1、 論文題目：基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì) 姓名：張延海姓名：張延海 專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)老師：馬惠蘭指導(dǎo)老師：馬惠蘭 摘摘 要要 衡器是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚闹匾獌x器，衡器的發(fā)展是關(guān)系國(guó) 計(jì)民生關(guān)鍵之一。衡器的應(yīng)用已遍及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，并取得了顯 著的經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，隨著電子科技的飛速發(fā)展，桿秤已越來(lái)越難以滿 足人們的日常生活需求，電子秤的應(yīng)用也逐漸越來(lái)越重要。本文重點(diǎn)介紹 了基于單片機(jī)的簡(jiǎn)單電子秤的一些基本構(gòu)造原理和功能。 本設(shè)計(jì)以 AT89C51 單片機(jī)為控制芯片，附以傳感器電路，調(diào)理放大電 路，模/數(shù)轉(zhuǎn)換

2、電路， ，鍵盤(pán)電路和顯示電路等，然后利用編程語(yǔ)言進(jìn)行編 程實(shí)現(xiàn)，并由 4x4 矩陣鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的操作，最后由 LCD 液晶顯示器實(shí)現(xiàn)。 此系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)基本的稱(chēng)重顯示，單價(jià)輸入以及總金額計(jì)算。放上重物 （即傳感器受力） ，當(dāng)輸入單價(jià)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算貨物價(jià)值。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 電子秤，單片機(jī)，AT89C51，LCD ABSTRACT Weighing apparatus is an indispensable important instrument in our daily life. The development of Weighing apparatus has a key factor

3、in our life. The application of weighing apparatus has already spread to national economy in all areas , and have got singnificant economic benefits. In recent years, with the rapid development of electronic technology, the steelyard has become more and more difficult to meet people daily life deman

4、d , so the application of electronic scales have become more and more important. This paper mainly introduced some of the basic construction principle and function of the electronic scales . This design use AT89C51 single-chip microcomputer as the control chip . Attached with sensor circuit , regula

5、te amplifier circuit, A/D conversion circuit, keyboard circuit and display circuit. Then use the programming language and 4x4 matrix keyboard for controlling. AT last ,we use LCD monitor to display the result. This system can realize the basic weighing displaying , unit price input, and total amount

6、. When put things on the electronic scales (the sensor being stressed),if you put in the unit price, the system will automatically calculate the total value of the goods. Key words: Electronic scales ,Single-chip microcomputer,AT89C51,LCD 目目 錄錄 第第 1 1 章章 緒論緒論 1 1. 1 稱(chēng)重和衡器技術(shù)的發(fā)展 1 1.2 選題背景和意義2 1.3 設(shè)計(jì)目

7、的2 1.4 設(shè)計(jì)要求2 1.5 電子秤簡(jiǎn)介2 1.5.1 電子秤基本結(jié)構(gòu)3 1.5.2 電子秤的工作原理3 第第 2 2 章章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 4 2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)4 2.2 各模塊設(shè)計(jì)與選擇4 2.2.1 控制器部分4 2.2.2 傳感器模塊5 2.2.3 調(diào)理放大模塊7 2.2.4 模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊8 2.2.5 鍵盤(pán)模塊10 2.2.6 顯示模塊11 第第 3 3 章章 電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)13 3.1.1 控制器13 3.1.2 傳感器13 3.1.3 A/D 轉(zhuǎn)換14 3.1.4 鍵盤(pán)15 3.1.5 顯示器16 3.2 軟件系統(tǒng)

8、設(shè)計(jì)17 3.2.1 單價(jià)顯示程序設(shè)計(jì)17 3.2.2 重量顯示程序設(shè)計(jì)18 3.2.3 金額顯示程序設(shè)計(jì)19 3.2.4 運(yùn)算模塊20 第第 4 4 章章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真系統(tǒng)調(diào)試與仿真 21 4.1 系統(tǒng)軟件調(diào)試21 4.2 仿真22 4.3 仿真程序22 4.4 調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題22 結(jié)結(jié) 論論 24 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 26 附附 錄錄 27 致致 謝謝 37 第第 1 1 章章 緒論緒論 1. 1 稱(chēng)重和衡器技術(shù)的發(fā)展 稱(chēng)重作為計(jì)量的一種手段，在國(guó)計(jì)民生的各個(gè)領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。而 衡器的發(fā)展水平，很大程度的影響了各行業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效 益。 。人們由最初的等量交換，逐漸發(fā)展

