基于单片机的数字电子称设计.docx

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1、基于单片机的数字电子称设计专业：通信工程学生：王帅 指导老师：王珊摘 要在科技水平高速发展的现代社会，称重方面技术也有必须跟上时代进步的步伐。目前而言，市场交易中，称重工具通常采用台式电子秤。然而，台式电子秤具有一定的局限性：体积大、成本高、对电源有特殊要求以及携带上的不变。目前，人们生活中常见的手拿式迷你秤的使用原理是基于杆秤抑或弹簧通过弹性形变再利用胡克定律转换而进行测量的，即日常携带的小型秤为弹簧秤，同时，精度不高并且已不在国家测量规范内认可的杆秤依然没有退出贸易集市。但经济形势的转变和容量的急剧上升，人们迫切的需要一种测量精确度高、便于携带并且成本范围合理且自主性强的电子秤本次课题研究

2、意在根据市场需求对智能电子秤进行开发研究，论文的展开以本次设计电子秤所选用的工作方式为出发点，文中分析表明误差分配会造成设备产生误差，并规划了电路方面的设计步骤及软件操作方案。本次设计研究的智能电子秤的构成基本分为6大部分，包括电源、ADC、称重传感器、单片机、输出输入工具/开关、数值显示器。而对于智能电子秤基础性数据标准，其精度需达到级，重量适用范围不超过15千克，以5g为一刻度进行换算。而该电子秤有五大基本功能，它们分别是自我核算、去皮、计算交易金额、单价输入统计，还有超载提醒。电子秤自带睡眠功能，最大程度得控制自身电量的使用情况，其功能自动启用的前提是电子秤未被使用的时间超过5min。智

3、能电子秤的优势在于其空间占用量不多，精度较高，使用方便简单，受众人群高，工作效率高，同时还能完成对称重物的价格计算，因为其具有的高性能，智能电子秤能同时保证交易双方的贸易质量和效率，其未来的发展空间也十分广阔。关键词：数字电子称 称重传感器 A/D转换器 8051单片机 误差分析A design of the intelligence electronic scales of micro-controllerMajor:Communication EngineeringStudent: Wang Shuai Supervisor: Wang ShanAbstractWith the conti

4、nuous progress of society, people have higher demand in the weighing technology. Nowadays, desktop electronic scale has become a common tool in business trade. However, the desktop electronic scale has certain limitations: large volume, high cost, the power supply has special requirements and carry

5、on the same. Currently, most of people living in common portable scales are steelyard by or steelyard is spring compression, tensile deformation to measure the spring balance, and is on the market and some residents use was out of the country. With the development of economy, it is urgent to need a

6、kind of intelligent electronic scale with high precision, easy to carry and low cost.In this paper, the design of a intelligent electronic scale, in the beginning, the working principle of the electronic scales were introduced, proposed instrument error is due to the error distribution, and also giv

7、e the instrument circuit design and software flow.The intelligent electronic scale proposed in this paper is mainly composed of six components, which are power supply, weighing sensor, A/D converter, MCU, keyboard / switch and LCD display. The basic technical indexes of intelligent electronic scale

8、are: the weighing range is from 0 to 15kg; the degree of value is 0.005kg; the accuracy grade is grade III. And the electronic scale has five basic functions, they are self test, peeling, pricing, unit price setting and overload alarm. In the absence of weighing, the electronic scale will be 5 minut

9、es after the default switch to sleep mode, in order to reduce power consumption.Intelligent electronic scale not only small volume, accurate measurement, easy to carry, easy operation, high weighing efficiency also can finish the symmetric weight price calculation, because of its high performance, i

10、ntelligent electronic scale to meet the demand for the use of market trade and resident, has a good momentum of development.Key words：Intelligence electronic scalesWeigh to spread a feeling machineA/D conversion Micro-controller 8051Error margin analysis目 录1 导论11.1称重技术和衡器的发展11.2电子秤的发展现状和发展趋势11.3项目研究

