毕业设计（论文）数字显示电子秤的设计

《毕业设计（论文）数字显示电子秤的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）数字显示电子秤的设计（31页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、华东交通大学理工学院毕业设计（论文）华东华东交通大学理工学院交通大学理工学院Institute of Technology. East China Jiaotong University 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） Graduation Design （Thesis）（20 20 年）题 目： 数字显示电子秤的设计 分 院： 电信分院 专 业： 电气工程及其自动化（电牵方向） 班 级： 2008-2 学 号： 学生姓名： 指导教师： 填表日期： 2012 年 月 日华东交通大学理工学院毕业设计（论文）华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院毕业设计（论文）原创性申明毕业设计（论文

2、）原创性申明本人郑重申明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中特别加以标注引用，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计（论文）的复

3、印件和电子版，允许设计（论文）被查阅和借阅。本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编毕业设计（论文）。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权书） 毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日华东交通大学理工学院毕业设计（论文）摘 要 本文主要介绍了数字电子秤的硬件电路结构及其中的原理，所设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。电子秤的测量范围为 0-10Kg，测量精度达到 1g，有高精度，低成本的特征。首先用传感器把重量转换成电压

4、信号，再将电压信号放大输入 A/D 转换，利用 A/D 转换工具将模拟信号转化为数字信号，得到的数字信号传送至单片机，通过程序对信号进行处理，实现称重功能，然后将重量与键盘输入单价相乘计算出总价，并将重量和价格用 LED 显示出来。关键词关键词：电子秤；称重传感器；单片机李先平：数字显示电子秤的设计IIAbstractThis paper mainly introduces the structure of a digital electronic scales the hardware circuit and its principle. The functions of a digital

5、 electronic scale are weighing, keyboard input, price calculation, display, overweight alarm. Electronic Scale is of the 0-10 Kg measurement range, 1 g measurement accuracy ,a high-precision, low-cost, portable features. Firstly, it uses weighing sensors to convert the weight signal to voltage signa

6、l, then amplifys voltage signal, input it to A / D converter; secondly A / D converter converts analog signals to digital signals, the digital signal will be sent to the microcontroller, through the process of Signal processing, the weight and price will be displayed on LED.KEY WORDS digital ；electr

7、onic scale; weighing sensor; MCU华东交通大学理工学院毕业设计（论文） 目 录摘 要.IVAbstract.V目 录 .6前 言 .7第一章 绪 论 .81.1 设计背景及意义 .81.2 数字显示电子秤的研究现状及发展趋势 .8一、研究现状 ： .8二、发展趋势： .91.3 设计的主要内容 .10第二章 数字显示电子秤的总体设计 .112.1 数字显示电子秤的工作原理 .112.2 设计基本要求 .11第 3 章 数字显示电子秤的硬件设计与实现 .123.1 传感器模块 .123.2 A/D 转换模块.123.2.1 AD7705 的结构.123.2.2 器件

8、功能 .133.2.3 AD7705 各引脚功能.143.3 单片机模块 .153.4 键盘显示模块 .163.4.1 键盘键的功能 .163.4.2 键盘和显示电路 .173.5 过量程报警模块 .18第四章 数字电子秤软件设计 .194.1 系统软件设计 .194.2 键盘软件设计 .194.2.1 键盘扫描 .204.2.2 数字显示 .204.3 A/D 转换程序.214.4 数据处理程序 .224.4.1 重量转化 .224.4.2 价格计算 .22第五章 数字显示电子秤的设计结论 .23参考文献 .24附录一： .25附录二 .28致 谢 .29李先平：数字显示电子秤的设计4前 言

9、电子称重技术是现代称重计量和控制系统工程的重要基础之一，电子衡器经过40年的不断改进和完善，从上世纪60年代的机电结合型发展到现在的全电子型和数字化智能型。由于它具有称量准确、快速，读取方便，环境适应性强，便于与电子计算机结合而实现称重计量与过程控制自动化等特点，在工商贸易、能源交通、轻工食品、医药卫生、航空航天等部门得到了广泛的应用。本设计本着电子秤向高精度、高可靠方向研究,讲述了用单片机控制A/D转换、键盘输入和数据显示，对如何实现键盘中断、A/D采样进行研究。设计特别适用于测量精度要求较高的场合, 具有较高的实用价值和推广价值。第一章讲述了电子秤的研究现状和发展趋势以及设计的主要内容，第

10、二章讲述了电子秤的总体设计,第三章介绍了电子秤的硬件设计与实现，第四章描述了电子秤的软件设计，第五章电子秤的设计结论。华东交通大学理工学院毕业设计（论文）第一章 绪 论 1.1设计背景及意义设计背景及意义物料计量是工业生产和贸易流通中的重要环节。称重装置或衡器是不可缺少的计量工具。随着工农业生产的发展和商品流通的扩大，衡器的需求也日益增多，过去沿用的机械杠杆秤己不能适应生产自动化和管理现代化的要求。自上世纪六十年代以来，由于传感器技术和电子技术的迅速发展，电子称重技术日趋成熟，并逐步取代机械秤。尤其是上世纪七十年代初期，微处理机的出现使电子称重技术得到了进一步的发展。快速、准确、操作方便、消除

