畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-電子秤的研制制作.docx

編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目： 電子秤的研制制作 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 題目類型：理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)2016 年 6 月 03 日桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第II頁摘 要微電子技術(shù)的應(yīng)用的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的需求。為了更好的實(shí)現(xiàn)稱重這一功能，在這次設(shè)計(jì)中智能化、自動(dòng)化、人性化將會(huì)被用在了電子秤重的控制系統(tǒng)中。電子秤是將檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理、數(shù)字技術(shù)等技術(shù)綜合一體的現(xiàn)代新型稱重儀器。它與我們?nèi)粘Ｉ罹o密結(jié)合成為一種方便、快捷、稱量精確的工具，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工廠生廠、集貿(mào)市場、超市、大型商場、及零售業(yè)等公共場所的信息顯示和重量計(jì)算。本論文主要以AT89S52單片機(jī)作為中心控制單元，通過稱重傳感器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，在配以鍵盤、顯示電路及強(qiáng)大軟件來組成。電子稱不但計(jì)量準(zhǔn)確、快速方便，更重要的自動(dòng)稱重、數(shù)字顯示，對(duì)人們生活的影響越來越大，廣受歡迎。本設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)為中心模塊,針對(duì)電子秤的自動(dòng)稱重、自動(dòng)處理數(shù)據(jù)、自動(dòng)顯示來進(jìn)行設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊主要負(fù)責(zé)將壓力這個(gè)非電量轉(zhuǎn)化為電量；信號(hào)處理模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)的放大和模/數(shù)轉(zhuǎn)換；單片機(jī)控制模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理、控制端口的輸出等；顯示模塊主要負(fù)責(zé)顯示重量、單價(jià)、總價(jià)；程序設(shè)計(jì)方面采用的模塊化的設(shè)計(jì)思想。通過對(duì)這些模塊的方案選擇以及硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)的介紹了本系統(tǒng)是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及顯示的。關(guān)鍵詞：電子秤；A/D轉(zhuǎn)換器；單片機(jī)；電阻式壓力傳感器；LCD1602全套設(shè)計(jì)加扣3012250582AbstractWith the development of microelectronic technology, the traditional weighing tools can not meet the needs of people. In order to better achieve the weight of this function, in the design of intelligent, automated, human nature will be used in the electronic scale control system.Electronic scale is a modern new type weighing instrument, which will detect and transform technology, computer technology, information processing, digital technology, and so on.It is closely integrated with our daily lives into a convenient, fast and accurate weighing instrument, widely used in commercial, factory production, markets, supermarkets, shopping malls, and retail and other public places, information display and weight. This thesis uses the AT89S52 microcontroller as the central control unit, analog digital conversion unit by the weighing sensor, combined with the keyboard, display circuit and powerful software to form electronic. Not only accurate measurement, fast and convenient, automatic weighing, the more important influence on the digital display peoples life is more and more big, popular.The system uses the single-chip as central module, being designed for automatically scales for weighing, automatic data processing, and automatic display. Data acquisition module is mainly responsible for the pressure of the non-power into electricity; The signal processing module is mainly responsible for signal amplification and A / D converter; SCM control module is mainly responsible for the further processing of data, the control output port, etc.; The display module is mainly responsible for displaying the weight, unit price, total price; modular design concept adopted in the design process. Through selecting the scheme of these modules and designing hardware, describes in detail how the system for data acquisition, data processing and display.Key Words: Electronic scale；A/D