11、意义22 电子秤的硬件构成32.1 电子秤的构成32.2 称重传感器32.2.1称重传感器选用时需考虑的问题42.2.2 称重传感器的基本结构42.3 应变式传感器52.3.1弹性元件62.3.2应变胶62.3.3应变片72.3.4 应变式称重传感器的各种补偿82.4单片机系统92.5电路设计102.5.1称重传感器的供桥电源102.5.2电子秤的调零电路112.5.3电子秤的数据采集、处理部分112.3.4键盘/开关输入电路152.5.5 LCD显示器162.5.6 打印部分182.5.7掉电保护和检测电路、报警电路193 仪器软件设计203.1 仪器主程序213.2 中断服务程序224 仪

12、器的误差及误差分配234.1 仪器的误差来源234.1.1 称重传感器的误差234.1.2 电子设备的误差234.1.3 机械承重系统的误差244.2 仪器误差分配244.3 仪器误差的计算方法254.4 实验数据分析误差265 成品展示1结论1参考文献2致谢3附录41导 论质量的数值大小是测量研究方向的十分基础的一项数据，重量的测量工具的技术水平对后续的工作、生活及科学研究所产生的影响都是极其深远的，因而该技术的发展一直是研究人员不断突破和攻克的难点与热点1。秤作为最为基础、应用广泛的一个测重设备，在人们的生活中有着重要的地位，在技术不断发展的今天，利用电子秤取代机械秤的趋势也是不可阻挡的。

13、与传统的机械秤相比，成本低廉、智能的电子秤自然受到了人们的期待，拥有极为广阔的市场需求。1.1称重技术和衡器的发展1施汉谦，宋文敏电子秤技术M北京：中国计量出版社，1991纵观历史我们可以发现，衡器的发展经历了六个阶段，而每个阶段所对应的衡器演变逐一有：秤盘天平、非等臂杠杆台秤、吊车秤、倾斜象限杆秤、弹簧秤与自动秤。于20世纪50年代，人们为了实现称量自动化，因此将电子技术融入了衡器制造产业中。经过几年的研究发展，在60年代初期，推出了电结合式电子衡器。自此以后，电子衡器受到了各大生产行业的广泛应用，将其运用在现场称量、配料定量称重、还有产品质量的监测等方面。1.2电子秤的发展现状和发展趋势一

14、、发展现状电子衡器的涉猎领域很宽，不少领域都需要使用这项工具，并且，由于技术的不断发展，许多企业在对数据进行处理与过程控制时也开始运用电子衡器，让如今的重量检测技术与数据系统在工艺、仓库管理和输送、预包装、物品领取管理技术记忆市场销售方面都成为无可取代的一环。我国就电子衡器方面早已将其划分为一种由国家法律强制监管的计量设备。无论是在企管、货物批量制造、贸易核定，物流运输部分，以及科学研究上，都因其在自动化重量检测与显示控制和贸易计量中的功用，而作出了巨大贡献。二、发展趋势生产轻巧型、集成型电子秤，并将其与信息技术及电子应用相结合已成为电子秤这一工具的基本发展潮流与方向。以功能强度角度而言，其发

15、展趋势是将电子秤的效率、精度往更高的水平提升，同时降低其出错率、浮动率及其他不稳定因素的出现率。而以功能量角度而言，该工具在未来的发展方向是实现其在质量测验方面的智能性，将控制数据和非控制性数据的作用共同体现。综合整体并结合科学技术进步程度考量，其未来研究方向应将核心倾向于综合型及结合型 2。（1） 小型化2施昌彦电子称重技术现状和发展趋势DB 厚重感类型。而对于大型电子平台秤，则需要精确其物理材料力学的基本属性，根据其物理特性采取抗弯刚度效果极佳的材料及单位质量较小的波浪夹心钢板等。（2） 模块化类似于大型动静型电子汽车衡这样的有一定体积和复杂度的承载构造，通常并非直接制造出一个完整的大型结

