|
單片機(jī)電子秤設(shè)計(jì)報(bào)告
秤是一種在實(shí)際工作和生活中經(jīng)常用到的測(cè)量器具。隨著計(jì)量技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)純機(jī)械結(jié)構(gòu)的桿秤、臺(tái)秤、磅秤等稱量裝置逐步被淘汰，電子稱量裝置電子秤、電子天平等以其準(zhǔn)確、快速、方便、顯示直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞。 和傳統(tǒng)秤相比較，電子秤利用新型傳感器、高精度AD轉(zhuǎn)換器件、單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，具有精度高、功能強(qiáng)等特點(diǎn)。本課題設(shè)計(jì)的電子秤具有基本稱重、鍵盤輸入、計(jì)算價(jià)格、顯示、超重報(bào)警功能。該電子秤的測(cè)量范圍為0-10Kg，測(cè)量精度達(dá)到5g，有高精度，低成本，易攜帶的特點(diǎn)。電子秤采用液晶顯示漢字和測(cè)量記過，比傳統(tǒng)秤具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性。另外，該電子秤電路簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣，可以應(yīng)用于商場(chǎng)、超市、家庭等場(chǎng)所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵贰?/font> 一、功能描述1、采用高精度電阻應(yīng)變式壓力傳感器，測(cè)量量程0-10kg，測(cè)量精度可達(dá)5g。 2、采用電子秤專用模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器芯片hx711對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)理轉(zhuǎn)換，HX711 采用了海芯科技集成電路專利技術(shù)，是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24 位A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。 3、采用STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，實(shí)現(xiàn)稱重、計(jì)算價(jià)格等主控功能。 4、采用128*64漢字液晶屏顯示稱重重量、單價(jià)、總價(jià)等信息。 5、采用4*4矩陣鍵盤進(jìn)行人機(jī)交互，鍵盤容量大，操作便捷。 6、具有超量程報(bào)警功能，可以通過蜂鳴器和LED燈報(bào)警。 7、系統(tǒng)通過USB電源供電，單片機(jī)程序也可通過USB線串行下載。 二、硬件設(shè)計(jì)1、硬件方案 單片機(jī)電子秤硬件方案如圖1所示： 圖1 單片機(jī)電子秤硬件方案 稱重傳感器感應(yīng)被測(cè)重力，輸出微弱的毫伏級(jí)電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)經(jīng)過電子秤專用模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器芯片hx711對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)理轉(zhuǎn)換。HX711 采用了海芯科技集成電路專利技術(shù)，是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24 位A/D 轉(zhuǎn)換器芯片，內(nèi)置增益控制，精度高，性能穩(wěn)定。HX711芯片通過2線串行方式與單片機(jī)通信。單片機(jī)讀取被測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換，再液晶屏上顯示出來。 矩陣鍵盤主要用于計(jì)算金額。當(dāng)被測(cè)物體重量得到后，用戶可以通過矩陣鍵盤輸入單價(jià)，電子秤自動(dòng)計(jì)算總金額并在液晶屏顯示。電源系統(tǒng)給單片機(jī)、HX711電路及傳感器供電。 2、稱重傳感器 傳感器是測(cè)量機(jī)構(gòu)最重要的部件。稱重傳感器本身具有單調(diào)性，其主要參數(shù)指標(biāo)是靈敏度、總誤差和溫度漂移。 (1) 靈敏度 稱重傳感器的電靈敏度為滿負(fù)荷輸出電壓與激勵(lì)電壓的比值，典型值是2mV/V。當(dāng)使用2 mV/V靈敏度和5 V激勵(lì)電壓的傳感器時(shí)，其滿度輸出電壓為10 mV。通常，為了使用稱重傳感器線性度最好的一段稱重范圍，應(yīng)當(dāng)僅使用滿度范圍的三分之二。因此滿度輸出電壓應(yīng)當(dāng)大約為6mV。當(dāng)電子秤應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境時(shí)，在6mV滿度范圍內(nèi)測(cè)量微小的信號(hào)變化并非易事。 (2) 總誤差 總誤差是指輸出誤差和額定誤差的比值。典型電子秤的總誤差指標(biāo)大約是0.02%，這一技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)重要，它限制了使用理想信號(hào)調(diào)節(jié)電路所能達(dá)到的精確度，決定了ADC分辨率的選擇以及放大電路和濾波器的設(shè)計(jì)。 (3) 漂移 稱重傳感器也產(chǎn)生與時(shí)間相關(guān)的漂移。 目前常用的稱重傳感器有電阻應(yīng)變式壓力傳感器、電容壓力傳感器、壓電式壓力傳感器。選用時(shí)應(yīng)按穩(wěn)定行、精度登記、壽命和安裝環(huán)境要求考慮，其主要特點(diǎn)如下： (1) 電容式壓力傳感器穩(wěn)定性較差，精度和靈敏度較高，壽命較短，對(duì)環(huán)境要求苛刻，不易長(zhǎng)距離傳輸。 (2) 壓電式壓力傳感器穩(wěn)定性好，精度和靈敏度高，壽命長(zhǎng)，但大量程的壓力傳感器尚待進(jìn)一步研究。 (3) 電阻應(yīng)變式壓力傳感器穩(wěn)定性較好，精度和靈敏度較高，壽命較長(zhǎng)，對(duì)測(cè)量環(huán)境要求不太嚴(yán)格。 綜上所述，選用電阻應(yīng)變式壓力傳感器作為電子秤稱重傳感器是最為合適的。電阻應(yīng)變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）受到拉伸或壓縮應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)，供后續(xù)電路測(cè)量和處理。電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量原理如圖2所示。 圖2 電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量原理 當(dāng)垂直正壓力P作用于梁上時(shí)，梁產(chǎn)生形變，電阻應(yīng)變片R1、R3受壓彎拉伸，阻值增加；R2、R4受壓縮，阻值減小。電橋失去平衡，產(chǎn)生不平衡電壓，不平衡電壓與作用在傳感器上的載菏P成正比，從而將非電量轉(zhuǎn)化成電量輸出。 R1、R2、R3和R4組成惠更斯電橋，將2對(duì)電阻應(yīng)變片的阻值變化轉(zhuǎn)變成輸出電壓，其工作原理如圖3所示。 圖3 測(cè)量電橋原理 3、電子秤專用24位AD轉(zhuǎn)換芯片HX711及其電路 HX711 采用了海芯科技集成電路專利技術(shù)，是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24 位A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。降低了電子秤的整機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性。 該芯片與后端MCU 芯片的接口和編程非常簡(jiǎn)單，所有控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，無需對(duì)芯片內(nèi)部的寄存器編程。輸入選擇開關(guān)可任意選取通道A 或通道B，與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。通道A 的可編程增益為128 或64，對(duì)應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為±20mV或±40mV。通道B 則為固定的32 增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測(cè)。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡(jiǎn)化了開機(jī)的初始化過程。 HX711內(nèi)部方框圖如圖4所示。其外部管腳如圖5所示。 圖4 HX711內(nèi)部方框圖 圖5 HX711外部管腳圖 圖5為HX711芯片應(yīng)用于計(jì)價(jià)秤的一個(gè)參考電路圖。該方案使用內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器(XI=0)，10Hz的輸出數(shù)據(jù)速率(RATE=0)。電源（2.7～5.5V）直接取用與MCU 芯片相同的供電電源。通道A與傳感器相連，通道B通過片外分壓電阻與電池相連，用于檢測(cè)電池電壓。 圖6 HX711計(jì)價(jià)秤應(yīng)用參考電路圖 本課題設(shè)計(jì)的HX711電路如圖7所示： 圖7 HX711電路 4、單片機(jī)STC89C52及其電路 (1) STC89C52 單片機(jī)概述 STC89C52系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。 (2) STC89C52 單片機(jī)特點(diǎn) - 增強(qiáng)型 8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；
- 工作電壓： 5.5V - 3.5V（5V單片機(jī)）；
- 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的 0～80MHz；
- 用戶應(yīng)用程序空間 4K//8K/16k/32K/64K字節(jié)；
- 片上集成1280字節(jié) RAM；
- 通用I/O口（32/36個(gè)），復(fù)位后為準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）；
- ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器/仿真器。
- 每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過120mA；
- 可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片；
