畢業(yè)設(shè)計基于單片機的電子稱設(shè)計

1、第1章 緒 論1.1引言稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計量器具，是國計民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會經(jīng)濟效益的提高。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個組成部分，推進了工業(yè)生產(chǎn)的自動化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強企業(yè)管理、改善經(jīng)營管理等多方面的作用。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國民

2、經(jīng)濟各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟效益。電子秤是稱重技術(shù)中的一種新型儀表，廣泛應(yīng)用于各種場合。電子秤與機械秤比較有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、價格低、實用價值強、維護方便等特點，可在各種環(huán)境工作，重量信號可遠傳，易于實現(xiàn)重量顯示數(shù)字化，易于與計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，提高勞動生產(chǎn)率。例如標(biāo)簽秤在超市中的應(yīng)用已經(jīng)是耳聞目睹的了。一張小小的標(biāo)簽包含著：品名、價格、重量等，一一列表在這小小的電子標(biāo)簽上。標(biāo)簽機的使用大大加快了銷售速度，也方便了顧客。頂尖條碼標(biāo)簽稱有著許多卓越的特點，成電路式到目前的單片機系統(tǒng)設(shè)計的電子計價秤。我國電子衡器從最初的機電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型?，F(xiàn)今電子衡器制

3、造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展：電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展；計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展。常規(guī)的測試儀器儀表和控制裝置被更先進的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測量儀器在遠離、功能、精度及自動化水平定方面發(fā)生了巨大變化，并相應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實驗和應(yīng)用工程的自動化程度得以顯著提高。1.3 國內(nèi)外電子稱發(fā)展及成果隨著第二次世界大戰(zhàn)后的經(jīng)濟繁榮，為了把稱重技術(shù)引入到生產(chǎn)工藝過程中去，對稱重技術(shù)提出了心動要求，希望稱重過程自動化，為此電子技術(shù)滲入衡器制造業(yè)。在1954年使用了帶新式打印機的傾斜式秤，其輸出信號能控制商用結(jié)算器，并

4、且用電磁鐵機構(gòu)與人工操作的按鍵與辦公機器聯(lián)用。在1960年開發(fā)出了與衡器相聯(lián)的專門稱重值打印機。當(dāng)時帶電子裝置的衡器其稱量工作是機械式的，但與稱量有關(guān)的顯示、記錄、遠傳式控制器等功能是電子方式的。電子稱的發(fā)展過程與其他事物一樣，也經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、又粗糙到精密、由機械到機電結(jié)合再到全電子化、由單一功能到多功能的過程。特別是近30年以來，工藝流程中的現(xiàn)場稱重、配料定量稱重、以及產(chǎn)品了0.1%稱量準(zhǔn)確度的電子稱，并在70年代中期約對75%的機械稱進行了機電結(jié)合式改造。我國的衡器在20世紀(jì)40年代以前還全是機械式的，40年代開始發(fā)展了機電結(jié)合式的衡器。50年代開始出現(xiàn)了以稱重傳感器為主的電子衡器。

5、80年代以來，我國通過自行研究引進消化吸收和技術(shù)改造。已由傳統(tǒng)的機械式衡器步入集傳感器、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)與一體化的電子衡器發(fā)展階段。目前，由于電子衡器具有稱量快、讀數(shù)方便、能在惡劣條件下工作、便于與計算機技術(shù)相結(jié)合而實現(xiàn)稱重技術(shù)和過程控制的自動化特點，已被廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、能源交通、商業(yè)貿(mào)易和科學(xué)技術(shù)等各個部門、隨著稱重傳感器技術(shù)以及超大規(guī)模集成電路和微處理器的進一步發(fā)展，電子稱重技術(shù)及其應(yīng)用范圍將更進一步的發(fā)展，并被人們越來越重視。電子衡器產(chǎn)品量大面廣、種類繁多，從通用的各種規(guī)格的電子稱到大型的電子稱重系統(tǒng)，從單純的稱重、計價到生產(chǎn)過程檢測系統(tǒng)的一個測量控制單元，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷地擴大

