基于单片机的电子称

1、基于单片机的电子称设计目 录摘要1关键词1Abstract1Key words11 设计的基本要求、思想及工作原理21.1 电子称设计的基本要求21.2 电子称设计的基本思想21.3 电子称设计的工作原理31.3.1 工作原理31.3.2 计量性能32 设计的基本结构42.1 测量采集数据42.1.1 传感器42.1.2 放大器72.1.3 信号转换器102.2 人机交互132.2.1 输入模块132.2.2 显示模块152.2.3 过载报警电路162.2.4 电源162.3 主控电路172.4 硬件电路总图193 软件设计193.1 程序流程图193.2 程序设计语句194 总结20附录A

2、硬件电路图22附录B 电子称源程序23致谢29基于单片机的电子称设计摘要：首先通过压力传感器将其采集到的被测物体的重量转换成电压信号，输出电压信号通常很小，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A/D转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中，再经过单片机控制的译码显示器显示出被测物体的重量。按照本设计的基本要求，系统可分为三大模块：采集数据模块、系统控制模块、人机交互模块，其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理，由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。此部分对软件的设计要求比较高

3、，系统的大部分功能都需要软件来控制。在扩展功能上，本设计增加了一个过载报警提示。关键词：压力；放大；数码管；LCD显示；单片机The Design of Electronic balance based on the Singlechip microcomputerAbstract：First of all，converting the weight of the measured object into a voltage signal through the pressure sensor, usually the output voltage signal is extremely we

4、ak, we need an accurately linear amplification through the front-end signal processing circuit. Through the A/D conversion circuit the amplified analog voltage signal converted to digital and sent to the main control circuit of the SCM, then through the SCM-controlled decoding display showed us the

5、weight of the measured object. According to the basic requirement of this design, the system can be divided into three modules：the data acquisition module, the controller module and the man-machine interface module, the data acquisition module include a pressure sensor, a signal pre-processing and a

6、n A/D-conversion parts. The controller processing the converted digital signals and continue process this digital till its finished, afterwhile the drive display module will finish the man-machine information exchange . This part software design are highly demanded, most functions required software-

7、control. In the extend function, this design add an overload alarm.Key words: Pressure；Amplification；Nixie light；LCD display; Singlechip microcomputer引言在日常生活中我们时常需要对物体的重量进行测量，此时我们需要用到秤，但随着社会的日益进步、科学的迅猛发展，我们对称量的要求日趋准确方便。传统纯机械结构的称量装置已经逐步被淘汰，以电子秤、电子天平等为主流的电子产品以其方便、快捷、准确、显示直观等诸多优点而受到百姓的喜爱。电子秤向着提高精度和降低成本

8、方向发展。各个国家都非常重视称重技术的研究和衡器工业的发展。早在五十年代中期电子技术渗入后推动了衡器工业制造的发展。六十年代初期的时候出现了电机结合式的电衡器，经过四五十年的不断改进跟完善，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、数字智能型。现如今电子衡器制造技术及其应用得到了新的发展。电子称重技术从静态向动态发展；计量方法从模拟向数字发展；测量特点从单参数向多参数发展，特别是对动态快速称重方向的研究与应用。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、模块、集成、智能化；其技术性能速率、准确度、稳定性、可靠性趋向更高的水平。电子秤是电子衡器的

9、一种，而衡器是国家法定计量器具，是围绕民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可或缺的计量设备，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。电子称量的发展引起了对成本低、性能高的模拟信号处理器件需求的增加。电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量的大小、参数或特性。1 设计的基本要求、思想及工作原理 1.1 电子称设计的基本要求本设计的核心是以电阻传感器为测量元件，以单片机为功能完善的电子秤，这大大简化了系统的设计，并根据现实应用中电子秤的基本功能和开发流程得知，我们本次设计的主要工作为：(1) 学习并掌握电阻传感器

10、及单片机的工作原理，了解编程方法和系统的开发流程；(2) 分析电子秤的基本功能，提出一个系统的设计方案；(3) 画出设计的电路，并对电子称的各个模块方案进行分析和选择；(4) 选择恰当的开发工具，编写系统的应用程序，在开发环境中编译、连接；(5) 电子称重范围：010Kg；称量误差不大于0.01Kg；(6) 计算称重后的价格（即单价*重量）。1.2 电子称设计的基本思想现在在商业贸易中，使用最为普遍的是台式称，但其体积大、成本高、携带不便、应用范围窄是其使用受限的主要原因。现通用的便携秤多为杆秤或弹簧秤。较高的工艺要求，弹簧使用限度等都限制了弹簧秤的使用及发展。无法彻底解决弹簧的疲劳问题，弹簧