converter；sensor；single chip；LCD1602桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 目錄目 錄摘 要IABSTRACTII1 緒論11.1 引言11.2 電子秤的國內(nèi)外現(xiàn)狀11.3 研究的目的和意義11.4 總體設(shè)計(jì)思路21.5 論文的結(jié)構(gòu)22 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案的選擇32.2 系統(tǒng)各模塊的選擇42.2.1單片機(jī)模塊的選擇42.2.2傳感器的選擇52.2.3信號(hào)處理模塊的選擇62.2.4顯示模塊的選擇72.2.5按鍵模塊82.3 具體實(shí)施方案的簡介82.4 本章小結(jié)83 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)93.1 單片機(jī)系統(tǒng)93.1.1AT89S52單片機(jī)93.1.2AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)103.2 數(shù)據(jù)采集模塊123.3 信號(hào)處理模塊133.3.1HX711介紹133.3.2HX711的芯片引腳圖133.4 顯示模塊153.4.1LCD1602介紹153.4.2LCD1602液晶顯示引腳圖153.4.31602LCD主要技術(shù)參數(shù)153.5 按鍵模塊163.5.14*4矩陣薄膜鍵盤163.5.2 4*4矩陣薄膜鍵盤電路連接163.6 硬件設(shè)計(jì)總結(jié)164 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)174.1 軟件的開發(fā)環(huán)境174.2 軟件設(shè)計(jì)流程圖174.2.1主程序設(shè)計(jì)流程圖174.2.2系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)184.5本章小結(jié)215 設(shè)計(jì)總結(jié)22致 謝23參考文獻(xiàn)24附錄一 基于AT89S51單片機(jī)電子秤原理圖25附錄二 基于AT89S51單片機(jī)電子秤PCB圖26附錄三 基于AT89S51單片機(jī)電子秤C語言原程序27 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第35頁 共38頁1 緒論1.1 引言質(zhì)量是一個(gè)非常重要的參數(shù)在測量領(lǐng)域中，而質(zhì)量一般是通過衡器的測量得來的，稱重技術(shù)一直以來都被人們所重視。以前人們稱重是通過簡單的桿杠原理來實(shí)現(xiàn)的，這是一種較為簡單的衡器。稱是一種最普通、使用量非常多的計(jì)量設(shè)備。隨著時(shí)代的變遷和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一般杠桿原理的稱已經(jīng)無法滿足市場的需求，電子秤取代機(jī)械稱是必然發(fā)展趨勢(shì)。低成本、精度高可用性大的電子秤無疑具有非常大的市場前景。現(xiàn)在市場上最常見的一種稱重裝置非電子稱莫屬，電子秤和以前的機(jī)械稱相比有著質(zhì)的飛躍，使用起來不僅非常方便，而且精確度非常的高、體積小，操作也十分的簡單方便。因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)的存在，電子秤的使用遍布了各個(gè)用到稱量的地方。1.2 電子秤的國內(nèi)外現(xiàn)狀電子秤的發(fā)展但現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了很多的環(huán)節(jié)，由簡單到復(fù)雜、由粗糙到精密、由機(jī)械到機(jī)械和電子結(jié)合體再到現(xiàn)在的全電子化。一句話了概括就是由單一功能到多功能的過程。當(dāng)今社會(huì)，不管是何地大到世界貿(mào)易小到家庭只要使用到稱量的地方，必然會(huì)有電子稱的存在?？梢哉f電子秤是隨處可見的。電子稱是自動(dòng)化稱重和貿(mào)易計(jì)量的重要手段，對(duì)市場買賣交易、科學(xué)研究、生產(chǎn)管理計(jì)量等都起到了重要作用8。隨著市場需求的不斷變化以及測重技術(shù)的飛躍發(fā)展，電子秤的技術(shù)趨向于可靠性高、效率高、精確度高的性能?，F(xiàn)在的電子秤也越來越向著小型化的方向去發(fā)展，先分成各個(gè)模塊在集合成具有高智能化電子秤。它擁有非常高的運(yùn)算速率和準(zhǔn)確度，此外它還具有穩(wěn)定性和可靠信高的特點(diǎn)。綜合性和組合性是電子秤的應(yīng)用性能主要趨向方向。國際社會(huì)上，很多西方發(fā)達(dá)國家研制出的電子秤已經(jīng)達(dá)到了準(zhǔn)確度高，可靠性高的標(biāo)準(zhǔn)，可以說已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。他們已經(jīng)研制了具有較高水平的電子秤不但準(zhǔn)確度、防水、耐腐蝕還能在高氣壓下正常工作。總的來說，我國電子衡器產(chǎn)品不管是在數(shù)量還是在質(zhì)量上，對(duì)比西方的發(fā)達(dá)的工業(yè)國家都有著較大差距，東西方國家差距會(huì)存在的主要原因是整體的技術(shù)水平?jīng)]有西方發(fā)達(dá)國家的高、產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)能力不足、國內(nèi)設(shè)備也沒有西方發(fā)達(dá)國家的精準(zhǔn)。但是經(jīng)過各方面專家們的不斷鉆研和開發(fā)，取得了不少理論成果。我們國家已經(jīng)成功研制出了省電、功耗小以及能夠利用光能等性能很好的電子秤，精度高的同時(shí)也能節(jié)能環(huán)保。1.3 研究的目的和意義電子秤的適用范圍廣，使用率高。研究電子秤，并努力的去提升他具有非常重要的意義。不管是農(nóng)業(yè)、工業(yè)還是內(nèi)外貿(mào)易電子秤與人們的生活都緊密相聯(lián)。衡器水平的高低直接影響到了各行業(yè)的現(xiàn)代水平和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益的提高。電子秤屬于電子衡器中的一種，電子秤在原理和結(jié)構(gòu)上取代了以杠桿平衡為原理的傳統(tǒng)機(jī)械稱。與傳統(tǒng)的機(jī)械稱相比，電子秤的優(yōu)點(diǎn)在于精確度且裝機(jī)體積小、應(yīng)用范圍廣、易于操作使用等，同時(shí)與傳統(tǒng)的機(jī)械稱相比不管是在外形布局和工作原理還是在結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的計(jì)量衡器。為了能順利的完成電子秤的設(shè)計(jì)，就必須去了解傳感器的原理、A/D轉(zhuǎn)換器的原理及應(yīng)用、單片機(jī)的應(yīng)用以及完成程序算法的設(shè)計(jì)，這些方面需要我們運(yùn)用所學(xué)的各種軟件以及硬件方面的知識(shí)，可以鞏固我們對(duì)于專業(yè)知識(shí)，以及其他相關(guān)知識(shí)的了解。