16、构，而是将尺寸各异的标准结构模块尝试拼接搭建，从而演变为新型的品种与规格。（3）集成化对于类似于迷你电子台秤的电子衡器，大致均可做到秤体、钢轨与称重传感器的合体，轨道衡秤体同铁路线路成为整体。(4)智能化将电子衡器的质量数值表达控制装置融入电子计算机中，充分发挥计算机的智能性用于物体质量测验数值表达的控制装置的用途。1.3项目研究意义本项目研究的是利用单片机来控制的智能电子秤，体型轻巧，精度非常高，易于携带，并且还能同时完成对质量称量以及价格的计算，该电子秤能满足人们日常生活的基本需求，除此之外，还能解决商业贸易的使用要求，与国际法制计量组织的要求完全相符，从某种程度上来讲，已达到走上国际化舞

17、台的标准。本项目研究的电子秤具有如下技术指标：（1） 量程：015kg（2） 分度值：0.005kg（3） 误差：0.005kg（4） 功能：自检、清零、中英文字幕等。如果在五分钟内电子秤没有称量物体的情况下，就会自动进入休眠状态，尽量减少耗电量。2电子秤的硬件构成电子秤之所以能称量物体的重量，从某种程度上讲，主要是因为被称物体的重量导致传感器发生弹性形变，进而产生电信号，将这一信号输出，在放大器的作用下，放大的信号进行转换，变成频率信号，在微机的作用下进行后续操作，将需求功能、接口电路和微机连接在一起，这样一来，就能实现应用操作，然后通过数字的形式展示到显示屏幕中。2.1 电子秤的构成从硬件

18、系统上来讲，该电子秤可分为如下七大组成部分，详见图3.1。A/D转换器放大器键盘应变式称重传感器显示器8051单片机被测对象单片机 图2.1 仪器硬件结构框图2.2 称重传感器就电子秤而言，由于具备称重传感器这一基本性能，这就导致了称重控制系统是否优秀。人们在设计称重控制系统时，既要考察其可靠程度和准确程度，还非常关注稳定性这一基本性能，与此同时，这些性能也受到了称重传感器的影响。通常在挑选称重传感器的综合精度时，不可以一味地选择高精度，必须要将电子称重装置的总误差作为主要参考标准。2.2.1称重传感器选用时需考虑的问题在选择合适的传感器时，绝对不能麻木，应从总体上着手来观察：第一，量程；第二

19、，外观尺寸和大小形状；第三，基本参数和电缆长度；第四，精度；第五，密封标准。一般情况下，在布局、称重目标和条件既定的情况下，电缆长度相对确定，不会发生太大改变，外观、大小尺寸等亦是如此 曲波，肖圣兵，吕建平工业常用传感器选型指南M清华大学出版社。从这个层面上来讲，在选择合适的传感器时，必须注重以下因素：（1）精度应从整体角度着手来考虑传感器的精度，绝对不能盲目选择，应该对传感器的基本性能、实用性和经济条件等进行深入分析，在此基础上从各方面着手来判断系统的精度，最终得到所需的传感器精度等级。（2）量程传感器量程的选择必须考虑到以下几个方面：在不影响称量精度的情况下，称重对象所能接受的最大重量；在

20、称量的过程中，动载、冲击可能对称量产生影响，也有可能受到其他因素的影响，对称量产生一定干扰；按照正常操作程序来看，该传感器所具备的最大偏载；秤台自身重量，或者与之相关的装置所携带的重量；该传感器设置的数量。2.2.2 称重传感器的基本结构对比几种较为常见的称重传感器，发现主要存在以下几种结构，结构不同，所对应的称量范围不一致，而且其性能也会产生差异，分析下面几种称重传感器结构，便于后面的选型。1.柱式传感器不得不说，这一结构的存在历史最长，可称量较重物体的质量，低则几十吨，多达几百吨，都可准确称量物体重量。2.轮辐式与桥式传感器从本质上来讲，该结构为双梁式传感器，而在我国，由于该传感器本身弹性