6、。根據(jù)近些年來電子稱重技術(shù)和電子衡器的發(fā)展情況及電子衡器市場的需求，電子稱的發(fā)展動向為：小型化、模塊化、智能化、集成化；其技術(shù)性能趨向于速率高、準(zhǔn)確度高、可靠性高；其應(yīng)用性趨向綜合性、組合性。1.4 本論文的研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉(zhuǎn)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(zhǔn)確的線性放大。放大后的模擬電壓信號經(jīng)v/f轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控電路的單片機中，再經(jīng)過單片機控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體的重量。按照設(shè)計的基本要求，系統(tǒng)可分為三大模塊，數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊、人機討論，并且指出了本次研究工作中存在的不足和發(fā)現(xiàn)

7、的一些問題。 第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案比較與論證在設(shè)計系統(tǒng)時，針對各個模塊實現(xiàn)的功能來設(shè)計電子秤的方案有以下幾種：方案一 數(shù)碼管顯示：結(jié)構(gòu)簡圖如下：圖2.1 數(shù)碼管顯示方案此方案利用數(shù)碼管顯示物體重量，簡單可行，可以采用內(nèi)部帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機。由此設(shè)計出的電子秤系統(tǒng)，硬件部分簡單，接口電路易于實現(xiàn)，并且在編程時大大減少程序量，在電路結(jié)構(gòu)上只有簡單的輸出輸入關(guān)系。缺點是：硬件部分簡單，雖然可以實現(xiàn)電子稱基本的稱重功能，但是不能實現(xiàn)方案二 在前一種方案的基礎(chǔ)上進行擴展，增加一鍵盤輸入裝置，增加外界對單片機內(nèi)部的數(shù)據(jù)設(shè)定，使電子稱實現(xiàn)稱重計價的功能。結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖

8、2.2 帶有鍵盤輸入的結(jié)構(gòu)簡圖此方案設(shè)計的電子秤，可以實現(xiàn)稱物計價功能，但是局限于數(shù)碼管的功能，在顯示時只能顯示單價、購物總額以及簡單的貨物代碼等。在顯示重量時，如果數(shù)碼管沒有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度必受到限制，所以此方案需要較多的數(shù)碼管接入電路中。這樣在處理輸入輸出接口時需要另力，而且滿足設(shè)計要求，可以顯示購物清單、所稱量的物體信息等相關(guān)內(nèi)容。結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示：圖2.3 lcd顯示的方案目前單片機技術(shù)比較成熟，功能也比較強大，被測信號經(jīng)放大整形后送入單片機，由單片機對測量信號進行處理并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系譯碼顯示出被測物體的重量。單片機控制適合于功能比較簡單的控制系統(tǒng),而且其具有成

9、本低,功耗低,體積小算術(shù)運算功能強,技術(shù)成熟等優(yōu)點。但其缺點是外圍電路比較復(fù)雜,編程復(fù)雜。使用這種方案會給系統(tǒng)設(shè)計帶來一定的難度。方案四 采用現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)為控制核心訊、鍵盤控制等模塊。結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示：圖2.4 電子稱系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖2.2.1 傳感器傳感器的定義：能感受規(guī)定的被測量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常傳感器由敏感元件和轉(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)換部分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。現(xiàn)代科技的快速發(fā)展使人類社會進入了信息時代，在信息時代人們的社會活動將主要依靠對信息資源的開發(fā)和獲

10、取、傳輸和處理，而傳感器處于自動檢測與控制系統(tǒng)之首，是感知獲取與檢測信息的窗口；傳感器處于研究對象與測控系統(tǒng)的接口位置，一切科學(xué)研究和生產(chǎn)過程要獲取的信息，都要通過它轉(zhuǎn)換為易傳輸與處理的電信號。因此，傳感器的地位與作用特別重要。傳感器的作用是人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。 傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。傳感器動態(tài)特性是指傳感器在輸入變化時，它的輸

11、出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因為傳感器對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示3。方案一 壓電傳感器在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。壓電傳感器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，適用于動態(tài)力學(xué)量的測：高內(nèi)阻、小功率。功率小，輸出的能量微弱，電纜的分布電容及噪聲干擾影響輸出特性，這對外接電路要求很高。方案二 電容式傳感器電容式傳感器是將被測非電量