- 有EEPROM功能；
- 看門狗；
- 內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體12M以下時(shí)，復(fù)位腳可直接1K電阻到地）；
- 時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部R/C振蕩器；
- 用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時(shí)鐘；
- 常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為：5.0V 單片機(jī)為： 11MHz ～ 17MHz；
- 共4個(gè)16位定時(shí)器，兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,16位定時(shí)器T0和T1，沒有定時(shí)器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器,再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器；
- 外部中斷I/O口4路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊，Power Down模式可由外部中斷喚醒；
- 通用全雙工異步串行口(UART) ；
- 工作溫度范圍：-40 ~ +85℃(工業(yè)級(jí)) / 0 ~ 75℃(商業(yè)級(jí)) ；
- 封裝：PDIP-40, PLCC-44。
(3) STC89C52 單片機(jī)管腳及封裝 STC89C52單片機(jī)有多種封裝形式，本設(shè)計(jì)中選用40DIP封裝，其管腳定義如圖8所示。 圖8 STC89C52 管腳圖 本課題設(shè)計(jì)的電子秤的單片機(jī)應(yīng)用電路如圖9所示： 圖9 STC89C52單片機(jī)電路 圖中DOUT和PDSCK為單片機(jī)與HX711的AD轉(zhuǎn)換電路交換數(shù)據(jù)的通信線。beep為蜂鳴器報(bào)警信號(hào)線，alert為報(bào)警燈信號(hào)線，RXD和TXD為串口通信線，也可以用于單片機(jī)程序的串行ISP下載。 5、液晶屏電路 
圖10 LCD顯示電路 液晶屏電路如圖10所示。LCD_CS、LCD_RES、LCD_RS、LCD_SDA、LCD_SCK為液晶模塊與單片機(jī)接口的控制線。CS_ZK、SCK_ZK、SO_ZK和SI_ZK為字庫(kù)和單片機(jī)接口的控制線。 該液晶為晶訊聯(lián)公司的128*64漢字屏JLX12864G-086-PC顯示信息。該顯示模塊既可以當(dāng)成普通的圖像型液晶顯示模塊使用（即顯示普通圖像型的單色圖片功能），又含有JLX-GB2312 字庫(kù)IC，可以從字庫(kù)IC 中讀出內(nèi)置的字庫(kù)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)寫入到LCD 驅(qū)動(dòng)IC 中，以達(dá)到顯示漢字的目的。其接口引腳功能介紹： 表一 液晶模塊接口引腳功能 
6、矩陣鍵盤電路 矩陣鍵盤電路如圖11所示： 
圖11 矩陣鍵盤電路 圖中4*4矩陣鍵盤可以顯示0-9數(shù)字、小數(shù)點(diǎn)和五個(gè)功能鍵。鍵盤行掃描信號(hào)為ROW1—ROW4，列掃描信號(hào)為COL1—COL4。行信號(hào)為輸入信號(hào)，低電平有效；列信號(hào)為輸出信號(hào)。當(dāng)沒有鍵按下時(shí)，即使行掃描輸入低電平信號(hào)，列信號(hào)仍為高電平；當(dāng)行掃描為低電平并且有鍵按下時(shí)，相應(yīng)的列輸出低電平。該低電平信號(hào)可以定位至按下鍵的位置。 7、聲光報(bào)警電路 聲光報(bào)警電路如圖12所示。 圖12 聲光報(bào)警電路 當(dāng)測(cè)量重量超過量程時(shí)，beep和alert給出低電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器鳴響，報(bào)警燈亮。 8．電源電路 本設(shè)計(jì)采用USB接口供電，電源電壓5V。同時(shí)，USB接口通過內(nèi)含PL2303芯片的轉(zhuǎn)換電路對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序編寫。其電路原理如圖所示。 圖16 供電及程序下載電路 三、Protel硬件開發(fā)軟件Protel是目前國(guó)內(nèi)最流行的通用EDA軟件，它是將電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB板圖設(shè)計(jì)、電路仿真和PLD設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)用工具軟件組合后構(gòu)成的EDA工作平臺(tái)，是第一個(gè)將EDA軟件設(shè)計(jì)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(jì)和信號(hào)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(qiáng)大，在電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域占有極其重要的地位。它以其強(qiáng)大功能和實(shí)用性，逐漸獲得廣大硬件設(shè)計(jì)人員的青睞，是目前眾多EDA設(shè)計(jì)軟件中用戶最多的產(chǎn)品之一。 1．