数字电子秤的设计

江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区 毕 业 设 计（论文） 题 目：数字电子秤的设计 系 ： 专 业： 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 职称：讲 师 摘 要 电子秤是目前城市商店中应用较广的称量、计价工具。随着微电子技术的应用，市场上使用传统称重工具已经 满足不了人们的需求。为了改变传统称重工具在使用上存在的问题，本设计中将智能化、自动化、人性化用在电子秤重的控制系统中。本系统主要由单片机 来控制。测量物体重量部分由电位模拟压力传感器及 A/D 转换器组成，加上显示单元，以及总价计算及显示单元。 关键词 ： SST89E564RD； A/D 转换器 ； BCD 码转换 ； LED 显示 ； 键盘输入 ； 乘除法计算 ABSTRACT Electronic scale is now wide application in urban stores of weighing, valuation tools. As microelectronics technology application, on the market to use traditional says heavy tools already cant satisfy the peoples needs. In order to change traditional weighing tools using on existing problems, the design of will intelligence, automation and humanized used in electronic scales heavy control system. This system mainly by the single-chip microcomputer to control. Measuring the weight of the body parts from potential simulation pressure sensor and A/D converter component, plus display unit, and total price calculation and display unit, times embodies electronic filling points in the advanced automation is largely meet the application requirements. Keywords： SST89E564RD A/D converter BCD conversion LED display, keyboard input method 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 引言 . 1 1.1.1 选题背景和意义 . 1 1.1.2 电子秤发展及结果 . 2 1.1.3 本论文的研究内容及结构安排 . 5 1.1.4 本设计的任务和主要内容 . 5 1.1.5 基本工作原理及原理框图 . 6 第二章 硬件的设计 . 7 2.1 传感器的选择 . 7 2.1.1 电阻应变式传 感器的组成以及原理 . 7 2.1.2 电阻应变式传感器的测量电路 . 8 2.1.3 三运放大电路 . 9 2.1.4 ADC0809 A/D 转换器 . 10 2.1.5 ADC0809 的内部逻辑结构： . 10 2.1.6 ADC0809 应用说明： . 12 2.1.7 LED 显示电路设计 . 12 2.1.8 LED 显示器结构与原理 . 13 2.1.9 LED 显示器与显示方式 . 15 2.1.10 总体工作电 路原理图 . 16 第三章 软件的设计 . 18 第四章 总 结 . 20 致 谢 . 21 参考文献： . 22 附录 1：原理图 . 23 附录 2：元器件清单 . 24 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 1 第一章 绪论 本课程设计的电 子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（ V）改为重量纲（ g）即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足 A/D 转换器对输入信号电平的要求。 ADC0809 A/D 转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号 输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。 1.1 引言 在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是我们就用到称，但是随着社会的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量工具渐渐淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。电子秤向提高精度和降低成本方向发展的趋势引起了低成本、高性能模拟信号处理器件需求的增加。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；其技术性能趋向是效率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称量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。 1.1.1 选题背景和意义 称重自古以来就是被人们所重视，作为一种计量手段，应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密联系。电子秤是电子衡器的一种，衡器是国家法定计量工具，是好、国计民生、个国防建设、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。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江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 2 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、改善经营管理等诸多方面的作用。称重装置的应用以普及到国民经济各个领域，取得了显著的经济效益。电子秤的称重技术中的一种新型仪表，广泛应用于各种场合。电子秤与机械城比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可在各种工作环境，重量信号可远传，易于实现重量显示 数字化，易于计算机联网，实现生产过程自动化，提高生产效率。