簡易電子秤設(shè)計各種資料

圖12   聲光報警電路

圖16  供電及程序下載電路

Protel是目前國內(nèi)最流行的通用EDA軟件，它是將電路原理圖設(shè)計、PCB板圖設(shè)計、電路仿真和PLD設(shè)計等多個實用工具軟件組合后構(gòu)成的EDA工作平臺，是第一個將EDA軟件設(shè)計成基于Windows的普及型產(chǎn)品。它集成了軟件界面、仿真功能和PLD設(shè)計和信號完整性分析，在此基礎(chǔ)上Protel 99SE又增加了一些新的功能，用戶使用更加方便靈活。Protel的功能十分強大，在電子電路設(shè)計領(lǐng)域占有極其重要的地位。它以其強大功能和實用性，逐漸獲得廣大硬件設(shè)計人員的青睞，是目前眾多EDA設(shè)計軟件中用戶最多的產(chǎn)品之一。

Protel軟件主要由電路原理圖設(shè)計模塊、印制電路板設(shè)計模塊（PCB設(shè)計模塊）、電路信號仿真模塊和PLD邏輯器件設(shè)計模塊等組成，各模塊具有強大的功能，可以很好的實現(xiàn)電路設(shè)計與分析。

電路原理圖是表示電氣產(chǎn)品或電路工作原理的重要技術(shù)文件，電路原理圖主要由代表各種電子器件的圖形符號、線路和結(jié)點組成。圖4.1所示為一張電路原理圖。該原理圖是由Schematic模塊設(shè)計完成的。Schematic模塊具有如下功能：豐富而靈活的編輯功能、在線庫編輯及完善的庫管理功能、強大的設(shè)計自動化功能、支持層次化設(shè)計功能等。

印制電路板（PCB）制板圖是由電路原理圖到制作電路板的橋梁。設(shè)計了電路原理圖后，需要根據(jù)原理圖生設(shè)計成印制電路板的制板圖，然后在根據(jù)制板圖制作具體的電路板。印制電路板設(shè)計模塊具有如下主要功能和特點：可完成復雜印制電路板（PCB）的設(shè)計；方便而又靈活的編輯功能；強大的設(shè)計自動化功能；在線式庫編輯及完善的庫管理；完備的輸出系統(tǒng)等。

電路信號仿真模塊是一個功能強大的數(shù)字/模擬混合信號電路仿真器，能提供連續(xù)的模擬信號和離散的數(shù)字信號仿真。它運行在Protel的EDA/Client集成環(huán)境下，與Protel Advanced Schematic原理圖輸入程序協(xié)同工作，作為Advanced Schematic的擴展，為用戶提供了一個完整的從設(shè)計到驗證仿真設(shè)計環(huán)境。

在Protel中進行仿真，只需從仿真用元器件庫中放置所需的元器件，連接好原理圖，加上激勵源，然后單擊防真按鈕即可自動開始。

(1)  定元件的封裝

① 打開網(wǎng)絡(luò)表（可以利用一些編輯器輔助編輯），將所有封裝瀏覽一遍，確保所有元件的封裝都正確無誤并且元件庫中包含所有元件的封裝，網(wǎng)絡(luò)表中所有信息全部大寫，一面載入出問題，或PCB BOM不連續(xù)。

