《毕业设计（论文）基于单片机的数字电子称设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）基于单片机的数字电子称设计.doc（39页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、本 科 毕 业 论 文论文题目 数字电子秤 学生姓名 学 号 专 业 电子信息科学与技术 班 级 指导教师 2010年5月摘 要本文用单片机设计了一个数字电子秤，并给出了设计框图、硬件组成及软件系统。本系统以51单片机最小系统为核心，主要的部件有24位专用串行A/D转换芯片HX711、悬臂梁式电阻应变传感器，输出采用4位数码管显示。系统通过传感器将压力转化为微弱电信号，即电阻应变片感应到压力后，电阻发生微小变化。通过全桥测量电路将电阻的微小变化转化成电压的微小变化，再经过24位专用串行A/D转换芯片HX711将微小的电压信号转换为24位的串行数字信号输入到单片机进行处理，最后输出到数码管上显示
2、。本设计采用的24位专用串行A/D转换芯片HX711，具有分辨率高，占用I/O口少，与外设接口简单等优点。关 键 词：数字电子秤；应变片式电阻传感器；HX711；单片机ABSTRACTIt designed a digital electronic scale by using the single chip computer, which included the frame drawing, hardware structure and software system. It based on 51 microcomputer system and included other model
3、s, such as dedicated A/D converter chip HX711 and cantilever-type resistance strain sensor. The output was displayed by four-bit digital tube. This paper conveted the pressure into weak signal. That is when the pressure was induced by the resistance strain gauge sensor, small changes in resistance o
4、ccurred . It would be converted to voltage with full-bridge measurement circuit. Then the 24 special serial A/D converting chip HX711 converted the small changes in voltage into 24-bit serial digital signals, SCM processed the signals, lastly the digital tube displayed the output. HX711 is special f
5、or A/D converter, moreover it has high resolution and occupys less I/O ports. Importantly its interfacing with peripheral circuits is simple.KEY WORDS: Digital electronic scale; Resistance strain gauge sensor; HX711; Single chip computer目 录1 绪论12 系统组成及工作原理32.1 系统的组成32.2 系统的工作原理33 系统硬件设计53.1 主控芯片STC8
6、9C52单片机基本系统53.1.1 STC89C52单片机性能介绍53.1.2 STC89C52单片机引脚功能53.1.3 复位电路63.1.4 晶振电路73.2 A/D转换芯片HX711接口电路的设计73.2.1 HX711引脚功能83.2.2 HX711管脚说明83.3 压电传感器的设计123.3.1 应变片式电阻传感器123.3.2 应变片式电阻传感器的结构和原理123.3.3 全桥测量电路133.4 LED显示电路的设计144 系统软件设计174.1 系统主函数174.2 A/D数据采集子函数174.3 数码管显示子函数185 系统测试及定标195.1 系统硬件测试195.2 线性度的
7、确定195.2.1 未定标时数码管显示值195.2.2 定标后数码管显示值195.2.3 误差分析196 总结23致 谢25参考文献27附 录1系统原理图29附 录2 PCB图30附 录3系统程序清单31附 录4 MATLAB绘图程序清单33附 录5 实物图341 绪论随着人们生活水平的不断提高，商业行为也越来越现代化，人们对商品度量的速度和精度也提出了新的要求。目前，商用电子计价秤的使用非常普及，逐渐会取代传统的杆秤和机械案秤。电子计价秤在秤台结构上有一个显著的特点：一个相当大的秤台，只在中间装置一个专门设计的传感器来承担物料的全部重量。为了满足数字电子称的设计要求，本设计针对普通商业场合度
8、量需要分析和设计。论述了系统的设计思想、方法及设计实施过程，详细地分析了各个模块的选用、功能及实现方法，包括系统的硬件构成，传感器的选择，系统运作流程图等，以及所运用到的一些工具，工作环境。我们进行了各单元电路方案的比较论证及确定，最终选取以STC89C52单片机为控制核心，传感器选用HL-8型悬臂梁式电阻应变式传感器。该传感器灵敏度高、线性度和重复性好。对于关键的ADC，经过充分比较、论证，最终选用了高分辨率信号调理HX711。该芯片内集成了包括稳压电源、片内始终振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路。具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠
9、性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。2 系统组成及工作原理2.1 系统的组成本数字电子秤系统可分为单片机控制电路、A/D转换电路、复位电路、传感器、时钟电路、LED显示、滤波电路等几部分，其系统组成如图2-1所示。单片机传感器滤波电路数码管显示电路复位电路时钟电路A/D转换电路图2-1 系统组成框图2.2 系统的工作原理系统原理如图2-1所示，系统通过传感器将压力这种物理量转化为电信号，即传感器内部的电阻应变片感应到压力后，电阻发生微小变化，通过全桥测量电路将电阻的微小变化转化成电压的微小变化，HX711将信号调整到A/D能采集的
10、范围，然后由A/D进行采集，接着把采集到的24位高低电平通过DOUT送到单片机进行处理，单片机处理后，把数字信号输送到显示电路中，由显示电路输出测量结果。整个系统实现了用单片机来控制输出，在线性度的确定过程中，需要对程序进行反复的修改，最终实现设计的要求。3 系统硬件设计3.1 主控芯片STC89C52单片机基本系统3.1.1 STC89C52单片机性能介绍STC89C5210是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K的在系统可编程闪烁存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上flash允许程序存储器在线可编程，也适于常规编程