因此，承重技术的研究和衡器工业的发展各国都很重视。 50 年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。 60 年代初期出现机电结合式电子衡器以来，随着时代科技的迅猛发展，微电子和计算机等现代电子技术的成就给传统电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。经过 40 多年的不段完善，衡器技术也在不断的进步和提高。从世界水平看，衡器技术已经经历了四个阶段，从传统的全部机械元器件组成的机械称到电子线路代替部分机械元器件的机电结合称，再从集成电路式到目前单片机系统设 计的电子计价秤。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到动态的发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单测量向多参数测量发展。常规的测试仪器仪表和控制装置被更加先进的智能仪器所替代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度和自动化水平定向方面发生了巨大的变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统 ,使得科学实验和应用工程飞自动化程度等到了显著提高。 1.1.2 电子秤发展及结果 电子衡器一般是指装有电子装置的衡器。 因其种类繁多，且涉及到贸易结算和保护广大消费者的利益，所以为世界各国政府普遍关注和重视，并被确定为国家强制管理的法制计量器具。电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段，对加强企业管理、严格生产、贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。电子衡器具有反应速度快，测量范围广、应用面广、结构简单、使用操作方便、信号远传、便于计算机控制等特点。被广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口、建筑、机械制造和国防等各个领域。 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 3 一、现状 50 年代中期电子技术的渗入推动了衡器制 造业的发展。 60 年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过 40 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 90 年代中期的水平。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。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。 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江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 4 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 种标准模块为例，由单块、二块、三块到四块分体组合，可以组合成长度为（ 5 28） 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。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 720mm 550mm 32mm，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江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 5 流量测量系统，价格相当昂贵。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，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。 1.1.3 本论文的研究内容及结构安排 首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通过很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号经过 V/F 转化成电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中，再经过单片机控译码显示器，从而显示出被测物体的重量。按照设计的基本需要分为三大模块，数据采集模块、控制器模块、人机交互界面模块。其中数据采集模块于压力传感器、信号的前级处理和 V/F 转换部分组成。转化后的数字信号送给控制器处理。于控制器完成对该数字量的处理，驱动显 示模块完成人机间的信息交换。 最后，对本次研究课题的主要工作及结果得出了总结与讨论，并指出两人本次研究工作中存在的不足和发现的一些问题。 1.1.4 本设计的任务和主要内容 设计的主要内容如下： 1) 运用电阻应变式传感器并采用全桥测量电路 2) 设计一款电子秤，用 LED 液晶显示器显示被称物体的质量 3) 电路由全桥测量电桥，三运放大电路， A/D 转换电路， LED 显示电路 4) 写出详细的实验报告 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 6 1.1.5 基本工作原理及原理框图 基本工作原理框图如下： 图 1.2-1 基本 工作原理框图 电路方框图如下： 图 1.2-2 电路方框图 电阻应变式传感器输出信号 三运放大电路放大信号 显示电路 A/D 转换电路 传感器 三运 放大器 ADC0809 A/D 转换器 8031 8155 LED 显示器 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 7 第二章 硬件的设计 2.1 传感器的选择 2.1.1 电阻 应变式传感器的组成以及原理 电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。常用的电阻应变片有两种：电阻丝应变片和半导体应变片，本设计中采用的是电阻丝应变片，为获得高电阻值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出导线，线栅上面粘有覆 盖层，起保护作用。 电阻应变片也会有误差，产生的因素很多，所以测量时我们一定要注意，其中温度的影响最重要，环境温度影响电阻值变化的原因主要是： A. 电阻丝温度系数引起的。 B. 电阻丝与被测元件材料的线膨胀系数的不同引起的。 