電阻應(yīng)變儀電子秤系統(tǒng)單片機(jī)控制的硬件和軟件設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u29487電阻應(yīng)變儀電子秤系統(tǒng)單片機(jī)控制的硬件和軟件設(shè)計(jì)案例 113760第1章硬件電路設(shè)計(jì) 1266281.1單片機(jī)控制系統(tǒng) 1279071.1.1晶振電路 2116651.1.2復(fù)位電路 3216201.2HX711芯片 3247271.34×4鍵盤 3190641.4LCD1602液晶顯示 4286451.5報(bào)警模塊 527807第2章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 6114862.1主程序設(shè)計(jì) 642322.2LCD顯示程序設(shè)計(jì) 8249062.3按鍵程序設(shè)計(jì) 8第1章硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)的主要技術(shù)特點(diǎn)就是采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)電阻應(yīng)變片式傳感器來(lái)完成對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)自動(dòng)采集的工作，采用電子秤專用的24位數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711完成A/D轉(zhuǎn)換步驟，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送至單片機(jī)，而結(jié)果顯示由LCD1602液晶顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)。若系統(tǒng)故障，則通過(guò)蜂鳴器報(bào)警、LED發(fā)光以示警。具體控制流程圖4-1所示。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC1控制流程圖1.1單片機(jī)控制系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)及晶振電路和復(fù)位控制電路連接組成的系統(tǒng)主控電路，是作為整個(gè)系統(tǒng)功能能夠?qū)崿F(xiàn)的核心組成單元，其連接方式如圖4-2所示。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC2單片機(jī)控制系統(tǒng)電路1.1.1晶振電路AT89C51內(nèi)部振蕩器由一個(gè)高增益反相時(shí)鐘脈沖信號(hào)放大器構(gòu)成。若需要形成時(shí)鐘脈沖，外部還需要附加額外的時(shí)鐘緩沖電路。本設(shè)計(jì)考慮采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接晶體振蕩器X1，從而構(gòu)成穩(wěn)定的內(nèi)部自激振蕩器，將脈沖信號(hào)送入到內(nèi)部時(shí)鐘電路。晶振電路中電容C2和C3的值通常選擇為30pF左右，晶振X1選擇為12MHz。為了更好地保證振蕩器的穩(wěn)定性，能夠可靠地工作，有效地減小寄生電容，振蕩器電容與單片機(jī)引腳XTAL1和XTAL2的距離應(yīng)該盡可能的小。其具體連接方式如圖4-3所示。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC3晶振電路1.1.2復(fù)位電路通過(guò)采用按鍵復(fù)位加上電復(fù)位構(gòu)成復(fù)位電路，當(dāng)復(fù)位按鍵按下后，復(fù)位端短接迅速放電，使單片機(jī)引腳RST變?yōu)楦唠娖?；?dāng)復(fù)位按鍵彈起后，電源對(duì)1μF的電容C1重新充電，RST引腳端產(chǎn)生復(fù)位正脈沖。單片機(jī)的31腳（EA）接+5V電源，表示允許使用片內(nèi)ROM，其連接方式如圖4-4所示。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC4復(fù)位電路1.2HX711芯片電阻應(yīng)變片式傳感器輸出的差模信號(hào)可直接送入HX711，利用HX711內(nèi)部通道A（可編程增益128倍）對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，再由后半部分的A/D轉(zhuǎn)換把采集到的24位不同電平通過(guò)DOUT口送至單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，并通過(guò)兩個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)重量數(shù)值的校準(zhǔn)加減。HX711芯片部分的連接電路如圖4-5所示。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC5HX711芯片的連接電路1.34×4鍵盤該按鍵電路主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)輸入物品的單價(jià)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換的控制功能。它具體包括數(shù)字鍵0-9、小數(shù)點(diǎn)、去皮鍵、清零鍵和累加鍵。