11、弹性一旦超过其使用限度，弹簧秤就会产生很大误差，甚至是损坏，严重影响到弹簧称使用的准确性和可靠性。另外由于在实际的使用中，称量会过载，但又不能超出其要求的范围，为此我们还在设计中加入了过载保护及提示。综合以上事实，我们本次电子称设计的主要思路为：我们利用电阻传感器将采集到的压力信号变化转化为电压信号的变化，然后再经过放大电路将其放大，并转换为数字信号，最后将数字信号送入单片机。经过单片机的信号处理后，得到当前所称量物体的重量，并显示出来。1.3 电子称设计的工作原理这种精度较高的智能电子秤体积略小、计量精准、携带便宜，能够满足商业和居家生活的使用需求。1.3.1 工作原理电子称的设计工作原理为

12、：将物体放置在称重台上，物体的重量使电阻应变片发生形变产生压力信号，并将此信号转化为电压信号，通过放大器放大，通过模数转换器变为数字信号，再通过单片机处理将其显示在显示屏上；若是称重的物体超过设计的电子称的称量范围，蜂鸣器自动报警，以保护电子称。其系统工作结构框图如图1-1所示。图1-1 电子称称重系统的结构框图1.3.2 计量性能量程、分度值、分度数、准确度等级等都是电子秤的计量性能及涉及到的主要技术指标。(1)量程是电子秤在正常工作的情况下，所能称量的最大值，即满刻度值。 (2)分度值是指在电子秤的测量范围内被分成了若干个等份，每一份的值为分度值。一般用字母d来表示。 (3)分度数是指将测

13、量范围分成的等份数，总份数也就是分度数用字母n来表示。电子称的量程Max可用总分度数n与分度值d的乘积来表示，即Max=n*d。(4)准确度等级，根据在国际法制计量组织中将电子秤按照不同的分度数将电子称分为I、II、III、四个等级，分别对应着电子秤的不同准确度和分度数n的范围，如表1-1不同准确度的电子秤和分度数所示。表1-1 不同准确度的电子秤和分度数2 设计的基本结构 对于本次电子称的设计，基于对题目要求的考虑，将系统分为测量（压力传感器、放大电路）、控制（单片机）、键盘、数据显示和电路电源共五个部分。2.1 测量采集数据测量部分利用压力传感器检测物体的重量，得到微弱的电信号（即电阻传感

14、器输出电压信号），再利用放大器将此电信号放大，并通过A/D转换器将其转换为数字信号。2.1.1 传感器测量力的传感器有压电传感器，它是某些电解质物质在一特定方向上受到了外力的作用，不仅是其几何尺寸的变化，而且内部也会变化产生极化现象，同时又在其两表面相应的产生符号相反的电荷进而形成电场；而当外力去掉时，其又回到那种不带电的原始状态。其晶体表面电荷极性与受力的关系如图2-1所示。图2-1 晶体表面电荷极性与受力的关系示意图它是一种典型的自发电式的传感器。其虽有诸多优点但我们最终还是由于其价格高而选择了电阻应变片式的传感器。电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。金属丝的电阻随着它所受的机械形变

15、（拉伸或压缩）的大小而发生相应变化的现象称为金属的电阻应变效应1。金属应变片不仅能够测量试件的应力跟应变，还可以制造各种各样的应变式传感器，这些传感器件用来测量力、扭矩、位移跟压力等其他的物理量。在本次设计中，我们选择的是梁式力传感器。电阻应变片在实际的应用当中，选用应变片的时候我们要考虑到应变片的性能及多种参数（主要有：应变片的电阻值、灵敏度、允许电流和应变的极限）。它的主要规格有60、120、350、600和1000等，其中350的应用最多。将电阻的应变丝做成应变片的时候，它的应变特性与金属单丝时是不完全相同的，故进行统一标准的实验测定后发现R/R与的关系在很大范围内仍然有着良好的线性关系

16、，即或式中K称为电阻应变片的灵敏系数。应变片可以将其受到压力后相应的形变转换为电阻的变化，从而使电路中的电压或者电流发生变化。为了方便测量通常采用直流电桥或者交流电桥。由于应变片电桥电路的输出信号都比较弱，所以我们采取利用放大器来放大其采集到的电信号，电阻传感器的电桥输出与直流放大器相连如图2-2所示。图2-2 直流电桥与放大器连接示意图由上图2-2直流电桥与放大器连接示意图可知，电桥中的四个电阻全部设置为应变片。因为直流放大器的输入电阻比电桥电阻要大得多，所以将电桥输出端看为开路，这种电桥被称为“电压输出桥”，输出电压U0为当R1R4与R2R3相等时，无论激励模式（电流或电压，交流或直流）、