9、為利用簡(jiǎn)單的秤來(lái)作為衡量的標(biāo)準(zhǔn)， ，并開(kāi)始普及。隨著社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械秤已越來(lái)越難以滿足人們的 需求。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的帶動(dòng)下，電子秤應(yīng)運(yùn)而生，極大地方便了人 們的需求。 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， 機(jī)電結(jié)合式電子衡器初步形成，經(jīng)過(guò) 40 多年的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)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。我國(guó)電子 衡器的技術(shù)裝備和檢測(cè)試驗(yàn)手段也基本達(dá)到國(guó)際 90 年代中期的水平，電子 衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新的發(fā)展?？偨Y(jié)過(guò)去，電子稱(chēng)重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng) 重向動(dòng)態(tài)稱(chēng)重發(fā)展；計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單 參數(shù)測(cè)量

10、向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱(chēng)重和動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的研究與應(yīng)用。 通過(guò)分析這些年電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子衡器 總的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、模塊化、集成化、智能化；技術(shù)性能則趨向于速 率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；功能則趨向于稱(chēng)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。衡器是國(guó)家法定計(jì)量器具，是國(guó)計(jì)民生、國(guó)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。 21世紀(jì)，電力電子技術(shù)飛速發(fā)展，使得電子產(chǎn)品也變得十分豐富，給 人們帶來(lái)了極大的方便。作為人們生活中不可缺

11、少的一部分，電子秤的發(fā) 展也十分重要。種類(lèi)豐富，功能多樣的電子秤為人們節(jié)省了時(shí)間，提高了 工作效率。 1.2 選題背景和意義 電子秤是日常生活中常用的電子衡器，廣泛應(yīng)用于大型超市、商場(chǎng)、物 流配送中心。但是在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，電子秤仍難以普及，傳統(tǒng)的杠桿機(jī)械 秤仍占據(jù)著主要地位。目前市場(chǎng)上使用的稱(chēng)量工具，或者是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或 者運(yùn)行不可靠，且成本高，精度穩(wěn)定性不好，調(diào)正時(shí)間長(zhǎng)，易損件多，維 修困難，裝機(jī)容量大，能源消耗大，生產(chǎn)成本高等各種因素導(dǎo)致需要一種 有實(shí)用價(jià)值的電子秤系統(tǒng)，既能滿足日常需求，克服上述諸多缺點(diǎn)，又能 很好地普及，具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。 1.3 設(shè)計(jì)目的 通過(guò)所學(xué)知識(shí)和相關(guān)資料，

12、完成基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易的電子秤的設(shè)計(jì)， 掌握以單片機(jī)為核心的控制電路和LCD顯示技術(shù)。并通過(guò)設(shè)計(jì)，了解電子秤 的基本工作原理，將理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，提高自己對(duì)所學(xué)知 識(shí)的應(yīng)用能力。 1.4 設(shè)計(jì)要求 （1）有重物時(shí)LCD顯示重量 （2）開(kāi)機(jī)時(shí)“單價(jià)”顯示為“P：0” （3）當(dāng)輸入單價(jià)時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)將單價(jià)和重量?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行乘法運(yùn)算，結(jié) 果顯示在“SUM”里。 （4）當(dāng)按下“清零”鍵時(shí)，單價(jià)自動(dòng)清零，可以重新輸入。 （5）當(dāng)結(jié)果溢出時(shí)（即結(jié)果大于999999） ， “SUM”將顯示最后一次單價(jià)輸 入前的值 1.5 電子秤簡(jiǎn)介 1.5.1 電子秤基本結(jié)構(gòu) 電子秤是利用物體的重力作用來(lái)確定物體

13、質(zhì)量（重量）的測(cè)量?jī)x器， 也可用來(lái)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) （2）稱(chēng)重傳感器 （3）測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測(cè)量裝置 1.5.2 電子秤的工作原理 當(dāng)被稱(chēng)物體放置在秤體的托盤(pán)上時(shí)，其重量便通過(guò)托盤(pán)傳遞到稱(chēng)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(chēng)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)由調(diào) 理放大電路進(jìn)行放大濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送 到 CPU 進(jìn)行處理，CPU 根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)由 LCD 顯示出來(lái)，再根據(jù)鍵盤(pán) 輸入內(nèi)容進(jìn)

14、行必要的判斷、分析、運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，并由 CPU 發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示。 第第 2 2 章章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 按照本設(shè)計(jì)功能的要求，系統(tǒng)由：傳感器模塊、調(diào)理放大模塊，A/D 轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤(pán)模塊、現(xiàn)實(shí)模塊組成，系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示： 圖2-1 系統(tǒng)整體框圖 測(cè)量部分是運(yùn)用稱(chēng)重傳感器去檢測(cè)壓力信號(hào)，并將得到的微弱的電信 號(hào)（本設(shè)計(jì)為電壓信號(hào)）經(jīng)處理電路（本設(shè)計(jì)為調(diào)理放大電路）處理后， 送給 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?lái)自 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重