21、体的形状像桥，因此将其称作桥式传感器。3.柱环式传感器对量程为0.530t、0.510t的拉式、压式传感器而言，在绝大多数情况下，在设计传感器系统时，都会使用这种结构。4.剪切梁式传感器剪切梁式传感器基本分为两种，都是通过剪切原理来实现的剪切悬臂梁与剪切梁式。5.单S梁式传感器量程基本属于0.1kg10kg间的称重传感器通常使用的就是单S梁式传感结构。 6.S形双连孔式传感器这种结构的传感器既能准确称量2kg重的物体，也能称量0.5t重的物体。从某种程度上来讲，不论传感器是压式、拉式结构，都可使用这一结构。若不存在线性补偿，那么，在这种情况下，这种传感器的精度可达0.020.05级。经过综合考

22、虑，本项目在设计传感器系统时，最终选用S形双连孔式传感器，图2.2展示了其结构。图2.2 S形双连孔式传感器弹性元件2.3 应变式传感器称重式传感器有电阻式、差动式、压电式、振频式等等，是根据转换原理来划分的。从国际计量会给出的资料中能够发现，总称重传感器中有十分之九都属于应变式的。在多种多样的传感设备中，最常见也是最典型的是电阻应变式。与其他种类的传感器相比，电阻应变式称重传感器具有许多优势，例如：1. 构造简单，所占体积小，量程范围广；2. 具有直线性的特点，可重复操作能力强，测量时滞后时间短，目前来说，该类传感器综合精度最高达到0.050.015%；3. 运行中不容易出差错，稳定性强；

23、4. 不管是拉应力还是压应力都可以测量，受到不同种类的两类力时输出具有良好的对成性；5. 操作简单，互换性强，能够与电子测量设备联合使用； 6. 使用期限长，设备在长时间内不会失效，易修理和保养； 7. 有良好的频率响应能力，测试动态数据也能够获得较为准确的值。2.3.1弹性元件1.弹性元件的结构形式 这类传感器通常包括环状、膜式以及梁式几种构造。针对不同类型的力可以使用不同类型的结构设备。比如，当需要量取的力的数值较大时，应该使用柱式仪器。当测量一些比较特殊的力，比如动态型时，则可以将各种结构组合使用，从而使设备对力的变化更敏感，并使精度增加，并保证稳定性。2.弹性元件材料的选取 为了保证弹

24、性元件的良好性能，选取的材料应有以下特点： 强度高，在承受数值较大的力时，至少要保证测试的安全性； 拥有较大的弹性极限，保证在承受较大力时元件不发生范性形变； 经过热处理之后，残留应力值小，并且不能破坏结构本身的均匀性和稳定性，所欲的这些性质必须是各向相同的； 3.弹性元件尺寸的选取选取应该符合以下要求： 在黏贴在电阻应变片上之后，弹性部件会发生形变，需要保证这种形变是沿着同一方向进行的，并且是均匀的 ，以保证在测量时，测量数据只根据所测量力而发生线性变化。 由于设备在测量时会频繁的受到各种力的作用，因此需要保证弹性部件在频繁受到外力时，不发生变形，可重复操作性强，稳定性高。2.3.2应变胶

25、传感器的精度也与应变胶有关，应变胶作为传感器的组成之一，能够直接影响传感器的精度大小。因此，在应变胶的选择上应该慎重并保持高要求： 粘结强度值在规定的范围内； 对应变敏感，能够及时传到应变； 蠕变应该较小； 滞后时间短； 具有较高的耐疲劳性； 2.3.3应变片电阻应变片有分为三种，它们分别是金属丝式，金属箔式以及金属薄膜式6。1. 金属丝式应变片6 张锡富传感器M 机械工业出版社2.金属箔式应变片改应变片，具体来说，就是采用厚度在10-3至10-2mm数量级的箔制电阻上，进行照相制板或者用光刻蚀，从而使材料变为所需要的形状，这些操作都是在绝缘衬底上进行。箔式应变片与电阻丝应变片进行对比后，能够