② 標準元件全部采用公司統(tǒng)一元件庫中的封裝。

③ ④⑥⑤元件庫中不存在的封裝，應自己建立元器件庫。

(2) 建立PCB板框

① 根據(jù)PCB結(jié)構(gòu)圖，或相應的模板建立PCB文件，包括安裝孔、禁布區(qū)等相關(guān)信息。

② 尺寸標注。在鉆孔層中應標明PCB的精確結(jié)構(gòu)，且不可以形成封閉尺寸標注。

(3) 載入網(wǎng)絡(luò)表

① 載入網(wǎng)表并排除所有載入問題，具體請看《PROTEL技術(shù)大全》。其他軟件載入問題有很多相似之處，可以借鑒。

② 如果使用PROTEL，網(wǎng)表須載入兩次以上（沒有任何提示信息）才可以確認載入無誤。

(4) 布局

① 首先要確定參考點。

一般參考點都設(shè)置在左邊和底邊的邊框線的交點（或延長線的交點）上或印制板的插件的第一個焊盤。

② 一但參考點確定以后，元件布局、布線均以此參考點為準。布局推薦使用25MIL網(wǎng)格。

③ 根據(jù)要求先將所有有定位要求的元件固定并鎖定。

④ 布局的基本原則

A. 遵循先難后易、先大后小的原則。

B. 布局可以參考硬件工程師提供的原理圖和大致的布局，根據(jù)信號流向規(guī)律放置主要原器件。

C. 總的連線盡可能的短，關(guān)鍵信號線最短。

D. 強信號、弱信號、高電壓信號和弱電壓信號要完全分開。

E. 高頻元件間隔要充分。

F. 模擬信號、數(shù)字信號分開。

⑤ 相同結(jié)構(gòu)電路部分應盡可能采取對稱布局。

⑥ 按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標準來優(yōu)化布局。

(5) PCB設(shè)計遵循的規(guī)則

① 地線回路規(guī)則：

環(huán)路最小規(guī)則，即信號線與其回路構(gòu)成的環(huán)面積要盡可能小，環(huán)面積要盡可能小，環(huán)面積越小，對外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。針對這一規(guī)則，在地平面分割時，要考慮到地平面與重要信號走線的分布，防止由于地平面開槽等帶來的問題；在雙層板設(shè)計中，在為電源留下足夠空間的情況下，應該將留下的部分用參考地填充，且增加一些必要的過孔，將雙面信號有效連接起來，對一些關(guān)鍵信號盡量采用地線隔離，對一些頻率較高的設(shè)計，需特別考慮其地平面信號回路問題，建議采用多層板為宜。

② 竄擾控制

竄擾（CrossTalk）是指PCB上不同網(wǎng)絡(luò)之間因較長的平行布線引起的相互干擾，主要是由于平行線間的分布電容和分布電感的作用。克服竄擾的主要措施是：

A.加大平行布線的間距，遵循3W規(guī)則。

B.在平行線間插入接地的隔離線。

C.減少布線層與地平面的距離

③屏蔽保護

對應地線回路規(guī)則，實際上也是為了盡量減小信號的回路面積，多用于一些比較重要的信號，如時鐘信號，同步信號；對一些特別重要，頻率特別高的信號，應該考慮采用銅軸電纜屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計，即將所布的線上下左右用地線隔離，而且還要考慮好如何有效的讓屏蔽地與實際地平面有效結(jié)合。

④ 走線方向控制規(guī)則

相鄰層的走線方向成正交結(jié)構(gòu)，避免將不同的信號線在相鄰層走成同一方向，以減少不必要的層間竄擾；當由于板結(jié)構(gòu)限制（如某些背板）難以避免出現(xiàn)該情況，特別是信號速率較高時，應考慮用地平面隔離各布線層，用地信號線隔離各信號線。

⑤ 電源與地線層的完整性規(guī)則

對于導通孔密集的區(qū)域，要注意避免孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互連接，形成對平面層的分割，從而破壞平面層的完整性，并進而導致信號線在地層 的回路面積增大。

    下面介紹main.c主程序編寫，其他程序略。

(1)  頭文件和一些宏定義

(1)  頭文件和一些宏定義
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <string.h>
#include "lcd.h"
#include "hx711.h"
#include "keyboard.h"