15、量信 號(hào)，并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中。控制器還可以通過(guò)對(duì)擴(kuò)展 I/O 的控制，掃 描鍵盤(pán)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能，如 單價(jià)和總金額等。 2.2 各模塊設(shè)計(jì)與選擇 2.2.1 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(cè)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(cè)量控制系統(tǒng)” 。 本文采用的AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能

16、CMOS 8位微處理器，由于將多功能 8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片 中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器 。而且AT89C51是一種比較應(yīng) 用比較廣泛的單片機(jī)。 AT89C51單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)圖如圖 2-2所示： 圖2-2 AT89C51單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu) 單片機(jī)的主要特性及各引腳功能特點(diǎn)已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)，在這里不再介紹。 2.2.2 傳感器模塊 在設(shè)計(jì)中,傳感器是一個(gè)十分重要的元件,因此對(duì)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),還有考慮到與其相配置的各種電路的設(shè) 計(jì)的難以程度和設(shè)計(jì)性價(jià)比等等.本設(shè)計(jì)采用應(yīng)變片電橋測(cè)量電路作為傳感 器模塊，由應(yīng)變片電阻 R1 和另外 3

17、 個(gè)電阻 R2、R3、R4 構(gòu)成電橋。電路圖 如圖 2-3 所示： 圖2-3 應(yīng)變片電橋測(cè)量原理圖 電橋輸出為： 當(dāng)R1R4=R2R3時(shí)，V0=0，電橋處于平衡狀態(tài)。當(dāng)應(yīng)變片受力后，電橋 差動(dòng)工作，R1=R-R,R2=R+R,R3=R+R,R4=R-R,則 應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)： （1）應(yīng)用和測(cè)量范圍廣，應(yīng)變片可構(gòu)成各種機(jī)械量傳感器； （2）分辨率和靈敏度高，精度較高； （3）結(jié)構(gòu)小，適用性好，能應(yīng)用于多種特殊場(chǎng)合，頻率響應(yīng)好； （4）經(jīng)濟(jì)性好，使用方便。 2.2.3 調(diào)理放大模塊 經(jīng)由傳感器敏感元件轉(zhuǎn)換后輸出的信號(hào)一般電平較低，經(jīng)由電橋變換后 的信號(hào)也難以直接用來(lái)顯示、記錄、控制或信號(hào)轉(zhuǎn)

18、換。因此需要對(duì)傳感器 的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，就要采用調(diào)理放大電路，對(duì)傳感器輸出的高阻抗， 低電平信號(hào)進(jìn)行處理，才能做進(jìn)一步的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)利用TLC1078和INA122 設(shè)計(jì)的調(diào)理放大電路如圖2-4所示： 圖 2-4 調(diào)理放大模塊 本電路具有以下特點(diǎn)： 1. 前級(jí)采用運(yùn)放兩個(gè) TLC1078 組成并聯(lián)型差動(dòng)放大器。在運(yùn)算放 大器為理想的情況下，并聯(lián)型差動(dòng)放大器的輸入阻抗為無(wú)窮大，共模抑制 比也為無(wú)窮大。 2 阻容耦合電路放在并聯(lián)型差動(dòng)放大器構(gòu)成的前級(jí)放大器和由 INA122 放大器構(gòu)成的后級(jí)放大器之間，這樣不僅為后級(jí)儀器放大器提高了 增益，還提高了電路的共模抑制比。而且，由于前置放大器的輸出阻抗

19、較 低，又采用共模驅(qū)動(dòng)技術(shù)，避免了阻容耦合電路中的阻、容元件參數(shù)不匹 配導(dǎo)致共模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾情況發(fā)生。 3. 后級(jí)電路采用經(jīng)濟(jì)的儀器放大器，將雙端信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)輸 出。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級(jí)的儀器放大器可以做到很高的增 益，進(jìn)而得到很高的共模抑制比。 2.2.4 模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 本設(shè)計(jì)采用ADC0832模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，將放大后的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送給 單片機(jī)，然后由LCD液晶顯示器顯示出來(lái)，即為所稱(chēng)物體的重量。ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于 它體積小，兼容性好，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者及企業(yè)歡迎，其目前 已經(jīng)有很高的普及

