ADC0809单片机控制的电子秤
ADC0809单片机控制的电子秤[20200131185319]
【摘要】
电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。电子称由称重传感器进行A/D转换，以单片机为控制单元，配以键盘操作、液晶显示等。数字显示电子称不仅速度、精度到位，更重要的是自动称重，越来越受欢迎。
本系统针对电子称的自动称重、数据处理等进行了设计和制作。为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换问题进行了研究，讨论了单片机控制系统中关键的计算问题。本文在智能电子称硬件设计的基础上，详细分析了电子称的软件控制方法。单片机控制的电子称结构简单，成本低廉，深受人们的喜爱，本文将对此进行详细讨论。
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关键字:】电子称,单片机,称重传感器。
引 言 1
一、概述 1
二、总体方案设计 2
（一）显示器的选择方案 3
（二）AD芯片的选择方案 4
（三）CPU的选择方案 5
三、芯片介绍 6
（一）ADC0809芯片介绍 7
（一）UAA4002芯片介绍 7
四、硬件电路设计 8
（一）电源电路 8
（二）数据采集电路设计 9
（三）单片机最小系统 9
（四）显示电路 10
五、系统软件设计 11
（一）AD数据采集及处理子程序的设计 12
（二）键盘处理程序的设计 13
总结 14
致谢 15
参考文献 16
附录一 17
附录二 18
附录三 19
附录四 20
引 言
称重技术自古以来就被人们所重视，电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。它与我们日常生活紧密结合成为一种方便、快捷、称量精确的工具，广泛应用于商业、工厂生厂、集贸市场、超市、大型商场、及零售业等公共场所的信息显示和重量计算。电子称由称重传感器进行A/D转换，以单片机为控制单元，配以键盘操作、液晶显示电路等。其测量精度和速度的提高，使得越来越受欢迎。 本系统针对电子称的自动称重、数据处理等进行了设计和制作。为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换、计算问题进行了研究，讨论了单片机控制系统中关键的计算问题。本文在给出智能电子称硬件设计的基础上，详细分析了电子称的软件控制方法。单片机控制的电子称结构简单，成本低廉，深受人们的喜爱，本文将对此进行详细讨论。
一、概述
电子秤是一种测量器具，是生产和生活不可缺少的计量工具。电子秤的应用领域主要分为工业计量和民用消费。工业计量应用领域有电子天平、珠宝秤、市场计价秤等，民用秤主要有厨房秤、人体秤、便携式口袋秤等。工业计量应用对精度要求较高，民用消费类精度要求相对较低，且对秤的外观、智能性、便携性有很高的要求。
电子秤是利用物体的重力作用来确定物体重量的测量仪器。称重传感器的作用是将重量转换成适于计量的数字信号，即把支承力变换成电的形式。称重传感器按结构，可以分电容式、电感式、直接位移传感器、电位计式等。性能上要求对称重传感器有较高的灵敏度，输出输入呈单值线性关系，较好的频响特性且不受环境影响。
称重传感器信号处理电路，包括放大器、模数转换、调节器、补尝元件、保护线路等，以及显示、打印等指示部件、数据传输和存贮器件等，简称载荷测量装置。在数字式的测量电路中通常包括前置放大、 滤波、 运算、 变换、 计数、 寄存、 控制和驱动、显示等环节。
二、总体方案设计
（一） 显示器方案的选择
方案一：采用LED（数码管）显示。LED是light-emitting diode的缩写，它经过合理的设置可以完成显示被测物质量、单价、总价以及可测上限值的任务，并且经济耐用。同时LED具有高亮度，高刷新率的优点，能提供宽达150°的视角，可以在较远的距离上看清楚。但是它的显示存在信息量少，显示不易理解，不直观，连线复杂等缺点。
方案二：采用LCD（液晶屏）显示。LCD是Liquid Crystal Display的缩写，它具有字符显示的功能，不但可以同时显示被测物质量、单价、总价以及可测上限值，还可以同时显示相应的控制命令、指示符号及单位等，信息量丰富且直观易懂。另外，液晶显示有功耗低，体积小，质量轻，寿命长，不产生电磁辐射污染等优点。
综合比较二者的优缺点，本设计最终采用LCD1602为显示器的方案。
（二）AD芯片的选择方案
方案一：采用AD7810作为A/D转换器件。 AD7810是美国模拟器件公司Analog Devices生产的一种低功耗10位高速串行A/D转换器。该产品有8脚DIP和SOIC两种封装形式，并带有内部时钟。它的外围接线极其简单，AD7810的转换时间为2μs，采用标准SPI同步串行接口输出和单一电源供电。在自动低功耗模式下，该器件在转换吞吐率为1kSPS时的功耗仅为27μW，因此特点适合于便携式仪表及各种电池供电的应用场合使用。
方案二：采用ADC0809作为A/D转换器件。ADC0809是带8位A/D转换器的CMOS组件。内有一个8通道多路开关，根据地址码选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。可以和单片机直接相接。
综上所述，由于考虑到8位模数转换已经满足本次设计要求，而且ADC0809的价格相对较低，所以本设计采用方案二。
（三）CPU的选择方案