对于因温度变化对桥接零点和输出，灵敏度的影响，即使采用同一批应变片，也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差，所以对要求精度较高的传感器，必须进行温度补偿，解决的方法是在被粘贴的基片上采用适当温度系数的自动补偿片，并从外部对它加以适当的补偿。非线性误差是传感器特性中最重要的一点。产生非线性误差 的原因很多，一般来说主要是由结构设计决定，通过线性补偿，也可得到改善。 滞后和蠕变是关于应变片及粘合剂的误差。由于粘合剂为高分子材料，其特性随温度变化较大，所以称重传感器必须在规定的温度范围内使用。 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 8 图 1.2-3 应变式传感器安装示意图 全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值： R1 R2 R3 R4，其变化值 R1 R2 R3 R4 时，其桥路输出电压 Uout KE 。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。 2.1.2 电阻应变式传感器的测 量电路 常规的电阻应变片 K 值很小，约为 2，机械应变度约为 0.000001 0.001，所以，电阻应变片的电阻变化范围为 0.0005 0.1 欧姆。所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。 桥式测量电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，电桥的一个对角线接入工作电压 U，另一个对角线为输出电压 Uo。其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，或则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。 测量电路是电子秤设 计电路中是一个重要的环节，我们在制作的过程中应尽量选择好元件，调整好测量的范围的精确度，以避免减小测量数据的误差。 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 9 图 1.2-4 全桥测量电桥图 图 1.2-5 三运放大电路结构图 它由电阻应变片电阻 R1、 R2、 R3、 R4 组成测量电桥， R1 R2 R3 R4350，加热丝阻值为 50左右 ，测量电桥的电源由稳压电源 Uin 供给。将差动放大器调零，合上电源开关，调节电桥平衡电位 RW1，使数显表显示 0.00V。将10 只标准砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器 RW3（增益即满量程调节）使数显表显示为 0.200V(2V 档测量 )或 0.200V。拿去托盘上的所有砝码，调节电位器 R W4（零位调节）使数显表显示为 0.0000V。重复 2、 3 步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲 V 改为重量纲 g，就可以称重。成为一台原始的电子秤。 2.1.3 三运放大电路 Rw1江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 10 本次课程设计中，需要一个放大电路，我们将采用三运放大电路，主要的元件就是三运放大器。 在许多需要 用 A/D 转换和数字采集的单片机系统中， 多 数情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足 A/D 转换器对输入信号电平的要求， 在此 情况下，就必须选择一种符合要求的放大器。 图 1.2-6 三运放大电路结构图 2.1.4 ADC0809 A/D 转换器 ADC0809 是带有 8 位 A/D 转换器、 8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的 CMOS 组件。它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口。 2.1.5 ADC0809 的内部逻辑结构： 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 11 由上图可知， ADC0809 由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 2.1.6 引脚结构： IN0 IN7： 8 条模拟量输入通道 ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 0 5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线： 4 条 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 12 ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当 ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将 A， B， C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。 A， B 和 C 为地址输入线，用于选通 IN0 IN7 上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 数字量输出及控制线： 11 条 ST 为转换启动信号 ： 当 ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行 A/D 转换；在转换期间， ST 应保持低电平。 EOC 为转换结束信号。当 EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。 OE 为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE 1，输出转换得到的数据； OE 0，输出数据线呈高 阻状态。 D7 D0 为数字量输出线。 CLK 为时钟输入信号线 ： 因 ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为 500KHZ， VREF（）， VREF（）为参考电压输入。 2.1.6 ADC0809 应用说明： 1) ADC0809 内部带有输出锁存器，可以与 8031 直接相连。 2) 初始化时，使 ST 和 OE 信号全为低电平。 3) 送要转换的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 4) 在 ST 端给出一个至少有 100ns 宽的正脉冲信号。 5) 是否转换完毕，我们根据 EOC 信号来判断。 6) 当 EOC 变为高电平 时，这时给 OE 为高电平，转换的数据就输出给单片机了。 