11、人为误差、功能多样化等方面已成为现代称重技术的主要特点。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。同时对称重仪表的要求也越来越高，要求仪表有更高抗干扰能力、更高的精度。基于电子秤的现状，拟设计一种用单片机控制的高精度数字电子秤。这种高精度数字电子秤计量准确、携带方便，集质量称量功能与价格计算功能于一体，能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求

12、。1.2 数字显示电子秤的研究现状及发展趋势数字显示电子秤的研究现状及发展趋势 一、研究现状一、研究现状 ： 上世纪 50 年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。自上世纪 60 年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过 50 多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际上世纪 90 年代中期的水平。电子衡器制造技术及应用得到了新的发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。但就总体而言，

13、我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。李先平：数字显示电子秤的设计6二、发展趋势二、发展趋势通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。1小型化（体积小、高度低、重量轻，即小、薄、轻） 近几年新研制的电子平台秤结构充分体现了小薄轻的发展方向

14、。对于低容量的电子平台秤和电子轮轴秤，可采用将薄型或超薄型的圆形称重传感器，直接嵌入钢板或铝板底面与称重传感器外径相同的盲孔内，形成低外形的秤体结构，称重传感器的数量和位置由秤的额定载荷和力学要求计算决定。钢板或铝板就是秤体的台面，称重传感器既是传感元件，又是承力支点，极大地减化了秤体结构，减少了活动连接环节，不但降低了成本，而且提高了稳定性和可靠性。对中等或较大容量的电子平台秤、电子地上衡，已经出现了采用方形或长方形闭合截面的薄壁型钢，并联排队列焊接成一个整体的竹排式结构的秤体，4个称重传感器分别安装在最外边两根薄壁型钢两端的切口内，安装在称重传感器承力点上的固定支承就是秤体的承力支点，既减

15、化了承力传力机构，又节省了秤体高度，这是一种很有发展前途的秤体结构。对于大型电子平台秤，可利用有限单元法进行等强度和刚度计算，采用抗弯刚度大的型材和轻型波纹夹心钢板等。2.模块化 对于大型或超大型的承载器结构，如大型静动态电子汽车衡等，已开始采用几种长度的标准结构的模块，经过分体组合，而产生新的品种和规格。以（5、6、 7）m 长的同宽度3种标准模块为例，由单块、二块、三块到四块分体组合，可以组合成长度为（528）m 的22种规格的分体式秤体结构。当然在实际应用中，根据各行业用户的需要，选择其中10余种常用的标准规格即可。这种模块化的分体式秤体结构，不仅提高了产品的通用性、互换性和可靠性，而且

16、也大大地提高了生产效率和产品质量。同时还降低了成本，增强了企业的市场竞争能力。3.集成化 对于某些品种和结构的电子衡器，例如小型电子平台秤、专用秤、便携式静动态电子轮轴秤、静动态电子轨道衡等，都可以实现秤体与称重传感器，钢轨与称重传感器，轨道衡秤体与铁路线路一体化。如秤体与称重传感器一体化的便携式静动态电子轮轴秤，多用硬铝合金厚板制成。其结构原理是经过固溶热处理强化的铝合金板，或通过在4个角上钻孔和铣槽分别形成4个悬臂梁型称重传感器；或在铝合金板的底面铣出多个对称的盲孔和盲槽形成整体剪切梁型称重传感器。这就使得秤体与称重传感器合二为一，即铝合金板既是秤体台面又是一个大板式称重传感器。以后者结构

17、的10t 便携式动态电子轮轴秤为例，其尺寸为720mm550mm32mm，重量约为23kg。4.智能化 电子衡器的称重显示控制器与电子计算机组合，利用电子计算机的智能来增加称重显示控制器的功能。使电子衡器在原有功能的基础上，增加推理、判断、自诊断、自适应、自组织等功能，这就是当今市场上采用微机化称重显示控制器的电子衡器与采用智能化称重显示控制器的电子衡器的根本区别。5.综合性 电子称重技术的发展规律就是不断的加强基础研究并扩大应用，扩展新技术领域，向相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、自动控制、信息处理等问题。例如在流量计量专业，如果按照传统的理论和方法建造一套标准大流量测量系统，