方案一：采用传统的8位的51系列单片机作为系统控制器。AT89C52采用ATMEL公司的高密度、 非易失性存储技术生产，是高性能CMOS 8位单片机。内含8k bytes的Flash存储器和256 bytes的随机存取数据存储器。AT89C52 单片机应用于许多较复杂的控制系统。而且我们做的很多产品都是在51的基础上完成，对51系列的单片机相对来说较为熟悉。
方案二：采用32位ARM作为系统控制器。ARM2138具有2个8路10位A/D转换器，1个D/A转换器，32K片内静态RAM、512K的flash存储器，可以实现在应用可编程(IAP)，在系统可编程（ISP）、含47个通用I/O口，多个串行接口，包括2个UART、2个I2C接口、SPI。但其价格相对较高。
综上分析，由于考虑到器件的价格、现有资源和对器件的掌握程度，控制器模块选择方案一。
三、芯片介绍
（一）A/D转换器芯片ADC0809
? ADC0809芯片8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图4。ADC0809主要信号引脚的功能IN7～IN0——模拟量输入通道， ALE——地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。START——转换启动信号。START上升沿时将ADC0809复位；START下降沿时启动芯片进入A/D转换；期间START应保持低电平。本信号有时简写为ST.A、B、C——地址线。 通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。CLK——时钟信号。
图1 ADC0809引脚图
（二）UAA4002芯片
1脚 为输出基极驱动负电流；2脚 为负电源；3 脚为输出封装；4脚SE为控制方法选择；5脚E为控制端；6脚 为负电源监控时间电阻；7脚 为确定最小导通时间电阻；8脚Cr为确定最小导通时间电容；9脚Ground为接地端；10脚RD为输入、输出端前沿延时电阻；11脚RSD为VCE（sot）电压检测端；12脚 为集电极电流监视端；13脚VCE为VCE（sot）检测；14脚 为正电源；15脚 为正电源；16脚 为输出基极驱动正电流。UAA4002芯片管脚图如图2所示。
图2 UA4002管脚图
四、模块电路设计
（一）电源电路设计
由于传感器需要+12V的电源，系统其他芯片需要＋5V电源，故本系统中需要设计两种电压的电源。电源电路决定采用如图3所示的设计。
图3 电源电路
交流电220V经过变压器，输出电压15V，经整流滤波后，经LM7812、 LM7805和LM7905进行DC/DC变换，得到＋12V和+5V、-5V的电压。在变压器的原边加入熔断器和MFC网络，以使电源更稳定，且电路短路时，熔断装置会保护其他电路元件不受损坏。
【摘要】
电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。电子称由称重传感器进行A/D转换，以单片机为控制单元，配以键盘操作、液晶显示等。数字显示电子称不仅速度、精度到位，更重要的是自动称重，越来越受欢迎。
本系统针对电子称的自动称重、数据处理等进行了设计和制作。为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换问题进行了研究，讨论了单片机控制系统中关键的计算问题。本文在智能电子称硬件设计的基础上，详细分析了电子称的软件控制方法。单片机控制的电子称结构简单，成本低廉，深受人们的喜爱，本文将对此进行详细讨论。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】电子称,单片机,称重传感器。
引 言 1
一、概述 1
二、总体方案设计 2
（一）显示器的选择方案 3
（二）AD芯片的选择方案 4
（三）CPU的选择方案 5
三、芯片介绍 6
（一）ADC0809芯片介绍 7
（一）UAA4002芯片介绍 7
四、硬件电路设计 8
（一）电源电路 8
（二）数据采集电路设计 9
（三）单片机最小系统 9
（四）显示电路 10
五、系统软件设计 11
（一）AD数据采集及处理子程序的设计 12
（二）键盘处理程序的设计 13
总结 14
致谢 15
参考文献 16
附录一 17
附录二 18
附录三 19
附录四 20
引 言
称重技术自古以来就被人们所重视，电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。它与我们日常生活紧密结合成为一种方便、快捷、称量精确的工具，广泛应用于商业、工厂生厂、集贸市场、超市、大型商场、及零售业等公共场所的信息显示和重量计算。电子称由称重传感器进行A/D转换，以单片机为控制单元，配以键盘操作、液晶显示电路等。其测量精度和速度的提高，使得越来越受欢迎。 本系统针对电子称的自动称重、数据处理等进行了设计和制作。为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换、计算问题进行了研究，讨论了单片机控制系统中关键的计算问题。本文在给出智能电子称硬件设计的基础上，详细分析了电子称的软件控制方法。单片机控制的电子称结构简单，成本低廉，深受人们的喜爱，本文将对此进行详细讨论。
一、概述
电子秤是一种测量器具，是生产和生活不可缺少的计量工具。电子秤的应用领域主要分为工业计量和民用消费。工业计量应用领域有电子天平、珠宝秤、市场计价秤等，民用秤主要有厨房秤、人体秤、便携式口袋秤等。工业计量应用对精度要求较高，民用消费类精度要求相对较低，且对秤的外观、智能性、便携性有很高的要求。