2.1.7 LED 显示电路设计 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 13 2.1.8 LED 显示器结构与原理 （一） LED 显示器结构 与反射罩的七个反射腔互相对位的印刷电路板上，每个反射腔底部的中心位置就是 LED 芯片。在装反射罩前，用压焊方法在芯片和印刷电路上相应金属条之间连好 30m 的硅铝丝或金属引线，在反射罩基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图 12 排列而成的。可实现 0 9 的显示。其具体结构有 “反射罩式 ”、 “条形七段式 ”及 “单片集成式多位数字式 ”等 （ 1） 反射罩式数码管一般用白 色塑料做成带反射腔的七段式外壳，将单个LED 贴在内滴入环氧树脂，再把带有芯片的印刷电路板与反射罩对位粘合，然后固化。 反射罩式数码管的封装方式有空封和实封两种。实封方式采用散射剂和染料的环氧树脂，较多地用于一位或双位器件。空封方式是在上方盖上滤波片和匀光膜，为提高器件的可靠性，必须在芯片和底板上涂以透明绝缘胶，这还可以提高光效率。这种方式一般用于四位以上的数字显示（或符号显示）。 （ 2）条形七段式数码管属于混合封装形式。它是把做好管芯的磷化镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只 LED 发光条，然后把同样 的七条粘在日字形 “可伐 ”框上，用压焊工艺连好内引线，再用环氧树脂包封起来。 （ 3）单片集成式多位数字显示器是在发光材料基片上（大圆片），利用 集成电路工艺 制作出大量七段数字显示图形，通过划片把合格芯片选出，对位贴在印刷电路板上，用压焊工艺引出引线，再在上面盖上 “鱼眼透镜 ”外壳。它们适用于小型数字仪表中。 （ 4）符号管、米字管的制作方式与数码管类似。 （ 5）矩阵管也可采用类似于单片集成式多位数字显示器工艺方法制作。 （二） LED 显示器分类 （ 1）按字高分：笔画显示器字高最小有 1mm（单片 集成式多位数码管字高一般在 2 3mm）。其他类型笔画显示器最高可达 12.7mm（ 0.5 英寸）甚至达数百 mm。 （ 2）按颜色分有红、橙、黄、绿等数种。 （ 3）按结构分，有反射罩式、单条七段式及单片集成式。 （ 4）从各发光段电极连接方式分有共阳极和共阴极两种。 （三） LED 显示器的参数 由于 LED 显示器是以 LED 为基础的，所以它的光、电特性及极限参数意义大部分与发光二极管的相同。但由于 LED 显示器内含多个发光二极管，所以需有如下特殊参数： 1发光强度比 由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不同。所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。比值可以在 1.5 2.3 间，最大不能超过 2.5。 2脉冲正向电流 若笔画显示器每段典型正向直流工作电流为 IF，则在脉江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 14 冲下，正向电流可以远大于 IF。脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。 单片机应用系统中使用的显示器主要有发光二极管显示器，简称 LED。液晶显示器，简称 LCD；前者价廉，配置灵活，与单片机接口方便；后者可进行图形显示，但接口比较复杂，成本也较高。 所以我们只讲解 LED 显示 器的内部结构和工作原理 。在单片机中通常使用七段 LED，一般来说，七段 LED 用七段发光二极管构成显示数据和符号的字型，另外还要用一段发光二极管来显示小数点，这种显示器有共阴，和共阳两种。 一位显示器由八个发光二极管组成。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时 ,该段所对应的笔划即被点亮；不加正向电压则暗。 为了保护各段 LED 不被损坏，需外加限流电阻。不管是共阴极 LED 还是共阳极 LED，他们的 8段排列顺序都是一样的，这 8段的名字分别为 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 15 A 段 B 段 C 段 D 段 E 段 F 段 G 段 和 DP 段 2.1.9 LED 显示器与显示方式 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。 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 16 图 2.4-1LED 显示 电路图 2.1.1.1 总体工作电路原理图 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 17 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 18 第三章 软件的设计 ADC0809 通道 IN0 地址 7FF8H 8155 PA 口地址 7F01H PB 口地址 7F02H FLAG BIT 7FH ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP INT1 MAIN： SETB IT1 SETB EA SETB EX1 LCALL AD_SORT LCALL BCD_SORT LCALL DISLED LCALL DELAY_LO AJMP MAIN AD_SORT: MOV R0,#60H SETR FLAG MOVX DPTR,#7FF8H MOVX DPTR,A WAIT: JB FLAG,WAIT RET INT1: MOVX A,DPTR MOV R0,A CLR FLAG RET1 DLSLED: MOV R3,#01H MOV A,R3 LOOP: MOV DPTR,#7F01H MOVX DPTR,A INC DPTR MOV A,R0 ADD A,#0DH MOVC A,A+PC DIR1: MOVX DPTR,A 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 19 LCALL TIM2 INC R0 MOV A,R3 JB ACC.1,LOOP1 RL A MOV R3,A AJMP LOOP LOOP1: RET TIM2: MOV R7,#04H DLT1: MOV R6,#FFH DLT2: DJNZ R6,DLT2 DJNZ R7,DLT1 RET BCD_SORT: MOV A,R0 RL A MOV B,#10H DIV AB MOV R0,B INC R0 MOV R0,A RET DELAY_LO: PUSH 0 PUSH 1 PUSH 2 MOV 0,#01H; DELAY_LO1:MOV 1,#00H DELAY_LO2:MOV 2,#0B2H; DJNZ 2,$ DJNZ 1,DELAY_LO2 DJNZ 0,DELAY_LO1 POP 2 POP 1 POP 0 RET END 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 20 第四章 总 结 在这次课程设计中，通过对“数字电子秤”的设计、安装以及调试，我从中学到了不少知识。