基于单片机的电子称设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的电子称设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

坏芯片。 为防止这种现象，可采取如下措施： （ 1）加强抗干扰措施，尽量避免较大的干扰电流进入电路； （ 2）加强电源稳压滤波措施， 在 A/D 转换器电源入口 处加退耦滤波电路，为防止窄脉冲波窜入在电解电容上再接一高频滤波电容； （ 3）在 A/D 转换器的电源端接一限流电阻，可在出现晶闸管现象时，有效地把电流限定在允许范围内，以防止烧坏器件。 选择 A/D 转换器除考虑上述要点外，为防止对 A/D 转换器的技术指标的影响，还要注意以下几个问题： （ 1）工作电源电压是否稳定； （ 2）外接时钟信号的频率是否合适； （ 3）工作环境温度是否符合器件要求； （ 4）与其它器件是否匹配； （ 5）外接是否有强的电磁干扰； （ 6）印刷线路板布线是否合理。 由上面对传感器量程和精度的分析可 知： A/D 转换器误差应在 3g 以下。 12 位 A/D 精度： 10Kg/4096=； 基于单片机的电子称设计 14 14 位 A/D 精度： 10Kg/16384=； 考虑到其他部分所带来的干扰， 12 位 A/D 转换器无法满足系统精度要求。 所以我们需要选择 14 位或者精度更高的 A/D 转换器。 方案二 采用 V/F 转换 VF 控制的原理是产生一个震荡频率的电路叫做压控震荡器，是一个压敏电容，当受到一个变化的电压时候它的容量会变化，变化的电容引起震荡频率的变化，产生变频。 列如 LM331 LM331 是性能价格比较高的集成芯片，可用作 精密频率电压转换器、 A/D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。 LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到。 LM331 的动态范围宽，可达 100dB；线性度好，最大非线性失真小于 ％，工作频率低到 时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达 12 位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成 V/F 或 F/V 等变换电路，并且容易保证转换精度。 由输入比较器、定时比较器、 R－ S 触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成。 输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配 TTL、 DTL 和 CMOS等不同的逻辑电路。 LM331 可采用双电源或单电源供电，可工作在 ～ 40V 之间，输出可高达 40V，而且可以防止 Vcc 短路。 当前， 12 位以上的 A/D 转换器的价格仍较昂贵，用 V/F 变换器来代替 A/D 转换器，在要求速度不太高的场合是一种较好的选择。 从传感器来的毫伏级的电压信号经低温漂运算放大器INA126 放大到 0～ 10V 后加到 V/F 变换器 LM331 的输入端，从频率输出端 f0 输出的频率信号加到单片机的输入端 T1 上。 根据分辨率的要求利用软件处理，最后得到 A/D 转换的结果。 所以我决定采用 LM331 芯片 V/F 转换作为信号转换的方案。 控制单片机的选型 选择单片机型号的出发点有以下几个方面： 市场货源 系统设计者只能在市场上能够提供的单片机中选择，特别是作为产品大 批量生产的应用系统，所选的单片机型号必须有稳定、充足的货源。 单片机性能 应根据系统的功能要求和各种单片机的性能，选择最容易实现系统技术指标的型号，而且能达到较高的性能价 格比。 单片机性能包括片内硬件资源、运行速度、可靠性、指令系统功能、河北化工医药职业技术学院毕业论文 15 体积和封装形式等方面。 影响性能价格比的因素除单片机的性能价格外，还包括硬件和软件设计的容易程度、相应的工作量大小，以及开发工具的性能价格比。 研制周期 在研制任务重、时间紧的情况下，还要考虑所选的单片机型号是否熟悉，是否能马上着手进行系统的设计。 与研制周期有关的另一个重要因素是开发工具，性能优良的开发工具能加快系统地研制进程。 在众多的 51 系列单片机中，要算 ATMEL 公司的 AT89C5 AT89S51 更实用，因他不但和 8051 指令、 管脚完全兼容，而且其片内的 4K 程序存储器是 FLASH 工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。 显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。 写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。 再着， AT89C5 AT89S51 目前的售价比 8031 还低，市场供应也很充足。 8051 系列单片机的内部结构是各种逻辑单元及其之间的互连构成的。 其主要由中央处理器（ CPU）、程序存储器（ ROM）、数据存储器（ RAM）、串行接口、并行 I/0 接口、定时 /计数器、中断系统等几大单元，以及数据总线、地址总线和控制总线组成。 AT89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器， AT89C2051 是它的一种精简版本。 AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 AT89C51 单片机特点能 与 MCS51 兼容，有 4K 字节可编程闪烁存储器，寿命能够达到 1000 写 /擦循环，数据可以保留时间长达 10 年，全静态工作： 0Hz24MHz，三级程序存储器锁定， 1288 位内部 RAM， 32 可编程 I/O 线，两个 16 位定时器 /计数器， 5 个中断源， 可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。 所以 AT89C51 符合本次设计的主控芯片。 显示模块 基于单片机的电子称设计 16 方案一 LED 显示 LED 就是 light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称 LED。 它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。 LED 显示器结构： 基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片排列而成的。 可实现 0～ 9 的显示。 其具体结构有 “反射罩式 ”、 “条形七段式 ”及 “单片集成式多位数字式 ”等 LED 显示器与显示方式 : LED 显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。 