20、率。ADC0832的引腳結(jié)構(gòu)如圖2-5所示： 圖2-5 ADC0832引腳結(jié)構(gòu) ADC0832 特點(diǎn): 8 位分辨率； 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 05V 之間； 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32S； 一般功耗僅為 15mW； 8P、14PDIP（雙列直插） 、PICC 多種封裝； 商用級(jí)芯片溫寬為 0C to +70C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40C to +85C； 芯片接口說(shuō)明： CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/-使用。 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/-使用。

21、GND 芯片參考 0 電位（地） 。 DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） 。 ADC0832 是 8 位分辨率的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級(jí)， 能適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使 得芯片的模擬電壓輸入在 05V 之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32S，具有雙 數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快 ，而且穩(wěn)定性 能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。 通過(guò) DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 2.2.

22、5 鍵盤(pán)模塊 方案一：采用獨(dú)立式按鍵作為輸入模塊。這種鍵盤(pán)的硬件比較容易實(shí) 現(xiàn)，直接用 I/O 口構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，接口電路配置靈活，按鍵識(shí)別和軟 件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；但每一個(gè)按鍵就要用一個(gè) I/O 口，非常浪費(fèi)單片機(jī)的 I/O 口 資源。其原理圖如圖 2-6 所示。 圖 2-6 獨(dú)立式功能按鍵 方案二：采用 4*4 矩陣式鍵盤(pán)作為輸入模塊。采用矩陣式鍵盤(pán)作為輸 入電路，其特點(diǎn)：電路和軟件稍復(fù)雜，但相比之下，當(dāng)按鍵數(shù)越多時(shí)越節(jié) 約 I/O 口，節(jié)約了資源。這種鍵盤(pán)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且這種鍵盤(pán)的編程 方法比較成熟。其原理圖如圖 2-7 所示。 圖2-7 4x4矩陣式鍵盤(pán)原理圖 由于本設(shè)計(jì)鍵盤(pán)輸入預(yù)置用于

23、計(jì)算，清零等，按鍵較多，若是采用獨(dú) 立按鍵，按鍵麻煩，為軟件設(shè)計(jì)增加負(fù)擔(dān)；但是采用矩陣式按鍵，既可以 節(jié)約 I/O 口資源，輸入數(shù)值又方便，而且使操作界面更具人性化。通過(guò)對(duì) 比，故采用方案二作為系統(tǒng)的輸入模塊。 2.2.6 顯示模塊 方案一：采用 LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示。采用 LED 數(shù)碼管串行靜態(tài)顯示， 這種顯示方式接口，編程容易且管理簡(jiǎn)單；雖然其顯示亮度高，但是如果 顯示器的位數(shù)較多，需要增加鎖存器，故而靜態(tài)顯示占用 I/O 口線較多, CPU 的開(kāi)銷(xiāo)較大。如圖 2-8 所示。 圖 2-8 4 位數(shù)碼管靜態(tài)顯示 方案二：采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，顯示 亮度

24、不及靜態(tài)顯示，但其電路簡(jiǎn)單，適合于顯示位數(shù)較多的情況。如圖 2-9 所示。 圖 2-9 4 位數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示 方案三：采用 LM016L 液晶顯示。LM016L 作為一個(gè)成熟的產(chǎn)品，使用 簡(jiǎn)單，模式固定，便于移植到各種類(lèi)型的程序，但是要注意結(jié)合 LCD 本身 的時(shí)序圖來(lái)完善初始化程序。又以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超 薄輕巧、可以調(diào)節(jié)其背光亮度，這種顯示方式接口，編程雖然有些麻煩， 但管理較方便，占用的 I/O 口資源線也不多。 在計(jì)算器運(yùn)算中，需顯示的數(shù)字、符號(hào)較多，通過(guò)對(duì)比，根據(jù)各方面的 特點(diǎn)，故采用LM016L液晶顯示屏顯示輸出。 第3章 電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3

25、.1.1 控制器 本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為控制器，其最小系統(tǒng)如圖3-1所示： 圖3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)單片機(jī)的硬件分配： 1. P2 口：作為輸入口，與鍵盤(pán)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入； 2. P1 口：作為輸出口，控制 LCD 液晶顯示屏顯示數(shù)據(jù)的結(jié)果； 3. 3.P3.5-P3.7 口：作為控制端口，控制 LCD 液晶顯示屏顯示輸出數(shù)據(jù)。 3.1.2 傳感器 本設(shè)計(jì)采用 MOTOROLA 公司的 MPX4250 系列傳感器， MPX4250 傳感 器產(chǎn)生的信號(hào)可以直接送給 ADC0832A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換， MPX4250 將接收到的壓力信號(hào)和電壓信號(hào)送給 A/D 轉(zhuǎn)