17、激励幅度、输出模式（电流或电压）、检测器的阻抗如何，电阻电桥都处于归零状态2。电桥处于一个平衡状态，则输出的电压U0=0。若此时电桥各臂上均有相应的电阻增量R1，R2，R3，R4出现，则U0变为而在实际的使用过程中我们采用等臂电桥，也就是说R1R2R3R4全部相等，且都等于R，而此时当（i=1,2,3,4）时，我们可以略去高阶微小量，因此可将上述U0式子转化为由上述式子及直流电桥的电路可以得出一下几点：（1）当时，电桥输出的电压应该是与应变的大小成线性关系。（2）当相邻的两个电桥臂应变的极性一样，即同为拉伸或压缩时，输出的电压是两者的差；相反，则为两者的和。（3）当相对的两个电桥臂应变的极性一

18、样，即同为拉伸或压缩时，输出的电压是两者的和；相反，则为两者的差。（4）当电桥的供电电压U越高时，输出的电压U0也就越大（前提是不可以超过电阻应变片的允许最大工作电流）。（5）要增大电阻应变片的灵敏度系数K，可以提高电桥的输出电压。要准确合理的利用上面所叙述的电阻应变传感器的特性，就可以提高传感器的测量灵敏度；在电桥的使用过程当中，安装敏感元件应变片的时候使应变1，4和2， 3的符号相反，可使得电桥输出电压变大。 电阻应变传感器在其应变承受范围内，通过对单臂、半桥及全桥的比对分析，我们本次设计选择非线性误差小，工作灵敏度高，可以得到温度补偿的全桥电路作为电阻应变传感器的应用电路。全桥电路的示意

19、图如图2-3所示。图2-3 全桥电路示意图等截面悬臂梁应变式力传感器的结构如图2-4所示，将一端固定的悬臂梁作为弹性元件，自由端接收力的作用。在悬臂梁固定端的附近上下两表面，顺着l的方向各粘贴两片电阻应变片。而当R1和R4受力拉伸，则R2和R3受力压缩时，两表面的应变片形变不同，即发生了极性相反的等量应变，四个电阻应变片连接组成如图2-3所示的全桥测量电路。此时粘贴电阻应变片处的应变为3由梁式弹性元件制作的力传感器适用于测量5000N以下的载荷，最小的可测零点几牛顿的力。这种传感器具有结构简单、加工容易、应变片容易粘贴、灵敏度高等特点4。经过各方面考虑，我们本次设计最终选择采用E350-2AA

20、箔式电阻应变片，其常态阻值为350。该电阻应变片具有准确度高，易于制作，成本低廉，体积小巧，实用的特点5。图2-4 等截面梁应变式力传感器原理图2.1.2 放大器由于称重传感器输出电压的振幅范围在020mV，而A/D转换的输入电压要求为02V，此时放大环节就需要有100倍左右的增益。根据我们本次设计的实际情况，增益设为100倍，零点和增益的温度漂移和时间漂移极小。按照输入电压20mV的情况，漂移要小于1。极低的失调电压的温漂和时漂是对放大环节零点漂移要求的保证。放大器负反馈回路稳定性的保证是稳定的增益量，并且最好选用高阻值的电阻和多圈电位器。根据电阻应变片传感器的工作原理可知，电阻应变片组成的

21、传感器就是把机械形变转换成电阻变化率，而应变电阻的变化率一般都很微小，即只有千分之几左右6。如此小的电阻变化是很难直接进行精确测量的，且不能直接处理。因此，我们必须采用转换电路，把电阻应变片的变化转换成电压变化，但此电压信号很小，需要增加放大电路把电压信号转换成可以被A/D转换器接收的信号。在本次设计的前级处理电路部分，我们曾经想过利用普通的低温漂运算放大器来构成前级的处理电路，但是普通低温漂运算放大器构成的多级放大器会引入大量的噪声。而对于需要很高精度的A/D转换器来说，几毫伏的干扰信号就会直接影响到最后的测量精度。因此，我们放弃了普通的低温漂运算放大器来构成前级处理电路的这个想法，选择用高