//定義量程系數(shù)
#define RATIO     2114/1623

(2) 管腳、常量、變量定義
//定義標識
volatile bit FlagTest = 0;                            //定時測試標志，每0.5秒置位，測完清0
volatile bit FlagKeyPress = 0;  //有鍵按下標志，處理完畢清0
volatile bit FlagSetPrice = 0;  //價格設(shè)置狀態(tài)標志，設(shè)置好為1。

//管腳定義
sbit LedA = P2^2;
sbit beep = P1^0;
sbit alert = P1^1;

//顯示用變量
int Counter;
uchar idata str1[6] = "000000";
int i, iTemp;
//稱重用變量
unsigned long idata FullScale; //滿量程AD值/1000
unsigned long AdVal;     //AD采樣值
unsigned long weight;    //重量值，單位g
unsigned long idata price;     //單價，長整型值，單位為分  
unsigned long idata money;     //總價，長整型值，單位為分
//鍵盤處理變量
uchar keycode;
uchar DotPos;                                                           //小數(shù)點標志及位置

(3) 函數(shù)聲明
void int2str(int, char *);
void Data_Init();
void Port_Init();
void Timer0_Init();
void Timer0_ISR () ;
void INT1_Init();
void KeyPress(uchar);
void To_Zero();
void Display_Price();
void Display_Weight();
void Display_Money();

(4) 各子程序
//整型轉(zhuǎn)字符串的函數(shù)，轉(zhuǎn)換范圍0--65536
void int2str(int x, char* str)
{
    int i=1;
    int tmp=10;
    while(x/tmp!=0)
    {
        i++;
        tmp*=10;
    }
    tmp=x;
    str='\0';
    while(i>1)
    {
        str[--i]='0'+(tmp%10);
        tmp/=10;
    }
    str[0]=tmp+'0';
}

//重新找回零點，每次測量前調(diào)用
void To_Zero()
{
   FullScale=ReadCount()/1000;
   price=0;
}

//顯示單價，單位為元，四位整數(shù)，兩位小數(shù)
void Display_Price()
{
   unsigned int i,j;

   display_GB2312_string(5,44,"       ");

   i = price/100;    //得到整數(shù)部分
   j = price - i*100;//得到小數(shù)部分
   int2str(i,str1);
   //顯示整數(shù)部分
   if (i>=1000)
   {
      display_GB2312_string(5,44,str1);
   }
   else if (i>=100)
   {
      display_GB2312_string(5,52,str1);
   }
   else if (i>=10)
   {
      display_GB2312_string(5,60,str1);
   }
   else
   {
      display_GB2312_string(5,68,str1);
   }
   //顯示小數(shù)點
   display_GB2312_string(5,76,".");  
   //顯示小數(shù)部分
   int2str(j,str1);
   if (j<10)
   {
      display_GB2312_string(5,84,"0");
      display_GB2312_string(5,92,str1);

   }
   else
   {
      display_GB2312_string(5,84,str1);
   }
}

//顯示重量，單位kg，兩位整數(shù)，三位小數(shù)
void Display_Weight()
{
   unsigned int i,j;

   display_GB2312_string(3,60,"      ");
   //weight單位是g
   i = weight/1000;    //得到整數(shù)部分
   j = weight - i*1000;//得到小數(shù)部分
   int2str(i,str1);
   if (i>=10)
   {
      display_GB2312_string(3,60,str1);
   }
   else
   {
      display_GB2312_string(3,68,str1);
   }
   display_GB2312_string(3,76,".");  
   int2str(j,str1);
   if (j<10)
   {
      display_GB2312_string(3,84,"00");
                display_GB2312_string(3,100,str1);
   }
   else if (j<100)
   {
      display_GB2312_string(3,84,"0");
                display_GB2312_string(3,92,str1);

