緒論1.1稱重技術(shù)和衡器的發(fā)展稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計(jì)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(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。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(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時(shí)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(qiáng)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)用已遍及到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因此，稱重技術(shù)的研究和衡器工業(yè)的發(fā)展各國都非常重視。50年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過40多年的不斷改進(jìn)與完善，我國電子衡器從最初的機(jī)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(dòng)態(tài)稱重發(fā)展：計(jì)量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點(diǎn)從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計(jì)量器具，是國計(jì)民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。1.2電子秤的組成1.2.1電子秤的基本結(jié)構(gòu)電子秤是利用物體的重力作用來確定物體質(zhì)量（重量）的測量儀器，也可用來確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。不管根據(jù)什么原理制成的電子秤均由以下三部分組成：（1）承重、傳力復(fù)位系統(tǒng)它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體，一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。(2)稱重傳感器 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(hào)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(duì)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(duì)應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對(duì)被稱物體的狀態(tài)的影響要?。荒茉谳^差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。(3)測量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測量裝置即處理稱重傳感器信號(hào)的電子線路（包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào)節(jié)器、補(bǔ)嘗元件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等）。這部分習(xí)慣上稱載荷測量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測量電路中，通常包括前置放大、濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。1.2.2電子秤的工作原理當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力－電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系(一般成正比關(guān)系)的電信號(hào)(電壓或電流等)。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機(jī)打印。一般地信號(hào)的放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。1.2.3電子秤的計(jì)量性能電子秤的計(jì)量性能涉及的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、分度數(shù)、準(zhǔn)確度等級(jí)等。（1）量程：電子衡器的最大稱量Max，即電子秤在正常工作情況下，所能稱量的最大值。（2）分度值：電子秤的測量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。用e或d來表示。（3）分度數(shù)：衡器的測量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用n表示。電子衡器的最大稱量Max可以用總分度數(shù)n與分度值d的乘積來表示，即Max=n?d（4）準(zhǔn)確度等級(jí)國際法制計(jì)量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù)n的范圍，如表1-1所示：表1-1電子秤等級(jí)分類標(biāo)志及等級(jí)電子秤種類分度數(shù)范圍特種準(zhǔn)確度基準(zhǔn)衡器n>100000高準(zhǔn)確度精密衡器10000<n≤100000中準(zhǔn)確度商業(yè)衡器1000<n≤10000普通準(zhǔn)確度粗衡器100<n≤10001.3設(shè)計(jì)思路目前,臺(tái)式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍,但存在較大的局限性：體積大、成本高、需要工頻交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤,居民用戶使用的基本是桿秤。彈簧盤秤制造工藝要求較高,彈簧的疲勞問題無法徹底解決,一旦超過彈簧彈性限度,彈簧秤就會(huì)產(chǎn)生很大誤差,以至損壞,影響到稱重的準(zhǔn)確性和可靠性,只是一種暫時(shí)的代用品,也被列入逐漸取消的行列。微控制器技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的更新速度達(dá)到了日新月異的地步。