26、发现箔式应变片有下面几个特点：1）金属箔栅非常薄。2）表面积大，散热能力强，所以可以保证在通以大电流时信号被削弱的程度低。适用于对灵敏度要求较高的设备上。 3）箔材的尺寸较为精确并且均匀，可塑性强。尤其是在制造应变花与小标准应变片上，有着特有的优势。4） 较易批量生产。3. 金属薄膜应变片通过薄膜技术研制出了金属薄膜应变片。在本文所设计的项目中，我们使用了金属箔式应变片，将其粘贴在图2.2中所指出的位置上。通过上述对比讨论，本设计中最终选择金属箔应变式称重传感器作为传感测量仪器，弹性部件采用S形双连孔的构造，其结构及电路原理如图2.3。.3.4 应变式称重传感器的各种补偿在传感器中，在各个线路

27、中使用不同的应变片，之后，将各个线路连接形成桥路，最后，需要对传感器作出相应的补偿与调整操作。2 .3 应变式称重传感器的原理图 1. 非线性补偿2. 无论通过计算或者是实验验证，我们都能够得到这样一个事实，那就是传感器输出电压实际上并没有严格随着荷载的变化而作线性变化。3. 由于需要提高测量电路的灵敏程度，并考虑环境温度变化引起的影响，通常电桥都会采用四臂差动的结构， , , 这时，温度的变化或者电路中的误差将会被考虑在测量结果之内，初始设定如下 （2-1） 又 （2-2）式（2-2）中 灵敏度系数；（查阅资料，一般为1.7至3.6，本文中，取）； 纵向应变； 电阻（通常取）；上述物性参数均

28、为应变片的参数。 （2-3）式（2-3）中 测试物体的重量值；（） 弹性体的面积； 弹性体的弹性模量；由上述算式推到，得到下式 （2-4） （）在弹性体确定，电源不变的情况下，就是一个常数值，此时，我们令=，得，因此，传感器的最终输出电压值与测量物的质量之比是一个定值。2.4单片机系统将这两种单片机进行前后的对比就能够发现，这种单片机有几种很大的优势8：8 范立南，李雪飞单片微型计算机控制系统设计M 人民邮电出版社1）2） 容易控制、其功能性也比较强3） 抗干扰的能力也比较突出4） 更便于操作5） 功能比较全面6） 易于产品化系列单片机的应用技术已经较为成熟，其所适用的范围也相对较广。并且，属

29、于该系列的8051在中国属于这种单片机的一个代表性机种，但是对于8031来讲，它将会在整体性价比上更优越于8051。8051单片机的这几种性能将会有以下这几种比较显著的特征：（1） 其中将会带有八位中央处理器（CPU）；（2） 在芯片的内置电路中也有着很多变化；（3） 其中包含了4K ROM；（4） 包含超大型字节容量（5） 将会有二十余种特殊性功能存入到储存器中来进行实施；（6） 其中还包含两种端口以及关联线；（7） 其中可以寻址为64K外部的储存器；（8） 这些字节外部的程序特征主要是由外置储存器所占有的；（9） 其中还包含了16位的定时计数器；（10） 还有五类中断源，其中配备了两个优先

30、的等级策略；（11） 包含了多种形式的串行接口以及相应的状态设置；（12） 同时还可以进行逻辑运算方面的划分。其中，8051的引脚排列参考图2.4。 2.5电路设计硬件电路的划分也将会直接影响到仪器性能上的改变。所以，在本节中将会详细介绍便携式电子秤的电路设计，同时还将介绍几个基本单元电路。2.5.1称重传感器的供桥电源对于传感器来讲，其供电方式以及实际应用都需要进一步的开发和利用，并能够使仪器以及设备出现更多的转速防御，因此需要的反应速度也会变高。那么基本会选择直流供桥，例如电子秤、轧制力测量仪等。直流电桥主要优势就在于其稳定性比较高，并能够将直流电源以及具体的实现平衡电路变得更为突出，传感