12、的變化轉(zhuǎn)換為電容變化的一種傳感器。它有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)好、可實現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應(yīng)等優(yōu)點。電容傳感器可用來檢測壓力、力、位移以及振動學(xué)非電參量。電容傳感器的基本工作原理可用最普通的平行極板電容器來說明。兩塊相互平行的金屬極板，當(dāng)不考慮其邊緣效應(yīng)（兩個極板邊緣處的電力線分布不均勻引起電容量的變化）時，其電容量為 若被測量的變化使式中、a、三個參量中任一個發(fā)生變化，都會引起電容量的變化，通過測量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出4。 雖然電容式傳感器有結(jié)構(gòu)簡單和良好動態(tài)特性等諸多優(yōu)點，但也有不利因素轉(zhuǎn)換為電信號的結(jié)構(gòu)型傳感器。電阻應(yīng)變片式電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻

13、應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。導(dǎo)體的電阻隨著機械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片把機械應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換為r/r后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很微小，難以直接精確測量，且不便處理。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的r/r變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。其轉(zhuǎn)換電路常用測量電橋。直流電橋的特點是信號不會受各元件和導(dǎo)線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強，但因機械應(yīng)變的輸出信號小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放大器放大。下圖為一直流供電的平衡電阻電橋，接直流電源e：= （2.2）當(dāng)滿足條件r1r3=r2r4時，即（2.3）=0，即電橋平衡。

14、式（2.3）稱平衡條件。應(yīng)變片測量電橋在測量前使電橋平衡，從而使測量時電橋輸出電壓只與應(yīng)變片感受的應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。若差動工作，即r1=r-r,r2=r+r,r3=r-r，r4=r+r,按式（2.2），則電橋輸出為放大器的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放大器來完成。放大器的輸入信號一般是由傳感器輸出的。傳感器的輸出信號不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。因此，一般對放大器有如下一些要求：1、輸入阻抗應(yīng)遠大于信號源內(nèi)阻。否則，放大器的負(fù)載效應(yīng)會使所測電壓造成偏差。2、抗共模電壓干擾能力強。3、在預(yù)定的頻帶寬度內(nèi)有穩(wěn)定準(zhǔn)確的增益、良好的線性，輸入漂移和噪聲應(yīng)足夠小以保證要求的信噪比。從

15、而保證放大器輸出性能穩(wěn)定。4、能附加一些適應(yīng)特定要求的電路。如放大器增益的外接電阻調(diào)整、方便準(zhǔn)確的量程切換、極性自動變換等。我們考慮了以下幾種方案：方案一 利用普通低溫漂運算放大器構(gòu)成多級放大器。普通低溫漂運算放大器構(gòu)成多級放大器會引入大量噪聲。由于信號轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號就會直接影響最后的測量精度。所以，此種方案不宜采用。方案二 由高精度低漂移運算放大器構(gòu)成差動放大器。差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運放(如op07)做成一個差動放大器，如下圖所示： 圖2.6 利用普通運放構(gòu)成的放大器電阻r18v；最大電源電流為1.3ma；最大輸入失調(diào)電壓為125v

16、；頻帶寬度為120khz（在g=100時）?；谝陨戏治?，我決定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器ina126。2.2.3 信號轉(zhuǎn)換方案一 采用a/d轉(zhuǎn)換a/d轉(zhuǎn)換原理：1、逐次逼近法6、a/d 轉(zhuǎn)換器的晶閘管現(xiàn)象。其現(xiàn)象是在正常使用時，a/d 轉(zhuǎn)換器芯片電流驟增，時間一長就會燒壞芯片。為防止這種現(xiàn)象，可采取如下措施：（1）加強抗干擾措施，盡量避免較大的干擾電流進入電路；（2）加強電源穩(wěn)壓濾波措施， 在a/d 轉(zhuǎn)換器電源入口處加退耦濾波電路，為防止窄脈沖波竄入在電解電容上再接一高頻濾波電容；（3）在a/d 轉(zhuǎn)換器的電源端接一限流電阻，可在出現(xiàn)晶閘管現(xiàn)象時，有效地把電流限定在允許范圍內(nèi)，以