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，除了能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能外，還增加了打印和通訊功能，可以實(shí)現(xiàn)和其他機(jī)器或設(shè)備（包括上位PC機(jī)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備）交換數(shù)據(jù).除此之外，系統(tǒng)的微控制器部分選擇了兼容性比較好的AT89系列單片機(jī)，在系統(tǒng)更新?lián)Q代的時(shí)候，只需要增加很少的硬件電路，甚至僅僅刪改系統(tǒng)控制程序就能夠?qū)崿F(xiàn)。綜上所述,本課題的主要設(shè)計(jì)思路是：利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信號(hào)，經(jīng)過電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過相應(yīng)的處理后，得出當(dāng)前所稱物品的重量及總額，然后再顯示出來。此外，還可通過鍵盤設(shè)定所稱物品的價(jià)格。主要技術(shù)指標(biāo)為：稱量范圍0～10kg;分度值0.1kg，精度等級(jí)Ⅳ級(jí)。2系統(tǒng)方案論證與選型按照本設(shè)計(jì)功能的要求，系統(tǒng)由七個(gè)部分組成：測量部分、放大部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、控制器部分、顯示部分、鍵盤部分和語音部分，系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖如圖2-1所示：圖2-1設(shè)計(jì)思路框圖測量部分是利用稱重傳感器檢測壓力信號(hào)，得到微弱的電信號(hào)，而后經(jīng)放大電路處理后，送A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出?？刂破鞑糠纸邮軄碜訟/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號(hào)，并將其送至LCD顯示?？刂破鬟€可以通過對(duì)I/O口的控制，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，而后通過鍵盤來對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。2.1測量部分在設(shè)計(jì)中測量部分由稱重傳感器來完成。穩(wěn)重傳感器是一個(gè)十分重要的元件，因此對(duì)穩(wěn)重傳感器的選擇也顯的特別的重要，不僅要注意其量程和參數(shù)，還要考慮到與其相配置的各種電路的設(shè)計(jì)和性價(jià)比等等。穩(wěn)重傳感器量程的選擇可依據(jù)電子秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。本設(shè)計(jì)是學(xué)術(shù)研究，只考慮量程和精度。所以采用電阻應(yīng)變式穩(wěn)重傳感器的量程為10Kg，其測量原理：用應(yīng)變片測量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。當(dāng)彈性體受力變形時(shí)，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。由于內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出信號(hào)電壓可由下式給出：其工作原理和參數(shù)如圖2-2所示：圖2-2傳感器工作原理2.2放大部分稱重傳感器輸出電壓振幅范圍0～10mV。而A/D轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為0～5V，因此放大環(huán)節(jié)要有500倍左右的增益。零點(diǎn)和增益的溫度漂移和時(shí)間漂移極小。按照輸入電壓10mV，分辨率20000碼的情況，漂移要小于1μV。由于其具有極低的失調(diào)電壓的溫漂和時(shí)漂，從而保證了放大環(huán)節(jié)對(duì)零點(diǎn)漂移的要求。殘余的一點(diǎn)漂移依靠軟件的自動(dòng)零點(diǎn)跟蹤來徹底解決。穩(wěn)定的增益量可以保證其負(fù)反饋回路的穩(wěn)定性，并且最好選用高阻值的電阻和多圈電位器。由2.1中稱重傳感器的稱量原理可知，電阻應(yīng)變片組成的傳感器是把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成ΔR/R，而應(yīng)變電阻的變化一般都很微小，例如傳感器的應(yīng)變片電阻值120Ω，靈敏系數(shù)K=2，彈性體在額定載荷作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?000ε，應(yīng)變電阻相對(duì)變化量為：ΔR/R=K×ε=2×1000×10－6=0.002?？梢钥闯鲭娮枳兓挥?.24Ω，其電阻變化率只有0.2%。這樣小的電阻變化既難以直接精確測量，又不便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計(jì)的ΔR/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化，但是這個(gè)電壓或電流信號(hào)很小，需要增加增益放大電路來把這個(gè)電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以被A/D轉(zhuǎn)換芯片接收的信號(hào)。在前級(jí)處理電路部分，我們考慮可以采用以下幾種方案：方案一、利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成前級(jí)處理電路；普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。由于A/D轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號(hào)就會(huì)直接影響最后的測量精度。所以，此種方案不宜采用。方案二、主要由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器，而構(gòu)成的前級(jí)處理電路；差動(dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放(如OP07)做成一個(gè)差動(dòng)放大器。其設(shè)計(jì)電路如圖2-3所示：圖2-3利用普通運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動(dòng)放大器方案三、采用專用儀表放大器，如：INA126，INA122等構(gòu)成前級(jí)處理電路。