Protel軟件組成 Protel軟件主要由電路原理圖設(shè)計(jì)模塊、印制電路板設(shè)計(jì)模塊（PCB設(shè)計(jì)模塊）、電路信號(hào)仿真模塊和PLD邏輯器件設(shè)計(jì)模塊等組成，各模塊具有強(qiáng)大的功能，可以很好的實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)與分析。 (1) 原理圖設(shè)計(jì)模塊（Schematic模塊） 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(hào)、線路和結(jié)點(diǎn)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(jì)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(kù)編輯及完善的庫(kù)管理功能、強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能、支持層次化設(shè)計(jì)功能等。 (2) 印制電路板設(shè)計(jì)模塊（PCB設(shè)計(jì)模塊） 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(jì)了電路原理圖后，需要根據(jù)原理圖生設(shè)計(jì)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(jì)模塊具有如下主要功能和特點(diǎn)：可完成復(fù)雜印制電路板（PCB）的設(shè)計(jì)；方便而又靈活的編輯功能；強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能；在線式庫(kù)編輯及完善的庫(kù)管理；完備的輸出系統(tǒng)等。 (3) 電路信號(hào)仿真模塊 電路信號(hào)仿真模塊是一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)字/模擬混合信號(hào)電路仿真器，能提供連續(xù)的模擬信號(hào)和離散的數(shù)字信號(hào)仿真。它運(yùn)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(kuò)展，為用戶提供了一個(gè)完整的從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證仿真設(shè)計(jì)環(huán)境。 在Protel中進(jìn)行仿真，只需從仿真用元器件庫(kù)中放置所需的元器件，連接好原理圖，加上激勵(lì)源，然后單擊防真按鈕即可自動(dòng)開始。 2．PCB板設(shè)計(jì) (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(kù)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(biāo)準(zhǔn)元件全部采用公司統(tǒng)一元件庫(kù)中的封裝。 ③ ④⑥⑤元件庫(kù)中不存在的封裝，應(yīng)自己建立元器件庫(kù)。 (2) 建立PCB板框 ① 根據(jù)PCB結(jié)構(gòu)圖，或相應(yīng)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(biāo)注。在鉆孔層中應(yīng)標(biāo)明PCB的精確結(jié)構(gòu)，且不可以形成封閉尺寸標(biāo)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(qǐng)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(rèn)載入無誤。 (4) 布局 ① 首先要確定參考點(diǎn)。 一般參考點(diǎn)都設(shè)置在左邊和底邊的邊框線的交點(diǎn)（或延長(zhǎng)線的交點(diǎn)）上或印制板的插件的第一個(gè)焊盤。 ② 一但參考點(diǎn)確定以后，元件布局、布線均以此參考點(diǎn)為準(zhǔn)。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(hào)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(hào)線最短。 D. 強(qiáng)信號(hào)、弱信號(hào)、高電壓信號(hào)和弱電壓信號(hào)要完全分開。 E. 高頻元件間隔要充分。 F. 模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)分開。 ⑤ 相同結(jié)構(gòu)電路部分應(yīng)盡可能采取對(duì)稱布局。 ⑥ 按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標(biāo)準(zhǔn)來優(yōu)化布局。 (5) PCB設(shè)計(jì)遵循的規(guī)則 ① 地線回路規(guī)則： 