17、防止燒壞器件。選擇a/d 轉(zhuǎn)換器除考慮上述要點外，為防止對a/d 轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)的影響，還要注意以下幾個問題：（1）工作電源電壓是否穩(wěn)定；（2）外接時鐘信號的頻率是否合適；（3）工作環(huán)境溫度是否符合器件要求；（4）與其它器件是否匹配；電源供電，可工作在4.040v之間，輸出可高達40v，而且可以防止vcc短路18。當(dāng)前，12位以上的a/d轉(zhuǎn)換器的價格仍較昂貴，用v/f變換器來代替a/d轉(zhuǎn)換器，在要求速度不太高的場合是一種較好的選擇。從傳感器來的毫伏級的電壓信號經(jīng)低溫漂運算放大器ina126放大到010v后加到v/f變換在眾多的51系列單片機中，要算 atmel 公司的at89c51、at89

18、s51更實用，因他不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4k程序存儲器是flash工藝的，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為 atmel at89xx 做的編程器均帶有這些功能。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加密，這又很好地保護了你的勞動成果。再著，at89c51、at89s51目前的售價比8031還低，市場供應(yīng)也很充足。很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案7。方案一 led顯示 led就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱led。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)

19、光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。led顯示器結(jié)構(gòu)：基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的?？蓪崿F(xiàn)09的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等led顯示器與顯示方式:led顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。通常使用的是七段led。這種顯示塊有共陰極與共陽極兩種。共陰極led顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮；共陽極led顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接。 圖2.8 led數(shù)碼管顯示方式方案二 lcd顯示在此不作介紹，本章重點介紹字符型液晶顯示

20、器的應(yīng)用。 在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：得多。（4）功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動ic上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。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(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機、pda移動通信工具等眾多領(lǐng)域。液晶顯示器各種圖形的顯示原理1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，

21、根據(jù)在lcd上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示ram對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。得到一個完整漢字。1602字符型lcd簡介用數(shù)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(fù)雜。所以選用液晶顯示，1602lcd符合基本條件，能夠采用。2.2.6 鍵盤輸入方案一 專用芯片式設(shè)計專設(shè)置在行列的交點上。例如，用22的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成4個鍵的鍵盤，44行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成16個鍵的鍵盤。因此，在按鍵數(shù)量較多時，可以節(jié)省i/o口線。相對于專用芯片式可以節(jié)省成本，且更為靈活。缺點就是需要用軟件處理消抖、重鍵等問題。 圖2.9 44矩陣鍵盤考慮到成本方面，我決定采用矩陣鍵盤。2

22、.2.7 電源模塊系統(tǒng)需要多種電源，單片機需要5v電源，運放需要5v，v/f轉(zhuǎn)換器需要12v，傳感器需要5v以上的線性電源。穩(wěn)壓電源的設(shè)計，是根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓uo、輸出電流io、輸出紋此次設(shè)計的穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，如圖 圖2.10 穩(wěn)壓電源組成圖 方案一 采用lm317、lm337共地可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源lm317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓，不過它只能允許可調(diào)的正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護電路；由一個電阻（r）和一個可變電位器(rp)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓為：vo=1.25(1+rp/r)。lm337輸出為負(fù)

23、的可調(diào)電壓，采用兩個獨立的變壓器分別和lm317及l(fā)m337組裝，操作比較簡單。電路圖如下所示： 圖2.11 lm317與lm337組裝電路方案二: 采用7805,7905，7812和7912組成穩(wěn)壓電路 7805，7905固定式三端穩(wěn)壓器可輸出5v,固定式三端可調(diào)穩(wěn)壓器7812和7812組裝電路可對稱輸出12v,其電路圖如圖所示. 圖2.12 lm317與lm337組裝電路方案一的電路由三端可調(diào)式穩(wěn)壓器lm317和lm337組裝而成,可輸出范圍為1.25 -12連續(xù)可調(diào),通過對滑動變阻器的調(diào)整可輸出+5v,12,(3-9)v連續(xù)可調(diào).其電路組裝比較簡單,但輸出所需電壓時需要調(diào)整可變電阻,不能

