著的经济效益。 因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。年代中期电子技术的渗入 推动了衡器制造业的发展。年代初期出现机电结合式电了衡器以来，经过多年的不断 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。现今 电子衡器制造技术及应用得到了新发展。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。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。电子秤是电了衡器中的种，衡器是国家 法定计量器具，是围计民生国防建设科学研究内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产 品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。 设计目的 单片机以其功能强，体积小，功耗低，易开发等很多优势被广泛应用。但单片机不是万 能的，也存在不适合的场合，我们要充分利用单片机的内部资源和选择合适的单片机来完成 我们的设计。本数字电子秤的设计过程中需要用到转换键盘液晶显示复位电路和 蜂鸣器报警驱动电路的知识，同时在软件的设计过程中需要用到键盘扫描液晶显示驱动 模数转换程序及汉字库的的设计，可以很好的将数电模电单片机知识进行综合应用。在 综合应用中进步熟悉单片机设计的开发各个流程，最终达到巩固基础注重设计培养技 能追求创新走向实用的目的。 第二章系统方案的设计 设计要求 参数要求 量程感量分辨率数字显示重量位 设计要求 采用单片机控制，要求设计出硬件系统和软件系统。 合理选择传感器转换电路和显示输出电路等。 其它要求 能实现转换显示和调校等多，种功能，具有准确度高实时性好等特点。 进度安排 查找设计资料，画出原理电路框图 完成硬件电路的具体设计 完成软件程序的设计和编写 仿真调试 撰写设计报告论文，答辩。 电子秤的工作原理 当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之 产生力电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成定函数关系般成正比关系 的电信号电压或电流等。此信号由放大电路进行放大经滤波后再由模数器进行 转换，数字信号再送到微处器的处理，不断扫描键盘和各功能开关，根据键盘输入 内容和各种功能开关的状态进行必要的判断分析由仪表的软件来控制各种运算。运算结 果送到内存贮器，需要显示时，发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打 印机打印。 系统的整体设计思路 根据电子秤的工作原理可以将电子秤大致能划分为三大部分，数据采集模块控制器模 块和人机交互界面模块。图为系统的整体框图。 数据采集模块由压力传感器信号的前级处理和转换部分组成。测量过程中把被测 物体的重量通过传感器将重量信号转化为电压信号输出。信号的前级处理将来自传感器的微 弱信号进行滤波和放大，放大后的电压信号经过模数转换把模拟量转换成数字量。 控制器模块将数据采集模块传来的数字信号进行处理，完成被测物体重量的判断显示 等功能。此部分对软件的设计要求比较高，系统的大部分功能都需要软件来控制。 人机交互界面模块主要由键盘和显示器组成。键盘输入是系统接受用户指令的直接途径。 显示器采用液晶显示器，可以直观的显示物品的重量，单价和总金额。 图系统整体框图 显示 数据采集 控制模块 键盘控制 为并行的路数据采集芯片，且接线较复杂，因此考虑采用串行的转换芯片 完成设计。 芯片介绍 与单片机接口构成了串行的位通道，微处理器通过软件写入三位串行 控制命令决定的工作方式，单端输入，输入范围，非调整误差为正负， 电路仅使用微处理器的两根控制线，两根数据线可方便进行光电隔离增强抗干扰能力。适用 于智能化检测仪器仪表。 正常情况下与单片机的接口应为条数据线，分别是。 但由于端与端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可 以将和并联在根数据线上使用。当未工作时其输入端应为高电平， 此时芯片禁用，和的电平可任意。当要进行转换时，须先将使能端置 于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片 时钟输入端输入时钟脉冲，端则使用端输入通道功能选择的数据信号。在第 个时钟脉冲的下沉之前端必须是高电平，表示启始信号。在第个脉冲下沉之前 端应输入位数据用于选择通道功能， 当此位数据为时，只对进行单通道转换。当位数据为时，只 对进行单通道转换。当位数据为时，将作为正输入端，作为 负输入端进行输入。当位数据为时，将作为负输入端，作为正 输入端进行输入。到第个脉冲的下沉之后端的输入电平就失去输入作用，此后 端则开始利用数据输出进行转换数据的读取。从第个脉冲下沉开始由端输出转换 数据最高位，随后每个脉冲下沉端输出下位数据。直到第个脉冲时发出 最低位数据，个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下个相反字节的数 据，即从第个字节的下沉输出。随后输出位数据，到第个脉冲时数据输出 完成，也标志着次转换的结束。最后将置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据 进行处理就可以了。 