18、价格华东交通大学理工学院毕业设计（论文）相当昂贵。如果采用称重法即质量流量法，只要将重量和时间测量准确，大流量的测量问题就迎刃而解了。对某些商用电子计价秤而言，只具备称重、计价、显示、打印功能还远远不够，现代商业系统还要求它能提供各种销售信息，把称重与管理自动化紧密结合，使称重、计价、进库、销售管理一体化，实现管理自动化。这就要求电子计价秤能与电子计算机联网，把称重系统与计算机系统组成一个完整的综合控制系统。6.组合性 在工业称重计量过程或工艺流程中，不少称重计量系统还要求具有可组合性，即测量范围等可以任意设定；硬件能够依据一定的工作条件和环境作某些调整，硬件功能向软件方向发展；软件能按一定的

19、程序进行修改和扩展；输入输出数据与指令可以使用不同的语言和条形码，并 能与外部的控制和数据处理设备进行通信。总之，我国的电子称衡器要打入国际市场。参与国际竞争。就必须执行国际法制计量组织制定的国际建议并要有国际水平的技术与装备、有国际水平的质量。这就要求企业以技术为先导、以质量为中心、以管理为基础，努力提高制造技术与制造工艺水平，稳定产品质量。增强国际市场竞争能力。1.3 设计的主要内容设计的主要内容 利用单片机所设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。电子秤的测量范围为 0-10Kg，测量精度达到 1g，有高精度，低成本的特征。首先用传感器把重量转换成电压信号，再将

20、电压信号放大输入A/D转换，利用A/D转换工具将模拟信号转化为数字信号，得到的数字信号传送至单片机，通过程序对信号进行处理，实现称重功能，然后将重量与键盘输入单价相乘计算出总价，并将重量和价格用LED显示出来。李先平：数字显示电子秤的设计8第二章 数字显示电子秤的总体设计2.1 数字显示电子秤的组成结构及工作原理数字显示电子秤的组成结构及工作原理 电子秤的基本结构由称重传感器、前置放大器、模数转换器、单片机、接口、键盘及显示器等七部分组成，其中单片机为主要部件，其组成结构框架如图 2-1 所示。当商品放到秤盘上时，秤盘下的重量电阻应变式传感器产生一电信号，信号的强弱随商品重量的大小而变，该电信

21、号经放大电路放大后，送入 A/D 转换芯片进行模数转换，转换后的数字量与物重成正比，再进入 89C52 单片机经过数据处理，89C52 单片机产生一组满足显示要求的数据，送至显示电路显示出实际重量。另一方面，商品单价通过键盘扫描电路送入 89C52 单片机，经过数据处理，送至显示电路显示,物重与单价经过运算产生总价，也在显示电路上同时显示出来。称重传感器前置放大器模数转换器 单片机接 口键 盘 盘显示器图 2-1基本组成结构框图。2.2 设计基本要求设计基本要求（1） 电子秤必须具有清零、去皮重、净毛转换、最大称量设定、自动累计、过量程报警等功能；（2） 最大秤重 10Kg，精度为 2g；（3

22、） 采用 4 位半共阴红色 LED 显示，价格、金额精确到小数点后 2 位数，质量精确到小数点后三位；华东交通大学理工学院毕业设计（论文）第三章 数字显示电子秤的硬件设计与实现3.1 传感器模块传感器模块及前置放大器及前置放大器要达到设计的性能要求，传感器的精度起着决定性作用,本设计选用应用于称重系统90以上的高精度电阻应变式传感器。电阻应变传感器是将被测量的力通过它所产生的金属弹性变形转换成电阻变化的敏感元件。题目要求称重范围 10Kg ，重量误差不大于+0.005Kg ，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重即10KG。我们选择的是 L-PS

23、III 型传感器，量程 20Kg ，精度为0.01%，满量程时误差 0.002Kg ,可以满足本系统的精度要求。 本设计的测量电路采用最常见的桥式测量电路（见图3-1），用到的是电阻应变传感器半桥式测量电路。它的两只应变片和两只电阻贴在弹性梁上，测量电阻随重力变化导致弹性梁应变而产生的变化。电阻的变化使桥式测量电路的输出电压发生变化。即输出电压的变化反映出重力的变化。电桥的输出电压可由下式表示2241234241234RRRRRRUoutUinRRRRRRUinUout+_+_R1- R1R2+ R2R4+ R4R3- R3BRIDGER1 图 3-1 全桥测量电桥图3.2 A/D 转换模块转

24、换模块3.2.1 AD7705 的结构的结构AD7705 是一个完整的 16 位 A/D 转换器，其内部由多路模拟开关（MUX） 、缓冲器、李先平：数字显示电子秤的设计10可编程增益放大器（PGA） 、-调制器、数字滤波器、基准电压输入、时钟电路及串行接口组成，其内部结构图如 3-2-1 所示。其中串行接口包括寄存器组，它由通讯寄存器、设置寄存器、时钟寄存器、数据输出寄存器、零点校正寄存器和满程校正寄存器等组成。该芯片包括 2 通道差分输入。 缓冲器电荷平衡型A/D 转换器数字滤波器-调制器PGAMUX时钟发生器VccREF IN(-)REF IN(+)AIN1(+)AIN1(-)AIN2(+