圖17 地線回路規(guī)則 環(huán)路最小規(guī)則，即信號(hào)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(duì)外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。針對(duì)這一規(guī)則，在地平面分割時(shí)，要考慮到地平面與重要信號(hào)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(jì)中，在為電源留下足夠空間的情況下，應(yīng)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(hào)有效連接起來，對(duì)一些關(guān)鍵信號(hào)盡量采用地線隔離，對(duì)一些頻率較高的設(shè)計(jì)，需特別考慮其地平面信號(hào)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(zhǎng)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�？朔Z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(hù) 
圖18 屏蔽保護(hù) 對(duì)應(yīng)地線回路規(guī)則，實(shí)際上也是為了盡量減小信號(hào)的回路面積，多用于一些比較重要的信號(hào)，如時(shí)鐘信號(hào)，同步信號(hào)；對(duì)一些特別重要，頻率特別高的信號(hào)，應(yīng)該考慮采用銅軸電纜屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(shí)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(hào)線在相鄰層走成同一方向，以減少不必要的層間竄擾；當(dāng)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(hào)速率較高時(shí)，應(yīng)考慮用地平面隔離各布線層，用地信號(hào)線隔離各信號(hào)線。 ⑤ 電源與地線層的完整性規(guī)則 對(duì)于導(dǎo)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(duì)平面層的分割，從而破壞平面層的完整性，并進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)線在地層 的回路面積增大。 四、 軟件設(shè)計(jì)1、軟件流程圖 本設(shè)計(jì)主程序使用了定時(shí)器，用來實(shí)現(xiàn)每0.5秒稱重一次的功能，流程圖如圖19所示。鍵盤掃描程序如圖20所示。  
圖19 時(shí)鐘中斷程序流程圖 圖20 鍵盤掃描程序流程圖 主程序軟件流程如圖21所示。 
圖21 主程序流程圖 3、主程序 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(biāo)識(shí)
volatile bit FlagTest = 0; //定時(shí)測(cè)試標(biāo)志，每0.5秒置位，測(cè)完清0
volatile bit FlagKeyPress = 0; //有鍵按下標(biāo)志，處理完畢清0
volatile bit FlagSetPrice = 0; //價(jià)格設(shè)置狀態(tài)標(biāo)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(jià)，長(zhǎng)整型值，單位為分
unsigned long idata money; //總價(jià)，長(zhǎng)整型值，單位為分
//鍵盤處理變量
uchar keycode;
uchar DotPos; //小數(shù)點(diǎn)標(biāo)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(diǎn)，每次測(cè)量前調(diào)用
void To_Zero()
{
FullScale=ReadCount()/1000;
price=0;
}
//顯示單價(jià)，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(diǎn)
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(jià)，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(diǎn)
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(shí)器0初始化
void Timer0_Init()
{
ET0 = 1; //允許定時(shí)器0中斷
TMOD = 1; //定時(shí)器工作方式選擇
TL0 = 0x06;
TH0 = 0xf8; //定時(shí)器賦予初值
TR0 = 1; //啟動(dòng)定時(shí)器
}
//定時(shí)器0中斷
void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0
{
TL0 = 0x06;
TH0 = 0xf8; //定時(shí)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(yīng)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(jià)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(chǔ)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(diǎn)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(gè)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(rèn)鍵
FlagSetPrice = 1;
break;
case 15: //小數(shù)點(diǎn)按下