22、精度低漂移运算放大器来构成差分放大电路，形成前级处理。差动放大电路即为典型的差分放大电路，如图2-5所示。所谓“差动”是指只有当两个输入端之间有差别（即变化量）时，输出电压才有变动（即变化量）7。图2-5 典型差分放大电路示意图对于图2-6所示电路，当与所加的信号为大小相等、极性相同的输入信号（称为共模信号）时，电路参数对称相同，T1和T2管产生的电流变化也相等，故集电极电位变化也是相同的。因为输出电压是T1和T2管集电极电位差，所以输出电压如图2-6所标注，说明差分放大电路对共模信号具有很强的抑制作用，在参数理想对称情况下，共模输出为零7。要使得信号放大，就要将其分成大小相等的两个部分，按照

23、相反的极性加在电路的两个输入端上。这种大小相等极性相反的信号为差模信号7。因为，且电路参数对称，T1和T2管产生的电流变化大小相等方向相反，故集电极电位变化也是大小相等方向相反，则得到的输出电压，从而实现了电压放大。但由于Re1和Re2的存在使电路的电压放大能力变差，当其数值较大时，甚至不能放大。故若将T1和T2管发射极连在一起，成为一个电阻Re，且在差模信号作用下Re电流变化为零，也就是Re对差模信号无反馈作用，相当于短路，故而大大提高了对差模信号的放大能力。简化电路，使电源与信号源共地，得到了如图2-5所示的典型差分放大电路。图2-6 差分放大电路的组成差动放大器具有输入阻抗高、增益高等特

24、点,但电路对部分电阻相等的这一要求较高，误差将会影响输出的精度，难度相对较大。实际测量，每一级运放都会引入较大噪声，对精度影响较大。而集成仪表放大器，也称为精密放大器，用于弱信号放大7。仪表放大器主要用于工业和测量中，能在噪声环境以及含有大共模信号的条件下保持极高的直流准确度和增益精度。仪表放大器是闭环增益放大电路，通用仪表放大器的电路图如图2-7所示，它有一对差分输入口及一个单端输出口。两个输入端的阻抗大且相等，通常在109以上。为确保有效性，仪表放大器必须能够放大毫伏级信号，同时能够抑制输入端的共模信号，这就是要求仪表放大器具有很高的共模抑制比。仪表放大器增益的典型范围是110008。图2

25、-7 通用仪表放大器本次设计采用专用仪表放大器，如：AD620，INA126等。此类芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口简单。本次设计采用 INA126,芯片引脚图及引脚说明如图2-8所示。 图2-8 INA126芯片引脚图及引脚说明INA126是差分信号低噪声精密采集仪表放大器，内部有两个运放设计，使静态电流非常低(约为175A)，电源供电范围很宽 (在1.35 18V之间)，可用于便携式仪表和数据采集系统9。INA126的增益通过外部电阻设置，增益范围从5V/V到 10000V/V。激光平衡输入电路提供低偏移电压、低温漂偏移电压和良好的共模抑

26、制比。图2-9 INA126仪表放大器结构图将放大器与电路电桥连接在一起，连接示意图如图2-10所示。图2-10 由INA126构成的5V单电源电桥信号采集电路2.1.3 信号转换器精度与转换速度是衡量A/D转换器的技术指标。反馈比较型A/D转换器是一种直接A/D转换器。它的构思是这样的：取一个数字量加到D/A转换器上，于是得到了一个对应的输出模拟电压。将这个模拟电压和输入的模拟电压信号相比较。若两者不相等，则调整所取的数字量，直到两个模拟电压相等为止，最后所取的这个数字量就是所求的转换结果。反馈比较型A/D转换器中经常采用的方法有逐次渐进型（也称为逐次逼近法）和计数型10。逐次逼近式A/D是

27、比较常见的一种A/D转换电路，转换的时间为微秒级。缓冲寄存器、D/A转换器、比较器及控制逻辑电路就可以构成采用逐次逼近法的A/D转换器。其基本原理是从高位到低位逐位试探比较11。逐次逼近法的转换过程如图2-11所示。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。在控制电路的控制下将逐次逼近的操作过程进行完毕。图2-11 逐次逼近法的转换过程采用双积分法的A/D转换器是电子开关、积分器、比较器、时钟信号源和控制逻辑的电路等部件构成。基本原理是将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成数字量，属于间接转换12。双积分法A/D转换的过程如图2-12所示