1.4 總體設(shè)計(jì)思路根據(jù)本次設(shè)計(jì)的背景和設(shè)計(jì)的要求，稱重功能的實(shí)現(xiàn)，首先需要做的就是將物體重量這個(gè)非電量轉(zhuǎn)化為電量，這樣才能進(jìn)行下一步，因此需要傳感器模塊來解決這一問題，傳感器輸出的電量與物體的重量具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系；但是單單的依靠這一關(guān)系來得出的重量并不精確，同時(shí)也不直觀，因此必須對(duì)傳感器輸出的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的處理；而信號(hào)的處理一般選用單片機(jī)來進(jìn)行的，但是單片機(jī)并不能接收傳感器輸出的模擬信號(hào)，所以需要使用到A/D模塊來進(jìn)行模數(shù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，然后再輸入到單片機(jī)中做進(jìn)一步的處理；單片機(jī)輸出的信號(hào)可以采用數(shù)碼管顯示，或者是LCD顯示，這樣得到的結(jié)果不僅準(zhǔn)確性得到提高，而且可以將數(shù)據(jù)直接的表現(xiàn)出來，能給用戶更好、更方便的體驗(yàn)。1.5 論文的結(jié)構(gòu)本次編寫的論文包含了中外文摘要部分、目錄部分、正文部分、參考文獻(xiàn)部分、致謝部分、附錄部分共七個(gè)部分，其中正文有五章。正文的描述內(nèi)容如下：第一章描寫了電子秤的發(fā)展和選著這個(gè)課題的背景和意義；第二章詳細(xì)的描述了各種方案和模塊器件的選擇；第三章寫的是系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)；第四章描寫的是系統(tǒng)軟件的編寫方式各個(gè)過程；第五章是設(shè)計(jì)總結(jié)。2 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)電子秤的應(yīng)用系統(tǒng)由兩大重要部分組成：硬件設(shè)計(jì)和軟件編寫。硬件主要是指單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換模塊等；軟件一般是指系統(tǒng)里面的各種程序。硬件和軟件之間的相互配合、協(xié)調(diào)，才能將系統(tǒng)的性能得到更高價(jià)格比。硬件設(shè)計(jì)的同時(shí)，也要考慮到相應(yīng)軟件的設(shè)計(jì)方法，軟件設(shè)計(jì)一般是根據(jù)硬件原理和系統(tǒng)所需的功能要求來進(jìn)行的。2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案的選擇針對(duì)各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能來設(shè)計(jì)電子秤的方案有以下兩種：數(shù)據(jù)采集鍵盤輸入數(shù)碼管顯示單片機(jī)方案一在這個(gè)方案中使用數(shù)碼管顯示外接一個(gè)鍵盤輸入，可以實(shí)現(xiàn)電子秤的現(xiàn)實(shí)計(jì)價(jià)的功能。結(jié)構(gòu)如圖2-1示：圖2-1結(jié)構(gòu)方案流程圖這個(gè)方案的電子秤可以實(shí)現(xiàn)物價(jià)功能，但是由于數(shù)碼管的功能的有限，在顯示時(shí)只能顯示單價(jià)、購物總額等。同時(shí)數(shù)碼管的耗電量也較多，不符合當(dāng)今社會(huì)節(jié)能減排的政策。除此之外數(shù)碼管如果沒有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度也會(huì)受到很大的限制，所以此方案在電路中需要較多的數(shù)碼管。這樣在處理輸入輸出接口時(shí)需要另行擴(kuò)展足夠多的I/O接口供數(shù)碼管使用，比較麻煩。盡管這個(gè)方案能基本滿足設(shè)計(jì)的要求，但是缺點(diǎn)也較多，所以也不適合使用。方案2在這個(gè)方案中與前面一個(gè)相比完善了很多，這此方案分別由5個(gè)部分組成：信號(hào)采集模塊、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、LCD數(shù)據(jù)顯示模塊、外接鍵盤模塊和的單片機(jī)控制模塊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖如圖2-2所示。電源A/D轉(zhuǎn)換模塊信號(hào)采集模塊AT89S52單片機(jī)模塊按鍵模塊LCD顯示模塊圖2-2結(jié)構(gòu)流程圖此方案的過程先是由信號(hào)采集模塊利用傳感器檢測壓力信號(hào)，然后再將信號(hào)送到A/D轉(zhuǎn)換模塊中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出。然后再將來自A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)以轉(zhuǎn)換為最終的物體的實(shí)際重量信號(hào)，并將信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中，并在顯示屏中顯示出來。單片機(jī)模塊可以通過對(duì)擴(kuò)展I/O的控制，來對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描接收鍵盤的輸入信號(hào)。單片機(jī)可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。LCD顯示模塊的功能是顯示所需測量物品的重量、單價(jià)總價(jià)。在這2種方案中第2個(gè)方案較為全面，所以選擇第二種方案為本次設(shè)計(jì)的最終的電子秤研制制作的方案。2.2 系統(tǒng)各模塊的選擇2.2.1單片機(jī)模塊的選擇單片機(jī)的選擇要根據(jù)系統(tǒng)的功能需求來選擇，選擇比較容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的單片機(jī)型號(hào)，在選擇的同時(shí)也要考慮到單片機(jī)的價(jià)格，所以要選擇能達(dá)到較高性價(jià)比的單片機(jī)。除了上面的之外還要考慮到自己對(duì)單片機(jī)的熟悉程度，是不是拿起來就能熟練的使用，不然還要去熟悉單片機(jī)的使用，這樣可能導(dǎo)致由于時(shí)間的不夠而無法設(shè)計(jì)出完成硬件。單片機(jī)是電子秤的中心控制模塊，相當(dāng)于人的大腦一樣，它需要對(duì)電子秤整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行接收處理和分析。本次設(shè)計(jì)中，不管是鍵盤輸入模塊的信號(hào)、還是信號(hào)處理模塊的輸入信號(hào)，都必須輸入到單片機(jī)中心控制單元中進(jìn)行數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理。除此之外，單片機(jī)模塊還要能夠輸出顯示控制信號(hào)、信號(hào)處理控制信號(hào)等等。單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的中心控制芯片，扮演著一個(gè)中心樞紐的角色，不僅有信號(hào)的輸入，也有信號(hào)的輸出，所以單片機(jī)在這次設(shè)計(jì)中起到至關(guān)重要的作用。所以在選用單片機(jī)芯片的時(shí)候，最好能夠選用內(nèi)存大，可靠性高，速度快而且價(jià)格便宜的芯片。在選擇能實(shí)現(xiàn)功能的單片機(jī)的同時(shí)考慮到價(jià)格的不同，選擇性價(jià)比較高的單片機(jī)。