴(kuò)展了32K數(shù)據(jù)存儲器，以滿足系統(tǒng)要求。 2.4 A/D轉(zhuǎn)換器介紹 A/D轉(zhuǎn)換器是一種能把輸入模擬電壓或電流-成與它成正比的數(shù)字量，也就是說能把被控對象的各種模擬信息變成計(jì)算機(jī)可以識別的數(shù)字信息。A/D轉(zhuǎn)換器種類較多，從原理上可分為四種：雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、并行A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器及△－∑型A/D轉(zhuǎn)換器。在電子秤的設(shè)計(jì)中用的比較多的是雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器和△－∑型A/D轉(zhuǎn)換器。 雙積分ADC的基本原理是對輸入模擬電壓和參考電壓分別進(jìn)行兩次積分，將輸入電壓平均值變成與之成正比的時(shí)間間隔，然后利用時(shí)鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測出此時(shí)間間隔，進(jìn)而得到相應(yīng)的數(shù)字量輸出。如圖2-6所示是電子秤中常用的雙積分式A/D轉(zhuǎn)換電路，它由積分器、比較器、模擬電子開關(guān)，積分電阻、積分電容、自動回零電阻、電容組成。其中VG是模擬地，VFR是基準(zhǔn)電壓（相對于VG為負(fù)值），VX是檢測電壓。 如圖2-6 雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路 其次雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。對正負(fù)對稱的工頻干擾信號積分為零，所以對50HZ的工頻干擾抑制能力特強(qiáng)，對高于工頻干擾（例如噪聲電壓）也具有良好的濾波作用。只要干擾電壓的平均值為零，對輸出就不產(chǎn)生影響。尤其對本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號，很容易受到工頻信號的影響。故而采用雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器可大大降低對濾波電路的要求。 作為電子秤，系統(tǒng)對AD的轉(zhuǎn)換速度要求并不高，精度上14位的AD足以滿足要求。另外雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器較強(qiáng)的抗干擾能力，和精確的差分輸入，低廉的價(jià)格。最終選擇了精度為10Kg/  20000= 0.5g的ICL7135。 2.5鍵盤輸入鍵盤輸入是人機(jī)交互界面中重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑。鍵盤是由若干個(gè)按鍵開關(guān)組成，鍵的多少根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的用途而定。鍵盤由許多鍵組成，每一個(gè)鍵相當(dāng)于一個(gè)機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)鍵按下時(shí)，觸點(diǎn)閉合，當(dāng)鍵松開時(shí)，觸點(diǎn)斷開。單片機(jī)接收到按鍵的觸點(diǎn)信號后作相應(yīng)的功能處理。因此，相對于單片機(jī)系統(tǒng)來說鍵盤接口信號是輸入信號。 ZLG7289是周立功單片機(jī)公司設(shè)計(jì)的串行輸入輸出可編程鍵盤顯示芯片，有強(qiáng)大的鍵盤顯示功能，支持64鍵控制，可以比較方便地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)。另外ZLG7289內(nèi)部有譯碼電路，大大簡化了程序。最終選擇ZLG7289作為鍵盤掃描顯示芯片。 2.6輸出顯示采用可以設(shè)置顯示單價(jià)，金額，中文，購物日期等的LCD，它具有低功耗、可視面大、畫面友好及抗干擾能力強(qiáng)等功能，其顯示技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。 LCD 顯示器的工作原理：液晶顯示器的主要材料是液態(tài)晶體。它在特定的溫度范圍內(nèi)，既具有液體的流動性，又具有晶體的某些光學(xué)特性，其透明度和顏色隨電場、磁場、光照度等外界條件變化而變化。因此，用液晶做成顯示器件，就可以把上訴外界條件的變化反映出來從而形成現(xiàn)實(shí)的效果。 雖然ZLG7289具有控制數(shù)碼管顯示的功能，但考慮到本題目要求中文顯示，數(shù)碼管無法滿足，只能考慮用帶有中文字庫的液晶顯示器。由于可以分頁顯示，無需太大屏幕，最終選擇點(diǎn)陣式128×64型LCD—OCM4x8C。 ： 第三章 硬件設(shè)計(jì)與制作 3.1 AT89S52芯片AT89S52單片機(jī)是ATMEL公司新近推出的高檔型AT89S系列單片機(jī)中的增強(qiáng)型產(chǎn)品。ATMEL公司是美國20世紀(jì)80年代中期成立并發(fā)展起來的半導(dǎo)體公司。該公司的技術(shù)優(yōu)勢在于推出Flash存儲器技術(shù)和高質(zhì)量、高可靠性的生產(chǎn)技術(shù)，它率先將獨(dú)特的Flash存儲技術(shù)注入于單片機(jī)產(chǎn)品中。其推出的AT89系列單片機(jī)，在世界電子技術(shù)行業(yè)中引起了極大的反響，在國內(nèi)也受到廣大用戶歡迎。 AT89S52是一個(gè)低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。
AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外，AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz，并可通過軟件設(shè)置省電模式�？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 主要功能特性見下表： · 兼容MCS-51指令系統(tǒng) | · 8k可反復(fù)擦寫(>1000次）ISP Flash ROM | · 32個(gè)雙向I/O口 | · 4.5-5.5V工作電壓 | · 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 | · 時(shí)鐘頻率0-33MHz | · 全雙工UART串行中斷口線 | · 256x8bit內(nèi)部RAM | · 2個(gè)外部中斷源 | · 低功耗空閑和省電模式 | · 中斷喚醒省電模式 | · 3級加密位 | · 看門狗（WDT）電路 | · 軟件設(shè)置空閑和省電功能 | · 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程 | · 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 |
如表3-1 AT89S52功能 引腳封裝如下圖所示： 如圖3-1 AT89S52的引腳圖 3.2主控電路的設(shè)計(jì)P1口和P2.0～P2.6口作為地址總線，其中P1口作為低地址線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，P2.0～P2.6口做高地址線。P2.7作為62256的片選控制總線，ALE接鎖存器74LS373的使能端。P3.6和P3.7作為外部數(shù)據(jù)存儲器寫/讀選通信號輸出端分別接62256的/WE和/OE端。 主控電路圖如下： 如圖3-2 主控電路設(shè)計(jì)圖 3.3信號處理電路 以下為濾波放大電路圖： 如圖3-3 信號濾波放大圖 上圖中電容C5、C6用來濾除采樣信號電壓中的高頻噪聲，選用0.1uF的普通獨(dú)石電容；電容C7、C84用來濾除采樣信號電壓中的低頻噪聲，選用22uF的普通獨(dú)石電容。電阻R3、R4選用較小的阻值，因?yàn)椴蓸有盘栯妷褐抵挥泻练�，所以其阻值不宜太大，否則導(dǎo)致放大器由于輸入電流太小而放大效果不明顯。 微弱信號Vi1和Vi2被分別放大后從AD620的第6腳輸出。A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的輸入電壓變化范圍是-2V～+2V，傳感器的輸出電壓信號在0～20mv左右，因此放大器的放大倍數(shù)在200～300左右，可將R9接成1K的滑動變阻器。由于ICL7135對高頻干擾不敏感，所以濾波電路主要針對工頻及其低次諧波引入的干擾。因?yàn)閴毫π盘栕兓志徛�，所以濾波電路可以把頻率做得很低。 圖中的LM741的輸出端與AD620的地端相連，LM741的2腳與6腳相連構(gòu)成電壓跟隨器，R15與正負(fù)電源相接，通過改變R15的阻值可使VO與 RET之間的壓差變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)零、去皮的功能。 ICL7135與單片機(jī)的接口 在讀取A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果時(shí)，選用數(shù)據(jù)選擇器作為數(shù)據(jù)讀取的控制器，這樣簡化了ICL7135與單片機(jī)的接口電路，便于硬件設(shè)計(jì)與軟件編程的實(shí)現(xiàn)。 在ICL7135進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后輸出的/STRB負(fù)脈沖引起AT89S52中斷。同時(shí)在第一個(gè)/STB負(fù)脈沖時(shí)由軟件將P1.7口置0，因而使S=0，使74LS157的Y （1Y，2Y，3Y，4Y）=A（4A，3A，2A，1A）。