31、器的参数也会根据实际的状况变得更容易测量，这些都往往采用了直流性的电桥来进行配置。 称重传感器的供桥电压值通常情况下选择的电压值一般会在指定的范围之内，并能够将功耗以及功率的密度作为一个主要的参考指数来进行操作。应变片的功耗也将会直接影响到操作的状态以及电压总值： （2-5）式子里 表示电阻值（单位是欧姆，本文取）； 变片所具有的实际功率密度（瓦/平方毫米）； 应变片在箔栅中所占有的面积（平方毫米）。根据以上式子得出，、与是有很大相关性的，并能够利用应变片的方式来从精度上进行弹性元件以及材料的散热条件以及多种因素之间的查阅方式所获得。2.5.2电子秤的调零电路在调整线路的同时还需要有一定的稳定

32、性电阻以及直流电压的组织状态，并按照电桥电路来进行各方面的划分（参照2.5）。我们将其称作调零电桥，该电路的位置是在输出与测量仪表之间，并且该电路为串联电路。 简单的去皮重电路，利用了并联电阻的方式，参照图2.6。其中，电阻的作用是避免电位器滑臂至两端点时造成传感器桥臂的电阻应变片短路，并且，该电阻还能对调节量进行控制，越小电压调节量就越大，两者呈反比关系。2.5.3电子秤的数据采集、处理部分一、 放大器当前，传感器方面的信号还十分的微弱，因此一定要进一步对操作状态进行扩大。所以在系统中心还将会从本项目的基本状态中利用信号的放大做出一定的数据采集以及高精度的单片仪来用做放大器进行处理9。该放大

33、器的主要连接方式参考图2.7，其对应的增益为，利用改变 的值去改变放大器的增益。9 杨振江，蔡德芳新型集成电路使用指南与典型应用M西安：西安电子科技大学出版社1998.10 A/D转换器通过对上述文件的处理以及各方面精度的划分可以看出：这种A/D 转换器相当精确，其误差也很小。 12 位 A/D 精度： 14 位 A/D 精度： 图2.5 调零电桥及其接法1称重传感器；2调零电桥；3测量仪表在实际状况中，这些精度方面的问题很容易会造成数据的干扰，所以对精度的要求还是极高的，一般情况下会高于12位。双积分型转换器本身就在于精度方面的提高，并且会在速度上实现慢速调理(例如：ICL7135)， 其输

34、入的阻抗较高（高于 ），并且能够精确进行差分输入， 这样才能够实现操作的便捷性，能够超量完成信号方面的输出以及运作状态，并会将TTL电平来进一步实现。图2.6 并联电阻法图2.7 INA101的基本接法双积分型的 A/D转换器主要在于性能的优势，其抗干扰性较强，并能够低工频等信号做出一定的限制，所以更能够容易的抑制干扰。由于电子秤中的转换程度不同，速度方面要求也比较高所以精度的转换也将会直接符合系统的主体需求。并且根据双方积分的形式开做出一定的抗干扰能力，同时能够精确的进行差分输入，成本较低。最后还需要做出分析，并选择了相应的转化系统ICL7135。 图2.8 ICL7135与8051单片机的

35、接口电路ICL7135作为常见的一种半双积分项目，其本身的输出性降低并直接转换动态结果以及相应积分项目，因此会利用接口使单片机做出双向的连接，并将接口电路进行一定的修改。参考图2.8从图2.8中我们可以看出，数据多路开关74LS157为4位2选1，在这个芯片的SEL输入端加上低电平时，、上将把、上的输入信息输出；在其SEL端加上高电平时，、上将把1B、2B、3B上的输入信息输出。因此，当7135的高位选通信号D5输出为高电平时，万位数据B1和极性、过量程、欠量程的对应量将皆输入到8155中的PA0PA3，当D5为低电平时，7135的B8、B4、B2、B1把对应的低位BCD码输出，并且在这个时候