26、換器的模擬量輸入 通道 CH0，經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)就可以送給單片機(jī)了。 MPX4250 與 A/D 轉(zhuǎn)換 器的連接如圖 3-2 所示： 圖 3-2 傳感器接口線路 3.1.3 A/D 轉(zhuǎn)換 本設(shè)計(jì)中 ADC0832 的數(shù)據(jù)輸出口接單片機(jī)的串行輸出口 P3.1，時(shí) 鐘輸入接單片機(jī)的外部中斷 0 引腳，正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的 接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，即 CS、CLK、DO、DI。但由于 DO 端與 DI 端在通 信時(shí)并未同時(shí)有效 ，而且與單片機(jī)的接口是雙向的，所以 設(shè)計(jì)電路時(shí)可 以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng) ADC0832 未工作時(shí)，CS 輸 入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯

27、片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS 使能端置于低電平 ，并且保持低電平直到 轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。 其與單片機(jī)的引腳連接如圖 3-3 所示： 圖 3-3 A/D 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口電路 3.1.4 鍵盤(pán) 本次設(shè)計(jì)所選的4X4矩陣鍵盤(pán)采用四條I/O 線作為行線，四條I/O 線作 為列線組成。C采用這種鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)能夠提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O 口的利用率。 本設(shè)計(jì)矩陣鍵盤(pán)與單片機(jī)的P1口相連作為輸入。 鍵盤(pán)包括數(shù)字鍵（09）和清零鍵。本次設(shè)計(jì)計(jì)算器鍵盤(pán)布局及與單片 機(jī)接口電路如圖 3-4 所示。 圖 3-4 仿真中矩陣鍵盤(pán)按鍵布局 實(shí)際實(shí)現(xiàn)的功能如圖 3-5

28、 所示。 圖 3-5 實(shí)際鍵盤(pán)功能與矩陣鍵盤(pán)布局對(duì)比 由于本設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)功能比較簡(jiǎn)單， 4x4 矩陣鍵盤(pán)沒(méi)有被充分利用，主 要是考慮到仿真過(guò)程中布局方便而采用的。在實(shí)際應(yīng)用中，若功能簡(jiǎn)單， 為了節(jié)省材料可以適當(dāng)減少幾個(gè)按鍵， 。電子秤采用 4x4 矩陣鍵盤(pán)的其余功 能還有待開(kāi)發(fā)。 3.1.5 顯示器 由于液晶顯示器可以多段顯示，鑒于設(shè)計(jì)要求顯示三個(gè)數(shù)據(jù)，即“重 量” “單價(jià)” “金額” ，所以本設(shè)計(jì)采用液晶顯示器 P1 口作為液晶顯示的數(shù) 據(jù)端口，P3.5-P3.7 口作為其控制端口，控制 LCD 液晶顯示屏顯示輸出數(shù)據(jù)。 這樣即實(shí)現(xiàn)了目的，又經(jīng)濟(jì)方便。LM016L 與單片機(jī)的接口電路如圖 3-

29、6 所 示。 圖 3-6 LCD 接口線路 3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，要把復(fù)雜的工作條理化，就得有相應(yīng)的步驟和 方法。大致可概括為以下三點(diǎn)： 分析系統(tǒng)控制要求，然后確定算法：并對(duì)復(fù)雜的問(wèn)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(xiě)程序的步驟。 由算法畫(huà)流程圖：畫(huà)程序流程可以把算法和解題步驟逐步具體化， 從而減少出錯(cuò)。 編寫(xiě)程序：根據(jù)程序流程圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶?排列起來(lái)，即編寫(xiě)程序。 編程的理想方法就是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對(duì)所用到 的控制結(jié)構(gòu)類(lèi)程序做適當(dāng)?shù)南拗?，尤其是限制轉(zhuǎn)向語(yǔ)句或指令的使用，控 制了程序的復(fù)雜性，并使程序的上

30、、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，令 程序更易懂，減少了邏輯錯(cuò)誤，而且易于修改、調(diào)試。 3.2.1 單價(jià)顯示程序設(shè)計(jì) 開(kāi)機(jī)啟動(dòng)時(shí) LCD 顯示器上單價(jià)模塊顯示為“P: ” ，需要輸入價(jià)格方能 顯示，系統(tǒng)中連接的是 4*4 行列式按鍵鍵盤(pán)，其中“0-9”為數(shù)字鍵； “ON/C”為功能鍵（清零鍵） ，數(shù)字鍵按下則將相應(yīng)的數(shù)字送入數(shù)字緩沖區(qū)； 功能鍵按下則執(zhí)行相應(yīng)的程序；最終進(jìn)行運(yùn)算后，綜合結(jié)果將送入結(jié)果緩 沖區(qū)，并在 LCD 液晶顯示屏上顯示出來(lái)。 其程序流程圖如圖3-7所示： 圖 3-7 單價(jià)顯示程序流程圖 3.2.2 重量顯示程序設(shè)計(jì) MPX4250產(chǎn)生的信號(hào)送給ADC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后