本設(shè)計(jì)采用INA122儀表放大器來實(shí)現(xiàn)。2.3A/D轉(zhuǎn)換部分A/D轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會(huì)使得整個(gè)設(shè)計(jì)毫無意義。目前，世界上有多種類型的ADC，有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、積分型ADC，也有近年來新發(fā)展起來的∑-Δ型和流水線型ADC，多種類型的ADC各有其優(yōu)缺點(diǎn)并能滿足不同的具體應(yīng)用要求。目前，ADC集成電路主要有以下幾種類型：（1）并行比較A/D轉(zhuǎn)換器：如TLC5510、TLC5540等。并行比較ADC是現(xiàn)今速度最快的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣速率在1GSPS以上，通常稱為“閃爍式”ADC。它由電阻分壓器、比較器、緩沖器及編碼器四種分組成。這種結(jié)構(gòu)的ADC所有位的轉(zhuǎn)換同時(shí)完成，其轉(zhuǎn)換時(shí)間主取決于比較器的開關(guān)速度、編碼器的傳輸時(shí)間延遲等。缺點(diǎn)是：并行比較式A/D轉(zhuǎn)換的抗干擾能力差，由于工藝限制，其分辨率一般不高于8位。(2）逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器：如：ADS7805、ADS7804等。逐次逼近型ADC是應(yīng)用非常廣泛的模/數(shù)轉(zhuǎn)換方法，這一類型ADC的優(yōu)點(diǎn)：高速，采樣速率可達(dá)1MSPS；與其它ADC相比，功耗相當(dāng)?shù)?；在分辨率低?2位時(shí)，價(jià)格較低。缺點(diǎn)：在高于14位分辨率情況下，價(jià)格較高；傳感器產(chǎn)生的信號(hào)在進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換之前需要進(jìn)行調(diào)理，包括增益級(jí)和濾波，這樣會(huì)明顯增加成本。(3）積分型A/D轉(zhuǎn)換器：如：ICL7135、ICL7109、ICL1549、MC14433等。積分型ADC又稱為雙斜率或多斜率ADC，是應(yīng)用比較廣泛的一類轉(zhuǎn)換器。它的基本原理是通過兩次積分將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔。與此同時(shí)，在此時(shí)間間隔內(nèi)利用計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。積分型ADC兩次積分的時(shí)間都是利用同一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器和計(jì)數(shù)器來確定，因此所得到的表達(dá)式與時(shí)鐘頻率無關(guān)，其轉(zhuǎn)換精度只取決于參考電壓VR。此外，由于輸入端采用了積分器，所以對(duì)交流噪聲的干擾有很強(qiáng)的抑制能力。若把積分器定時(shí)積分的時(shí)間取為工頻信號(hào)的整數(shù)倍，可把由工頻噪聲引起的誤差減小到最小，從而有效地抑制電網(wǎng)的工頻干擾。這類ADC主要應(yīng)用于低速、精密測量等領(lǐng)域，如數(shù)字電壓表。其優(yōu)點(diǎn)是：分辨率高，可達(dá)22位；功耗低、成本低。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換速率低，轉(zhuǎn)換速率在12位時(shí)為100～300SPS。

(4）壓頻變換型ADC：其優(yōu)點(diǎn)是：精度高、價(jià)格較低、功耗較低。缺點(diǎn)是：類似于積分型ADC，其轉(zhuǎn)換速率受到限制，12位時(shí)為100～300SPS?？紤]到本系統(tǒng)中對(duì)物體重量的測量和使用的場合，精度要求不是很苛刻，轉(zhuǎn)換速率要求也不高，而雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器精度高，具有精確的差分輸入，重要的是輸入阻抗高（大于），可自動(dòng)調(diào)零，有超量程信號(hào)輸出，全部輸出于TTL電平兼容。且雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。對(duì)正負(fù)對(duì)稱的工頻干擾信號(hào)積分為零，所以對(duì)50Hz的工頻干擾抑制能力較強(qiáng)，對(duì)高于工頻干擾（例如噪聲電壓）已有良好的濾波作用。只要干擾電壓的平均值為零，對(duì)輸出就不產(chǎn)生影響。尤其對(duì)本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號(hào)，很容易受到工頻信號(hào)的影響。根據(jù)系統(tǒng)的精度要求以及綜合的分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用了8位A/D轉(zhuǎn)換器AD0804。2.4控制器部分本設(shè)計(jì)由于要求必須使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器,而且以單片機(jī)為主控制器的設(shè)計(jì)，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)和測量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新型的只需要改變軟件程序就可以更新?lián)Q代的“智能化測量控制系統(tǒng)”。這種新型的智能儀表在測量過程自動(dòng)化、測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。再則由于系統(tǒng)沒有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，又考慮到本設(shè)計(jì)中程序部分比較大，根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的分析，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡單的的系統(tǒng)，可以選用帶EPROM的單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，這樣電路也可簡化。INTEL公司的8051和8751都可使用，在這里選用ATMENL生產(chǎn)的AT89SXX系列單片機(jī)。AT89SXX系列與MCS-51相比有兩大優(yōu)勢：第一，片內(nèi)存儲(chǔ)器采用閃速存儲(chǔ)器，使程序?qū)懭敫臃奖?