AT89S52讀P1.0～P1.3口便讀得BCD碼，此時(shí)D5=1。此后， D4，D3，D2，D1輪流為“1”，即可讀得千位、百位、十位和個(gè)位的BCD碼。 前端信號處理電路設(shè)計(jì)如下圖： 如圖3-4 信號數(shù)模轉(zhuǎn)換圖 ICL7135的輸出時(shí)序圖： 如圖3-5 輸出時(shí)序圖 在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后立即更新輸出鎖存器并不斷地掃描輸出BCD碼。在A/D轉(zhuǎn)換期間BUSY為低電平，轉(zhuǎn)換完畢后BUSY變?yōu)楦唠娖健/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后立刻順序并連續(xù)不斷地輸出位驅(qū)動信號D5、D4、D3、D2、D1（均為正脈沖）。當(dāng)D5為高電平時(shí)，B8、B4、B2、B1是萬位BCD碼。同樣當(dāng)D4為高電平時(shí)，B8、B4、B2、B1是千位BCD碼。同理D3、D2、D1 為正脈沖時(shí)各對應(yīng)百、十、個(gè)位的BCD碼。在A/D轉(zhuǎn)換完畢后，還連續(xù)輸出5個(gè)/STB負(fù)脈沖，它們分別位于D5、D4、D3、D2、D1正脈沖的中間，脈沖寬度為T/2。 在設(shè)計(jì)時(shí)，還考慮過使用另一種接口電路，它巧妙地運(yùn)用了ICL7135 地“Busy”端功能，只要一個(gè)I/O口和單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器就可把ICL7135的數(shù)據(jù)送人單片機(jī)，可以節(jié)省大量的單片機(jī)資源，減小系統(tǒng)的體積。原理如下： “Busy”輸出端（ICL7135的21腳）高電平的寬度等于積分和反積分時(shí)間之和。ICL7135內(nèi)部規(guī)定積分時(shí)間固定為10001個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)間，反積分時(shí)間長度與被測電壓的大小成比例。如果利用單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對ICL7135的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，利用"Busy"作為計(jì)數(shù)器門控信號，控制計(jì)數(shù)器只要在Busy為高電平時(shí)計(jì)數(shù)，將這段Busy高電平時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)的內(nèi)容減去10001，其余數(shù)等于被測電壓的數(shù)值。 3.3人機(jī)交互界面模塊設(shè)計(jì)3.3.1鍵盤輸入控制電路如表3-2 ZLG7289引腳說明 | | | | | | | | | | | | | | 片選輸入端此引腳為低電平時(shí)可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù) | | | 同步時(shí)鐘輸入端向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效 | | | 串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端當(dāng)芯片接收指令時(shí)此引腳為輸入端當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)此引腳在讀指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆?/div> | | | 按鍵有效輸出端平時(shí)為高電平當(dāng)檢測到有效按鍵時(shí)此引腳變?yōu)榈碗娖?/div> | | | | | | | | | 數(shù)字0 數(shù)字7 驅(qū)動輸出 | | | | | | | | | |
SPI串行接口工作方式介紹： ZLG7289 采用串行方式與微處理器通訊,串行數(shù)據(jù)從DATA 引腳送入芯片，并由CLK 端同步。當(dāng)片選信號變?yōu)榈碗娖胶螅珼ATA 引腳上的數(shù)據(jù)在CLK 引腳的上升沿被寫入ZLG7289 的緩沖寄存器。 