31、通過(guò)單片機(jī)的串 行輸出口和外部中斷接口，控制顯示在LCD液晶顯示器上。其程序流程圖如 圖3-8所示： 圖3-8 稱(chēng)重程序流程圖 3.2.3 金額顯示程序設(shè)計(jì) 對(duì)于金額顯示“SUM” ，其原理是先檢測(cè)是否有重物，即傳感器是否受 力，然后再判斷單價(jià)輸入情況，當(dāng)兩個(gè)顯示都不為空時(shí)，將兩個(gè)數(shù)據(jù)傳給 單片機(jī)進(jìn)行乘法運(yùn)算，結(jié)果送給顯示緩沖區(qū)，由LCD液晶顯示器顯示出來(lái)， 其程序流程圖如圖3-9所示： 圖3-9 計(jì)價(jià)程序流程圖 3.2.4 運(yùn)算模塊 本次設(shè)計(jì)應(yīng)用了乘法運(yùn)算，其運(yùn)算程序流程圖如圖3-10所示： 圖3-10 運(yùn)算模塊程序流程圖 第4章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 4.1 系統(tǒng)軟件調(diào)試 軟件調(diào)試方法與所選用的

32、軟件和編寫(xiě)的程序有關(guān)。由于本次設(shè)計(jì)采用 模塊化程序設(shè)計(jì)，首先要逐個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試，然后進(jìn)行軟件功能調(diào)試。調(diào) 試模塊程序時(shí)，要符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，確定好入口條件和出口狀態(tài)。各程序模 塊調(diào)試完成后，應(yīng)把個(gè)功能模塊聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行程序綜合調(diào)試。全部軟件調(diào) 試完成后，應(yīng)反復(fù)運(yùn)行，觀察系統(tǒng)的穩(wěn)定性及系統(tǒng)的功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)的 要求。在軟件調(diào)試過(guò)程中，對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行認(rèn)真的分析和修改，能較好 的達(dá)到既定的設(shè)計(jì)效果。 本設(shè)計(jì)的調(diào)試是應(yīng)用Keil uVision4軟件進(jìn)行程序的編譯調(diào)試，在沒(méi)有 錯(cuò)誤后，會(huì)生成一個(gè)擴(kuò)展名為.hex的十六進(jìn)制文件， 調(diào)試結(jié)果如圖4-1所 示： 圖4-1 程序調(diào)試圖 如圖所示，當(dāng)調(diào)試結(jié)果沒(méi)有錯(cuò)誤

33、時(shí)，才可以將文件加載入單片機(jī)進(jìn)行仿 真。 4.2 仿真 打開(kāi)Proteus仿真軟件，將搭建好的仿真模塊打開(kāi)，然后鼠標(biāo)左鍵雙擊 單片機(jī)，在彈出的對(duì)話框中加載調(diào)試程序時(shí)生成的“.hex”文件，然后運(yùn) 行，即可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的電子秤。系統(tǒng)整體仿真結(jié)構(gòu)圖及仿真結(jié)果如圖4-2、圖 4-3所示： 圖4-2 系統(tǒng)仿真全圖 圖4-3 仿真結(jié)果圖 4.3 仿真程序 見(jiàn)附錄 4.4 調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先是找不到合適的信息輸入模塊， ，即傳感器。因?yàn)?沒(méi)有輸入信息，仿真無(wú)從談起。通過(guò)查找大量的傳感器資料，再?gòu)?“Proteus”元件庫(kù)中選取合適的型號(hào)，經(jīng)過(guò)篩選，發(fā)現(xiàn)MPX4250比較適合 本設(shè)計(jì)，它隨