單片機(jī)的性價(jià)比主要由單片機(jī)價(jià)格和他的各種性能決定的。單片機(jī)的各個(gè)方面都會(huì)影響到它的性能強(qiáng)度，包括它的運(yùn)行速度和片內(nèi)硬件資源甚至是他的體積和封裝的形式。這些都能影響到單片機(jī)好還與否，所以必須全方面考慮在去選擇單片機(jī)型號(hào)。根據(jù)自身的對(duì)單片機(jī)的使用熟練度和本次設(shè)計(jì)的要求，在這里我有4種型號(hào)的單片機(jī)可以選擇，在選擇單片機(jī)前我們要先分析各個(gè)單片機(jī)的有缺點(diǎn)。AT89C系列的單片機(jī)和AT89S系列的單片機(jī)相比功能較差，AT89S系列的單片機(jī)的運(yùn)算速度要比AT89C系列的單片機(jī)要快很多，同時(shí)AT89S系列單片機(jī)的靜態(tài)工作頻率為033MHz，它還含有雙數(shù)據(jù)指針DPTR和定時(shí)監(jiān)視器；除了這些之外這一系列的單片機(jī)還具有低功耗休閑狀態(tài)關(guān)電方式及關(guān)電方式下的中斷恢復(fù)等重要的功，可以滿足設(shè)計(jì)的各種不同的應(yīng)用要求。所以在這次設(shè)計(jì)中選擇AT89S系列的單片機(jī)。在這次的設(shè)計(jì)中程序的存儲(chǔ)量也比較大，這里AT89S52型號(hào)單片機(jī)的片內(nèi)存儲(chǔ)容量比AT89S51型號(hào)單片機(jī)要大整整一倍。除了這個(gè)優(yōu)點(diǎn)之外，AT89S52型號(hào)的單片機(jī)在編入程序方面也是非常的簡單，它不需要程序燒寫器，只需要簡單的下載電路并借用PC機(jī)就可以將程序?qū)懭氲絾纹瑱C(jī)中。在這里的下載電路還可以包含在整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的里面，可以隨時(shí)的修改程序而不需要去修改系統(tǒng)的硬件。綜合上述的優(yōu)點(diǎn)在這里我選擇了AT89S52型號(hào)的單片機(jī)。2.2.2傳感器的選擇數(shù)據(jù)采集模塊的作用是將所稱物體的重量這個(gè)非電量，轉(zhuǎn)換為電流或者電壓這些電量形式，以便后續(xù)的處理、輸出，因此需要用到壓力傳感器。方案一采用電容式壓力傳感器。電容式傳感器是一種利用電容明感元件可以將壓力這個(gè)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化的傳感器裝置。壓力和電量存在著一定的關(guān)系。它的優(yōu)點(diǎn)是簡單、靈敏度高。同時(shí)也具有低的輸入力和侏儒能量，高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，小的自然效應(yīng)，環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)。電容式傳感器的工作原理，可以借助平行電容器來解釋說明。兩塊平行的金屬板上面的電容量（不考慮邊緣效應(yīng)）如公式2-1所示C=r0Ad(2-1)符號(hào)代表的意思為：r為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；0用來表示真空中的介電常數(shù)；A表示的是平行板覆蓋的有效面積；d表示的是兩塊平行板之間的距離。隨著被測物體重量的改變，等式中的0、r為、A、d的大小的值也會(huì)改變，電容量也會(huì)改變，進(jìn)而將變化量轉(zhuǎn)化為電量的輸出。但是電容式壓力傳感器初始時(shí)的電容比較小，因此會(huì)在雜散電路中產(chǎn)生較大的寄生電容。而且電容式壓力傳感器的功率小、阻抗高。因?yàn)槠叫邪宓某叽巛^小，電容式傳感器的電容量都比較小，所以它的容抗Xc=1c很大，屬于高阻抗的元件，因此負(fù)載能力不行；同時(shí)，由于P=u02c，則當(dāng)電容C很小時(shí)，功率P也就很小。因此，電容式傳感器外界干擾的抵抗能力較弱，需要采取必要的抗干擾措施。較為麻煩。方案二采用壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器的原理主要是壓電效應(yīng)。它是利用電氣元件和其他機(jī)械把待測的壓力轉(zhuǎn)換成電量。當(dāng)改變外力的大小時(shí)，電荷會(huì)在它的表面形成，且通過電荷放大器和測量電路的放大以及變換阻抗之后，會(huì)被轉(zhuǎn)換電量，以電量的形式輸出，受到的外力與電量形成正比關(guān)系。壓電式壓力傳感器除了有體積小、結(jié)構(gòu)簡單這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)外，它還具有動(dòng)態(tài)好壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但是它的缺點(diǎn)也非常的明顯，那就是它很容易受到溫度、濕度因素的影響。而且內(nèi)阻較大、功率偏小,防噪聲性能不是很好,輸出特性受到影響,因此由它輸出的能量比較薄弱,需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的外接電路進(jìn)行矯正。因此由它輸出的能量比較薄弱，需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的外接電路進(jìn)行矯正。方案三采用電阻式壓力傳感器電阻式壓力傳感器主要是由4個(gè)電阻組成，一般來說這4個(gè)電阻在同一個(gè)平面上不同的方向以對(duì)稱的方式形成惠斯通電橋。它可以把壓力這個(gè)非電物理量轉(zhuǎn)換為電阻值變化的傳感器；利用壓力傳感器受到壓力時(shí)不同方向上電阻的阻值的變化不同,輸出的電壓與壓力成線性變化的原理來實(shí)現(xiàn)的。電阻應(yīng)變式壓力傳感器里面含有彈性和電阻式應(yīng)變片，當(dāng)物體被測量時(shí)，由于物體壓力的作用電阻應(yīng)變片會(huì)發(fā)生機(jī)械形變，根據(jù)所測量物體重量的不同形變量也會(huì)不同，產(chǎn)生的電阻值也不同。因?yàn)樾巫兊漠a(chǎn)生是電阻值發(fā)生了改變讓電橋失去了平衡，形變量的不同會(huì)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生不同的差動(dòng)信號(hào)，然后再讓后續(xù)電路進(jìn)行測量和處理。如圖2-3示。圖2-3變壓器實(shí)物圖電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，正因?yàn)檫@一原理使得電阻式傳感器能將力學(xué)物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這個(gè)原理可以簡單的理解為電阻應(yīng)變片在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變來改變電阻的大小。如圖2-3示在壓力P的作用下時(shí)，4塊電阻之間的梁會(huì)發(fā)生形變，電阻應(yīng)變片R1、R3因?yàn)槭艿綁浩榷?，阻值增加。如果是R2、R4受到外力而壓縮時(shí)，阻值會(huì)減小。由于電阻阻值的變化電橋也失去了平衡，產(chǎn)生一個(gè)不平衡的電壓U，電壓U與作用在傳感器上的正壓力P存在一種正比的關(guān)系，從而可以將非電量轉(zhuǎn)化為電量輸出。電阻應(yīng)變式傳感器是一種非常常用的傳感器，因?yàn)樗粌H具有精確度高、結(jié)構(gòu)簡單得優(yōu)點(diǎn)，還具有使用范圍廣響應(yīng)頻率好等特點(diǎn)。