   }
   else
   {
      display_GB2312_string(3,84,str1);
   }
}

//顯示總價，單位為元，四位整數(shù)，兩位小數(shù)
void Display_Money()
{
   unsigned int i,j;

   display_GB2312_string(7,44,"       ");
   if (money>999999)               //超出顯示量程
   {
      display_GB2312_string(7,44,"-------");
      return;      
   }  

   i = money/100;    //得到整數(shù)部分
   j = money - i*100;//得到小數(shù)部分
   int2str(i,str1);
   //顯示整數(shù)部分
   if (i>=1000)
   {
      display_GB2312_string(7,44,str1);
   }
   else if (i>=100)
   {
      display_GB2312_string(7,52,str1);
   }
   else if (i>=10)
   {
      display_GB2312_string(7,60,str1);
   }
   else
   {
      display_GB2312_string(7,68,str1);
   }
   //顯示小數(shù)點
   display_GB2312_string(7,76,".");  
   //顯示小數(shù)部分
   int2str(j,str1);
   if (j<10)
   {
      display_GB2312_string(7,84,"0");
      display_GB2312_string(7,92,str1);

   }
   else
   {
      display_GB2312_string(7,84,str1);
   }
}

//數(shù)據(jù)初始化
void Data_Init()
{
   price = 0;
   DotPos = 0;
   beep = 1;
   alert = 1;
}

//管腳配置
void Port_Init()
{
            
}

//定時器0初始化
void Timer0_Init()
{
              ET0 = 1;        //允許定時器0中斷
              TMOD = 1;       //定時器工作方式選擇
              TL0 = 0x06;   
              TH0 = 0xf8;     //定時器賦予初值
              TR0 = 1;        //啟動定時器
}

//定時器0中斷
void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0
{
              TL0 = 0x06;
              TH0 = 0xf8;     //定時器賦予初值

              //每0.5秒鐘刷新重量
    Counter ++;
    if (Counter >= 200)
    {
       FlagTest = 1;
                 Counter = 0;
    }
}


//按鍵響應程序，參數(shù)是鍵值
//返回鍵值：
//         7          8    9      10(清0)
//         4          5    6      11(刪除)
//         1          2    3      12(未定義)
//         14(未定義) 0    15(.)  13(確定價格)

void KeyPress(uchar keycode)
{
   switch (keycode)
   {
      case 0:
      case 1:
      case 2:
      case 3:
      case 4:
      case 5:
      case 6:
      case 7:
      case 8:
      case 9:
                   //目前在設(shè)置整數(shù)位，要注意price是整型，存儲單位為分
                   if (DotPos == 0)
                            {
                                //最多只能設(shè)置到千位
                                          if (price<100000)
                                          {
                                   price=price*10+keycode*100;
                                          }
                            }
                            //目前在設(shè)置小數(shù)位
                            else if (DotPos==1)  //小數(shù)點后第一位
                            {
                                price=price+keycode*10;
                                          DotPos++;
                            }
                            else if (DotPos==2)
                            {
                                price=price+keycode;
                            }
                            Display_Price();
                   break;
      case 10:   //清零鍵
                   To_Zero();
                            Display_Price();
                            FlagSetPrice = 0;
                            DotPos = 0;
                            break;
                case 11:              //刪除鍵，按一次刪除最右一個數(shù)字
                   if (DotPos==2)
                            {
                                price=price/10;
                                          price=price*10;
                                          DotPos--;
                            }
                            else if (DotPos==1)
                            {
                                price=price/100;
                                          price=price*100;
                                          DotPos--;
                            }
                            else if (DotPos==0)
                            {
                                price=price/1000;
                                          price=price*100;
                            }
                            Display_Price();
         break;
      case 13:   //確認鍵
                   FlagSetPrice = 1;
                            break;
                case 15:   //小數(shù)點按下
                            if (DotPos == 0)
                            {  
                                          DotPos = 1;      //小數(shù)點后第一位
                            }
                   break;