34、時(shí)可以改變輸入的信號(hào)值（即重量變化） 。MPX4250是一種硅 半導(dǎo)體壓力傳感器，輸出的是模擬型信號(hào)，市場(chǎng)應(yīng)用也比較廣泛，比較適 合本次設(shè)計(jì)。其次是在A/D轉(zhuǎn)換器的選型上也遇到了困難，在設(shè)計(jì)之初，我 選的是ADC0809，主要是因?yàn)槲覀冊(cè)谡n堂上學(xué)習(xí)過(guò)ADC0809的引腳功能和特 性，對(duì)其比較了解。但是在軟件調(diào)試過(guò)程中，編好的程序無(wú)法使LCD液晶顯 示器將傳感器的信號(hào)顯示出來(lái)，即不能進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。首先我想到的是程 序出了問(wèn)題，但是經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，程序是正確的，然后我又仔細(xì)的檢查了 ADC0809與單片機(jī)的引腳連接，仍然不能顯示數(shù)據(jù)。有同學(xué)建議我換一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器，于是我嘗試了ADC0804和AD

35、C0832，最終發(fā)現(xiàn)ADC0832能很好地 滿足本次設(shè)計(jì)的目的。還有一個(gè)問(wèn)題就是在編寫(xiě)乘法運(yùn)算程序時(shí)，也就是 LCD顯示函數(shù)“SUM”時(shí)，在函數(shù)的拆分問(wèn)題上遇到了麻煩。如何將一個(gè)六 位數(shù)拆分，在哪一位上先整除再求余，或者是先求余再整除，在這個(gè)算法 上困惑了我很久，我查閱了一些資料，但仍然不能解決。后來(lái)我就去向精 通C語(yǔ)言同學(xué)請(qǐng)教，經(jīng)過(guò)一番討論和研究，終于把這個(gè)問(wèn)題弄明白了。由于 個(gè)人能力有限，本文所設(shè)計(jì)的電子秤功能單一，與市場(chǎng)上實(shí)際使用的電子 秤相比功能不夠完善，不足之處還請(qǐng)見(jiàn)諒。 以上幾個(gè)問(wèn)題是設(shè)計(jì)過(guò)程中比較突出的問(wèn)題，還有一些其他小問(wèn)題， 在老師和同學(xué)的幫助下都迎刃而解了，在此不一一詳述。

36、 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)使我了解了電子秤的一些基本的工作原理，也使我明白，理 論與實(shí)際的差別還是很大的，比如在仿真時(shí)傳感器的選擇上，現(xiàn)實(shí)中所使 用的電子秤得傳感器必須經(jīng)過(guò)信號(hào)放大才能進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)中應(yīng)用了 硬件單片機(jī)芯片模塊,結(jié)合軟件程序借助 Keil 軟件調(diào)試實(shí)現(xiàn)顯示功能。在 設(shè)計(jì)過(guò)程中由于所學(xué)知識(shí)的欠缺而導(dǎo)致設(shè)計(jì)無(wú)法快速的完成。單片機(jī)種類(lèi) 繁多，功能多種多樣。本設(shè)計(jì)采用了 AT89C51 單片機(jī)，原因之一是我們對(duì) 51 系列的單片機(jī)比較熟悉，而且 51 單片機(jī)的功能比較齊全，市場(chǎng)應(yīng)用廣泛。 編程語(yǔ)言則是利用我們所學(xué)過(guò)的 C 語(yǔ)言編程方法。由于 C 語(yǔ)言功能強(qiáng)大， 便于模塊化開(kāi)發(fā)，所帶庫(kù)函數(shù)

37、豐富，編寫(xiě)的程序易于移植等諸多優(yōu)點(diǎn)使之 成為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)最快速高效的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。采用 C 語(yǔ)言，充分 體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化的思想，當(dāng)每個(gè)模塊都完成時(shí)，將其功能加到一起就完成了 整體的設(shè)計(jì)。但是僅僅進(jìn)行簡(jiǎn)單的疊加無(wú)法真正的實(shí)現(xiàn)軟件與硬件的統(tǒng)一， 而是還需要不斷地進(jìn)行調(diào)試。 此次設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了許多困難，根本原因是自己所學(xué)知識(shí)不夠全面， 對(duì)知識(shí)的掌握也不夠扎實(shí)。出現(xiàn)問(wèn)題后，我首先是努力去尋找問(wèn)題的所在， 然后用自己所掌握的知識(shí)去試著分析問(wèn)題，盡可能地通過(guò)查閱資料來(lái)獨(dú)立 解決問(wèn)題。但是個(gè)人能力有限，有些問(wèn)題實(shí)在解決不了的，就去請(qǐng)教同學(xué) 或老師。特別是在 C 語(yǔ)言的編程方面，非常感謝老師和同學(xué)們的幫助

