电子秤毕业设计论文

电子秤毕业设计论文内容摘要：

统接受用户指令的直接途径键盘是由若干个按键开关组成键的多少根据单片机应用系统的用途而定键盘由许多键组成每一个键相当于一个 机械开关触点当键按下时触点闭合当键松开时触点断开单片机接收到按键的触点信号后作相应的功能处理因此相对于单片机系统来说键盘接口信号是输入信号 方案一 Intel8279是一种为 8位微处理器设计的比较成熟的通用键盘显示器接口芯片其功能有接收来自键盘的输入数据并作预处理数据显示的管理和数据显示器的控制但是在与单片机的连接时占用较多的接口资源 方案二 ZLG7289 是周立功单片机公司设计的串行输入输出可编程键盘显示芯片有强大的键盘显示功能支持 64 键控制可以比较方便地扩展系统另外ZLG7289 内部有译码电路大大 简化了程序 因此我们选择功能更好的专用键盘显示芯片 ZLG7289 作为键盘扫描显示芯片 输出显示 方案一 全部采用数码管显示数码能显示时钟以及被测物体的重量等信息此方案显示直观而且编程简单但若要同时显示单价金额售货员编号等诸多信息则需要要大量的数码管而且不能显示中文由此增加了电路的复杂程度也加大了编程的难度方案二可以设置显示单金额中文购物日期等具有低功耗可视面大画面友好抗干扰能力强等功能显示技术已得到广泛应用系统电源需要＋ 5V 电源传感器需要＋ 10V 以上的线性电源不能用开关电源否则称重数据不稳定方案一采 用三端固定稳压芯片 7805和 7812为系统提供稳定的电源这个部分由整流电路滤波电路稳压电路等组成 图 210 5V 电源电路图在这里只给出了＋ 5V 电源电路 12V 电源电路与 5V 相似因此不再画出方案 LM317 是一种外接很少元件就能工作的三端可调式集成稳压器它的三个接线端分别称为输入端输出端和调整端它的内部电路有比较放大器偏置电路恒流源电路和带隙基准电路等它的公共端改接到输出端器件本身无接地端所以消耗的电流都从输出端流出内部的基准电压约 12V 接至比较放大器的同相端和调整端之间若接上外部的调整电阻 R1R2 后输出电压为 29 LM317 的 VREF 12V I adj 50A 由于调整端电流 I adjI1 故可以忽略式 29 210 图 211 LM317 结构图 001 典型负载调整率 0180dB 纹波抑制比输出短路保护过流过热保护调整管安全工作区保护 系统的传感器部分传感器电源的设计直接影响系统的稳定性和精确 度实践证明若桥电源采用一级稳压稳压器采用 78系列称重误差为 10屏幕显示的称重数据变化较大各部分之间协调性较差若采用二级稳压稳压器采用 78 系列称重误差为 3 左右各部分之间协调性较好由此可见电桥电压的重要性经反复试验发现采用差动式电源可将电源的波动部分中和掉大大提高电桥输出精度及稳定性另外系统要求扩大输出电压的调节范围故使用它很不方便 所以具体设计时考虑到运算放大器的放大能力与工作电压的大小关系以及电源芯片的自身优势等因素最终选用了性价比比较高的 LM317和 LM337来设计电源电路给系统提供正负电压满足系统正常 工作电源的要求 28 具体实施方案简介 根据以上设计方案硬件部分采用 51 系列单片机 AT89S52 为控制核心部件实现电子秤的基本控制功能 AT89S52 是一款 8 位的内带 8K 程序存储器的微控制器考虑到用软件实现电子秤系统的各项功能时所需的软件量并不是很大不需要太大的程序存储空间因此在对 AT89S52 实际设计时不需要在片外再扩展程序存储器这样不仅节省了硬件资源也优化了电路的设计在实际使用电子秤的称重功能时考虑到涉及到大量的数据而 AT89S52 片内的数据存储空间有限因此在片外扩展一片 32K 的数据存储器选用 62256 实 现 系统的硬件部分不仅包括以单片机 AT89S52 为核心的最小系统部分而且还包括数据采集人机接口界面系统电源部分 数据采集部分由压力传感器信号的滤波放大处理和 ADAD620 在选择 AD 转换器时根据系统精度的要求选择了具有很强抗干扰能力的双积分型 AD 转换器ICL7135 虽然转换速 度慢但精度高输入阻抗高可自动调零具有超量程信号全部输出的 TTL 电平信号兼容作为电子秤系统对 AD 转换的速度要求不高而且ICL7135 的转换精度足以满足系统的误差要求 人机交互部分的键盘在系统中可以输入数字和已经固定的控制命令等在这次设计中我们采用了广州周立功单片机公司生产的专用键盘控制芯片 ZLG7289并且扩展了其中的 64 个键盘供系统使用显示用的 LCD 我们根据要求选用了字符点阵式液晶显示器 OCM4x8C 可以一次满屏幕显示 4 行 8 列的 32 个中文字符或 4行 16 列的英文字符满足电子秤在称物时的购物清单显示要求 系统硬 件的结构框图如下所示 部分不包括系统电源部分 图 212 系统硬件结构框图 第三章 系统硬件设计 根据设计要求以及系统所需要实现的功能在设计系统时可以分成以下几个部分单片机控制模块前端信号采集处理转换模块人机接口界面以及系统电源部分为实现系统超量程与欠量程的报警功能还扩展了报警电路 31 基于 AT89S52 的主控电路 绍 1 芯片 AT89S52 AT89S52 单片机是 ATMEL 公司新近推出的高档型 AT89S 系列单片机中的增强型产品 ATMEL公司是美国 20世纪 80年代中期成立并发展起来的半导体公司该公司的技术优势在于推出 Flash 存储器技术和高质量高可靠性的生产技术它率先将独特的 Flash 存储技术注入于单片机产品中其推出的 AT89 系列单片机在世界电子技术行业中引起了极大的反响在国内也受到广大用户欢迎 AT89S52 是一个低功耗高性能 CMOS 8 位单片机片内含 8k Bytes ISP Insystem programmable 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器器件采用 ATMEL 