if (DotPos == 0)
{
DotPos = 1; //小數(shù)點(diǎn)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(jià): 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(bào)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(jià)設(shè)定好了，則計(jì)算價(jià)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(cè)試標(biāo)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);
}
}
五、 下載與調(diào)試提供例程在uVision4環(huán)境下編譯，如果是其他版本uVision，只需將所有.c和.h 文件拷貝至新建項(xiàng)目，重新編譯即可。當(dāng)編譯生成.hex文件后，就可以下載并進(jìn)行調(diào)試了。 - USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)安裝
打開USB驅(qū)動(dòng)文件夾下的PL2303_Prolific_DriverInstaller_v130.exe安裝文件，按提示安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)程序。安裝完成后，插入U(xiǎn)SB下載線后，在[開始]-[控制面板]-[打印機(jī)和其他硬件]-[設(shè)備管理器]，在“端口”分支下有（Prolific USB-to-Serial Comm Port(COMX)。X表示串口號(hào)，如果沒有說明USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)沒有安裝，須重新安裝。記住括號(hào)里的COM口號(hào)。 圖22 成功安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)示意圖 打開STC單片機(jī)下載軟件文件夾，點(diǎn)擊運(yùn)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(hào)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(diǎn)擊“Download/下載”按紐，窗口出現(xiàn)提示： Chinese:正在嘗試與 MCU/單片機(jī) 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(qǐng)嘗試以下操作： 1.在單片機(jī)停電狀態(tài)下，點(diǎn)下載按鈕，再給單片機(jī)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(shí)鐘未接 5.因 PLCC、PQFP 轉(zhuǎn)換座引線過長(zhǎng)而引起時(shí)鐘不振蕩，請(qǐng) 調(diào)整參數(shù) 6.可能要升級(jí)電腦端的 STC ISP.exe 軟件 7.若仍然不成功，可能 MCU/單片機(jī)內(nèi)無 ISP 系統(tǒng)引導(dǎo)碼， 或需退回升級(jí)，或 MCU 已損壞 8.若使用 USB 轉(zhuǎn) RS-232 串口線下載，可能會(huì)遇到不兼容 的問題，可以讓我們幫助購(gòu)買兼容的 USB 轉(zhuǎn) RS-232 串口線
仍在連接中, 請(qǐng)給 MCU 上電...
按下電路板上的電源按紐，保證其有個(gè)失電至上電的過程，則窗口顯示開始燒錄芯片。
七、 運(yùn)行與使用1、上電運(yùn)行 下載完成后程序自動(dòng)運(yùn)行，或重上電后程序正常運(yùn)行，如圖23所示。 圖23 上電運(yùn)行圖 2、鍵盤操作說明 4*4矩陣鍵盤定義如下 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(jià)格) 其中：
- 鍵0—9為數(shù)字鍵，用于單價(jià)設(shè)定。
- 鍵15為小數(shù)點(diǎn)，也用于單價(jià)設(shè)定。
- 鍵10為清零鍵，每次測(cè)量之前，請(qǐng)先按清0鍵，以使重量和價(jià)格回零。
- 鍵11為刪除鍵，逐位刪除敲錯(cuò)的單價(jià)。
- 鍵13為單價(jià)確定鍵，按下該鍵則設(shè)定的單價(jià)有效，開始計(jì)算總價(jià)。
3、常用使用步驟：
- 打開電源，屏幕顯示電子秤初始化成功，此時(shí)重量和單價(jià)為0，金額為空；
- 通過數(shù)字鍵和小數(shù)點(diǎn)鍵鍵入單價(jià)，完成后按下單價(jià)確定鍵。
- 在支架上放上待稱重物體，液晶屏顯示重量（單位為kg），單價(jià)（單位為元）和總金額（單位為元）。
- 稱重量程為0—10kg，單價(jià)設(shè)定范圍為0.01元—9999.99元，總金額顯示范圍為0元—9999.99元。超過量程聲光報(bào)警。
以上的Word格式文檔51黑下載地址：
單片機(jī)智能電子秤設(shè)計(jì)之硬件設(shè)計(jì)報(bào)告.doc
(1.91 MB, 下載次數(shù): 68)
2019-3-6 03:46 上傳
點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5
| 
[復(fù)制鏈接]
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