25、)AIN2(-)MCLK INMCLK OUTGNDDRDYRESETSCLKCSDINDOUTA=1-128串行接口寄存器组 图 3-2-1 AD7705 的内部结构图3.2.2 器件功能器件功能AD7705 可编程增益放大器（PGA）可通过指令设定，对不同幅度的输入信号实现1、2、4、8、16、32、64、128 倍的放大，因此 AD7705 即可接受从传感器送来的低电平输入信号，然后产生串行的数字输出。利用 - 转换技术实现了 16 位无丢失代码性能。选定的输入信号被送到一个基于模拟调制器的增益可编程专用前端。片内数字滤波器处理调制器的输出信号。通过片内控制寄存器可调节滤波器的截止点和输

26、出更新速率，从而对数字波器的第一个陷波进行编程。AD7705 串行接口可配置为三线 SPI 接口。增益值、信号极性以及更新速率的选择可用串行输入口由软件来配置。该器件还包括自校准和系统校准选项，以消除器件本身或华东交通大学理工学院毕业设计（论文）系统的增益和偏移误差。CMOS 结构确保器件具有极低功耗，掉电模式减少等待时的功耗至 20W（典型值） 。其主要特点如下： (1) 可将输入信号范围从 020mV 到 02.5V 和20mV2.5V 的信号进行处理；(2) 2 个全差分输入通道的 ADC（16 位无丢失代码、0.003%非线性） ；(3) 可编程增益前端 增益：1128； (4) 有对

27、模拟输入缓冲的能力； (5) 2.73.3V 或 4.755.25V 工作电压； (6) 3V 电压时，最大功耗为 1mW； (7) 等待电流的最大值为 8A； 3.2.3 AD7705 各引脚功能各引脚功能SCLK:串行接口时钟输入端。MCLK IN：芯片工作时输入端。可以是晶振或外部时钟，其频率范围为 500KHz 到 5MHz。MCLK OUT：时钟信号输出端。当用晶振作为芯片的工作始终时，晶振必须接在 MCLK IN 和 MCLK OUT: 之间。如果采用外部时钟，则 MCLK OUT 可用于输出反相时钟信号，以作为 其 他芯片的时钟源。该时钟输出可以通过编程来关闭。 :片选端，低电平

28、有效。 CS:片选复位端。当该端为低电平时，AD7705 芯片内的接口逻辑、自校准、数据滤RESET波器等均为上电状态。AIN1(+),AIN1(-)：分别为第 1 个差分模拟输入通道的正端与负端。AIN2(+),AIN2(-)：分别为第 2 个差分模拟输入通道的正端与负端。REF IN(+),REF IN(-)：分别为参考输入通道的正端与负端。DIN：串行数据输入端。向片内的输入移位寄存器写入的串行数据由此输入。根据通讯寄存器中的寄存器选择位，输入移位寄存器中的数据被传送到设置寄存器、时钟寄存器或通讯寄存器。DOUT: 串行数据输出端。从片内的输出移位寄存器读出的串行数据由此端输出。根据通讯

29、寄存器中的寄存器选择位，移位寄存器可容纳来自通讯寄存器、时钟寄存器或数据寄存器的信息转换结果输出端。:A/D 转换结束标志。DRDY李先平：数字显示电子秤的设计12AD7705 输出移位寄存器读数时序如图 3-2-2 所示AD7705 向输入移位寄存器写入数据时序写如图 3-2-3 所示AD7705 电路如图如 3-2-4 所示图 3-2-2 AD7705 输出移位寄存器读数时序图图 3-2-3AD7705 向输入移位寄存器写入数据时序图 图图 3-2-4 AD7705 模块3.3 单片机模块单片机模块该智能电子秤采用 ATM 公司的 AT89C52 作为 CPU，它是一种低功耗高性能的八位华

30、东交通大学理工学院毕业设计（论文）CMOS 微控制器，与 MCS-51 微控制器件兼容本设计的控制电路。以单片机 89C52 为控制中心，负责接收数据和外接设备的信号，再处理数据，发出控制信号，以达到所需的要求。AT89C52 的基本结构功能：（1） AT89C52 输入输出端口定义如下：P0.3超重报警电路P2 口芯片 8279 与单片机的接口P1.6 8279 的片选端P1 口AD 转化模块（2） 外部中断 INT1 用于键盘中断服务程 单片机外部中断 INT1 完成对键盘显示接口功能芯片 8279 的按键和数据状态显示的控制，并可输入单价，各种命令处理，显示价格、重量等参数。（3） 定时