24、直接輸出,因此使用時不方便.方案二由三端可調(diào)式穩(wěn)壓器和三端固定式穩(wěn)壓器共同組成,所用器件比方案一多,但電路組裝簡單,不會增添麻煩,在方案二中可直接得到+5v和12的輸出電壓.使用時比較方便,綜上所述,方案二比方案一合理,因此選擇方案二。2.3 具體實施方案簡介數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器、信號放大處理和v/f轉(zhuǎn)換部分組成。在具體選擇傳進行濾波，在濾波電路的設(shè)計時利用普通小電容濾除高頻干擾，利用大的電解電容濾除低頻干擾。傳感器輸出的電信號比較微弱，一般為毫伏級，必須采用適當(dāng)?shù)碾娐愤M行信號放大處理，這樣才能保證整個系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性能。這時需要共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度好，而且外部接口

25、簡單的專用儀表放大器ina126。在選擇v/f轉(zhuǎn)換器時根據(jù)系統(tǒng)精度的要求，選擇了具有很強抗干擾能力v/f轉(zhuǎn)換器lm331，雖然轉(zhuǎn)換速度慢，但精度高，輸入阻抗高，可自動調(diào)零，具有超量程信號，全部輸出的ttl電平信號兼容。作為電子秤，系統(tǒng)對v/f轉(zhuǎn)換的速度要求不高，而且lm331的轉(zhuǎn)換精度足以滿足系統(tǒng)的誤差要求。人機交互部分的鍵盤在系統(tǒng)中，可以輸入數(shù)字和已經(jīng)固定的控制命令等。在這，cpu停止工作。但ram，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。3.1.2 引腳說明at89c51芯片圖如下： 圖3.1 at

26、89c51 的引腳圖vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接

27、收。 p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”

28、后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示： p3.0rxd（串行輸入口） p3.1txd（串行輸出口） p3.2/int0（外部中斷0） p3.3/int1（外部中斷1） p3.4t0（記時器0外部輸入） p3.5t1（記時器1外部輸入） p3.6/wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） p3.7/rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。 ale/prog

29、：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時，ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。 /psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲

30、器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 xtal2：來自反向振蕩器的輸出11。3.1.3 電路具體設(shè)計圖3.2 at89c51 最小系統(tǒng)電路圖3.2 信號放大電路3.2.1 芯片ina126簡介ina126 是精密低噪聲差分信號采集儀表放大器，內(nèi)部采用兩個運放設(shè)

31、計，使之具有非常低的靜態(tài)電流 (175 a) 和有很寬電源供電范圍 (1. 35 18v) ，可用于便攜式儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 ina126 的增益通過外部電阻設(shè)置，增益范圍從 5v/v to 10000v/v 。激光平衡輸入電路提供低偏移電壓、低溫漂偏移電壓和良好的共模抑制比。3.2.2 ina126特點及引腳說明（1）ina126 器件特點：低靜態(tài)電流： 175 a/chan 寬電壓范圍： 1.35v to 18v 低偏移電壓： 250 v max低溫度漂移： 3 v/ c max低噪聲： 35nv/ hz低輸入偏移電流： 35nv/ hz ina126引腳圖如下 圖3.3 ina126

32、引腳圖 （2）引腳說明 1、8腳：接電位器，控制放大倍數(shù) 2腳： 差分輸入負(fù)端 3腳： 差分輸入正端 4腳： 電源輸入負(fù)端，-5v 5腳： 接地端 6腳： 單端輸出端 7腳： 電源輸入正端，+5v3.2.3 具體電路設(shè)計 圖3.4 ina126 電路設(shè)計圖3.3 信號轉(zhuǎn)換電路3.3.1 芯片lm331應(yīng)用一般應(yīng)用于人員不能進入或不易進入的場合，通過傳感器將被測量轉(zhuǎn)換為電壓，經(jīng)運算放大器放大為010v電壓信號，由lm331進行v/f變換為脈沖信號，通過長雙絞線傳輸?shù)綔y量室，在測量室內(nèi)通過光電耦合器轉(zhuǎn)換為幅度穩(wěn)定的脈沖電壓，此脈沖電壓再經(jīng)lm331進行f/v變換為電壓進行測量，從而可避免直接導(dǎo)線連