在做这个题目的过程中，我和搭档一起查资料、学习、设计。 本次实践中，进一部加深了我对平时所学理论知识的理解和掌 握，也了解到要把学到的知识用于实践中，不只重视理论，要考虑学到的东西能用在那方面，例如我正开始学微机原理，我发现电路主机本上都是由我们以前学过的集成逻辑电路组成。本次毕业设计培养了我的自学能力和独立找出问题、分析问题的能力和动手能力。 在本次设计中，我学到了做任何事情都要有耐心，电路焊好并不代表你已经成功了，测试也是一个很重要的阶段。在测试的过程，我掌握了一些电路调试的方法和一般规律，同时也掌握了如何来检查和排除设计中的所遇到的一些常见故障。不是电路在电脑上能仿真出来连接到电路板上就能测试成功，可能在设 计的过程中要不断修改方案。 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 21 致 谢 大学三年生活即将结束，回顾这几年历程，老师们给了我们很多指导和帮助。他们严谨的治学，优良的作风和敬业的态度，为我们树立了为人师表的典范。在此，我对所有教过我的老师表示感谢，你们传授的专业知识是我不断成长的源泉也是完成本论文的基础，祝你们身体健康，工作顺利！ 通过这次毕业设计不仅提高了我独立思考问题解决问题的能力而且培养了认真严谨，一丝不苟的学习态度。由于经验匮乏，能力有限，设计中难免有考虑不周全的地方，希望各位老师多加指教。 在多年的学习生活中，还得到了许多学院领导、系领导和老师的热情关心和帮助。 最后，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！ 衷心地感谢在百忙之中评阅我的设计（论文）的各位老师 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 22 参考文献 ： 【 1】王毓银 .数字电路逻辑设计 .北京 :高等教育出版社 .2005 【 2】彭介华 .电子技术课程设计 .北京：高等教育出版社 .2003. 【 3】谢自美 .电子线路设计实验测试 (第二版 ) .武汉： 华中科技大学出版社 .2004. 【 4】 杨兴瑶 .实用电子电路 500 例 .化学工业出版社 .1996。 【 5】 阎石 .数字电子技术基础 .高等教育出版社 .1997。 【 6】 杨文龙编 .单片机原理及应用 M.西安 :西安电子科技大学出版社 ,2005 【 7】杨将新，李华军编 .单片机程序设计及应用 M.北京 :电子工业出版社 ,2006. 【 8】 高文焕 ,刘润生编 .电子线路基础 M.北京 :北京高等教育出版社 ,1997. 【 9】 王世昌编 .电子线路辅导和题选 M.上海 :上海科学技术文献出版社 ,1999. 【 10】 王远编 .模拟电子技术基础学习指导书 北 M.北京 :清华大学出版社 ,1998. 【 11】 邱关源主编 .电路（上下册） M.第四版 .北京 :高等教育出版社 ,1999 【 12】 王幸之 AT89 系列单片机原理及接口技术 M北京航天航空出版社， 2006 【 13】康华光电子技术基础 M数字部分高等教育出版社， 1998 【 14】 王素珍，郑淑芬，周梅称重配料系统传感器电源及放大电路 J传感器技术，2006 【 15】 周立功单片机 ZLG7289B 串行接口 LED 数码管及键盘管理器件数据手册 【 16】 胡汉才单片机原理及系统设计 M清华大学出版社， 2002 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 23 附录 1：原理图 江西理工大学 2011 届本 科毕业设计（论文） 24 附录 2：元器件清单 Description Designator Footprint LibRef Quantity Capacitor C1 RAD-0.3 Cap 1 Capacitor C2 RAD-0.3 Cap 1 Capacitor C3 RAD-0.3 Cap 1 Capacitor C4 RAD-0.3 Cap 1 Capacitor C5 RAD-0.3 Cap 1 Capacitor C6 RAD-0.3 Cap 1 Polarized Capacitor (Radial) C7 RB7.6-15 Cap Pol1 1 Polarized Capacitor (Radial) C8 RB7.6-15 Cap Pol1 1 Polarized Capacitor (Radial) C9 RB7.6-15 Cap Pol1 1 Polarized Capacitor (Radial) C10 RB7.6-15 Cap Pol1 1 Capacitor C11 RAD-0.3 Cap 1 Capacitor C12 RAD-0.3 Cap 1 Capacitor C13 RAD-0.3 Cap 1 Polarized Capacitor (Radial) C14 RB7.6-15 Cap Pol1 1 Polarized Capacitor (Radial) C15 RB7.6-15 Cap Pol1 1 Capacitor C16 RAD-0.3 Cap 1 Capacitor C17 RAD-0.3 Cap 1 Polarized Capacitor (Radial) C18 RB7.6-15 Cap Pol1 1 Polarized Capacitor (Radial) C19 RB7.6-15 Cap Pol1 1 Polarized Capacitor (Radial) C20 RB7.6-15 Cap Pol1 1 Capacitor C21 RAD-0.3 Cap 1 Capacitor C22 RAD-0.3 Cap 1 Full Wave Diode Bridge D2 E-BIP-P4/D10 Bridge1 1 Full Wave Diode Bridge D3 E-BIP-P4/D10 Bridge1 1 Default Diode D4 DSO-C2/X3.3 Diode 1 Default Diode D5 DSO-C2/X3.3 Diode 1 Default Diode D6 DSO-C2/X3.3 Diode 1 Default Diode D7 DSO-C2/X3.3 Diode 1 Typical RED GaAs LED DS1 LED-1 LED1 1 Typical RED GaAs LED DS2 LED-1 LED1 1 Header, 2-Pin, Right Angle J1 HDR1X2H Header 2H 1 Header, 2-Pin, Right Angle J2 HDR1X2H Header 2H 1 Header, 20-Pin J3 dip-20 MHDR1X20 1 Header, 8-Pin, Right