31、中断 T0 用于 A/D 转换中断延时 电子秤作为一种称重仪器，对所称精确度要求颇高，所以必须通过数值滤波求的有效采样值，通过定时来完成这一系列的操作。我们定时 0.5S，即定时为 50ms，分 10 次来累计结果。（4） 定时中断 T2 用于键盘中断延时T2 设为定时器状态，定时时间为 13ms。在中断服务中首先扫描键盘，判断有无键按下。若有，则执行键识别程序。然后返回主程序进行其他操作。单片机总电路图件附录二73.4 键盘显示键盘显示与接口模块与接口模块3.4.1 键盘键的功能键盘键的功能键盘输入是实现电子秤人机交互部门。根据仪器要求的功能，设计了由 16 个按键（44 矩阵键盘）和 1

32、个板键开关组成的键盘、开关输入电路，如图 3-4-1 所示.扳键开关控制仪器电源的通断：16 个按键分别是 10 个数字键 09、小数点键和 5 个功能键：清零、去皮重、转换/校正、累计、保持。李先平：数字显示电子秤的设计14图 3-4-1 44 矩阵键盘(1) 称重前， 若显示的值不为 00.00， 则按“ 去皮” 键清除为 00.00； 若被称物品需用盛器装载， 先将盛器放在秤盘板上， 按“ 去皮” 键， 屏幕显示为 00.00， 然后装入被称物品进行称量。 称重过程。将被称物品放在秤盘上， 稳定后， 被称物品重量称好， 按“ 保持” 键储存； 取下被称物品， 显示屏显示物品净重量数值并自

33、动保持（ 一旦进入重量保持状态后， 只有按“ 去皮” 键才能退回到正常称重状态） 。在显示单价状态下， 应先按“ 转换” 键， 再按“ 去皮” 键， 才可进入正常称重状态， 不在显示单价状态下， 直接按“ 去皮” 键即可。当重量显示超过最大秤量值 10kg 时，报警器响，表示仪器处于超载状态。电子秤不允许超载使用。(2) 单价输入及清除。称重结束取下物品（ 已在重量保持状态下） ，再直接按数字键输入单价。单价清除按“ 清除” 键。(3) 显示金额。当单价置入后， 按“ 转换” 键， 则显示本次称量的金额； 若显示“ E” 表示超出计价范围。按“ 去皮” 键， 又可进行称量。 (4) 金额累计。

34、如果需要将几种金额累加就得使用“ 累计” 键。在每次称完物品显示金额状态下， 按“ 累计” 键， 就把该次金额累加到总额中去。若显示“ E” ， 表示累计总额值超出计价范围。（5）校正。按“校正”键超过 1 分钟，仪器修正信息处理中拟合函数的系数，完成非线性校正。3.4.2 键盘和显示电路键盘和显示电路本系统中有 16 位 LED 显示器，44 键盘和 8279 的接口电路。图中键盘的行线接8279 的 RL0RL3，8279 选用外部译码方式，SL0SL3 经 74LS138 译码输出，连接键盘的列线，通过读取行列电平来确定哪个键按下。因显示位数比较多，所以要用到 4 线-16线译码器 74

35、LS154，SL0SL3 又由 74LS154 译码输出，经 7407 驱动后到显示器 LED 的各个位的公共阴极。输出线 OUTB0OUTB3、OUTA0OUTA3 作为一个 8 位段选码数据输出端口，控制 LED 显示器每一位数码管显示的内容，当从一位 LED 数码管向下一位华东交通大学理工学院毕业设计（论文）切换时，由消隐输出线 BD 输出低电平，74LS154 译码产生低电平，使 74LS138 输出全为高电平。此时，在 8 位段数据输出端口输出下一个 LED 显示位的显示内容。74LS138 译码循环产生低电平，8 位段数据输出端口也依次把公共阴极为低电平位的显示位中的内容显示出来，

36、当这一过程很快显示时，人们就会在几个 LED 中看到了显示出来的不同内容。在连接 32 键以内的简单键盘时，CNTL、SHIFT 输入端可接地。74LS07 芯片是 8279 作为LED 数码管显示器的段选码输出端口的同相驱芯片。A01A12A23E14E25E36Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015GND8VCC16SN74LS138NU6CLK3RL78RL67RL56RL45DB012DB113DB214DB315DB416DB517DB618DB719IRQ4CS22RD10WR11RESET9CNTL37SHIFT36RL02RL11RL239RL338SL0

37、32SL133SL234SL335BD23OUTA324OUTA225OUTA126OUTA027OUTB328OUTB229OUTB130OUTB031A021GND20VCC408279U8L1S0S1S2S3S4S5S6S72K200UF+5V11212SN74LS07DU1AY01Y12Y23Y34Y45Y56Y67Y78Y89Y910Y1011GND12Y1113Y1214Y1315Y1416Y1517OE118OE219D20C21B22A23VCC24DM54LS154JU712345678910111213141516MHDR1X16LED位选1234MHDR1X4键盘列线12