通常使用的是七段 LED。 这种显示块有共阴极与共阳极两种。 共阴极 LED 显示块的发光二极管阴极共地。 当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮；共阳极 LED 显示块的发光二极管阳极并接。 在设计中使用 LED 显示块构成 N 位 LED 显示器。 N 位 LED 显示器有 N 根位选线和 8*N根段选线。 根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。 段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮、暗。 LED 显示器有静态显示与动态显示两种方 式。 我们使用的为动态显示方式。 在多位 LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个 8 位 I/O 口控制，而共阴极点或共阳极点分别由响应的 I/O 口线控制。 其中两片 74LS244 分别用于段信号和位信号的驱动， 74LS273 用于段信号的锁存，其锁存地址为 7FFFH。 如图 所示。 河北化工医药职业技术学院毕业论文 17 图 LED 数码管显示方式 方案二 LCD 显示 LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称， LCD 的构造是在两片 平 行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直 和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。 比 LED 要好的多，但是价钱较其贵。 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。 液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。 在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、 LED 数码管、液晶显示器。 发光管和 LED 数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。 在单片机系 统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点： （ 1）显示质量高：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（ CRT）那样需要不断刷新新亮点。 因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。 （ 2）数字式接口：液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。 基于单片机的电子称设计 18 （ 3）体积小、重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 （ 4）功耗低：相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和 驱动 IC 上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。 液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、 PDA 移动通信工具等众多领域。 液晶显示器各种图形的显示原理 （ 1）线段的显示：点阵图形式液晶由 MN 个显示单元组成，假设 LCD 显示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列对应 1 字节的 8 位，即每行由 16 字节，共 168=128 个点组成，屏上 6416个显示单元与显示 RAM 区 1024 字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。 例如屏的第一行的亮暗由 RAM 区的 000H——00FH 的 16 字节的内容决定，当（ 000H） =FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为 8 个点；当（ 3FFH） =FFH 时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， …… （ 00EH） =00H，（ 00FH）=00H 时，则在屏幕的顶部显示一条由 8 段亮线和 8 条暗线组成的虚线。 这就是 LCD 显示的基本原理。 （ 2）字符的显示：用 LCD 显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由 68 或 88 点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示 RAM 区的 8 字节，还要使每字节的不同位为 “1”，其它的为 “0”，为 “1”的点亮，为 “0”的不亮。 这样一来就组成某个字符。 但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在 LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。 （ 3）汉字的显示：汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般 用字模提取软件），每个汉字占 32B，分左右两半，各占 16B，左边为 5……右边为 6…… 根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加 1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节 …… 直到 32B 显示完就可以 LCD 上得到一个完整汉字。 1602 字符型 LCD 简介 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，目前常用 16*1，16*2， 20*2 和 40*2 行等的模块。 我们以 1602LCD 字符型液晶显示器为例。 1602LCD 分为带背河北化工医药职业技术学院毕业论文 19 光和不带背光两种，基控制器大部分为 HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别， 1602LCD 主要技术参数：显示容量 :162 个字符，芯片工作电压 :—，工作电流 :()，模块最佳工作电压 :，字符尺寸 :(WH)mm。 由于本次设计的显示模块需要显示。