除了上面所描述的優(yōu)點(diǎn)之外，這種壓力傳感器還可以在惡劣條件下工作，除了能實(shí)現(xiàn)小型化之外，還能實(shí)現(xiàn)整體化和品種多樣化等，有著很好的作用。綜合對(duì)比分析以上三種傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)，再考慮到本次設(shè)計(jì)的要求為稱重范圍0.0110Kg，誤差1%。因此，為了提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性、精確度以及可靠性，本次設(shè)計(jì)選用的是第三種方案，即采用電阻式壓力傳感器。2.2.3信號(hào)處理模塊的選擇信號(hào)放大與信號(hào)轉(zhuǎn)換是信號(hào)處理模塊中的兩個(gè)重要功能，所以信號(hào)處理這個(gè)大模塊含有兩個(gè)小模塊分別是：信號(hào)放大模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊。方案一 分別用兩個(gè)模塊來單獨(dú)完成各自工作信號(hào)放大器采用AD620，A/D轉(zhuǎn)換器芯片采用ADC0832。AD620是一種常用的信號(hào)放大芯片，他通過外接電阻來達(dá)到放大的效果，增益范圍可調(diào)，且精度高，成本低。ADC0832是一種分辨率為8，含有兩條通道的A/D轉(zhuǎn)換芯片，采用的是逐次逼近式的轉(zhuǎn)換方法。體積小、兼容性是ADC0832的兩大優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗母咝詢r(jià)比很多的單片機(jī)設(shè)計(jì)都會(huì)用到它，使用率、普及率都較高。兩個(gè)模塊一起使用可以達(dá)到設(shè)計(jì)的指標(biāo)，但是兩者之間需要電路的連接，會(huì)產(chǎn)生一些不可避免的誤差和干擾，因此不是特別完美。并且ADC0832的精度也不是太高，對(duì)于需要高精度的電子秤來說，不是很好的選擇。方案二 采用稱重專用集成模塊HX711HX711是一款包含了信號(hào)放大和24位A/D轉(zhuǎn)換的高精度集成模塊。HX711是專門為了電子稱重而設(shè)計(jì)的一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換模塊，它不僅集成了轉(zhuǎn)換芯片所需要的外圍電路同時(shí)還包含了穩(wěn)壓電源和片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等。HX711具有非常高額集成度；響應(yīng)速度非常的快、抗干擾性也比其他同類型的芯片要強(qiáng)。使用這一集成模塊不僅可以降低了電子秤的整機(jī)成本，最主要的是可以減少不必要的電路簡化整個(gè)系統(tǒng)線路，從使整個(gè)系統(tǒng)更高的可靠和準(zhǔn)確。除上面所述之外，單片機(jī)與HX711之間主要是通過管腳來驅(qū)動(dòng)的,接口電路簡單,不需要對(duì)芯片內(nèi)的寄存器進(jìn)行單獨(dú)的編程。比較兩種方案得出發(fā)現(xiàn)第二種方案更有優(yōu)勢(shì)，所以選擇使用HX711作為信號(hào)處理模塊的主要芯片。這樣不僅能夠節(jié)省成本，而且可以在很大程度上提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。2.2.4顯示模塊的選擇顯示模塊主要是用來顯示物品所測出來的重量、設(shè)置的單價(jià)和得出來的總價(jià)，在此有兩個(gè)可以選擇的顯示的方法。方案一使用LED數(shù)碼管顯示LED數(shù)碼管看上去很像一個(gè)“8”字型的器件，他是有8個(gè)發(fā)光而二極管一起組成的。他們的內(nèi)部連接已經(jīng)完成。8個(gè)發(fā)光二極管中有7個(gè)組成“8”字型器件，其中有1個(gè)二極管表示小數(shù)點(diǎn)。但是數(shù)碼管的顯示信息有限，不能顯示較多的信息。此外數(shù)碼管對(duì)大部分字符不能很好的顯示，容易出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。除此之外數(shù)碼管的耗電也比其他的顯示模塊多。方案二采用LCD1602顯示LCD液晶顯示模塊可以顯示出字符，所以應(yīng)常用于字符的顯示模塊，在單片機(jī)中的使用也較多。它擁有很多數(shù)碼管不具備的優(yōu)點(diǎn)。LCD1602它擁有8 位數(shù)據(jù)總線和三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，LCD1602液晶顯示屏還可以通過調(diào)節(jié)特殊的按鈕來調(diào)節(jié)顯示屏的亮度。它不但可以在屏幕上同時(shí)顯示16x2即32個(gè)字符（16列2行）。同時(shí)也具備液晶顯示模塊的所有優(yōu)點(diǎn)，不僅功耗低、驅(qū)動(dòng)電壓小、顯示信息量大，而且使用周期長，不會(huì)產(chǎn)生輻射與污染。對(duì)比兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)可以看出LCD1602液晶顯示更加合適做電子秤的顯示模塊。2.2.5按鍵模塊按鍵有兩種選擇一是專用鍵盤接口芯片式，二是使用4*4矩陣薄膜鍵盤。專用鍵盤芯片內(nèi)部集成了接收鍵盤輸入數(shù)據(jù)的模塊，帶有顯示的接口，可以獨(dú)立的處理對(duì)鍵盤的掃描、消除抖動(dòng)以及編碼的問題。因此，對(duì)于提高可靠性和準(zhǔn)確性很有幫助，而且接口電路簡單，使用起來非常的方便，但是成本比較高。4*4矩陣薄膜鍵盤由4個(gè)下小部分組成：上電路、面板、下電路、隔離層。它屬于眾多薄膜開關(guān)中的一種，內(nèi)部集成了4*4（16）個(gè)小的按鍵開關(guān)，并且按照矩陣式的排列著。它包含了薄膜開關(guān)所應(yīng)具有的各個(gè)特點(diǎn)，美觀的外形、小巧的構(gòu)造、集成性能高，而且密封性強(qiáng)，具有防塵、防潮等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到成本的因素，同時(shí)4*4矩陣薄膜鍵盤的可靠信也很好，并且還有很多其他優(yōu)點(diǎn)，所以按鍵模塊選擇了4*4矩陣薄膜鍵盤。2.3 具體實(shí)施方案的簡介綜合上面所描述的各個(gè)模塊的分析和本設(shè)計(jì)的要求，硬件采用了51系列型號(hào)為AT89S52的單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心部分，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能?？紤]到電子秤要設(shè)計(jì)的功能不是很多，所需要編寫的程序量也就不大，不需要太大的程序存儲(chǔ)空間。AT89S52的內(nèi)帶8K的程序存儲(chǔ)器已經(jīng)夠用。因此在對(duì)AT89S52實(shí)際設(shè)計(jì)師不必要在片外在擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，這樣不僅可以避免硬件的浪費(fèi)，也優(yōu)化了電路的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)采集的信號(hào)采集部分選擇了電阻式壓力傳感器，信號(hào)處理部分采用了HX711集成模塊。