38、34MHDR1X4键盘行线12345678MHDR1X8LED段选码LED段选码图 3-4-2 键盘显示电路3.5 过量程报警模块过量程报警模块由于压力传感器 L-PSIII 型的最大承受压力为 20KG，本文的称重范围是 10KG，若重物的重量超过了限定值，会影响测量结果。文中采用报警电路如图 3-5 所示，用于及时告知是否超量程使用，当单片机检测到超重信号时，从 P0.3 发出一个 40KHz 的方波进行报警提示。李先平：数字显示电子秤的设计16图 3-5 过量程报警模块第四章 数字电子秤软件设计4.1 系统软件设计系统软件设计软件主程序包括显示程序、键盘处理程序、A/D 转换程序、数据转

39、换处理程序。控制器中 AT89C52 的 P1.5 为 A/D 中断请求输入线，INT1 为键盘中断服务程序。A/D 中断服务程序完成采样数据的存储；键盘中断服务程序完成扫描，判断数字键或功能键，若为数字将其数据送入数据缓冲区和显示缓冲区。若是功能键进入相应功能键处理程序。主程序流程图如图 4-1 所示 系统初始化A/D 转换模块数据处理显示键盘中断图 4-1 主程序流程4.2 键盘软件设计键盘软件设计我们知道键盘和显示是人与微机系统打交道的主要设备。在本系统中我们采用 8279可编程键盘/显示管理接口。利用 8279 可实现对键盘/显示器的自动扫描，以减轻 CPU 负担，并具有显示稳定、程序

40、简单、不会出现误动作等特点。程序原理如下：1. （1）键扫描子程序：主要判断有无键按下，利用 8279 的 RL0RL3 和 SL0SL3 端口华东交通大学理工学院毕业设计（论文）判断键入数据的个数或没有输入字符。当 RL0RL3 四位全为 0 时，便可判断无键按下，2. （2）当判断有键按下后，就转向取键值子程序。首先取出行、列号进行拼装，得到所需的键号。然后与数 OAH 相比较，从而判断出是功能键还是数字键。若是功能键就转到功能键处理子程序；若是数字键就调用显示子程序进行显示。3. （3）显示子程序。首先置显示缓冲区首址和计数长度，然后取显示数据转换为段选码，送到 LED 上显示。4.2.

41、1 键盘扫描键盘扫描 本系统中键盘控制采用中断方式实现，利用外部中断 1 端口来实现。微处理器平时周而复始扫描键盘，当发现有键按下时，首先判断是命令键还是数字键。若是数字键，则把按键读数存入存储器，并显示；若是命令键，则根据按键读数查阅转移表；以获得处理子程序的入口，子程序执行完后继续扫描键盘。图 4-2-1 为键盘扫描流程图李先平：数字显示电子秤的设计18去皮键清单价累计键小数点？数字键？返回扫描 P2 口当前重量送入皮单价清零将金额累加 并清单价存入单价整数部分F 不为 1存入单价小数部分建标志 F=1YYYY开始YNYN图 4-2-1 键盘扫描流程图4.2.2 数字显示数字显示 单片机确

42、定哪个键按下时，通过 SL0SL3 输出控制信号经 74LS154 译码器选择相应的 LED 位，在 8279 芯片 OUT0OUT7 输出 8 位段数据，LED 显示内容。如要换位显示则单片机检测 BD 是否输出低电平，若是 74LS1547 译码输出高电平，74LS138 译码循环产生低电平，8 位段数据输出端口也依次把公共阴极为低电平位的显示位中的内容显示出来，当这一过程很快显示时，人们就会在几个 LED 中看到了显示出来的不同内容。4.3 A/D 转换程序转换程序在智能电子秤控制系统中，除了控制单元和执行单元外，还必须有反馈环节。在反馈环节中，最重要的就是对数据的采集。本文以 AT89

43、C52 单片机为核心，设计一个基于华东交通大学理工学院毕业设计（论文）单片机的数据采集系统，通过模拟电压形式输入系统，经 AD 7705 可以采集 2 路模拟量，精度为 16 位，并经多次采样，通过滤波，取得更精确的重量值。启动 A/D设采样次数建立采样标志读 A/D 数字量存入片内 RAM采样次数是否到？采样 F0 是否建立？结束采样值滤波取平均值YNNY中断图 4-3 AD7705 A/D 流程框图4.4 数据处理程序数据处理程序4.4.1 重量转化重量转化本课题中，A/D 转换采用 AD7705 芯片，它是 16 位输出，重量计算要求精确到克，其输出值范围为 00000000000000

44、00B 1111111111111111B 转换为十进制数 065535，而李先平：数字显示电子秤的设计20系统所要求输出重量范围 010000g，所以我们进行线性参数的标度变换，Wx=（Ws/Ns）Nx。Wx 为实际重量值 Ws，满量程重量 10000g，Ns 为 16 位二进制值，Nx 为 AD 装换读取值，其量化单位为 10000/65535=0.15。如下：为使技术方便我们将0.15=15/100，即化为定点数来算。4.4.2 价格计算价格计算 价格计算公式 S=U*Wx， S 为价格 U 为单价，Wx 为实际测得重量值。第五章 数字显示电子秤的设计结论单片机控制的电子秤集传感器技术、