33、接到測量室而造成的線路衰減或干擾，提高測量精度。3.3.2 lm331功能介紹v/f 變換和 f/v 變換采用集成塊 lm331，lm331是美國 ns 公司生產(chǎn)的性能價格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器用。lm331 采用了新的溫度補償能隙基準(zhǔn)電路，在整個工作溫度范圍內(nèi)和低到 4.0v 電源電壓下都有極高的精度。同時它動態(tài)范圍寬，可達 100db；線性度好，最大非線性失真小于 0.01，工作頻率低到0.1hz 時尚有較好的線性；變換精度高，數(shù)字分辨率可達 12 位；外接電路簡單，只需接入幾個外部元件就可方便構(gòu)成 v/f 或 f/v 等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。圖3.5 lm3

34、31 組成的電壓頻率變換電路lm331 內(nèi)部由輸入比較器、定時比較器、rs 觸發(fā)器、輸出驅(qū)動、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路和電流開關(guān)等部分組成。輸出驅(qū)動管采用集電極開路形式，因而可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配 ttl、dtl 和 cmos 等不同的邏輯電路。 當(dāng)輸入端 vi輸入一正電壓時，輸入比較器輸出高電平，使 rs 觸發(fā)器置位，輸出高電平，輸出驅(qū)動管導(dǎo)通，輸出端 f0 為邏輯低電平，同時電源 vcc 也通過電阻 r2 對電容c2 充電。當(dāng)電容 c2 兩端充電電壓大于 vcc 的2/3時，定時比較器輸出一高電平，使 rs 觸發(fā)器復(fù)位，輸出低電平，輸出驅(qū)動管截止

35、，輸出端 f0為邏輯高電平，同時，復(fù)零晶體管導(dǎo)通，電容 c2 通過復(fù)零晶體管迅速放電；電子開關(guān)使電容 c3 對電阻 r3 放電。當(dāng)電容 c3放電電壓等于輸入電壓 vi 時，輸入比較器再次輸出高電平，使 rs 觸發(fā)器置位，如此反復(fù)循環(huán)，構(gòu)成自激振蕩。輸出脈沖頻率 f0 與輸入電壓 vi 成正比，從而實現(xiàn)了電壓頻率變換18。3.3.3 具體電路設(shè)計圖3.6 ina126 電路設(shè)計圖3.4 本章小結(jié)本章主要是介紹硬件具體方面，首先通過需求的分析，根據(jù)電路的要求，構(gòu)想相關(guān)的功能模塊，確定此次設(shè)計主要的硬件模塊有放大模塊、電壓頻率轉(zhuǎn)化模塊、單片機控制模塊及人機交接模塊。本章針對這些模塊的主要芯片做了簡單

36、介紹，了解的其芯片的功能及應(yīng)用，并且介紹了本次項目的具體電路設(shè)計。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計在單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)中，軟件的設(shè)計是最復(fù)雜和困難的，大部分情況下工作量都較大，特別是對那些控制系統(tǒng)比較復(fù)雜的情況。如果是機電一體化的設(shè)計人員，往往需要同時考慮單片機的軟硬件資源分配。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為系統(tǒng)初始化、按鍵、顯示處理及信號頻率輸入處理。程序設(shè)計是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和方法。其步驟可概括為以下三點： 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對復(fù)雜的問題進行具體的分析，找出合理的計算方法及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 根據(jù)算法畫

37、流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯的可能性。編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋?，?gòu)成一個有機的整體，即程序。程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計是對利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(zhuǎn)向語句(或指令)的使用，從而控制了程序的復(fù)雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯誤和易于修改、調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程序和延時程序等組成。4.1 c語言在單片機中的應(yīng)用c語言是一種通用的計算機程序設(shè)計語言，在國際上非常