28、。当Vi越大时，积分器输出的电压也就越大，反向积分的时间也就越长。计数器在反向积分时间内所计的数值，就是输入模拟电压Vi所对应的数字量，实现了A/D转换。电压-频率变换型A/D转换器（简称V-F变换型A/D转换器）也是一种间接A/D转换器。在V-F变换型A/D转换器中，首先将输入的模拟电压信号转换成与之成比例的频率信号，然后在一个固定的时间间隔里对得到的频率信号计数，所得到的计数结果就是正比于输入模拟电压的数字量13。图2-12 双积分法A/D转换器的转换过程V-F变换型A/D转换器的电路结构框图如图2-13所示。图2-13 V-F变换型A/D转换器的电路结构框图V-F变换器、计数器及其时钟信

29、号控制闸门、寄存器、单稳态触发器等几部分组成了V-F变换型A/D转换器14。经过多重考虑及设计的要求，本次设计决定采用开关电容逐次逼近、多通道串行输出的A/D芯片TLC2543。它具有输入多、精度高、速度高、使用灵活和体积小的优点，为设计人员提供了一种高性价比的选择。其片内由选择器、数据（地址和命令字）输入寄存器、采样/保持电路、12位的模/数转换器、输出寄存器、并行到串行转换器以及控制逻辑电路7个部分组成15。TLC2543串行A/D转换器与单片机接口电路如图2-14所示。图2-14 TLC2543和89S52接口电路2.2 人机交互人机交互是人与机器之间传递和交换信息的媒介和对话接口，是人

30、在设计的机器中最重要的一部分。人机界面包括信息的输入与输出，凡参与人机信息交流的一切领域都属于人机界面16。2.2.1 输入模块为了减少键盘与单片机接口时所占用I/O线的数目，在按键较多的时候，我们一般会选择矩阵式键盘（又叫行列式键盘）17。用I/O口线组成行、列结构，但在其交叉处并不相通，而是将按键设置在行列的交点上，作为联通的装置矩阵的键盘接口示意图如图2-15所示。例如，用22的行列结构可构成4个键的键盘，44行列结构可构成16个键的键盘。因此，在按键数量较多时，可以节省I/O口线。相对于专用芯片式可以节省成本，且更为灵活。缺点就是需要用软件处理消抖等问题。如图2-16为4*4矩阵键盘示

31、意图。图2-15 矩阵的键盘接口示意图图2-16 4*4矩阵键盘2.2.2 显示模块单片机应用系统中最常使用的就是发光二极管，也就是我们常说的LED管，还有液晶显示器LCD。LED的优点在于廉价，配置灵活，与单片机接口方便，但显示内容有限。液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，还可以显示出图形。LCD 液晶显示器的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。我们在日常生活中，其实对液晶显示器并不陌生。它已作为常用的显示器件被应用在很多领域，很多电子产品

32、中，例如计算器、万用表、电子表及其他电子产品。利用液晶显示器显示的主要是数字、专用符号和图形。液晶显示器作为输出器件在单片机系统中应用有以下几个优点18：（1）显示质量高：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度恒定发光，因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。（2）数字式接口：液晶显示器都是数字式的，接口更加简单可靠，操作更加方便。（3）体积小、重量轻：液晶显示器是利用被电极控制的液晶分子状态来达到显示功能的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。（4）功耗低：相对其他显示器而言，它的功耗主要消耗在内部电极和驱动上，因此耗电量比其它显示器要少很多。液晶显示器薄、且适用于大规

33、模集成电路的直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。1602字符型LCD是一种专门用于显示字母、数字、符号等的点阵式LCD，由于本次设计的显示模块需要显示多位数字，如果采用数码管显示的话将会占用多个单片机I/O口,使得电路变得更为复杂。所以选用液晶显示，1602LCD符合基本条件，能够采用。LCD1602的引脚接线图如图2-17所示。图2-17 LCD1602引脚接线图2.2.3 过载报警电路当要称重的物体重量超过电子称的称量量程时，报警器会发出声音提醒。压电式蜂鸣器大约需要10mA的驱动电流，此时我们可以使用TTL系列低电

34、平驱动的集成电路7406或7407，驱动电路如图2-18所示。当P1.6输出高电平1时，7406的输出为低电平，使压电蜂鸣器获得将近5V的直流电压，从而产生了蜂鸣；当电平输出相反时蜂鸣器发声停止。此外，亦可以使用一个晶体三极管来作为驱动，驱动电路如图2-19所示。当P1.6接晶体管基极输入端，输出高电平1时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而发声；相反，当输入低电平时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。因此，两个接口电路的程序是可以通用的。但经过分析本次设计选择惯用的以晶体三极管为驱动的报警电路。图2-18 使用7406作为驱动的单音报警电路图2-19 使用晶体三极管为驱动的单音报警电路2