45、微计算机技术、数字显示技术于一体、其反应灵敏、准确度高、显示直观，便于使用。另外稍加扩展，该电子秤还可与其它生产质量管理系统项连接，具有推广应用价值。华东交通大学理工学院毕业设计（论文）电子秤不仅要向高精度、高可靠方向发展, 而且更需向多种功能的方向发展。目前飞电子秤技术朝着以下方向发展 ：（1）智能化：本系统中虽然利用单片软件实现一些简单的功能，我们可以将其与电子计算机组合，开发称重用计算机，利用计算机功能使电子秤具有推理、判断、自诊断、自适应、自组织等功能。（2）综合性：本系统中虽然利用软件实现称重、计价、显示，但远远不够，电子称重技术发展规律就是不断的加强基础扩大应用，扩展新技术领域，向

46、相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、自动控制、信息处理，与计算机网络组合可以显示很多商业信息，构成一个完整的综合控制系统。（3） 组合性：未来称重系统会大量应用在工业计量过程和工艺流程中，其要求组合性，即测量范围可以任意设定；硬件能够依据一定的工作条件和环境作某些调整；软件能按一定的程序进行修改和扩展；输入输出数据与指令可以使用不同的语言和条形码，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信。 在整个毕业设计过程中，我对大学四年所学的知识有了一个系统的认识和理解，尤其是对本课题所用到的单片机及其相关知识有了进一步的掌握，对利用单片机进行控制系统的设计与开发又及对系统的分析和问题的解决有了

47、切身的认识和体会，正所谓学以致用，在此实践过程中增长了知识、丰富了经验，提高了解决问题的能力。系统的分析与设计过程是对学习的总结过程，更是进一步学习和探索的过程。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与调试的过程来进行。系统的分析和设计是项很辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程，在设计过程中，要边学习，边实践，遇到新问题就不断探索和努力即可使问题得到解决。李先平：数字显示电子秤的设计22参考文献1 章寿华, 朱学仪, 刘贤群, 成永清. 自动灌装用数控电子秤简介J. 化工自动化及仪表, 1979, (04) 2 张海龙. 基于 AT89C2

48、051 控制的电子秤J. 电子世界, 2010, (06) 3 尤天保, 金祖望, 姚建华. 料斗式自动计量电子秤J. 化工自动化及仪表, 1984, (02) 4 朱嘉林, 冯锡娟, 张汝有. 电子秤的智能化设计J. 山东大学学报(工学版), 1987, (03) 5 张锦凤. 电子秤与计算机联机运行的故障判断及对策J. 冶金自动化, 1993, (05) 6 金仲元, 葛宗涛, 戴宝娣. 国产化高精度商用电子秤传感器的设计与补偿J. 上海交通大学学报, 1989, (05)7 石钢钢研所专业室测试组.电子秤(三)第二章 电子秤的显示仪表J. 冶金自动化, 1977, (03) 8 石钢钢研

49、所专业室测试组. 电子秤(四)第三章 电子秤的几种特殊电路J. 冶金自动化, 1977, (04) 9 孙希. 基于单片机控制的电子秤设计J. 网络财富, 2010, (19) 华东交通大学理工学院毕业设计（论文）附录一：A/D 转换程序转换程序#includesbit ad_cs=P11; /AD 转换器 AD7705 硬件 I/O 定义sbit ad_sclk=P10; sbit ad_dout=P14; /AD 输入输出 I/Osbit ad_din=P13; /AD 输入输出 I/Osbit ad_reset=P12; /AD7705 复位sbit ad_drdy=P15; /AD77

50、05data unsigned int lsb,msb;void delay() data unsigned int i; i=0; while(i7000) i+; void ad_write(unsigned char command)/数据输入 data unsigned char i; ad_sclk=1; ad_cs=0; i=8; while(i!=0) ad_sclk=0; ad_in=command&0 x80; ad_sclk=1; command=command1; i-; ad_din=1;/送完命令置1,准备输入数据 ad_cs=1;/设置 A/D 转换模式.然后可以连

51、续读出结果.Void ad_set (unsigned char ch,unsigned char gain) / /ch=1,2;gain=0,1,2,3(1,2,4,8.) ch 通道 gain 增益 data unsigned char i=0 x46; /单极性,加缓冲器 data unsigned char j=gain;李先平：数字显示电子秤的设计24 j=j3; i=i|j; ad_write(0 x0f+ch); /写通讯寄存器,选择通道 1,2,并建立下一个操作为写设置寄存器 ad_write(i); /写设置寄存器,清除 FSYNC,建立增益等运行条件 /初始化被选通道为自