；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整個(gè)硬件電路體積更小。此外價(jià)格低廉、性能比較穩(wěn)定的MCPU，具有8K×8ROM、256×8RAM、2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位I/O接口。這些配置能夠很好地實(shí)現(xiàn)本儀器的測量和控制要求最后我們最終選擇了AT89S52這個(gè)比較常用的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。AT89S52內(nèi)部帶有8KB的程序存儲(chǔ)器，基本上已經(jīng)能夠滿足我們的需要。2.5顯示部分方案一、LED顯示：LED就是lightemittingdiode，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)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)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(gè)條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的?？蓪?shí)現(xiàn)0～9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(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接。在設(shè)計(jì)中使用LED顯示塊構(gòu)成N位LED顯示器。N位LED顯示器有N根位選線和8*N根段選線。根據(jù)顯示方式不同，位選線與段選線的連接方法不同。段選線控制字符選擇，位選線控制顯示位的亮、暗。LED顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。在多位LED顯示時(shí)，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由響應(yīng)的I/O口線控制。其中兩片74LS244分別用于段信號(hào)和位信號(hào)的驅(qū)動(dòng)，74LS273用于段信號(hào)的鎖存，其鎖存地址為7FFFH。如圖2-4所示：圖2-4LED數(shù)碼管顯示方式方案二、LCD顯示：LCD液晶顯示器是LiquidCrystalDisplay的簡稱，LCD的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)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(chǎn)生畫面。比LED要好的多，但是價(jià)錢較其貴。在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和LED數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單，在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過，在此不作介紹，本章重點(diǎn)介紹字符型液晶顯示器的應(yīng)用。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。（2）數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。（3）體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。（4）功耗低：相對(duì)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(dòng)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(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)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(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)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）線段的顯示：點(diǎn)陣圖形式液晶由M×N個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×16個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。（2）字符的顯示：用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6×8或8×8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個(gè)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，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。（3）漢字的顯示：漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5……右邊為2、4、6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個(gè)完整漢字。1602字符型LCD簡介：字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。我們以1602LCD字符型液晶顯示器為例。1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：16×2個(gè)字符、芯片工作電壓：4.5—5.5V、工作電流：2.0mA(5.0V)、模塊最佳工作電壓：5.0V、字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm。由于本次設(shè)計(jì)的顯示模塊需要顯示多位數(shù)字，如果采用數(shù)碼管顯示的話將會(huì)占用多個(gè)單片機(jī)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。2.6鍵盤部分鍵盤輸入是人機(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。操作者通過鍵盤向系統(tǒng)發(fā)送各種指令或置入必要的數(shù)據(jù)信息。因此鍵盤模塊設(shè)計(jì)的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。