35、.2.4 电源系统需要多种电源，单片机需要5V电源，运放需要5V，转换器需要5V，传感器需要5V以上的线性电源19。稳压电源的设计，是根据稳压电源的输出电压UO、输出电流IO等性能指标要求，正确地确定出电路中所用元器件的性能参数，从而合理的选择这些器件。稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压等。此次设计的稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成。采用LM317、LM337共地可调式三端稳压器电源，并能够有连续可调的直

36、流电压输出。LM317只能允许可调的正电压，稳压器内部含有过流，过热保护电路；由一个电阻和一个可变电位器组成电压输出调节电路。LM337输出为负的可调电压。采用LM317、LM337共地可调式三端稳压器电源操作比较简单，电路图如图2-20所示。图2-20 LM317与LM337组装电路2.3 主控电路AT89S52具有如下特点：引脚有40个，片内程序存储器8k Bytes Flash，RAM随机存取数据存储器为256 bytes，外部双向输入/出（I/O）口有32个，5个中断优先级2层中断嵌套中断，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器20。如图

37、2-21为单片机的引脚结构示意图。而引脚的功能如下所述：VCC（40脚）：电源端，接+5V。GND（20脚）：接地端。XTAL1/XTAL2 （19/18脚）：片内振荡器的反相放大器输入/出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频。晶振的频率可以在1MHz至24MHz内选择，电容取30PF左右21。RST（9脚）：复位信号输入端，高电平有效。ALE/（30脚）：地址锁存允许信号端，ALE的输出用于锁存地址的低位字节，即不访问外部存储器。（29脚）：程序存储允许信号输出端。/VPP（31脚）：外部程序存储器地址允许输入端/固

38、化编程电压输入端，此脚若接高电平，则CPU只访问片内程序存储器中的指令；相反，接低电平的时候访问片外程序存储器中的指令。P0（P0.0P0.7，3932脚）：是一个漏极开路型8位双向I/O端口，端口置1作高阻抗输入端；P0还可以用作总线方式下的地址数据复用管脚，用来操作外部存储器。在这种工作模式下，P0口具有内部上拉作用。对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节、校验程序、输出指令字节时，要求外接上拉电阻。P1（P1.0P1.7，18脚）是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口，输出时可驱动4个TTL输入。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用； 另外，P1.0、P1.1可

39、以分别被用作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和触发输入(P1.1/T2EX)；对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息。图2-21 引脚结构示意图P2（P2.0P2.7，2128脚）是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口；输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用； P2口在存取外部存储器时，可作为高位地址输出；内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。 P3（P3.0P3.7，1017脚）是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口，输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用22。P

40、3端口引脚与复用功能表如下表格2-1所示。表2-1 P3端口引脚与复用功能表2.4 硬件电路总图 硬件电路图详见附录A电路硬件图。3 软件设计3.1 程序流程图系统的基本工作过程通过主程序的流程图标出，简单地描述了信号的基本动态流向，起向导作用。图3-1 电子称主程序流程图3.2 程序设计语句程序语句详见附录B 电子称源程序。4 总结 本次设计通过压力传感器将采集到的被测物体的重量并将其转换成电压信号。前端的信号处理电路将电压信号准确的线性放大。放大后的模拟电压信号再经A/D转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中，经单片机控制译码，并通过键盘的单价控制计算出总价，从而显示出被测物体的价

41、格。按照设计的基本要求，系统组成可分为三个模块，采集数据模块、系统控器模块、人机交互模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。将数字信号转换后送给控制器处理，控制器完成对该数字量的处理后，驱动显示模块就可以完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高，系统的大部分功能都是需软件控制。在扩展功能上，本次设计增加了一个过载报警提示。参考文献：1 徐科军.传感器与检测技术M.3版.北京：电子工业出版社，2011:332 Jon S.Wilson .传感器技术手册M.林龙信，邓彬等译.北京：人民邮电出版社，2009:243 刘迎春.传感器原理设计与应用M.长沙：国防科技大学出版社，1997:234 彭军.传感器与检测技术M.西安：西安电子科技大学出版社，2003:48-495 王煜东.传感器应用电路400例M.北京：中国电力出版社,2008:154-1556 宋文绪，杨帆.传感器与检测技术M.北京：高等教育出版社，2004:23-267 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.3版.北京：高等教育出版社,2