52、校准模式,有缓冲器/A/D 转换结果读取函数.unsigned int ad_pro() data unsigned int j,k=0; data unsigned char kk; while(ad_drdy=1); ad_write(0 x38);/读通讯寄存器,选择通道 1,2,并建立下一个操作位读数据寄存器 ad_sclk=1; /读取结果 ad_cs=0; kk=16; while(kk!=0) k=k1; ad_sclk=0; j=ad_dout; ad_sclk=1; k=k|j; /或 kk-; ad_cs=1; ad_dout=1; return(k); /AD 初始化复位

53、,50 赫兹输出速率ad_init() ad_cs=0; ad_reset=1; /复位 AD 转换器 1-0-1 脉冲,40ms delay(); ad_reset=0; delay(); ad_reset=0; delay(); ad_reset=1; ad_write(0 x20); /写通讯寄存器,选择通道 1,并建立下一个操作为写时钟寄存器 ad_write(0 x04); /写时钟寄存器,设时钟信号位于使用的主时钟华东交通大学理工学院毕业设计（论文）信号(2.4576MHz) ad_write(0 x10); ad_write(0 x46); void ad_jiaozhun()

54、/初始化 A/D,校准两个通道.在通道一上持续工作. ad_init(); ad_set(1,0); while(ad_drdy=0); while(ad_drdy=1); while(ad_drdy=0); while(ad_drdy=1); / ad_write(0 x20); /写通讯寄存器,选择通道 1,并建立下一个操作为写时钟寄存器,掉电. / ad_write(0 x14); /A/D 基准断电. void main() ad_jiaozhun(); lsb=ad_pro(); msb=ad_pro(); 李先平：数字显示电子秤的设计26Y01Y12Y23Y34Y45Y56Y67Y

55、78Y89Y910Y1011GND12Y1113Y1214Y1315Y1416Y1517OE118OE219D20C21B22A23VCC24DM54LS154JU7A01A12A23E14E25E36Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015GND8VCC16SN74LS138NU61267913143581012VSS11GND4DS75492MU51267913143581012VSS11GND4DS75492MU21267913143581012VSS11GND4DS75492MU3abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-C

56、ADS11abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS12abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS13abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS14abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS6abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS7abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS8abfcgdeVCC

57、1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS9abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS1abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS2abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS3abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS4abfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS10abfcgdeVCC1234567abcdefg8dp

58、dp910NCDpy Red-CADS5LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED9LED10LED11LED12LED13LED14VCCVCCVCCVCC1K1K1K1K1K1K1K1K1K1K1K1K1K+5VKEY4KEY5KEY6KEY7KEY6KEY5KEY4KEY3KEY2KEY1KEY0VCCLED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED9LED10LED11LED12LED13LED1412GND7A11A23A35A49A511A613VCC14Y12Y24Y36Y48Y510Y612Component_1U9KEY0KE

59、Y1KEY2KEY3L1S0S1S2S3S4S5S6S72K200UF+5VabfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp910NCDpy Red-CADS?1KLED15LED153123112KEY7CLK3RL78RL67RL56RL45DB012DB113DB214DB315DB416DB517DB618DB719IRQ4CS22RD10WR11RESET9CNTL37SHIFT36RL02RL11RL239RL338SL032SL133SL234SL335BD23OUTA324OUTA225OUTA126OUTA027OUTB328OUTB229OUTB130OUTB03

60、1A021GND20VCC408279U812SN74LS07DU2A12SN74LS07DU3A12SN74LS07DU1AVCCGNDGNDP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.

61、039VCC40at89c52U11224M30PC530PC4VCC30PFC230PFC1122M+5VGNDBellU11KR1PNPQ1VCC+5V1KRes2R?+5VS0S1S2S3S4S5S6S71SCLKUinUout+_+_SCLK1MCLK IN2MCLK OUT3/CS4RESET5AIN2(+)6AIN1(+)7AIN1(-)8REF IN(+)9REF IN(-)10AIN2(-)11/DRDY12DOUT13DIN14VDD15GND16AD7705U9SCLK/CSRESETDINDOUT/DRDY/CSRESETDINDOUT/DRDY2001K100pFR1- R1R2+ R2R4+ R4R3- R3BRIDGER112LEDL1+5V附录二单片机总电路图单片机总电路图华东交通大学理工学院毕业设计（论文）致 谢在这几个月的时间里，从对课题的理解，方案的设计，到程序的编写，再到论文的写作，中间有着自己的努力，更有着老师和同学的关心和巨大的帮助。首先我要对本论文的指导老师蔡久平老师致以衷心的感谢！从论文的选题、有关资料的收集、课题的讨论，到论文的撰写和修改，导师都给了我悉心的指导和帮助。他对学生认真负责的态度让我由衷地敬佩。感谢谈林佳和周靖波同学给予我无私的帮助，他们对我所遇到的难题的解答让我受益匪浅。感谢母校和老师们在大学四年中对我的培养。