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(hào)后作相應(yīng)的功能處理。因此，相對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來說鍵盤接口信號(hào)是輸入信號(hào)。由于電子秤需要設(shè)置單價(jià)（十個(gè)數(shù)字鍵），還具有去皮、累加、清零等功能，總共需設(shè)置17個(gè)鍵（包括一個(gè)復(fù)位鍵）。鍵盤的擴(kuò)展有以下方案：方案一、專用芯片式設(shè)計(jì)：專用鍵盤處理芯片一般功能比較完善，芯片本身能完成對(duì)按鍵的編碼、掃描、消抖和重鍵等問題的處理，甚至還集成了顯示接口功能。列如Intel8279是一種為8位微處理器設(shè)計(jì)的比較成熟的通用鍵盤/顯示器接口芯片，其功能有：接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)，并作預(yù)處理；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。專用鍵盤處理芯片的優(yōu)點(diǎn)很明顯，可靠性高，口簡單，使用方便，適合處理按鍵較多的情況。但在很多應(yīng)用場合，考慮成本因素，可能并不是最佳選擇。方案二、矩陣式鍵盤設(shè)計(jì)：矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤，用I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。例如，用2×2的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成4個(gè)鍵的鍵盤，4×4行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成16個(gè)鍵的鍵盤，如圖2-5所示。因此，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，可以節(jié)省I/O口線。相對(duì)于專用芯片式可以節(jié)省成本，且更為靈活。缺點(diǎn)就是需要用軟件處理消抖、重鍵等問題。圖2-54×4矩陣鍵盤結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，16個(gè)按鍵使用4×4矩陣式鍵盤，另外一個(gè)復(fù)位鍵使用獨(dú)立式按鍵實(shí)現(xiàn)。2.7語音部分本設(shè)計(jì)采用電子秤專用語音芯片sc1010b，sc1010b采用臺(tái)灣最新母體，真人語音報(bào)數(shù)，外圍元件少，電路簡單，控制方便，成本低。sc1010b的電氣特性：電源電壓VDD：2.4～3.6V、靜態(tài)電流：Isb≤5μA、工作電流：Iop=2mA(noload)、音頻輸出方式：PWM（D/A）輸出8歐0.5W喇叭。3硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路，此電路由AT89S52的最小系統(tǒng)電路、數(shù)據(jù)采集電路、顯示電路、語音電路和鍵盤電路組成。3.1AT89S52的最小系統(tǒng)電路AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路及單片機(jī)構(gòu)成。3.1.1、單片機(jī)芯片AT89S52介紹：單片機(jī)采用MCS-51系列單片機(jī)。由ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。而且，它還具有一個(gè)看門狗（WDT）定時(shí)/計(jì)數(shù)器，如果程序沒有正常工作，就會(huì)強(qiáng)制整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位，還可以在程序陷入死循環(huán)的時(shí)候，讓單片機(jī)復(fù)位而不用整個(gè)系統(tǒng)斷電，從而保護(hù)你的硬件電路。AT89S52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2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，片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。3.1.2、單片機(jī)管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，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(shí)，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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”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AT89S52的一些特殊功能口，如表3-1所示：表3-1P3.0口引腳功能表P3口引腳第二功能P3.0RXD（串行口輸入）P3.1TXD（串行口輸出）P3.2INT0（外部中斷0輸入）P3.3INT1（外部中斷1輸入）P3.4T0（定時(shí)器0外部脈沖輸入）P3.5T1（定時(shí)器1外部脈沖輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖輸出）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖輸出）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，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(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。AT89S52芯片管腳圖如下：圖3-1AT89S52芯片管腳圖3.1.3、AT89S52的最小系統(tǒng)電路構(gòu)成：AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路及單片機(jī)構(gòu)成。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運(yùn)行。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。當(dāng)MCS-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器PC＝0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。