   }
}




//===============main program===================//
void main(void)
{
   Rom_CS=1;
   initial_lcd();
   EA = 0;
   Data_Init();
   Port_Init();
   Timer0_Init();
   //初始化完成，開中斷
   EA = 1;
   //背光
   LedA = 1;
   clear_screen();    //clear all dots
   display_GB2312_string(1,1,"電子秤初始化....");
   To_Zero();
   display_GB2312_string(1,1,"電子秤初始化成功");
   display_GB2312_string(3,1,"重量:         kg");
   display_GB2312_string(5,1,"單價:         元");
   display_GB2312_string(7,1,"金額:         元");
   Display_Price();  

   while(1)
   {
      //每0.5秒稱重一次
                if (FlagTest==1)
                {
                   //稱重，得到重量值weight，單位為g
                            AdVal=ReadCount();
                            weight=FullScale-AdVal/1000;
                            if (weight>0x8000) weight=0;
                            weight=10000*weight/FullScale;
                            weight=weight*RATIO;
                            //如果超量程，則報警
                            if (weight >= 10000)
                            {
                                beep = 0;
                                          alert = 0;
                                          display_GB2312_string(3,60,"------");
                                          display_GB2312_string(7,44,"--------");
                            }
                            //如果不超量程
                            else
                            {
                                beep = 1;
                                          alert = 1;
                                          //顯示重量值
                      Display_Weight();                           
                                          //如果單價設(shè)定好了，則計算價格
            if (FlagSetPrice == 1)
                                {
                                   money = weight*price/1000;  //money單位為分
                                   //顯示總金額
                                   Display_Money();
                                }
                                else
                                {
                                   display_GB2312_string(7,44,"        ");
                                }
                                //清測試標志
                                FlagTest = 0;
                   }
                }
                //獲取按鍵
                keycode = Getkeyboard();
                //有效鍵值0-15
                if ((keycode<16)&&(FlagKeyPress==0))
                {
                   FlagKeyPress = 1;
                            KeyPress(keycode);
                            FlagKeyPress = 0;
                }
                delay(20);
   }
}

圖22 成功安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動示意圖

打開STC單片機下載軟件文件夾，點擊運行STC_ISP_V481.exe程序，出現(xiàn)如下界面。

圖23 下載軟件

正確選擇MCU 類型為STC89C52，COM口（與剛才安裝的COM號一致），最高波特率和最低波特率選擇高速，如果不成功則嘗試降低撥特率，并打開正確的.hex數(shù)據(jù)文件。

點擊“Download/下載”按紐，窗口出現(xiàn)提示：

Chinese:正在嘗試與 MCU/單片機 握手連接 ...

Connection is failure. You can try:

1.Give your MCU Power On Reset.

2.Stop operation, then re-select COM Port.

3.Because PLCC-DIP/PQFP-DIP Socket trace too long.

4.Update the STC ISP.exe version.

5.If still error, your MCU Firmware is error

   or null.

Chinese:連接失敗，請嘗試以下操作：

1.在單片機停電狀態(tài)下，點下載按鈕，再給單片機上電

2.停止下載，重新選擇 RS-232 串口, 接好電纜

3.可能需要先將 P1.0/P1.1 短接到地

4.可能外部時鐘未接

5.因 PLCC、PQFP 轉(zhuǎn)換座引線過長而引起時鐘不振蕩，請

   調(diào)整參數(shù)

6.可能要升級電腦端的 STC ISP.exe 軟件

7.若仍然不成功，可能 MCU/單片機內(nèi)無 ISP 系統(tǒng)引導碼，

   或需退回升級，或 MCU 已損壞

8.若使用 USB 轉(zhuǎn) RS-232 串口線下載，可能會遇到不兼容

   的問題，可以讓我們幫助購買兼容的 USB 轉(zhuǎn) RS-232

   串口線

仍在連接中, 請給 MCU 上電...

按下電路板上的電源按紐，保證其有個失電至上電的過程，則窗口顯示開始燒錄芯片。

下載完成后程序自動運行，或重上電后程序正常運行，如圖23所示。