38、。在 這分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中不僅鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)查閱資 料還掌握了一些新的知識(shí)，使得個(gè)人能力得到了提高，專(zhuān)業(yè)水平也有了進(jìn) 步。 這次設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來(lái)一個(gè)總結(jié)，不僅是對(duì)自己所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的考核， 也鍛煉了將所學(xué)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題中的能力。通過(guò)本次設(shè)計(jì)， 考驗(yàn)了我將理論應(yīng)用于實(shí)踐和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，也加強(qiáng)了我老師，同 學(xué)一起協(xié)作的能力，更使我認(rèn)識(shí)到自己在知識(shí)方面存在的不足，明確了今 后的學(xué)習(xí)方向，也為將來(lái)的的就業(yè)提前打了下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我會(huì)好好珍惜 這次設(shè)計(jì)過(guò)程中所經(jīng)歷的一切，這將是我人生中一筆寶貴的財(cái)富。 參考文獻(xiàn) 1 李朝青 單片機(jī)原理及接口技術(shù),北京航天航空大學(xué)出版社,

39、2005 年第 3 版 2 譚浩強(qiáng) C 程序設(shè)計(jì),清華大學(xué)出版社, 2005 年第 3 版 3 賈石峰 傳感器原理與傳感器技術(shù) ，機(jī)械工業(yè)出版社，2009.8 4 李移倫 單片機(jī)原理及應(yīng)用 ，中南大學(xué)出版社 2006.7 5 于軍勝 顯示器件技術(shù),國(guó)防工業(yè)出版社,2010.7 6 楊居義 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo),清華大學(xué)出版社,2009 年 7 樓然苗 51 些列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 北京航天航空出版社，2003.3 8 李全利，遲榮強(qiáng) 單片機(jī)原理及接口技術(shù)M 北京： 教育出版社 2004.1 9 張毅剛 MCS-51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，哈工大出版 2004 第二版 附 錄 程序清單 #include #

40、include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int /*定義變量區(qū)* sbit lcden=P37; /LCD 使能信號(hào) sbit lcdrs=P35; /LCD 數(shù)據(jù)/命令選擇信號(hào) sbit CS =P33; sbit CLK=P32; sbit DIO =P31; uchar tab_key50; uchar weight; long int money,money1; uchar code tab=0123456789; uchar code tab0=p:; uchar code

41、 tab1=w:; uchar code tab2=SUM:; uchar n=0,temp,key; unsigned char CH=0 x02; /*延時(shí)函數(shù)開(kāi)始* void delay(uint k) uint i,j; for(i=k;i0;i-) for(j=50;j0;j-); unsigned char ADconv(void) uchar i,dat1=0,dat2=0; CS = 0; CLK = 0; DIO = 1; _nop_(); _nop_(); CLK = 1; _nop_(); _nop_(); CLK = 0;DIO = 1; _nop_(); _nop_(

42、); CLK = 1; _nop_(); _nop_(); CLK = 0;DIO = 1; _nop_(); _nop_(); CLK = 1;DIO = 1; _nop_(); _nop_(); CLK = 0;DIO = 1; _nop_(); _nop_(); for(i=0;i8;i+) CLK = 1; _nop_(); _nop_(); CLK = 0; _nop_(); _nop_(); dat1 = dat1 1 | DIO; /*for(i=0;i8;i+) dat2 = dat2 (uchar)(DIO)i); CLK = 1; _nop_(); _nop_(); CLK

43、 = 0; _nop_(); _nop_(); */ CS = 1; /return (dat1 = dat2) ? dat1:0; return dat1 ; /*寫(xiě)命令函數(shù)開(kāi)始* void write_com(uchar com) lcdrs=0; /低電平寫(xiě)命令 P1=com; /寫(xiě)入命令 delay(3); /延時(shí)約 3ms lcden=1; /LCD 使能端置高電平 delay(5); /延時(shí)約 5ms lcden=0; /LCD 使能端拉低電平 /*寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)開(kāi)始* void write_data(uchar dat) lcdrs=1; /低電平寫(xiě)數(shù)據(jù) P1=dat; /寫(xiě)入命令 delay(3); /延時(shí)約 3ms lcden=1; /LCD 使能端置高電平 delay(5); /延時(shí)約 5ms lcden=0; /LCD 使能端拉低電平 /*LCD 初始化函數(shù)開(kāi)始* void lcd_init() lcden=0; write_com(0 x38); /設(shè)置顯示模式:16X2,5X7,8 位數(shù)據(jù)接口 write_com(0 x0c); /開(kāi)顯示,顯示光標(biāo),光標(biāo)閃爍 write_com(0 x06); /讀寫(xiě)一個(gè)字符后,地址指針及光標(biāo)加一,且光標(biāo)加一整屏顯 示不移動(dòng) write_com(0 x80); /設(shè)