电子秤是利用物体的重力作用来确定物体重量的测量仪器。称重传感器的作用是将重量转换成适于计量的数字信号，即把支承力变换成电的形式。称重传感器按结构，可以分电容式、电感式、直接位移传感器、电位计式等。性能上要求对称重传感器有较高的灵敏度，输出输入呈单值线性关系，较好的频响特性且不受环境影响。
称重传感器信号处理电路，包括放大器、模数转换、调节器、补尝元件、保护线路等，以及显示、打印等指示部件、数据传输和存贮器件等，简称载荷测量装置。在数字式的测量电路中通常包括前置放大、 滤波、 运算、 变换、 计数、 寄存、 控制和驱动、显示等环节。
二、总体方案设计
（一） 显示器方案的选择
方案一：采用LED（数码管）显示。LED是light-emitting diode的缩写，它经过合理的设置可以完成显示被测物质量、单价、总价以及可测上限值的任务，并且经济耐用。同时LED具有高亮度，高刷新率的优点，能提供宽达150°的视角，可以在较远的距离上看清楚。但是它的显示存在信息量少，显示不易理解，不直观，连线复杂等缺点。
方案二：采用LCD（液晶屏）显示。LCD是Liquid Crystal Display的缩写，它具有字符显示的功能，不但可以同时显示被测物质量、单价、总价以及可测上限值，还可以同时显示相应的控制命令、指示符号及单位等，信息量丰富且直观易懂。另外，液晶显示有功耗低，体积小，质量轻，寿命长，不产生电磁辐射污染等优点。
综合比较二者的优缺点，本设计最终采用LCD1602为显示器的方案。
（二）AD芯片的选择方案
方案一：采用AD7810作为A/D转换器件。 AD7810是美国模拟器件公司Analog Devices生产的一种低功耗10位高速串行A/D转换器。该产品有8脚DIP和SOIC两种封装形式，并带有内部时钟。它的外围接线极其简单，AD7810的转换时间为2μs，采用标准SPI同步串行接口输出和单一电源供电。在自动低功耗模式下，该器件在转换吞吐率为1kSPS时的功耗仅为27μW，因此特点适合于便携式仪表及各种电池供电的应用场合使用。
方案二：采用ADC0809作为A/D转换器件。ADC0809是带8位A/D转换器的CMOS组件。内有一个8通道多路开关，根据地址码选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。可以和单片机直接相接。
综上所述，由于考虑到8位模数转换已经满足本次设计要求，而且ADC0809的价格相对较低，所以本设计采用方案二。
（三）CPU的选择方案
方案一：采用传统的8位的51系列单片机作为系统控制器。AT89C52采用ATMEL公司的高密度、 非易失性存储技术生产，是高性能CMOS 8位单片机。内含8k bytes的Flash存储器和256 bytes的随机存取数据存储器。AT89C52 单片机应用于许多较复杂的控制系统。而且我们做的很多产品都是在51的基础上完成，对51系列的单片机相对来说较为熟悉。
方案二：采用32位ARM作为系统控制器。ARM2138具有2个8路10位A/D转换器，1个D/A转换器，32K片内静态RAM、512K的flash存储器，可以实现在应用可编程(IAP)，在系统可编程（ISP）、含47个通用I/O口，多个串行接口，包括2个UART、2个I2C接口、SPI。但其价格相对较高。
综上分析，由于考虑到器件的价格、现有资源和对器件的掌握程度，控制器模块选择方案一。
三、芯片介绍
（一）A/D转换器芯片ADC0809
? ADC0809芯片8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图4。ADC0809主要信号引脚的功能IN7～IN0——模拟量输入通道， ALE——地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。START——转换启动信号。START上升沿时将ADC0809复位；START下降沿时启动芯片进入A/D转换；期间START应保持低电平。本信号有时简写为ST.A、B、C——地址线。 通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。CLK——时钟信号。
图1 ADC0809引脚图
（二）UAA4002芯片
1脚 为输出基极驱动负电流；2脚 为负电源；3 脚为输出封装；4脚SE为控制方法选择；5脚E为控制端；6脚 为负电源监控时间电阻；7脚 为确定最小导通时间电阻；8脚Cr为确定最小导通时间电容；9脚Ground为接地端；10脚RD为输入、输出端前沿延时电阻；11脚RSD为VCE（sot）电压检测端；12脚 为集电极电流监视端；13脚VCE为VCE（sot）检测；14脚 为正电源；15脚 为正电源；16脚 为输出基极驱动正电流。UAA4002芯片管脚图如图2所示。
图2 UA4002管脚图
四、模块电路设计
（一）电源电路设计
由于传感器需要+12V的电源，系统其他芯片需要＋5V电源，故本系统中需要设计两种电压的电源。电源电路决定采用如图3所示的设计。
图3 电源电路
交流电220V经过变压器，输出电压15V，经整流滤波后，经LM7812、 LM7805和LM7905进行DC/DC变换，得到＋12V和+5V、-5V的电压。在变压器的原边加入熔断器和MFC网络，以使电源更稳定，且电路短路时，熔断装置会保护其他电路元件不受损坏。
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