選擇的傳感器必須要滿足測得重量的誤差在一定的范圍之內(nèi)，只有這樣高精度的要求才能得到滿足。由傳感器輸出的信號(hào)一般都是比較微弱的，集成模塊HX711不僅可以將輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。兩者的結(jié)合可以提高設(shè)計(jì)的精確度以及可靠性，減少不必要的誤差。在人機(jī)交互部分的鍵盤系統(tǒng)中，采用了44矩陣薄膜鍵盤，可以手動(dòng)輸入數(shù)字和已經(jīng)設(shè)置好的控制命令等，來實(shí)現(xiàn)一些特定的功能。顯示部分使用了LCD1602液晶顯示器，這樣的選擇即可以一次滿屏幕顯示2行每行16個(gè)字符，看上去又美觀。在擴(kuò)展上，這次設(shè)計(jì)添加了去皮的功能。2.4 本章小結(jié)本此章節(jié)在各個(gè)方案和模塊上進(jìn)行選擇，選取最適合這個(gè)最適合課題要求的模塊和方案，這樣設(shè)計(jì)出來的東西才能更加的完美。3 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)好壞有硬件電路決定的，能否合理的設(shè)計(jì)硬件電路，設(shè)計(jì)的性能是否優(yōu)秀，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可實(shí)現(xiàn)性，如果硬件電路沒有設(shè)計(jì)好，那么軟件程序做得再好也是無用的。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)可以分成以下幾個(gè)部分：單片機(jī)控制模塊、信號(hào)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、LCD1602顯示模塊、按鍵模塊。3.1 單片機(jī)系統(tǒng)3.1.1AT89S52單片機(jī)AT89S52單片機(jī)除了具有51系列單片機(jī)的典型特征外，還具有以下幾個(gè)更加出色的性能特點(diǎn)：（1）、AT89S52單片機(jī)具有3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，比51單片機(jī)多出定時(shí)/計(jì)數(shù)器；（2）、含有8Kbytes的程序存儲(chǔ)器（ROM）；（3）、AT89S52單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）具有256Bytes。AT89S52單片機(jī)的封裝類型有3種管腳分布如圖3-1示，這三種的區(qū)別主要是引腳的數(shù)量不同，在這里擇了第一個(gè)封裝的單片機(jī)。外部晶振輸入頻率支持最大24MHz。AT89S52除了正常工作狀態(tài)外，還有空閑工作方式和掉電保護(hù)方式。空閑方式運(yùn)行時(shí)的AT89S52單片機(jī)會(huì)停止工作，但是它的RAM和中斷系統(tǒng)（定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行中斷、外部中斷）會(huì)繼續(xù)工作；在掉電方式時(shí)，單片機(jī)CPU會(huì)自動(dòng)保存RAM中的內(nèi)容，停止振蕩器振動(dòng)同時(shí)禁止單片機(jī)其他的所有功能直到下一次硬件復(fù)位的到來。圖3-1 AT89S52單片機(jī)3種引腳圖3.1.2AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)AT89S52作為整個(gè)電路中心控制器，它包含了晶振電路、復(fù)位電路、程序下載ISP接口、端口連接。1、晶振電路每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都會(huì)有一個(gè)晶振電路，因?yàn)閱纹瑱C(jī)執(zhí)行程序是需要有一個(gè)工作頻率。AT89S52執(zhí)行程序也需要有一個(gè)工作頻率，這個(gè)工作頻率由外部的晶振電路和單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路組成。單片機(jī)工作頻率的大小是由晶振電路中的晶振的大小決定的，單片機(jī)執(zhí)行程序也就越快就說明晶振電路提供的時(shí)鐘頻率越大。在這里因?yàn)槭峭饨泳д?，所以AT89S52單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳需要對(duì)地接一個(gè)30pF左右的電容。如圖3-2所示.圖3-2 AT89S52的外部晶振電路圖雖然AT89S52單片機(jī)支持最大24MHz的外部晶振，但是在這次設(shè)計(jì)中12MHZ的就可以滿足系統(tǒng)的要求。在這里電容的選擇因該是相同的，不然對(duì)造成諧振的不平衡。這里我選擇了22pF的電容。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要將晶振和電容盡可能安裝在單片機(jī)XTAL1和XTAL2引腳附近，這樣就可避免產(chǎn)生大量的寄生電容，從而讓振蕩器可以保持穩(wěn)定可靠的工作。2、復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位原理，只要在RST引腳上加一個(gè)持續(xù)時(shí)間為24個(gè)振蕩周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）的高電平就可以了。12個(gè)振蕩周期就是一個(gè)機(jī)器周期，大小為1us。所以需要2us高電平。AT89S52單片機(jī)外部復(fù)位電路的基本功能：電路系統(tǒng)上電時(shí)由RC串聯(lián)電路提供復(fù)位信號(hào)，等到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，程序開始在AT89S52單片機(jī)內(nèi)運(yùn)行單片機(jī)內(nèi)。要讓AT89S52單片機(jī)復(fù)位，必須在復(fù)位引腳RST上有兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平持續(xù)作用。這次設(shè)計(jì)的復(fù)位電路如圖3-3所示。圖3-3 復(fù)位電路如圖3-3所示，復(fù)位電容為10uF，電阻的大小是10K。根據(jù)RC串聯(lián)電路原理，可算出其時(shí)間常數(shù)為10uF*10 K=0.1s。系統(tǒng)上電時(shí)，電容C3充電到VCC電壓的0.7倍需要的時(shí)間為時(shí)間常數(shù)0.1s。在系統(tǒng)上電的0.1s內(nèi)，電容C3兩端的電壓時(shí)從0V增加到3.5V，同時(shí)電阻R3兩端的電壓從5V減少到1.5V。所以在0.1s內(nèi)，RST處的電壓從5V下降到1.5V。AT89S52單片機(jī)在檢測輸入電壓時(shí)，將02.4V的電壓視為低電平，3.65V的電壓視為高電平。在系統(tǒng)上電時(shí)，RST處電壓在3.6V以上的時(shí)間約為0.01s，而AT89S52的機(jī)器周期為1us，系統(tǒng)上電時(shí)能提供足夠時(shí)間的高電平使單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。在系統(tǒng)上電后，電容C3會(huì)持續(xù)充電到5V（即VCC），此時(shí)RST處電壓為0V，AT89S52能正常的進(jìn)行工作按下手動(dòng)復(fù)位按鍵S1，開關(guān)接通后電容C3被短路。