38、流行。它既可以用來編寫計算機的系統(tǒng)程序，也可以用來編寫一般的應(yīng)用程序。以前計算機的系統(tǒng)軟件主要用匯編語言編寫，單片機應(yīng)用系統(tǒng)更是如此。c語言是當(dāng)前最流行的程序設(shè)計語言，它像其它高級語言一樣，面向用戶，面向解題的過程，編程者不必熟悉具體的計算機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令；c語言又像匯編語言一樣，可以對機器硬件進行操作。如進行端口i，0操作、位操作、地址操作，并可內(nèi)嵌匯編指令，將匯編指令當(dāng)作它的語句一樣。我們知道，匯編語言將涉及計算機硬件，所以c語言又像低級語言一樣，可以對計算機硬件進行控制，因此人們把它稱為介于高級語言與低級語言之間的一種中級語言。正是因為c語言具有這樣的特性，所以很適合編寫要對硬件進行操作

39、的軟件程序。本文采用c語言進行編寫因為此系統(tǒng)軟件比較，其存儲量較大，因此必須應(yīng)用c語言編程了9。4.2 電子稱的軟件設(shè)計與實現(xiàn)電子稱軟件設(shè)計均采用模塊化設(shè)計，整個程序包括主程序、定時中斷程序、into中斷程序按鍵程序、數(shù)據(jù)處理子程序(雙字節(jié)乘法、二一十進制轉(zhuǎn)換程序及逆轉(zhuǎn)換程序)、lcd十六位液晶靜態(tài)顯示子程序等模塊。所有程序均采用c匯編語言編寫。電子計價秤的軟件設(shè)計思路說明如下：主程序的作用為程序初始化，計算單價木單重(單價和單重分別在定時中斷程序和int0外部中斷程序中獲得)，并時時顯示十進制的單重，單價，總價。設(shè)定t0為計數(shù)工作方式，t1為定時工作方式。其中r0為標(biāo)志位寄存器當(dāng)為ooh時為

40、正常顯示方式。當(dāng)為01h時為累計顯示方式，在t1定時中斷程序中。一秒鐘采樣物料重量(已轉(zhuǎn)成脈沖頻率)，并賦值重量計算ram區(qū)和顯示ram區(qū)。在into外部中斷程序中，采樣單價并賦值單價計算。4.3主程序流程圖主程序流程圖給出了系統(tǒng)工作的基本過程，描述了信號的基本流向，起到一個向?qū)У淖饔谩?圖4.1主程序流程圖4.4 子程序設(shè)計系統(tǒng)子程序主要包括a/d轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計、鍵盤輸入控制程序設(shè)計及顯示程序設(shè)計等。4.4.1 v/f轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計v/f轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運行時，把稱重傳感器傳遞過來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞到單片機所涉及到的程序設(shè)計。設(shè)計流程圖如下圖所

41、示。 圖4.2 v/f信號讀取及處理程序4.4.2顯示子程序設(shè)計顯示子程序主要是來判斷是否需要顯示,以及如何去顯示,也是十分重要的程序之一。設(shè)計流程圖如圖所示。待添加的隱藏文字內(nèi)容3圖4.3顯示子程序流程圖4.4.3鍵盤掃描子程序的設(shè)計鍵盤電路設(shè)計成4x4矩陣式，在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲單元，再進行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。設(shè)計流程圖如圖所示。圖4.4 鍵盤掃描子程序流程圖4.5 本章小結(jié) 本章主要介紹的是本次設(shè)計的軟件部分，畫出了軟件的主程序流程圖及部分子程序流程圖。結(jié) 論隨著集成電路和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，使電子儀器的整體水平發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)的儀器

42、逐步的被智能儀器所取代。智能儀器的核心部件是單片機，因其極高的性價比得到廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，從而加快了智能儀器的發(fā)展。而傳感器作為測控系統(tǒng)中對象信息的入口，越來越受到人們的關(guān)注。傳感器好比人體“五官”的工程模擬物，它是一種能將特定的被測量信息（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或裝置本次設(shè)計中的半橋電子稱就是在以上儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計而成的。因此，只有充分了解有關(guān)智能儀器、單片機、傳感器以及各部分之間的關(guān)系才能達到要求。經(jīng)過幾個月的努力，終于按照畢業(yè)設(shè)計進度要求如期完成了實用電子秤控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計任務(wù)。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，雖然碰到了不少的困難，但是在老師的指導(dǎo)以及自

