模拟电子秤仿真实验报告.docx
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模拟电子秤仿真实验报告.docx
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模拟电子秤仿真实验报告
阿坝师范高等专科学校电子信息工程系课程设计
模拟电子秤仿真设计
学生姓名
樊益明
专业名称
计算机控制技术
班级
计控班
学号
20113079
阿坝师范高等专科学校电子信息工程系
二○一三年四月
模拟电子秤设计报告
1、设计原理及要求
设计原理:
电子秤系统设计框图大致如图1所示:
图1系统整体设计框图
设计要求:
1、要求单价由键盘输入;
2、重量的精度能够达到十分之一千克;
3、按键有提示音;
4、有去皮的功能;
2、主要硬件及仿真软件
硬件:
(1)、ADC0832
ADC0832是一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。
由于它体积小,兼容性,性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎。
图2.1为ADC0832在Proteus中的逻辑符号
图2.1ADC0832逻辑符号
芯片接口说明:
CS片选使能,低电平芯片使能;
CH0模拟输入通道0,或作为IN+/-使用。
CH1模拟输入通道1,或作为IN+/-使用。
GND芯片参考0电位(地)。
DI数据信号输入,选择通道控制。
DO数据信号输出,转换数据输出。
CLK芯片时钟输入。
Vcc/REF电源输入及参考电压输入(复用)。
单片机对ADC0832的控制原理:
正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线,分别是CS、CLK、DO、DI但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的,所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。
(见图3.6)当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平,此时芯片禁用,CLK和DO/DI的电平可任意。
当要进行A/D转换时,须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。
此时芯片开始转换工作,同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲,DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。
在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平,表示启始信号。
在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能,其功能项见表1。
表1
如表1所示,当此2位数据为“1”、“0”时,只对CH0进行单通道转换。
当2位数据为“1”、“1”时,只对CH1进行单通道转换。
当2位数据为“0”、“0”时,将CH0作为正输入端IN+,CH1作为负输入端IN-进行输入。
当2位数据为“0”、“1”时,将CH0作为负输入端IN-,CH1作为正输入端IN+进行输入。
所以我们利用前1——2个脉冲来设置ADC0832的通道选择,到第3个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用,此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。
从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7,随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。
直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0,一个字节的数据输出完成。
也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据,即从第11个字节的下沉输出DATD0。
随后输出8位数据,到第19个脉冲时数据输出完成,也标志着一次A/D转换的结束。
最后将CS置高电平禁用芯片,直接将转换后的数据进行处理就可以了。
更详细的时序说明请见图2.2(图2.2为ADC0832的时序图)。
图2.2ADC0832时序图
(2)、LCD12232
图2.3LCD12232逻辑符号
管脚说明:
VDD:
逻辑电源正
GND(VSS):
逻辑电源地
VO(VEE):
LCD驱动电源
RESET:
复位端。
E1:
读写使能。
E2:
同E1引脚。
/RD:
读允许,低电平有效。
/WR:
写允许,低电平有效。
R/W:
读写选择
A0:
数据/指令选择高电平:
数据D0-D7将送入显示RAM;
低电平:
数据D0-D7将送入指令执行器执行。
D0-D7:
数据输入输出引脚。
图2.4为LCD的时序图
图2.4LCD12232时序图
图2.5为显示存储器(DDRAM)与地址的对应关系
(显示设定为1/32DUTY,显示起始行为10th)
图2.5
(3)、AT89C51
在Protues中AT89C51的逻辑符号如图2.6所示:
图2.6AT89C51逻辑符号