ZLG7289 的指令結(jié)構(gòu)有三種類型： 1、不帶數(shù)據(jù)的純指令，指令的寬度為8 個(gè)BIT 即微處理器需發(fā)送8個(gè)CLK 脈沖； 如圖3-6 純指令時(shí)序圖 2、帶有數(shù)據(jù)的指令寬度為16 個(gè)BIT 即微處理器需發(fā)送16 個(gè)CLK 脈沖； 如圖3-7 帶數(shù)據(jù)指令時(shí)序圖 3、讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令寬度為16個(gè)BIT，前8個(gè)為微處理器發(fā)送到ZLG7289的指令，后8 個(gè)BIT為ZLG7289返回的鍵盤代碼，執(zhí)行此指令時(shí)ZLG7289的DATA端在第9個(gè)CLK 脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)并與第16個(gè)脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，等待接收下一個(gè)指令。 圖3-8 讀鍵盤指令時(shí)序圖 下圖為電路圖： 圖3-9 鍵盤接口圖 圖中P1.5口接/CS；P1.6口接CLK；P1.0口接DIO；P3.2口接/KEY，利用中斷0通知AT89S52讀數(shù)。 鍵盤控制芯片ZLG7289 控制鍵盤的掃描，當(dāng)監(jiān)測到有鍵按下后ZLG7289 的9腳便產(chǎn)生一個(gè)低電平通知單片機(jī)，單片機(jī)可以采用查詢或者中斷方式將數(shù)據(jù)通過P3.0口以串行方式讀入。因?yàn)椴樵兎绞綍速M(fèi)大量的時(shí)間，所以本系統(tǒng)采用的是中斷方式。 2、 參數(shù)選擇參考如下 8只下拉電阻和8 只鍵盤連接位選線DIG0～DIG7 的8 只位選電阻應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應(yīng)大于位選電阻的5 倍而小于其50 倍，典型值為10 倍，下拉電阻的取值范圍是10K～100K， 位選電阻的取值范圍是1K～10K。所以取上拉電阻為10K，下拉電阻為100K。 ZLG7289需要一外接晶體振蕩電路供系統(tǒng)工作,其典型值分別為F=16MHz C=15pF。實(shí)際使用時(shí)取F=12MHz，C=15pF。 3.3.2 LCD顯示電路OCM4x8C是具有串/并接口，其內(nèi)部含有中文字庫的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。該模塊的控制/驅(qū)動器采用臺灣矽創(chuàng)電子公司的ST7920，因而具有較強(qiáng)的控制顯示功能。OCM4x8C的液晶顯示屏為128×64點(diǎn)陣，可顯示4行、每行8個(gè)漢字。為了便于簡單、方便地顯示漢字，該模塊具2Mb的中文字型CGROM，該字型ROM中含有8192個(gè)16×16點(diǎn)陣中文字庫；同時(shí)，為了便于英文和其它常用字符的顯示，具有16Kb的16×8點(diǎn)陣的ASCII字符庫；為便于構(gòu)造用戶圖形，提供了一個(gè)64×256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區(qū)域，且為了便于構(gòu)造用戶所需字型，提供了4組16×16點(diǎn)陣的造字空間。利用上述功能，OCM4x8C可實(shí)現(xiàn)漢字、ASCII碼、點(diǎn)陣圖形、自造字體的同屏顯示。為便于和多種微處理器、單片機(jī)接口，模塊提供了4位并行、8位并行、2線串行、3線串行多種接口方式。 該模塊具有2.7V～5.5V的寬工作電壓范圍，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可滿足系統(tǒng)各種工作電壓及便攜式儀器低功耗的要求。液晶模塊顯示負(fù)電壓，也由模塊提供，從而簡化了系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)。模塊同時(shí)還提供LED背光顯示功能。除此之外，模塊還提供了畫面清除、游標(biāo)顯示/隱藏、游標(biāo)歸位、顯示打開/關(guān)閉、顯示字符閃爍、游標(biāo)移位、顯示移位、垂直畫面旋轉(zhuǎn)、反白顯示、液晶睡眠/喚醒、關(guān)閉顯示等操作指令。 如表3-3引腳功能說明 電路圖中PSB接低電平，進(jìn)入串行接口模式；串行數(shù)據(jù)線SID接P3.1口；串行時(shí)鐘線SCLK接P1.6；RS固定接高電平。此為典型二線串行模式。 字符顯示RAM地址與字符顯示位置關(guān)系： 如表3-4 RAM地址與字符顯示位置關(guān)系 2/3線串行接口方式： 當(dāng)模塊的PSB腳接低電平時(shí)，模塊即進(jìn)入串行接口模式。串行模式使用串行數(shù)據(jù)線SID與串行時(shí)鐘線SCLK來傳送數(shù)據(jù)，即構(gòu)成2線串行模式。 OCM4x8C還允許同時(shí)接入多個(gè)液晶顯示模塊以完成多路信息顯示功能。此時(shí)，要利用片選端“CS”構(gòu)成3線串行接口方式，當(dāng)“CS”接高電位時(shí)，模塊可正常接收并顯示數(shù)據(jù)，否則模塊顯示將被禁止。通常情況下，當(dāng)系統(tǒng)僅使用一個(gè)液晶顯示模塊時(shí)，“CS”可連接固定的高電平。 