43、己的努力下，終于取得了一定成果。一、 主要工作及結(jié)論1、熟悉at89c51單片機功能及工作特性，掌握其接口擴展方法。2、通過對數(shù)據(jù)采集的分析，了解了各種傳感器、放大器及a/d轉(zhuǎn)換器和v/f轉(zhuǎn)化器對信號的轉(zhuǎn)換、傳輸有了更深的認(rèn)識。3、對鍵盤和顯示器進行選型比較，得出各種型號優(yōu)劣比。4、采用面向?qū)ο蟮乃枷?，分層次、分模塊構(gòu)建設(shè)計的總體框架。二、 存在的問題1、電子電路的設(shè)計中對各種影響因素的考慮不夠完全，比如在對過電壓情況的處理中未作防范措施。2、系統(tǒng)設(shè)計不夠優(yōu)化，有待改善。比如系統(tǒng)的超量程信號直接由單片機送入報警電路，沒有設(shè)計保護電路再入單片機處理后送入報警電路。3、沒有擴展更多電路，如日歷時鐘

44、電路、通訊接口電路等。日歷時鐘電路可以顯示購貨日期，通訊接口電路可以與上位機（pc機）進行通訊，從而將大量的商品數(shù)據(jù)存于上位機，然后通過串口或并口通訊與電子稱相連，達到遠距離控制的目的。4、對各種實用芯片價格了解不夠，選擇上任有欠缺，如所選的稱重傳感器價格較貴。5、動手能力不強，電子秤的精確度有待提高。這些都為我今后的學(xué)習(xí)和工作留下了積極的影響。employment tribunals sort out disagreements between employers and employees.you may need to make a claim to an employment trib

45、unal if: you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against you your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.for more information about dismissal and unfair dismissal, seedismissal.you can make a claim to an employment tribunal, even if you

46、 haventappealedagainst the disciplinary action your employer has taken against you. however, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal.remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within t

47、hree months of the date when the event you are complaining about happened. if your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept i.if you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed underfurther help.emplo

48、yment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you will need to give evidence under an oath or affirmation.most people find making a claim to an employment tribunal challenging. if you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you shoul

49、d get help straight away from one of the organisations listed underfurther help.if you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. this is known as adamages-based agreement. in engla

50、nd and wales, your solicitor cant charge you more than 35% of your compensation if you win the case.if you are thinking about signing up for a damages-based agreement, you should make sure youre clear about the terms of the agreement. it might be best to get advice from an experienced adviser, for e

51、xample, at a citizens advice bureau. to find your nearest cab, including those that give advice by e-mail, click onnearest cab.for more information about making a claim to an employment tribunal, seeemployment tribunals.the (lack of) air up there watch mcayman islands-based webb, the head of fifas a

52、nti-racism taskforce, is in london for the football associations 150th anniversary celebrations and will attend citys premier league match at chelsea on sunday.i am going to be at the match tomorrow and i have asked to meet yaya toure, he told bbc sport.for me its about how he felt and i would like

53、to speak to him first to find out what his experience was.uefa hasopened disciplinary proceedings against cskafor the racist behaviour of their fans duringcitys 2-1 win.michel platini, president of european footballs governing body, has also ordered an immediate investigation into the referees actio

54、ns.cska said they were surprised and disappointed by toures complaint. in a statement the russian side added: we found no racist insults from fans of cska.age has reached the end of the beginning of a word. may be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the sa

55、me day; may be back in the past, to oneself the paranoid weird belief disillusionment, these days, my mind has been very messy, in my mind constantly. always feel oneself should go to do something, or write something. twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it.一字開

56、頭的年齡已經(jīng)到了尾聲?；蛟S是愧疚于自己似乎把轉(zhuǎn)瞬即逝的很多個不同的日子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對自己那些近乎偏執(zhí)的怪異信念的醒悟，這些天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾纏?？傆X得自己自己似乎應(yīng)該去做點什么，或者寫點什么。二十年的人生軌跡深深淺淺，突然就感覺到有些事情，非做不可了。the end of our life, and can meet many things really do?而窮盡我們的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？during my childhood, think lucky money and new clothes are necessary for new year, but as the advance of the age, will be more and more found that those things are optional; junior high school, thought to have a crush on just means that the real growth, but over the