GSD：微型电子秤
第1章 系统设计方案与论证
1.1、需求分析
电子称开机时置零，要求\快速、准确、连续、自动\称量要求。用户将允许重量的重物放在压力传感器上，电子称在其显示器上显示相应的数字。同时有效地消除人为误差，使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。
电子称的合格产品是有检定分度值e和细分值D的标准，是受国家计量法保护的产品。其准确度影响国家的计量和经济的建设。 1.2、电子称的基本原理
当被称物体放置在秤体的秤台上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，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一定函数关系(一般成正比关系)的变化的模拟信号（电桥电路），此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU不断扫描键盘和各种功能开关，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、分析来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示。
电子秤的工作原理以电子元件，称重传感器，放大电路,AD转换电路，单片机电路，显示电路，键盘电路，通讯接口电路，稳压电源电路等电路组成。
重物 传感器
图1-1 原理图
放大电路 A/D转换器 CPU 按键 8279芯片 显示器 1.3 方案选定 1.3.1 CPU
在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为
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ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。再着，AT89C51、AT89S51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。
8051系列单片机的内部结构是各种逻辑单元及其之间的互连构成的。其主要由中央处理器（CPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、串行接口、并行I/0接口、定时/计数器、中断系统等几大单元，以及数据总线、地址总线和控制总线组成。
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89C51单片机特点能与MCS-51 兼容，有 4K字节可编程闪烁存储器，寿命能够达到1000写/擦循环，数据可以保留时间长达10年，全静态工作：0Hz-24MHz，三级程序存储器锁定，128×8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。所以AT89C51符合本次设计的主控芯片。 1.3.2传感器
称重传感器 按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阴应变式等8类，以电阻应变式使用最广。
传感器量程的选择是依据秤的最大秤量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定传感器的量程。一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感的载荷，其称量的准确度就越高，但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷的存在，因此在选用传感器量程的时候，要考虑诸如多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。
电阻应变式称重传感器：是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上，然后以适当方式组成电桥的一种将力（重量）转换成电信号的转换元件。 1.3.3 数模转换
ADC0809芯片介绍
ADC0809是逐次逼近比较型转换器，包括一个高阻抗斩波比较器。一个带有256个电阻分压器的树状开关网络；一个控制逻辑环节和八位逐次逼近数码寄存器；最后输出级有一个八位三态输出锁存器。
ADC0809具有8路模拟量输入，八个输入模拟量受多路开关地址寄存器控制，当选中某路时，该路模拟信号Vx进入比较器与D/A输出的Vr比较，直至Vr与Vx相等或达允许误差止，然后将对应Vx的数码寄存器值送三态锁存器。当OE有效时，便可输出对应Vx的八位数码。
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转换结果的读取可采用无条件传送方式、程序查询方式和程序中断方式。 1.3.4 显示器
在单片机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮，暗。
LED显示器有静态显示与动态显示两种方式。我们使用的为动态显示 LED动态显示方式。
在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制。
1.3.5 8279键盘
8279是Intel公司生产的通用可编程键盘和显示器I/O接口器件。由于它本身可提供扫描信号，因而可代替微处理器完成键盘和显示器的控制，单个芯片就能完成键盘输入和LED显示控制两种功能。
8279芯片的主要特征
·可兼容MCS－85，MCS－48，MCS－51等微处理器。 ·能同时执行键盘与显示器操作。 ·扫描式键盘工作方式
·有8个键盘FIFO（先入先出）存储器
·带触点去抖动的二键锁定或N键巡回功能。 ·两个8位或16位的数字显示器。
·可左/右输入的16 字节显示用RAM。 ·由键盘输入产生中断信号。 ·扫描式传感器工作方式。 ·用选通方式送入输入信号。 ·单个16字符显示器。
·工作方式可由CPU 编程。 ·可编程扫描定时。
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第2章 硬件模块
2.1 总体原理框图
数字电子秤采用AT89C51单片机作为微处理器，接口电路由晶振、LM4229显示电路、4*4按键电路、ADC0809电路、存储器等组成。硬件模块可以使用市场上已经成熟的技术和芯片、电路。稳定、方便、快捷、容易得到并且有稳定成熟程序没必要从新设计开发。
图2-1 总体大致框图
2.2 AT89C51简介
芯片功能介绍及设计：AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
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2.2.1 引脚说明
AT89C51芯片图如下：
图2-1 AT89C51芯片
VCC：供电电压。 GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0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FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1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FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”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，P2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。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”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，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”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，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
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