模塊2線串行工作操作時(shí)序如下圖所示： 如圖3-10 2線串行時(shí)序圖 由圖3.12可以看出，單片機(jī)與液晶模塊之間傳送1字節(jié)的數(shù)據(jù)共需24個(gè)時(shí)鐘脈沖。首先，單片機(jī)要給出數(shù)據(jù)傳輸起始位，這里是以5個(gè)連續(xù)的“1”作數(shù)據(jù)起始位，如模塊接收到連續(xù)的5個(gè)“1”，則內(nèi)部傳輸被重置并且串行傳輸將被同步。緊接著，“RW”位用于選擇數(shù)據(jù)的傳輸方向（讀或?qū)懀癛S”位用于選擇內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器或指令寄存器，最后的第8位固定為“0”。在接收到起始位及“RW”和“RW”的第1個(gè)字節(jié)后，下一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)或指令將被分為2個(gè)字節(jié)來串行傳送或接收。數(shù)據(jù)或指令的高4位，被放在第2個(gè)字節(jié)串行數(shù)據(jù)的高4位，其低4位則置為“0”；數(shù)據(jù)或指令的低4位被放在第3個(gè)字節(jié)的高4位，其低4位也置為“0”，如此完成一個(gè)字節(jié)指令或數(shù)據(jù)的傳送。需要注意的是，當(dāng)有多個(gè)數(shù)據(jù)或指令要傳送時(shí)，必須要等到一個(gè)指令完成執(zhí)行完畢后再傳送下一個(gè)指令或數(shù)據(jù)，否則，會造成指令或數(shù)據(jù)的丟失。這是因?yàn)橐壕K內(nèi)部沒有發(fā)送/接收緩沖區(qū)。
3.4報(bào)警電路的設(shè)計(jì)下圖為系統(tǒng)報(bào)警電路原理圖，用于超載和欠量程提示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)發(fā)光二極管作為超載和欠量程指示燈，使系統(tǒng)更加完善。當(dāng)系統(tǒng)判斷為超載或欠量程時(shí)，ICL7135給輸出一個(gè)高電平信號OR（超載）或UR（欠量程），經(jīng)非門后形成低電平從而驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光提示。  如圖3-11 報(bào)警電路原理圖 第四章 軟件設(shè)計(jì)軟件流程圖及程序設(shè)計(jì)為了方便程序調(diào)試和提高可靠性，程序設(shè)計(jì)采用自上而下、模塊化、結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，把總的編程過程逐步細(xì)分，分解成一個(gè)個(gè)功能模塊，每個(gè)功能模塊相互獨(dú)立，每個(gè)模塊都能完成一個(gè)明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能。本設(shè)計(jì)按任務(wù)模塊劃分的程序主要有初始化程序、主程序， A/D轉(zhuǎn)換子程序、顯示子程序、鍵盤處理子程序。 4.1初始化程序設(shè)計(jì)流程圖單片機(jī)系統(tǒng)上電后，進(jìn)入初始化程序，完成單片機(jī)片內(nèi)各模塊的設(shè)置和A/D轉(zhuǎn)換器的功能設(shè)置初始化，然后進(jìn)入主程序。 如圖 4-1 初始化程序設(shè)計(jì)流程圖 4.2主程序設(shè)計(jì)流程圖單片機(jī)完成初始化程序后進(jìn)入主程序，主程序主要完成對存儲參數(shù)的讀取，對檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，鍵處理，顯示處理等。 如圖4-2 主程序設(shè)計(jì)流程圖 4.2 主程序設(shè)計(jì)及其相關(guān)程序設(shè)計(jì)
4.2信號采樣與A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)
如圖 4-3 信號采樣與A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì) - extern uchar code adcount2[3];
- extern bit bAd;//已產(chǎn)生AD值
- extern bit b_warnled;
- extern bit b_steady;
- extern bit b_up_last;
- extern uchar adup_count;
- extern ulong idata ad_steady;//AD數(shù)據(jù)處理后的穩(wěn)定值
- extern uchar add_count;//AD累加計(jì)數(shù)器
- extern ulong idata add_val;//AD累加值