51單片機(jī)的復(fù)位是由RESET引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過24個(gè)振蕩周期后，51單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。3.2數(shù)據(jù)采集電路數(shù)據(jù)采集電路由測量電路、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路組成。3.2.1測量電路及放大電路測量部分由稱重傳感器來完成，但是在protues中沒有穩(wěn)重傳感器，根據(jù)其原理，在仿真電路中用電橋電路來代替，由于采用的壓電傳感器輸出的電壓信號(hào)比較弱，直接輸送給A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)無法正常完成轉(zhuǎn)換，需要進(jìn)行信號(hào)放大，這樣才能保證信號(hào)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。放大電路采用INA122儀表放大器。INA122是精密低噪聲信號(hào)采集儀表放大器，內(nèi)部采用2個(gè)運(yùn)放設(shè)計(jì)，使之具有非常低的靜態(tài)電流的優(yōu)越性能，可用于便攜式儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。INA122工作在很寬的單電源供電下(2．2～36V)，靜態(tài)電流僅60μA。用一個(gè)外部電阻，可設(shè)定從5～10000V／V的任意增益值。激光校正保證了極低失調(diào)電壓及漂移和優(yōu)越的共模抑制。在噪聲環(huán)境或高阻電源應(yīng)用時(shí)，芯片電源端要用電容濾波，且應(yīng)盡可能靠近芯片電源腳放置。基準(zhǔn)端必須是低阻連接，如有10Ω串聯(lián)電阻，則共模抑制比將下降約80dB(G=1)。增益與RG的選擇如下表所示。增益G=5200kΩ／RG，公式中\(zhòng)o"IC庫存:200k"200kΩ等于\o"IC庫存:INA122"INA122內(nèi)部兩個(gè)反饋回路電阻之和。內(nèi)部兩個(gè)反饋電阻是經(jīng)過激光校正的，因此外部電阻RG的選用對(duì)增益影響就很大，應(yīng)選用穩(wěn)定性好、溫度漂移小的電阻。INA122采用8腳塑封DIP和SO-8封裝。以下是INA122的引腳功能：（1）1、8腳：RG，增益設(shè)置端，一般接入精密電阻；（2）3、2腳：IN+、IN-，差分正負(fù)輸入端，一般輸入傳感器信號(hào)；（3）7、4腳：V+、V-，正負(fù)電源輸入端，一般各自與地接入0.1uf的去耦電容器；（4）5腳：參考輸入端，通常接地；（5）6腳：放大器輸入端。測量電路及放大電路仿真圖如下所示：圖3-2測量電路及放大電路3.2.2A/D轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計(jì)采用的A/D芯片為ADC0804，它是CMOS8位單通道逐次漸近型的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，這類型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十至幾百us）、分辨率高外，還有價(jià)錢便宜的優(yōu)點(diǎn)，其轉(zhuǎn)換原理如下：第一次尋找結(jié)果：10000000（若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位=假設(shè)位=1）第二次尋找結(jié)果：11000000（若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位=假設(shè)位=1）第三次尋找結(jié)果：11000000（若假設(shè)值>輸入值，則尋找位=該假設(shè)位=0）第四次尋找結(jié)果：11010000（若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位=假設(shè)位=1）第五次尋找結(jié)果：11010000（若假設(shè)值>輸入值，則尋找位=該假設(shè)位=0）第六次尋找結(jié)果：11010100（若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位=假設(shè)位=1）第七次尋找結(jié)果：11010110（若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位=假設(shè)位=1）第八次尋找結(jié)果：11010110（若假設(shè)值>輸入值，則尋找位=該假設(shè)位=0）這樣使用二分法的尋找方式，只要8次尋找，就能完成轉(zhuǎn)換的動(dòng)作。其規(guī)格及引腳圖如圖3-3所示：圖3-3：ADC0804規(guī)格及引腳分配圖其引腳功能如下：/CS：芯片片選信號(hào)，低電平有效，即/CS=0,該芯片才能正常工作，在外接多個(gè)ADC0804芯片時(shí)，該信號(hào)可以作為選擇地址使用，通過不同的地址信號(hào)使能不同的ADC0804芯片，從而可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)ADC通道的分時(shí)復(fù)用。/WR:啟動(dòng)ADC0804進(jìn)行ADC采樣，該信號(hào)低電平有效，即/WR信號(hào)由高電平變成低電平時(shí)，觸發(fā)一次ADC轉(zhuǎn)換。/RD:低電平有效，即/RD=0時(shí)，可以通過數(shù)據(jù)端口DB0～DB7讀出本次的采樣結(jié)果。UIN（+）和UIN（-）：模擬電壓輸入端，模擬電壓輸入接UIN（+）端，UIN（-）端接地。雙邊輸入時(shí)UIN（+）、UIN（-）分別接模擬電壓信號(hào)的正端和負(fù)端。當(dāng)輸入的模擬電壓信號(hào)存在“零點(diǎn)漂移電壓”時(shí)，可在UIN（-）接一等值的零點(diǎn)補(bǔ)償電壓，變換時(shí)將自動(dòng)從UIN（+）中減去這一電壓。VREF/2：參考電壓接入引腳，該引腳可外接電壓也可懸空，若外界電壓，則ADC的參考電壓為該外界電壓的兩倍，如不外接，則Vref與Vcc共用電源電壓，此時(shí)ADC的參考電壓即為電源電壓Vcc的值。CLKR和CLKIN：外接RC電路產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器所需的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘頻率CLK=1/1.1RC，一般要求頻率范圍100KHz～1.28MHz。AGND和DGND：分別接模擬地和數(shù)字地。