采样电路图 图采样电路图 控制器 根据题目要求，有以下两种控制方案 方案采用现场可编程门阵列为控制核心，利用软件编程，下载烧制实现。 系统集成于片公司的Ⅱ系列芯片上，体积大大减小逻辑单元 灵活集成度高以及适用范围广等特点，可实现大规模和超大规模的集成电路。 但是大规模可编程逻辑器件般是使用状态机方式来实现，即所解决的问题都是规则的 有限状态转换问题。本系统状态较多，难度较大。 方案二目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，被测信号经放大整形后送入单片 机，由单片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量，。 本设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器,而且以单片机为主控制器的设计， 可以容易地将计算机技术和测量控制技术结合在起，组成新型的只需要改变软件程序就可 以更新换代的智能化测量控制系统。这种新型的智能仪表在测量过程自动化测量结果的 数据处理以及功能的多样化方面，都取得了巨大的进展。 再则由于系统没有其它高标准的要求，又考虑到本设计中程序部分比较大，根据总体方 案设计的分析，设计这样个简单的的系统，可以选用带的单片机，由于应用程序不 大，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展存储器，这样电路也可简化。公司的 和都可使用，在这里选用生产的系列单片机。系列与 相比有两大优势第，片内存储器采用闪速存储器，使程序写入更加方便第二，提供了 更小尺寸的芯片，使整个硬件电路体积更小。此外价格低廉性能比较稳定的，具有 个位定时计数器个位接口。这些配置能够很好地实现 本仪器的测量和控制要求 最后我们最终选择了这个比较常用的单片机来实现系统的功能要求。 内部带有的程序存储器，基本上已经能够满足我们的需要。 芯片介绍 如图所示是种带字节闪烁可编程可擦除只读存储 的低电压，高性能位微处理器，俗 称单片机。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的指令 集和输出管脚相兼容。由于将多功能位和闪烁存储器组合在单个芯片中，的 是种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了种灵活性高且价廉的方案。 各管脚功能如下 供电电压。 接地。 口口为个位漏级开路双向口，每脚可吸收门电流。当口的管脚 第次写时，被定义为高阻输入。能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 地址的第八位。在编程时，口作为原码输入口，当进行校验时，输出原 码，此时外部必须被拉高。 口口是个内部提供上拉电阻的位双向口，口缓冲器能接收输出 门电流。口管脚写入后，被内部上拉为高，可用作输入，口被外部下拉为低电平时， 将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在编程和校验时，口作为第八位地址接收。 口口为个内部上拉电阻的位双向口，口缓冲器可接收，输出个 门电流，当口被写时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入 时，口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。口当用于外部程序 存储器或位地址外部数据存储器进行存取时，口输出地址的高八位。在给出地址 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，口输出其特殊功能 寄存器的内容。口在编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 口口管脚是个带内部上拉电阻的双向口，可接收输出个门电流。当 口写入后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低 电平，口将输出电流这是由于上拉的缘故。 复位输入。当振荡器复位器件时，要保持脚两个机器周期的高电平时当 通电，时钟电路开始工作，在引脚上出现个时钟周期以上的高电平，系统即初始复 位。初始化后，程序计数器指向，输出口全部为高电平，堆栈指钟写入， 其它专用寄存器被清。由高电平下降为低电平后，系统即从地址开始执行 程序。然而，初始复位不改变包括工作寄存器的状态， 表的初始态 特殊功能寄 存器 初始态 特殊功能寄存 器 初始态 当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，端以不变的频率周期输出正脉 冲信号，此频率为振荡器频率的。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然 而要注意的是每当用作外部数据存储器时，将跳过个脉冲。如想禁止的输出可 在地址上置。此时，只有在执行，指令是才起作用。另外，该 引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态禁止，置位无效。 外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。 当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器，不管是否 有内部程序存储器。注意加密方式时，将内部锁定为当端保持高电平时， 此间内部程序存储器。在