- extern uchar wdcount;
- extern uchar adup_count;//AD異常值計(jì)數(shù)
- extern uchar addcount3;
- extern ulong idata up_val;
- extern ulong idata adval;//AD芯片采樣值
- extern ulong idata lvbo[6];
- extern uchar idata follow_time;//零位跟蹤時(shí)間
- extern uchar idata time_weight;//重量為0時(shí)，消隱時(shí)間
- void time(void);
- ulong buf_left(ulong temp);
- /*******************************************/
- //
- void ad_processor(void)
- { ulong temp1;
- ulong temp2;
- uchar i;
- bit b_up;
- if(bAd)
- {
- bAd=0;
- time();//時(shí)間計(jì)數(shù)器自減
- //--------------------------------------------------------
- adval=adval>>4;
- add_val=add_val+adval;//傳感器累加濾波
- add_count++;
- if(add_count<addcount3)
- return;
- temp1=add_val/addcount3; //累加n次平均
- add_count=0;
- add_val=0;//傳感器累加清零
- i=(uchar)(temp1>>16)+1;
4.3 鍵盤/顯示子程序設(shè)計(jì) 如圖 4-4 鍵盤/顯示子程序設(shè)計(jì) 如圖 4-5 按鍵掃描流程圖 程序清單 - extern bit b_keyok;//有按鍵產(chǎn)生標(biāo)記
- extern bit b_longdown;//長按下標(biāo)記
- extern uchar key_num;//鍵值
- extern uchar key_temp;//臨時(shí)鍵值
- extern uchar key_count;//鍵長按計(jì)數(shù)
- extern uchar key_dly;//鍵去抖動延時(shí)
- extern uchar beep_time;//蜂鳴時(shí)間
- void key_scan1();////按鍵松開或沒有按下處理
- /****************************************************/
- oid disp_t1(void) interrupt 3 using 1//顯示中斷程序
- {
- uchar temp;
- TR1 =0;
- P_OE=1;//高阻態(tài)，禁止輸出
- if((disp_number==(5-bdf.dp))&(bdf.dp!=0))//這一位是否有小數(shù)點(diǎn)
- temp=0x08;//小數(shù)點(diǎn)段碼
- else
- temp=0;
- if(disp_number==6)//指示燈顯示不用查表
- P0=fun_led;//
- else
- {
- if((disp_number==fu_number)&&b_fuhao)
- temp=temp|0x40;
- if((disp_number==flash_num)&b_flash)//是否有閃爍位
- P0=0x0;
- else
- P0=tab[weight_led[disp_number]]|temp;//查表取段碼
- }
- P_LE=1;
- P_LE=0;//573鎖存段碼
- P0=digit[disp_number];//送位碼
- P_OE=0;//573輸出有效
- disp_number++;
- if(disp_number==7)//是否顯示最后一位
- {
- disp_number=0;
- if(beep_time)//是否要鳴叫
- {
- if(!TR0)
- {buz0=~buz1;TR0 =1;}
- beep_time--;
- }
- else
- {TR0=0;buz0=1;buz1=1;}//不鳴叫時(shí)置高，減小電流
- if(key_dly)//按鍵去抖動延時(shí)
- key_dly--;
- if(flash_num<6)
- {
- if(flash_time)//閃爍計(jì)時(shí)
- flash_time--;
- else
- { b_flash=!b_flash;flash_time=20;}//時(shí)間到，置閃爍標(biāo)記
- }
- }
- TH1 =0xf8;
- TL1 =0x18;
- TR1 =1 ;
- }
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