公司的高密度非易失性存储技术制造兼容标准 MCS51 指令系统及 80C51 引脚结构芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元功能强大的微型计算机的 AT89S52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案 AT89S52 具有如下特点 40 个引脚 8k Bytes Flash 片内程序存储器 256 bytes 的随机存取数据存储器 RAM32 个外部双向输入输出 IO 口 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断个 16 位可编程定时计数器 2 个全双工串行通信口看门狗 WDT 电路片内时钟振荡器此外 AT89S52设计和配置了振荡频率可为 0Hz并可通过软件设置省电模式空闲模式下 CPU暂停工作而 RAM定时计数器串行口外中断系统可继续工作掉电模式 冻结振荡器而保存 RAM 的数据停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位同时该芯片还具有 PDIPTQFP和 PLCC等三种封装形式以适应不同产品的需求主要功能特性 兼容 MCS51 指令系统 8k 可反复擦写 1000 次 ISP Flash ROM 32 个双向 IO 口 4555V 工作电压 3 个 16 位可编程定时计数器 时钟频率 033MHz 全双工 UART 串 行 中 断 口 线 256x8bit 内部 RAM 2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3 级加密位 看门狗 WDT 电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的 ISP 字节和分页编程 双数据寄存器指针 VCCGND 电源接地引脚 Port 0 P0P0 还可以用作总线方式下的地址数据复用管脚用来操作外部存储器在这种工作模式下 P0 口具有内部上拉作用对内部 Flash 程序存储器编程时接收指令字节校验程序输出指令字节时要求外接上拉电阻 Port 1 P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I0 端口输出时可驱动 4 个 TTL 端口置 1 时内部上拉电阻将端口拉到高电平作输入用 另外 P10P11 P10T2 和触发输入 P11T2EX 对内部 Flash 程序存储器编程时接收低 8 位地址信息 Port 2 P2I0 端口输出时可驱动 4 个 TTL 端口置 1 时内部上拉电阻将端口拉到高电平作输入用 P2口在存取外部存储器时可作为高位地址输出内部 Flash程序存储器编程时接收高 8 位地址和控制信息 Port 3 P3I0 端口输出时可驱动 4 个 TTL 端口置 1 时内部上拉电阻将端口拉到高电平作输入用 P3 引脚功能复用见下表 表 32 P3 引脚功能复用 P30 串行通讯输入 RXD P31 串行通讯输出 TXD P32 外部中断 0 INT0 P33 外部中断 1 INT1 P34 定时器 0 输入 T0 P35 定时器 1 输入 T1 P36 外部数据存储器写选通 WR P37 外部数据存储器写选通 RD RST ROM 的 00H 处开始运行程序 XTAL1XTAL2 XTAL2 则是输出端使用外部振荡器时外部振荡信号应直接加到 XTAL1 而XTAL2悬空内部方式时时钟发生器对振荡脉冲二分频如晶振为 12MHz时钟频率就为 6MHz 晶振的频率可以在 1MHz 至 24MHz 内选择电容 取 30PF 左右 ALEPROG 访问外部存储器时 ALE 地址锁存允许 的输出用于锁存地址的低位字节即使不访问外部存储器 ALE 端仍以不变的频率输出脉冲信号 此频率是振荡器频率的 16 在访问外部数据存储器时出现一个 ALE 脉冲 PSEN 该引脚是外部程序存储器的选通信号输出端当 AT89S52 由外部程序存储器取指令或常数时每个机器周期输出 2 个脉冲即两次有效但访问外部数据存储器时将不会有脉冲输出 EAVpp AT89S52 只访问外部程序存储器 地址为 0000HFFFFH 这时该引脚必须保持低电平 2 芯片 74LS373 锁存器是具有保存功能的芯片常用于通过一些引线传送信号时保存记 忆这些引线上在时钟作用前一时刻出现的地址信息这种保存地址信息的锁存器称为地址锁存器 74LS373是典型的锁存器芯片它是三态输出的八位锁存器芯片内含八个 D型触发器其集成电路引脚如下图 图 32 74LS373 的引脚图 表 33 74LS373 功能表 输出控制 时钟端 CP 数据输入 D 三态输出 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 高阻态 当时钟端 CP 1高电平时 Q 端输出将随数据输入 D 而变 当 CP 0 低电平时 D 触发器输出将锁存已建立的电平 当输出控制端 E 0低电平时将使八个输出处于正常工作状态高电平或低电平输出 当 E 1高电平时将使锁存器输出处于高阻状态从而不多总线加载即不会影响总线上的数据输出控制端不影响触发器的内部锁存功能即已有的锁存数据仍然保留甚至当输出被关闭新的数据也可被置入 芯片 62256 随机存取存储器简称 RAM Random Access Memory 使用 RAM 时既能从任一指定地址读取取出数据也能写入存入数据所以又叫读写存储器它读写方便但一旦断电所存储的数据也随即丢失因此不利于数据的长 期保存 数据存储器用于存储数据采集系统采集的原始数据运算结果等所以外部数据存储器能随机读写 62256 的引脚符号功能如下 表 34 62256 功能表 引脚符号 功能 A0～ A14 地址输入线 D0～。