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能CMOS8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1000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。
AT89C51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提供以下标准功能:
4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。
同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
仿真软件:
(1)、Proteus
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具,在这里完全能够满足我们对电子秤的仿真需要。
(2)、KeilC51
KeilC51是51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,因为我们在此次模拟仿真中使用C语言编程,所以Keil几乎就是我们的不二之选。
3、设计步骤
(1)、软件设计
1、延时函数delay()的编写(Delay.c):
在这个C文件中,只有一个函数voiddelay(uintx),该函数的作用是,延时100*x(微秒)。
2、ADC0832的驱动代码编写(ADC0832.c):
在这个C文件中,只有一个函数ucharReadADC(),它的返回值为8位2进制数,表示的放大后的电压值。
图3.1为ucharReadADC()的程序设计流程图
结束
图3.1程序设计流程图
3、MM74C922的驱动代码编写(MM74C922.c):
在这个C文件中,有三个函数:
、ucharGet_key(),作用是获得MM74C922转化的4位二进制,并转化为十进制;、voidBeep(),是蜂鸣器的驱动程序;、voidJuge_key()判断按键值,并作出相应操作
图3.2为voidJuge_key()的程序设计流程图
ucharGet_key()获得MM74C922转化的4位二进制,并转化为十进制b
b=Get_key();switch(b)
结束
图3.2程序设计流程图
4、LCD12232的驱动代码编写(LCD12232.c):
在这个C文件中,主要包含了两个显示函数
、voidLCDshow010(uint*a,uintb)
这个函数主要是实现LCD第一行的显示,显示“P:
0W0.0kg”字样。
、voidLCDshow230(uintc)
这个函数主要是实现LCD第二行的显示,显示“总价:
0.0元”字样。
5、Main文件的编写(Main.c):
在这个C文件中,主要包含了main()函数,它的功能是调用其他C文件中的函数,因此,在写main()函数时,应当先做其他文件的调用声明,如下:
#include"Font.h";//存放取模数据的头文件
#include"Delay.c"//延时函数
#include"LCD12232.c"//LCD12232的驱动程序
#include"ADC0832.c"//ADC0832的驱动程序
#include"MM74C922.c"//MM74C922的驱动程序
图3.3为main()的程序设计流程图
LCD的第一行显示LCDshow010(p,weight);
计算出总价Total_price=Price*Weight
LCD第二行显示LCDshow230(Total_price);
按键扫描函数Juge_key()
图3.3程序设计流程图
(2)、硬件电路搭建
1、模拟应变式传感器单臂电桥的搭建:
由于Proteus没有测重量的应变式传感器器件,所以在这里我们用四个电阻和一个电位器来模拟传感器的工作原理。
采用如图3.4所示电路图连接:
图3.4模拟传感器电桥
其中、
;
;图中所示
为传感器采集到的电压信号,
=1.5Ω,
=348.5Ω,所以
的变化范围为0~~5mV
2、微小电压信号差分放大电路的搭建:
在实际应用中,此种放大电路能够有效的降低噪声对正常信号的影响。
在本次模拟中能够有效的完成1000倍的放大,将最大0~~5mV的电压信号放大为最大0~~5V。
连接电路图如图3.5所示:
具体推套方式如下:
U1
根据以上推套,我们要实现1000倍的放大,则只需确定
、
、
、
四个电阻的阻值即可。
本次设计中我们取
、
、
、
,只需调节
和
、
即可达到1000倍,应当注意的是:
、
的调节幅度应该始终保持一样。
Uo
图3.5
3、ADC0832与51单片机及LCD的连接电路:
关于ADC0832与单片机的连接方法在前面已经提过,在此不赘述了,我们选用CH0作为信号输入通道;
关于AT89C51的:
P1.0——P1.2口分别接ADC0832的片选使能端CS、时钟信号端CLK、数据输出端DIO,其中P1.6接MM74C922的输入提示端DA,P1.7接蜂鸣器;
图3.6ADC0832与51单片机及LCD的连接电路
P0端口接上拉电阻作LCD的D0——D7数据输入端;
P2.0——P2.7依次接LCD的数据指令控制端A0、LCD前半部分使能端E0、LCD后半部分使能端E1、LCD读写控制端RW以及MM74C922的四位数据传输断A、B、C、D。
(具体连接如图3.6)
4、键盘解码器MM74C922以及4*4键盘的连接电路:
关于MM74C922的电路连接如图3.7所示
图3.7MM74C922与矩阵式键盘的连接电路图
4、设计结论
1、单价能够由键盘输入:
当开启仿真时,在没有调节模拟传感器的前提下,LCD的显示如图4.1所示
图4.1
当有重物时,LCD的显示如图4.2所示,重量的显示范围理论上为0.0~~99.9kg
图4.2
这时,我们可以在键盘上按下重物的单价,Price的输入理论范围为0~~99元/kg,例如:
我们输入单价“15”,LCD的显示如图4.3所示:
图4.3
这时,我们只需要按下“确定”键,就可以得到总价了,LCD的显示如图4.4所示:
图4.4
应当注意的是:
、在每次使用前都应当按一下“归零”键,来防止前次使用时使用过去皮功能;、在单价的输入程序中,当你按下了两位数后,数字键就应失效了,不能继续输入,若想重新输入,则按下“归零”键即可,例如:
输入“15”,若我们按下1和5后继续按7,则第三次按键是无效的,不会显示在LCD上;、且,我们在写程序中应当加入防止重键的功能;④、若单价只有一位数,则lCD只显示一位数,不会出现“01”的情况,后面的重量、总价原理相同;
2、重量的精度能够达到十分之一千克:
理论上是达到要求了,但是由于我们用的是一个电位器来模拟传感器的电阻变化,而这个电位器只能1%的增加,而这1%换算到电压的改变就为0.05mV,算上电压与重量的关系1mV对应15kg,则电位器每增加1%重量就应该增加0.75kg左右。
如图4.5a和图4.5b所示
图4.5a为当电位器调节到60%的时候,采集到的重量为48.0kg;
图4.5b为当电位器调节到65%的时候,采集到的重量为51.8kg;
=3.8kg
所以、平均变化为0.76kg
图4.5a
图4.5b
3、去皮的功能:
例,在图4.5b的显示情况下我们使用“去皮”的功能即按下“去皮”键,LCD的显示如图4.6所示:
图4.6
应当注意的是:
在使用了去皮功能后,应当做归零操作。
4、按键有提示音:
此项功能只需要增加一个蜂鸣器(接单片机P1.7脚)在编写按键扫描程序中,在每一个case语句后添加上蜂鸣器的驱动程序即可。
当有按键按下时,就会调用蜂鸣器的驱动序,促使蜂鸣器发出“滴”的一声。
附录Ⅰ:
图一:
所有电路连接的全局图
图一
附录Ⅱ:
附所有程序源代码:
Font.h//存放取模数据的头文件
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uintcodenumber[][16]={
{0x00,0x00,0xE0,0x0F,0x10,0x10,0x08,0x20,0x08,0x20,0x10,0x10,0xE0,0x0F,0x00,0x00},/*"0",0*/
{0x00,0x00,0x10,0x20,0x10,0x20,0xF8,0x3F,0x00,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"1",1*/
{0x00,0x00,0x70,0x30,0x08,0x28,0x08,0x24,0x08,0x22,0x88,0x21,0x70,0x30,0x00,0x00},/*"2",2*/
{0x00,0x00,0x30,0x18,0x08,0x20,0x88,0x20,0x88,0x20,0x48,0x11,0x30,0x0E,0x00,0x00},/*"3",3*/
{0x00,0x00,0x00,0x07,0xC0,0x04,0x20,0x24,0x10,0x24,0xF8,0x3F,0x00,0x24,0x00,0x00},/*"4",4*/
{0x00,0x00,0xF8,0x19,0x08,0x21,0x88,0x20,0x88,0x20,0x08,0x11,0x08,0x0E,0x00,0x00},/*"5",5*/
{0x00,0x00,0xE0,0x0F,0x10,0x11,0x88,0x20,0x88,0x20,0x18,0x11,0x00,0x0E,0x00,0x00},/*"6",6*/
{0x00,0x00,0x38,0x00,0x08,0x00,0x08,0x3F,0xC8,0x00,0x38,0x00,0x08,0x00,0x00,0x00},/*"7",7*/
{0x00,0x00,0x70,0x1C,0x88,0x22,0x08,0x21,0x08,0x21,0x88,0x22,0x70,0x1C,0x00,0x00},/*"8",8*/
{0x00,0x00,0xE0,0x00,0x10,0x31,0x08,0x22,0x08,0x22,0x10,0x11,0xE0,0x0F,0x00,0x00},/*"9",9*/
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"",10*/
{0x08,0x20,0xF8,0x3F,0x00,0x24,0x00,0x02,0x80,0x2D,0x80,0x30,0x80,0x20,0x00,0x00},/*"k",11*/
{0x00,0x00,0x00,0x6B,0x80,0x94,0x80,0x94,0x80,0x94,0x80,0x93,0x80,0x60,0x00,0x00},/*"g",*/
{0x00,0x00,0x00,0x30,0x00,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*".",13*/
{0x20,0x80,0x20,0x40,0x22,0x20,0x22,0x10,0x22,0x0C,0xE2,0x03,0x22,0x00,0x22,0x00},
{0x22,0x00,0xE2,0x3F,0x22,0x40,0x22,0x40,0x22,0x40,0x20,0x40,0x20,0x78,0x00,0x00},/*"元",14*/