在按鍵S1按下過程中，電容C3會(huì)釋放之前存儲(chǔ)的電量，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路中電壓總和為5V可知，這個(gè)時(shí)候電阻R2兩端的電壓為3.5V，甚至更大，達(dá)到了AT89S52單片機(jī)的復(fù)位條件，執(zhí)行復(fù)位。斷開按鍵S1后，RC電路執(zhí)行系統(tǒng)上電時(shí)的工作，充電完成后AT89S52重新執(zhí)行程序。在不需要手動(dòng)復(fù)位的系統(tǒng)中，按鍵S1是可以不用的，但是電容C1和電阻R2是必須。3、AT89S52程序下載接口程序下載接口組要是用于下載程序和方便程序的調(diào)試。AT89S52單片機(jī)具有兩種程序下載方式，一種是傳統(tǒng)高壓編程，需要大型的編程器也就是并行編程，但是要使用大型的編輯器，實(shí)際使用時(shí)并不方便；另一種是基于AT89S52下載協(xié)議SPI總線格式的四根線下載方式，這里只需要用到一個(gè)USBASP下載器就可以實(shí)現(xiàn)程序下載，這是普遍被采用的一種程序下載方式。在本次設(shè)計(jì)中我們采用的是第二種較為方便的程序下載方式，USBASP下載器實(shí)物圖如圖3-4所示。下載器與AT89S52的連接如圖3-4中的ISP1所示，只需對(duì)應(yīng)的連接MOSI、MISO、SCK和RST四個(gè)引腳和共地即可實(shí)現(xiàn)程序下載。圖3-4 USBASP下載器實(shí)物圖和程序下載接口4、AT89S52單片機(jī)端口連接端口的連接主要是與其他模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。P00-P07接上拉電阻增加I/O的驅(qū)動(dòng)能力。同時(shí)也連接LCD1602液晶顯示。P1端口為按鍵的控制端口，根據(jù)按鍵的信息做出相應(yīng)的工作。P3連接HX711信號(hào)處理模塊。單片機(jī)的模塊端口連接圖如下圖3-5示。圖3-5 AT89S52單片機(jī)端口連接圖5、P0口10K上拉電阻AT89S52單片機(jī)由4組8位并行的I/O口組成，其中出除了P0外其他的端口都是內(nèi)部自帶上拉電阻的準(zhǔn)雙向I/O口，P0口內(nèi)部是不帶上拉電阻的漏極開路輸出，需要外接上拉電阻才能提供驅(qū)動(dòng)電流。P0口外接上拉電阻的阻值為10K，選用9引腳的排阻，排阻實(shí)物圖如圖3-6所示。它與單片機(jī)連接電路圖如圖3-5中的P2所示與P0口相聯(lián)。圖3-6 10K排阻3.2 數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)的采集用到了電阻式壓力傳感器。當(dāng)電阻式壓力傳感器受到物品重量而受到擠壓時(shí)，受到物體壓力的電阻應(yīng)變片發(fā)生形變從而改變電阻的阻值。4個(gè)電阻應(yīng)變片是按照惠更斯電橋的方式連接的，如圖3-7所示。電阻值得增加或者減少與輸出的共模電壓有著一種近似于線性的關(guān)系。假設(shè)圖3-7為一個(gè)直流供電的電阻電橋。由電路的分壓原理可以得到（不計(jì)電源內(nèi)阻）。 U0=UBC=UBD-UCD（3-1） Ui =(R2R1+R2-R3R3+R4) =R2R4-R1R3R1+R2(R3+R4)（3-2）U0為輸出電壓，Ui為輸入電壓；當(dāng)滿足條件R1R3=R2R4時(shí)，即R1R2=R4R3（3-3）U0 =0，即電橋平衡。式（3-3）平衡條件。在測量之前要保持電橋的平衡，這樣才能保證電橋的輸出電壓只跟電阻的變化有關(guān)。U0為變化的電壓值，輸出到信號(hào)處理模塊中做進(jìn)一步的處理。圖3-7 傳感器原理圖3.3 信號(hào)處理模塊3.3.1HX711介紹HX711的芯片含有兩個(gè)通道，這兩個(gè)通道有一個(gè)是可增益128或64的通道A，另一個(gè)是只能增益32的通道B。兩個(gè)通道都可以輸入選擇開關(guān)來用，與HX711內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。HX711采用的一種復(fù)位的方法是上電自動(dòng)復(fù)位，這樣可以簡化開機(jī)的初始化過程。HX711內(nèi)部電路圖如圖3-8示：圖3-8HX711內(nèi)部電路圖3.3.2HX711的芯片引腳圖HX711的芯片引腳功能說明，如圖3-9。圖3-9 SOP-16L封裝供電電源：數(shù)字電源(DVDD)應(yīng)使用與MCU 芯片相同的數(shù)字供電電源。HX711 芯片內(nèi)的穩(wěn)壓電路可同時(shí)向A/D 轉(zhuǎn)換器和外部傳感器提供模擬電源。穩(wěn)壓電源的供電電壓(VSUP)可與數(shù)字電源(DVDD)相同。因此不需要其他的模擬電源。模擬輸入：通道A模擬差分輸入可直接與橋式傳感器的差分輸出相接?？紤]到橋式傳感器輸出的信號(hào)較小，為了充分利用A/D轉(zhuǎn)換器的輸入動(dòng)態(tài)范圍，兩通道的增益分別為通道A的128或64。通道B為32。時(shí)鐘的選擇：若將管腳XI接地，HX711就會(huì)自動(dòng)選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器，并且將自動(dòng)關(guān)閉外部時(shí)鐘輸入和晶振的相關(guān)電路。這種條件下，正常的輸出數(shù)據(jù)速率為80Hz或10Hz。若要準(zhǔn)確的輸出數(shù)據(jù)速率，可以將外部輸入時(shí)鐘通過一個(gè)20pF的隔直流電容連接到XI管腳上，或?qū)I口和XO口連接到晶振上。這種情況下，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器電路。外部輸入時(shí)鐘電路或晶振時(shí)鐘被采用。串口通訊：HX711的管腳PD_SCK是斷電串口時(shí)鐘輸入，管腳DOUT是用來串口數(shù)據(jù)輸出的；兩個(gè)一起組成了串口通訊線。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器不工作時(shí)管腳DOUT為保持高電平，PD_SCK保持低電平。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器工作時(shí)管腳DOUT會(huì)變成低電平，在這個(gè)時(shí)候管腳PD_SCK會(huì)輸入25或26或27個(gè)時(shí)鐘脈沖。這時(shí)24位數(shù)據(jù)的最高位（MSB）將由第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿來讀出輸出，從開始一直到全部時(shí)鐘脈沖完成，下一次的A/D轉(zhuǎn)換的輸入通道和增益是由第25至27個(gè)時(shí)鐘脈沖來選擇的7。通道選擇參見表3-3。表3-3 表示通道和增益的選擇：管腳PD_SCK脈沖數(shù)通道選擇增益選擇25A12826B3227A64一般情況下，如果管腳PD_SCK的輸入時(shí)鐘脈沖數(shù)在25以內(nèi)或27以外，這就表明串口通訊出現(xiàn)了錯(cuò)誤。如果模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入通道改變或這是增益改變時(shí)，要想穩(wěn)定A/D轉(zhuǎn)換器就必須經(jīng)過4個(gè)數(shù)據(jù)輸出周期才能達(dá)成。這是因?yàn)楣苣_DOUT要經(jīng)過4個(gè)數(shù)據(jù)輸出周期的時(shí)間才會(huì)從高電平變回低電平，才能輸出有效數(shù)據(jù)。