按鍵輸入電路通過(guò)4×4矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能，4×4矩陣鍵盤電路如圖4-6所示。一組為行線，一組列線，按鍵放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，圖中的每一個(gè)按鍵都通過(guò)不同的行線和列線與主機(jī)相連，所以只需要8條測(cè)試線。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，與此鍵相連的行線與列線都會(huì)導(dǎo)通，而行線在無(wú)鍵按下時(shí)處于高電平，必須使所有的列線處在低電平，因?yàn)槿绻屗械牧芯€處在高電平，那么按鍵按下與否都不會(huì)引起行線電平的變化。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC64×4鍵盤電路4×4矩陣鍵盤按鍵的功能分配如表4-1所示：表4-SEQ表4-\*ARABIC1按鍵配置表去皮清除校準(zhǔn)-校準(zhǔn)+本文設(shè)計(jì)的電子秤開機(jī)時(shí)默認(rèn)重量數(shù)值為0，即直接忽略托盤重量，這樣有利于提高稱重的精確度，也簡(jiǎn)化了操作，更加方便實(shí)用。其能夠?qū)崿F(xiàn)功能，即通過(guò)數(shù)字鍵和小數(shù)點(diǎn)鍵正確輸入單價(jià)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出總價(jià)，并在液晶顯示器上顯示出重量、單價(jià)、總價(jià)。1.4LCD1602液晶顯示本設(shè)計(jì)顯示部分采用LCD1602液晶顯示模塊，其引腳功能如下：引腳1和引腳2為液晶LCD1602接地和電源引腳；引腳3為液晶背光亮度調(diào)節(jié)引腳，通過(guò)10K電位器接地來(lái)調(diào)節(jié)背光亮度；液晶片選控制引腳為引腳4（RS）、引腳5（RW）、引腳6（E），分別連接到單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2端口；7~14引腳為數(shù)據(jù)接口，與單片機(jī)的P0口相連以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。而P0口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，所以需要外接一上拉電阻。LCD1602液晶顯示模塊與單片機(jī)的連接電路如圖4-7所示。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC7LCD1602液晶顯示電路1.5報(bào)警模塊本文設(shè)計(jì)的報(bào)警指示電路的功能主要是為防止重物的重量超過(guò)系統(tǒng)的最大量程而損壞傳感器。同時(shí)系統(tǒng)還設(shè)置了按鍵時(shí)蜂鳴器觸發(fā)提示功能，避免誤觸情況的發(fā)生。超重報(bào)警指示電路由蜂鳴器報(bào)警電路和LED燈光報(bào)警電路共同構(gòu)成。單片機(jī)通過(guò)I/O口來(lái)控制三極管的基極，當(dāng)單片機(jī)的I/O口輸出為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器的正極與電源接通，蜂鳴器則會(huì)通電并發(fā)出報(bào)警聲；當(dāng)單片機(jī)的I/O口輸出為高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器則會(huì)停止報(bào)警。蜂鳴器報(bào)警電路如圖4-8所示。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC8蜂鳴器在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)還加設(shè)了LED燈光報(bào)警，當(dāng)單片機(jī)的I/O口輸出為高電平時(shí)，LED導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)聲光同步報(bào)警，更利于保護(hù)傳感器。LED燈光報(bào)警電路如圖4-9所示。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC9LED燈第2章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.1主程序設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面：一是初始化系統(tǒng)；二是按鍵檢測(cè)；三是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行顯示。這三個(gè)方面的操作分別在主程序中進(jìn)行。程序采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣程序結(jié)構(gòu)清楚，易編程，易讀性高，也便于調(diào)試和修改。系統(tǒng)軟件部分主程序流程圖如圖5-1所示。主程序流程圖給出了系統(tǒng)工作的基本過(guò)程。圖5-SEQ圖5-\*ARABIC1主程序流程圖2.2LCD顯示程序設(shè)計(jì)顯示子程序主要是用來(lái)配置指令，按照LCD1602的操作說(shuō)明以及時(shí)序要求配置底層文件。其顯示流程圖如圖5-2所示。圖5-SEQ圖5-\*AR