};
uintcodetem[][16]={
{0x08,0x20,0xF8,0x3F,0x08,0x21,0x08,0x01,0x08,0x01,0x08,0x01,0xF0,0x00,0x00,0x00},/*"P",0*/
{0x00,0x00,0x00,0x33,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*":
",1*/
{0xF8,0x03,0x08,0x3C,0x00,0x07,0xF8,0x00,0x00,0x07,0x08,0x3C,0xF8,0x03,0x00,0x00},/*"W",2*/
{0x00,0x00,0x00,0x33,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*":
",3*/
{0x00,0x40,0x00,0x30,0x00,0x00,0xF1,0x03,0x12,0x39,0x14,0x41,0x10,0x41,0x10,0x45},
{0x10,0x59,0x14,0x41,0x12,0x41,0xF1,0x73,0x00,0x00,0x00,0x08,0x00,0x30,0x00,0x00},/*"总",4*/
{0x00,0x01,0x80,0x00,0x60,0x00,0xF8,0xFF,0x07,0x00,0x40,0x80,0x20,0x60,0x90,0x1F},
{0x0C,0x00,0x03,0x00,0x0C,0x00,0x90,0xFF,0x20,0x00,0x40,0x00,0x40,0x00,0x00,0x00},/*"价",6*/
{0x00,0x00,0x00,0x33,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*":
",8*/
}Delay.c//延时函数
voiddelay(uintx){/*100us延时函数*/
uinti;
while(x--)
for(i=100;i>0;i--);
}LCD12232.c//LCD12232的使用函数
sfrDATAport=0x80;//定义LCD12232数据口(0x80表示P0口)
sbitlcda0=P2^0;//写(数据/指令)(1/0)选择
sbitlcde1=P2^1;//LCD左边使能
sbitlcde2=P2^2;//LCD右边使能
sbitlcdrw=P2^3;//(读/写)(1/0)状态选择
sbitlcdbusy=P0^7;//忙状态检测位(即数据口最高位)
voidLCDcmd(uchartemp){
delay
(2);
lcde1=0;//禁止控制器
lcde2=0;
lcda0=0;//写指令模式
lcdrw=0;//写使能
lcde1=1;//控制器使能
lcde2=1;
DATAport=temp;//写指令
lcde1=0;//写完后,禁止控制器
lcde2=0;
}
/*写数据*/
voidLCDdata(bitlcde,uchartemp){
delay
(2);
lcde1=0;//禁止控制器
lcde2=0;
lcda0=1;//写数据模式
lcdrw=0;//写使能
lcde1=~lcde;//(lcde=0/1)(左/右)控制器使能
lcde2=lcde;
DATAport=temp;//写数据
lcde1=0;//写完后,禁止主控制器
lcde2=0;
}
/*LCD清屏*/
voidLCDclr(uintPage){
unsignedchari;
LCDcmd(0xB8|Page);//设置主控制器页地址
LCDcmd(0x00);//设置主控制器列地址
for(i=0;i<61;i++){
LCDdata(0,0x00);
}
for(i=0;i<61;i++){
LCDdata(1,0x00);
}
}
/*LCD初始化*/
voidLCDrst(){
LCDcmd(0xE2);//复位
LCDcmd(0xAE);//关显示
LCDcmd(0xA4);//正常驱动模式
LCDcmd(0xA9);//占空比为1/32(即32行液晶显示驱动)
LCDcmd(0xA1);//设定列驱动与液晶列数据口连接方式
LCDcmd(0xEE);//正常读写模式(读/写数据后列地址+1)
LCDclr(0);//擦除0页
LCDclr
(1);//擦除1页
LCDclr
(2);//擦除2页
LCDclr(3);//擦除3页
LCDcmd(0xAF);//开显示
}
/*写LCD字符串*/
/*写指令*/
voidLCDshow010(uint*a,uintb){
uinti,j;
for(j=0;j<2;j++){
LCDcmd(0xB8|j);//第j页显示
LCDcmd(0x00);//设置列开始地址
for(i=0;i<16;i++)//写前半部分,显示“P:
”
LCDdata(0,tem[0][i*2+j%2]);
if(a[1]==0){
for(i=0;i<8;i++)//写前半部分,如果十位为0,空格占位
LCDdata(0,number[10][i*2+j%2]);
}
else{
for(i=0;i<8;i++)//写前半部分,显示单价的十位
LCDdata(0,number[a[1]][i*2+j%2]);
}
for(i=0;i<8;i++)//写前半部分,显示单价的个位
LCDdata(0,numbe
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