/INT:中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出引腳，該引腳低電平有效，當(dāng)一次A/D轉(zhuǎn)換完成后，將引起/INT=0，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，該引腳應(yīng)與微處理器的外部中斷輸入引腳相連（如51單片機(jī)的INT0,INT1腳），當(dāng)產(chǎn)生/INT信號(hào)有效時(shí)，還需等待/RD=0才能正確讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，若ADC0804單獨(dú)使用，則可以將/INT引腳懸空。DB0~DB7：輸出A/D轉(zhuǎn)換后的8位二進(jìn)制結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換電路如下圖所示：圖3-4A/D轉(zhuǎn)換電路3.3顯示電路字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，本設(shè)計(jì)采用16*2行的模塊。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，使用仿便簡單。1602液晶模塊各引腳接口說明如表3-2所示：表3-2LCD引腳功能表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)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1602液晶模塊與單片機(jī)連接圖如下所示：圖3-5顯示電路3.4語音電路電子秤專用語音芯片sc1010b儲(chǔ)存的語音內(nèi)容如表3-3所示，每次發(fā)脈沖觸發(fā)信號(hào)前先發(fā)RST復(fù)位脈沖，等待100us后，再發(fā)觸發(fā)信號(hào),發(fā)N個(gè)觸發(fā)信號(hào)放第N段語音。表3-3語音內(nèi)容地址語音內(nèi)容地址語音內(nèi)容1無14千2015點(diǎn)3116元4217角5318分6419單價(jià)7520公斤8621金額9722重量10823總計(jì)11924您好12十25謝謝13百電子秤專用語音芯片sc1010b的引腳功能如表3-4所示：表3-4引腳功能腳號(hào)名稱功能1RT脈沖計(jì)數(shù)復(fù)位2CT脈沖觸發(fā)信號(hào)3BUY工作狀態(tài)反饋4IOC5VS電源負(fù)6W1C7VD電源正8W/CAC信號(hào)輸出電子秤專用語音芯片sc1010b與單片機(jī)連接圖如圖3-6所示：圖3-6語音電路4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)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(diǎn)：⑴分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對(duì)復(fù)雜的問題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計(jì)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。⑵根據(jù)算法畫流程圖：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(cuò)的可能性。⑶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(gè)有機(jī)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(jì)方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對(duì)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(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。4.1主程序流程圖圖4-1主程序流程圖主程序如下：voidmain(){lcdini();date=0;rst=1;delayus(13);rst=0;delayus(13);while(1){key=jpsm();weight=adc0804();if(key==11) price=djsz();sjxs(weight,price);if(key==15) speaks();}}4.2A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖圖4-2A/D轉(zhuǎn)換流程圖A/D轉(zhuǎn)換子程序如下：uintadc0804()//AD轉(zhuǎn)換子程序{uinti,ad[10],adv,adc;staticuintpi;floatfad;if(key==14)pi=0;for(i=0;i<10;i++) { wr=0;_nop_(); wr=1;_nop_(); rd=1;_nop_(); rd=0;_nop_(); ad[i]=P1; rd=1; }adv=add(ad)/10;fad=(float)adv*3.903;adc=(uint)fad;if(adc%10>4)//四舍五入 adc=adc+10;adc=adc/10;if(key==12)//去皮 pi=adc;return(adc-pi);}4.3鍵盤掃描子程序流程圖圖4-3鍵盤掃描流程圖鍵盤掃描子程序如下：ucharjpsm()//鍵盤掃描{ucharnum=16;//num是鍵值，沒鍵按下時(shí)是16uchari=0;//按鍵松開標(biāo)志P3=0xf0;if(P3!=0xf0){delayms(10);//延時(shí)消抖if(P3!=0xf0) {switch(P3) {case0x70:num=0;break; case0xb0:num=1;break; case0xd0:num=2;break; case0xe0:num=3;break; default:break; } P3=0x0f; switch(P3) {case0x07:num+=0;break; case0x0b:num+=4;break; case0x0d:num+=8;break; case0x0e:num+=12;break; default:break; } i=1; while(i) { P3=0xf0; if(P3==0xf0) i=0; } }}returnnum;}4.4顯示子程序流程圖圖4-4顯示流程圖顯示子程序如下：voidsjxs(uintda,uintp)//數(shù)據(jù)顯示{ucharsj[10],i;staticfloatjsz,ljz,zl,dj;jsz=zl*dj;//計(jì)算總價(jià)sum=jsz+ljz; if(key==13)//累加 ljz=sum; if(key==14)//清零 