3.4 顯示模塊3.4.1LCD1602介紹LCD1602液晶顯示可以顯示顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等字符是一款字符型顯示的模塊。它是一種點(diǎn)陣式LCD顯示屏。它能夠同時(shí)顯示兩列一共32的字符（實(shí)際上有40個(gè)字符）。3.4.2LCD1602液晶顯示引腳圖圖3-10 LCD1602引腳圖3.4.31602LCD主要技術(shù)參數(shù)顯示容量:162個(gè)字符，芯片工作電壓:4.55.5V，工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V，各引腳說明如表3-4所示。表3-4引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1GSS接地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓信號(hào)11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇端13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)端14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極3.5 按鍵模塊3.5.14*4矩陣薄膜鍵盤矩陣是鍵盤又叫行列式鍵盤，作為人機(jī)交互的方式存在在系統(tǒng)中。鍵盤越簡單與單片機(jī)相連所需要的占用的I/O口線的的樹木也就越少，而矩陣式鍵盤是用帶有I/O口線組成的矩陣結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列式的交點(diǎn)上，這樣可以節(jié)省I/O口線的數(shù)目12。4*4矩陣薄膜鍵盤可以構(gòu)成16個(gè)鍵的鍵盤而且只需要8個(gè)I/O線，所以使用4*4矩陣薄膜鍵盤是非常合理且好用的。這次設(shè)計(jì)使用的4*4薄膜矩陣鍵盤，其實(shí)物圖如圖3-11所示，鍵盤內(nèi)部電路圖簡單的表示為如圖3-12所示：圖3-11 實(shí)物圖 圖3-12 內(nèi)部電路圖在鍵盤中，1-9數(shù)字鍵用來輸入單價(jià)；按下A鍵為去皮處理；按下鍵盤的D，則單價(jià)清零，需重新設(shè)置單價(jià)。*、#鍵是預(yù)留功能鍵。計(jì)算過程：放入所需稱量的物品，然后在正確輸入物品的單價(jià)之后，單片機(jī)將會(huì)自動(dòng)計(jì)算出總金額，并在LCD1602液晶顯示器上顯示出重量、單價(jià)、總價(jià)。3.5.24*4矩陣薄膜鍵盤電路連接4*4矩陣薄膜鍵盤有8個(gè)端口，分別接入單片機(jī)的P1.0-P1.7口通過按下鍵盤中不同的鍵來輸入不同的指令，來實(shí)現(xiàn)輸入單價(jià)、去皮、清零等功能。實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的功能。3.6 硬件設(shè)計(jì)總結(jié)這次硬件的電路涉及到了電路的很多原理，必須充分了解各模塊電路的主要設(shè)計(jì)原理和用途，選擇合適于電路設(shè)計(jì)的元件，還要考慮模塊與模塊之間的連接，選擇最好的布線方式。只有考慮的全面，設(shè)計(jì)出來的電子秤的精度和可靠性才能更好的到保證。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件的設(shè)計(jì)是一件很復(fù)雜的工作，為了更好的設(shè)計(jì)程序，必須選擇好開發(fā)軟件和一個(gè)有序的流程。這樣在設(shè)計(jì)的過程中才能事半功倍。4.1 軟件的開發(fā)環(huán)境這次的軟件設(shè)計(jì)是用C語言來編程的，上手比較簡單，在功能和可讀性上都有明顯的優(yōu)勢(shì)，并且編譯容易實(shí)現(xiàn)。在這里采用Keil uv4的編譯環(huán)境，Keil uv4是一個(gè)8051內(nèi)核單片機(jī)的集成開發(fā)環(huán)境，可以編輯、編譯、仿真以C語言或匯編語言編制的51單片機(jī)源程序。Keil C51是一款具有功能非常強(qiáng)大的編程軟件，它含有非常豐富的庫函數(shù)和強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具。51系列的單片機(jī)C語言軟件程序開發(fā)一般都會(huì)用到Keil C51這一功能強(qiáng)大的軟件。C語言比匯編會(huì)好用很多，不單單是在功能上、結(jié)構(gòu)性表現(xiàn)的更加優(yōu)越，而且在可讀性、可維護(hù)性上也有明顯的優(yōu)勢(shì)。使用起來非常的簡單容易。使用keil編碼非常的方便，Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率不僅高而且容易理解，多數(shù)語句生成的匯編代碼也保持的緊湊，非常的方便。在用來做大型的編程時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)所在。我們使用Keil編輯出程序，然后再使用Keil來生成單片機(jī)可以執(zhí)行的.HEX文件，用燒錄軟件將.HEX文件燒進(jìn)單片機(jī)中，這樣單片機(jī)就可以執(zhí)行相對(duì)應(yīng)功能了。要從四個(gè)方面入手了編寫程序：1、系統(tǒng)初始化；2、按鍵的檢查；3、采集數(shù)據(jù)；4、處理并顯示出來。采用模塊化的結(jié)構(gòu)來編寫程序，不僅可以使編寫的程序結(jié)構(gòu)清楚，還具有非常高的可讀性，而且可非常的方便調(diào)試和修改。4.2 軟件設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為四部分：主程序、LCD1602液晶顯示電路程序、HX711信號(hào)處理程序、鍵盤程序設(shè)計(jì)。4.2.1主程序設(shè)計(jì)流程圖在設(shè)計(jì)中，主程序模塊主要功能是完成編程芯片的初始化及處理各個(gè)模塊所給的信號(hào)。系統(tǒng)上電后，初始化程序?qū)AM的內(nèi)存單元清零。設(shè)計(jì)流程如圖4-1所示。圖4-1 系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)上電后AT89S52單片機(jī)開始工作，首先是對(duì)各個(gè)功能位置還有LCD1602進(jìn)行初始化，并且在LCD1602中顯示出來。接下來再到主程序的執(zhí)行，主程序中包括對(duì)讀取AD值，經(jīng)過單片機(jī)處理顯示重量LCD顯示屏上，然后對(duì)鍵盤進(jìn)行檢測掃描，獲取物品單價(jià)并通過LCD1602顯示出來，然后單片機(jī)在自動(dòng)算出物品的總額并在LCD1602顯示屏中顯示出來，這樣稱重就表示結(jié)束了。再按下置零按鍵后可以進(jìn)行下一次的測量。4.2.2系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)1、HX711模塊程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)里面的子程序最重要的是HX711轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)串口連接通訊的程序，只有這里功能的實(shí)現(xiàn)才能讓整個(gè)系統(tǒng)的作用體現(xiàn)出來，如果這里出現(xiàn)了錯(cuò)誤那么整個(gè)系