36、BCD码数据线B8、B4、B2、B1输进到8155的PA3PA0。下文就ICL7135的部分引脚进行介绍：基准电压端VREF：其大小为，一般情况为1V。A/D转换精度直接受VREF稳定性的影响，正因如此，必须保证电源有高精度的稳定性。基准电容端CREF-、CREF+：电容大小通常为1F。时钟输入端CLK。启动A/D转换控制端R/。输出状态信号端BUSY。选通脉冲输出端：其也可用来中断请求信号，给主机请求中断。过量程标志输出端OVER。欠量程标志输出端UNDER。极性输出端POL。BCD码数据输出线B8、B4、B2、B1：其中B1是最低位，B8是最高位。BCD码数据位驱动信号输出端D5、D4、D

37、3、D2、D1：分别与万、千、百、十、个位选通对应。在8155的PA口执行正常功能时，先要确定输入方式，紧接着，ICL7135里的数据便会被送到选通脉冲线中，与8155的PA口数据选通讯号线ASTB（PC2）相接，在8155PA口中断请求线AINTR（PC0）反向后将会和8051的相接。ICL7135每做一次A/D转换，就将产生5个数据选通脉冲，将会把各个本身对应的BCD码结果和标志D1D4输送至8155的PA口，在该PA口接收到数据后，中断标志线ANITR（PC0）随之就会提高，通过反向可把单片机8051外部中断1输入端变成低电平，紧接着就向CPU申请中断，在执行中断后，8155PA端口的数

38、据就可被读取出来。2.3.4键盘/开关输入电路人机交互中键盘输入占据了重要的一部分。Intel8279是一款比较好的可编程键盘及显示的芯片，不仅能对键盘输入进行控制，同时还能对显示进行控制。其与单片机8051的接口电路参考图2.9。、分别为8279的读与写信号，为片选信号，RESET为复位信号，CLK为同步时钟信号，D0D7为数据总线。把这些信号端口连接到对应的CPU管脚上，C/（A0）端可用来对数据总线进行区分，用它来传递信息通常以数据或命令字这种类型为主。中断请求端为IRQ，若要产生中断请求信号，通常是键盘有数据输入或传感器状态出现变化。扫描信号输入线即SL0SL3，而回馈信号线即RL0R

39、L7。经软件操作管理电子秤键盘可拥有下述功能：（1）称重过程。把测重物品放置到秤台台面并且稳定之后，将测重物品完成称重后，按下“保持”键对称重数据作存储；把待测重物品拿走，此时显示屏上的数值表示的是物品的净重量，并且对于该数值会自动保持（若称重状态为重量保持，想要返回到正常称重状态，一定要按“去皮”键）。如果待测重物重量比量程15kg还要大，此时将会报警。（2）单价的输入与清零。称重完成后将测重物品拿出（要在重量保持的情况下），紧接着，通过数字键的按下把单价输进去。将单价清零按下“清除”键。（3）金额的屏幕显示。键入单价后，按“Enter”确认，随即就会把本次称量后计算的金额显示到屏幕上；若屏

40、幕上出现“E”，就表明该次称重金额不在计价范围之内。再次按“去皮”键，可重新进行称量。（4）金额累加。若要计算总金额，此时可按下“累加”键实现。当待测物称量以后且金额已算出的情况下，按“累加”键，就可把该次称重算得的金额计入到总额里。若屏幕出现“E”，表是本此累计总额已不在计价范围之内。（5）校核。按下“校正”键，仪器将自动进行非线性校核。图2.9 单片机8279和8051的接口电路示意图2.5.5 LCD显示器 点阵式液晶显示器具备非常良好的使用性能，除了可以展示非常多的字符，还能够展示汉字。本项目的设计中要求能够显示汉字，因此，本项目设计中选用的显示器为点阵式液晶显示。若要实现与的显示模块

