毕业设计（论文）-数字显示电子秤的设计.doc

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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

2、毕业设计（论文）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

3、有关部门或机构送交设计（论文）的复印件和电 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，

4、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 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 II Abstract This paper mainly introduces the structure of a digital electronic scales the hardware circuit and its pri

5、nciple. The functions of a digital 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

6、the weight signal to voltage signal, 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 displaye

7、d on LED. KEY WORDS digital ；electronic scale; weighing sensor; MCU 华东交通大学理工学院毕业设计（论文） 目 录 摘 要.IV Abstract.V 目 录 .6 前 言 .7 第一章 绪 论 .8 1.1 设计背景及意义 .8 1.2 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： .9 1.3 设计的主要内容 .10 第二章 数字显示电子秤的总体设计 .11 2.1 数字显示电子秤的工作原理 11 2.2 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 .12 3.1 传

8、感器模块 12 3.2 A/D 转换模块12 3.2.1 AD7705 的结构.12 3.2.2 器件功能 .13 3.2.3 AD7705 各引脚功能.14 3.3 单片机模块 15 3.4 键盘显示模块 16 3.4.1 键盘键的功能 .16 3.4.2 键盘和显示电路 .17 3.5 过量程报警模块 18 第四章 数字电子秤软件设计 .19 4.1 系统软件设计 19 4.2 键盘软件设计 19 4.2.1 键盘扫描 .20 4.2.2 数字显示 .20 4.3 A/D 转换程序21 4.4 数据处理程序 22 4.4.1 重量转化 .22 4.4.2 价格计算 .22 第五章 数字显示

9、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 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/

10、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

11、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

12、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。 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

13、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，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

14、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。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

15、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

16、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。

17、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

18、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，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

19、，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

20、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

21、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

22、，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） 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

23、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-PSIII 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

24、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2 241234 241234 RRRRRR UoutUin RRRRRR Uin Uout + _ + _ R1- R1R2+ R2 R4+ R4R3- R3 BRIDGE R1 图 3-1 全桥测量电桥图 3.2 A/D 转换模块转换模块 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

25、、 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 PGA MUX 时钟发生器 Vcc REF IN(-)REF IN(+) AIN1(+) AIN1(-) AIN2(+) AIN2(-) MCLK IN MCLK OUT GND DRDYRESET SCLK CS DI

26、N DOUT A=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出更新速率，从 而对数字波器的第一个陷波进行编程。 AD7705

27、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) 有对模拟输入缓冲的能力； (5) 2.73.3V

28、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，低电平有效。 CS :片选复位端。当该端为低

29、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 讯寄存器中的寄存器选

30、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 12 AD7705 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

31、位 华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

32、、重量等参数。 （3） 定时中断 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二7 3.4 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

33、计了由 16 个按键 （44 矩阵键盘）和 1 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“

34、 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

35、“ E” 表示超出计价范围。按“ 去皮” 键， 又可进行称量。 (4) 金额累计。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

36、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 74LS154，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

37、。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。 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。 A0 1 A1 2 A2 3 E1 4 E2 5 E3 6 Y7 7 Y6 9 Y5 10 Y4 11 Y3 12 Y2 13 Y1 14 Y0 15 GND 8 VCC 16 SN74LS138N U6 CLK 3 RL7 8 RL6 7 RL5

38、6 RL4 5 DB0 12 DB1 13 DB2 14 DB3 15 DB4 16 DB5 17 DB6 18 DB7 19 IRQ 4 CS 22 RD 10 WR 11 RESET 9 CNTL 37 SHIFT 36 RL0 2 RL1 1 RL2 39 RL3 38 SL0 32 SL1 33 SL2 34 SL3 35 BD 23 OUTA3 24 OUTA2 25 OUTA1 26 OUTA0 27 OUTB3 28 OUTB2 29 OUTB1 30 OUTB0 31 A0 21 GND 20 VCC 40 8279 U8 L1 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7

39、2K 200UF +5V 1 12 12 SN74LS07D U1A Y0 1 Y1 2 Y2 3 Y3 4 Y4 5 Y5 6 Y6 7 Y7 8 Y8 9 Y9 10 Y10 11 GND 12 Y11 13 Y12 14 Y13 15 Y14 16 Y15 17 OE1 18 OE2 19 D 20 C 21 B 22 A 23 VCC 24 DM54LS154J U7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 MHDR1X16 LED位选 1 2 3 4 MHDR1X4 键盘列线 1 2 3 4 MHDR1X4 键盘行线 1 2 3 4 5 6 7

40、8 MHDR1X8 LED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、数据转换处理程序

41、。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

42、有显示稳定、程序简单、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

43、码，送到 LED 上显示。 4.2.1 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=1 Y Y Y

44、 Y 开始 Y N Y N 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

45、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 AT89C52 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 Y N N Y 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

46、 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 0000000000000000B 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

47、.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、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

48、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