ljz=0;sum1=(uint)sum;sum2=(sum-sum1)*100;if(sum2%10>4)sum=sum+0.1;sum1=(uint)sum;sum2=(sum-sum1)*100;sj[0]=da/10;sj[1]=da%10;zl=sj[0]+sj[1]*0.1;sj[2]=p/100;sj[3]=p/10%10;sj[4]=p%10;dj=sj[2]*10+sj[3]+sj[4]*0.1;sj[5]=sum1/1000;sj[6]=sum1/100%10;sj[7]=sum1/10%10;sj[8]=sum1%10;sj[9]=sum2/10;setpos(0x03);for(i=0;i<2;i++) {writedata(num[sj[i]]); if(i==0) writedata('.'); }setpos(0x0b);for(i=2;i<5;i++) { writedata(num[sj[i]]); if(i==3) writedata('.'); }setpos(0x46);for(i=5;i<10;i++) { writedata(num[sj[i]]); if(i==8) writedata('.'); }}5總結(jié)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我花了大量的時(shí)間和精力進(jìn)行資料查閱和調(diào)試電路板，結(jié)合自己所學(xué)，認(rèn)真解決每一個(gè)功能模塊中遇到的問題。在設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊之前，我用Protues仿真軟件進(jìn)行了各個(gè)模塊的仿真，并最終確定一個(gè)總的電路原理圖。但由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，電路中還有些功能不夠完善，有寫參數(shù)不夠精確，而且抗干擾能力也不夠好?？傊?，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了怎樣把自己所學(xué)的書本知識(shí)應(yīng)用到實(shí)處?？吹阶约涸O(shè)計(jì)的功能電路能在仿真軟件中運(yùn)行、調(diào)試好的電路正確運(yùn)行，我有了很大的成就感。另外，通過具體的操作，我掌握了各個(gè)功能模塊的接口設(shè)計(jì)方法，無論是在設(shè)計(jì)思想還是在動(dòng)手能力上都有了很大的提高。致謝經(jīng)過幾個(gè)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。

在這里要感謝我的導(dǎo)師恩德老師。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩恩德老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。

最后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。

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delayus(13); date=0; delayus(13); }}voidmang(){uinti;for(i=0;i<50;i++) { delayms(100); if(busy==0) break; }}voidspeaks(){uchari;sp[0]=sum1/1000+2;sp[2]=sum1/100%10+2;sp[4]=sum1/10%10+2;sp[6]=sum1%10+2;sp[8]=sum2/10+2;if(sp[0]!=2) { for(i=0;i<10;i++) { speak(sp[i]); mang(); if(sp[2]==2&&sp[4]==2&&sp[6]==0&&i==2) i+=4; if(sp[4]==2&&sp[6]==2&&i==4) i+=2; if(sp[2]==2&&i==2) i++; if(sp[4]==2&&i==4) i++; if(sp[6]==2&&i==5) i++; if(sp[8]==2&&i==7) break; } }elseif(sp[2]!=2) { for(i=2;i<10;i++) { speak(sp[i]); mang(); if(sp[4]==2&&sp[6]==2&&i==4) i+=2; if(sp[4]==2&&i==4) i++; if(sp[6]==2&&i==5) i++; if(sp[8]==2&&i==7) break; } } elseif(sp[4]!=2) { for(i=4;i<10;i++) { speak(sp[i]); mang(); if(sp[6]==2&&i==5) i++; if(sp[8]==2&&i==7) break; } } elseif(sp[6]!=2) { for(i=6;i<10;i++) { speak(sp[i]); mang(); if(sp[8]==2&&i==7) break; } } elseif(sp[8]!=2) { for(i=8;i<10;i++) { speak(sp[i]); mang(); } }}voidlcdbusy()//LCD忙信號(hào)檢測{P0=0xff;rs=0;rw=1;e=1;_nop_();_nop_();while(P0&0x80){e=0;_nop_();_nop_();e=1;_nop_();_nop_();}e=0;}voidwritecmd(ucharcmd)//寫指令{lcdbusy();rs=0;rw=0;e=1;P0=cmd;_nop_();_nop_();e=0;}voidwritedata(uchardat)//寫數(shù)據(jù){lcdbusy();rs=1;rw=0;e=1;P0=dat;_nop_();_nop_();e=0;}voidsetpos(ucharpos)//顯示位置設(shè)置{writecmd(pos|0x80);}voidlcdini()//初始化{writecmd(0x38);writecmd(0x06);writecmd(0x0c);writecmd(0x01);setpos(0x01);writedata('W');writedata(':');setpos(0x09);writedata('P');writedata(':');setpos(0x44);writedata('S');writedata(':');}uintadd(uinta[10])//累加{uinti=0,s=0;for(i=0;i<10;i++)s+=a[i];returns;}uintadc0804()//AD轉(zhuǎn)換子程序{uinti,ad[10],adv,adc;staticuintpi;floatfad;if(key==14)pi=0;for(i=0;i<10;i++) { wr=0;_nop_(); 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