41、之间的连接，应该在单片机P0引脚处和所提供的信号线D0D7间设置单个型号为总线驱动器。和单片机之间具体连接线路在图2.10中给出。图2.10 EA-D20040AR和单片机的连接一共拥有14个接口： VSS：同地线向连接；VDD：同幅值为+5V的电源连接；V0：调整显示亮度，并将阻值在1020K区间内的电阻接在电源输出与地线端中间，可以达到调整亮度效果。实际连接方法如图2.11。RS：连接寄存器选择信号，指令和数据寄存器的选择是通过判断信号电平高低实现的，前者对应低电平，后者则对应高电平。R/：导入读/写信号，读取和录入操作各自和低、高电平相对应。E：用于识别片选信号，只有在高电平状态下才执行

42、相关操作。D0D7:数据总线，可以根据需要确定总线位数（包含两种：4位和8位），在4为状态下，使用端口为D4D7。图2.11 亮度调整功能电路2.5.6 打印部分本次设计选取可实现汉字印刷的。可以印制图像像素为，字符和点阵图案可以在相同行中同时打印。TPP-40A和8051单片机的接口具体参考图2.12。图2.12 TPP-40A和单片机连接示意图图2.12中单片机P2.7引脚与相连便可成为的选通信号STB，只有低电平有效。各个引脚功能简介：DB0DB7：单向信号线。由电脑将信号传入打印设备中。：选通信号。若处于信号上升阶段，信号线所含8为数据便会通过打印设备传入机内并进行锁存。BUSY：打印

43、设备“繁忙”模式信号。若呈现高电平则表示打印设备此时正在进行打印数据的操作，因此，在该状态下计算机无法向打印设备中传输额外信息。：打印设备的应答信号。若呈现出低电平则表示打印设备已经读取信号线中信息。：“报错”信号。2.5.7掉电保护和检测电路、报警电路设备在较短时间内停止通电抑或是运行电压大幅降低，此时将会造成微机系统的功能故障。因此为了避免出现上述状况应该添加断电保护功能电路，进而达到对传输信息的实时备份，并短时间内关掉微机系统。若要达到断电保护目的可选用以下方法：（1）借助EEPROM将关键性信息存储起来；（2）可添加备用电源，参考图2.13。图2.13 备用电源的添加与断电检测电路设备

44、还应该添加断电检测功能电路，设置该电路的目的在于，当遇见掉电的情况下，及时的把断点（PC以及其他各种寄存器）内容进行储存。添加光电耦合器目的是防止因为电路干扰信号出现触发保护电路。在系统断电后较短时间内，稳压电源因为内部电容存储一定电量，由此可对其进行供电（时间不超过100ms），在此期间主机便会运行中断服务功能代码，将断电与关键性信息保存在RAM内。此外，设备还应该添加过载报警功能。若测量对象质量大于上限值15kg后，便会由单片机产生控制脉冲，并触发报警功能。其中，蜂鸣器电路参考图2.14。图2.14 报警电路3 仪器软件设计仪器软件的主要组成部分有两个，它们分别是主程序与断服务程序，本次开

45、发采用模块化思想编写各种功能代码。本章节将对各部分功能代码进行开发，矩阵键盘不同按键对应功能见表3-1。表3-1 44矩阵键盘键号功能介绍09 “去皮”“累计”“清除”“保持”“Enter”09 101112 131415 3.1 仪器主程序设备主功能程序运行过程见图3.1。图3.1 设备主程序流程图3.2 中断服务程序图3.2 中断服务程序流程图具体代码见本文附录。4仪器的误差及误差分配在本次设备开发过程中，在对误差分配及合成理论进行研究基础上，利用误差分析、分配及合成这三步去实现对仪器元件的挑选上，给后续设计提供良好的思路。4.1 仪器的误差来源便携式电子秤是一种静态称重仪器，内部所含有的传感与电子元器件或是机