11、器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统上可编程闪烁存储单元，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能：8K字节闪烁存储器，256字节读写存储器，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许读写存储器、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，读写存储器内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
12、3.1.2 STC89C52单片机引脚功能VCC：电源。GND：地。P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在闪烁编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由
13、于内部电阻的原因，将输出电流。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送“1”。在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在闪烁编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL
14、逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。RST：复位输入。当晶振工作时，RST引脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接Vcc。在闪烁编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3.1.3 复位电路单片机上电时，当振荡器正在运行时，只要持续给出RST引脚两个机
15、器周期的高电平，便可完成系统复位。外部复位电路是为提供两个机器周期以上的高电平而设计的。系统采用上电自动复位，上电瞬间电容器上的电压不能突变，RST上的电压是Vcc上的电压与电容器上的电压之差，因而RST上的电压与Vcc上的电压相同。随着充电的进行，电容器上的电压不断上升，RST上的电压与Vcc上的电压相同。随着充电的进行，电容器上的电压不断上升，RST上的电压就随着下降，RST脚上只要保持10ms以上高电平，系统就会有效复位。电容C1可取1033F，R取10k，充电时间常数为1010-610103=100ms。复位电路的实现可以有很多种方法，但是从功能上一般分为两种：一种是电源复位，即外部的
16、复位电路在系统通上电源之后直接使单片机工作，单片机的起停通过电源控制；另一种方法是在复位电路中设计按键开关，通过按键开关触发复位电平，控制单片机的复位。本设计使用了第二种方法，其电路图如图3-1所示。图3-1 STC89C52单片机复位、晶振电路图3.1.4 晶振电路STC89C52单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入、输出端，外接石英晶体或陶瓷振荡器以及补偿电容C2、C3构成并联谐振电路。当外接石英晶体时，电容C2、C3选30pF10pF；当外接陶瓷振荡器时，电容C2、C3选40pF10pF。STC89C52系统中晶振频率一般在1.212MHz
17、选择。外接电容C2、C3的大小会影响振荡器频率的高低、振荡频率的稳定度、起振时间及温度稳定性。在设计电路板时，晶振和电容应靠近单片机，以便减少寄生电容，保证振荡器稳定可靠工作。在本系统中，选择了12MHz石英晶振，电容C1、C2为30pF。其电路图如图3-1所示。3.2 A/D转换芯片HX711接口电路的设计根据设计要求，系统要求输出的电流信号为201000mA，步进为1mA，且要求显示数值，因此，给定量的执行元件A/D转换器至少需要10位的转换精度。结合系统的设计要求，并考虑到单片机的I/O接口资源紧张等因素，最终确定选用HX711量化精度能达到1/40961/1000，完全能达到设计的精度
18、要求。HX711接口电路如图3-2所示。图3-2 HX711接口电路图HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点、降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A的可编程增益为128或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为20mV或40mV。通道B则为固定的
19、64增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接部件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。3.2.1 HX711引脚功能HX711引脚功能如表31所示。表31 HX711引脚功能管脚号名称性能描述1VSUP电源稳压电路供电电源：2.6-5.5V（不用稳压电路时接AVDD）2BASE模拟输出稳压电路控制输出（不用稳压电路时为无连接）3AVDD电源模拟电源：2.6-5.5V4VFB模拟输入稳压电路控制输入（不用稳压电路时应接地）5AGND地模拟地6VBG模拟输出参考电源输入7INA模
20、拟输入通道A负输入端8INA+模拟输入通道A正输入端9INB模拟输入通道B负输入端10INB+模拟输入通道B正输入端11PD-SCK数字输入断电控制（高电平有效）和串口时钟输入12DOUT数字输出串口数据输出13X0数字输入输出晶振输入（不用晶振时为无连接）14X1数字输入外部时钟或晶振输入，0：使用片内振荡器15RATE数字输入输出数据速率控制，0：10Hz；1：80Hz16DVDD电源数字电源：2.6-5.5V3.2.2 HX711管脚说明模拟输入通道A模拟差分输入可直接与桥式传感器的差分输出相接。由于桥式传感器输出的信号较小，为了充分利用A/D转换器的输入动态范围，该通道的可编程增益较大
21、，为128或64。这些增益所对应的满量程差分输入电压分别20mV或40mV。通道B为固定的增益，所对应的满量程差分输入电压为40mV。通道B应用于包括电池在内的系统参数检测。供电电源数字电源（DVDD）应使用与MCU芯片相同的数字供电电源。HX711芯片内额稳压电路可同时向A/D转换器和外部传感器提供模拟电源。稳压电源的供电电压（VSUP）可与数字电源（DVDD）相同。稳压电源的输出电压值（VAVDD）由外部分压电阻R1、R2和芯片的输出参考电压VBG决定（图1），VAVDD=VBG（R1+ R2）/ R2。应选择该输出电压比稳压电源的输入电压（VSUP）低至少100mV。如果不使用芯片内的稳
22、压电路，管脚VSUP和管脚AVDD应相连，并接到电压为2.65.5V的低噪声模拟电源。管脚VBG上不需要外接电容，管脚VFB应接地，管脚BASE为无连接。时钟选择如果将管脚XI接地，HX711将自动选择使用内部时钟振荡器，并自动关闭外部时钟输入和晶振的相关电路。这种情况下，典型输出数据速率为10Hz或80Hz。如果需要准确的输出数据速率，可将外部输入时钟通过一个20pF的隔直电容连接到XI管脚上，或将晶振连接到XI和XO管脚上。这种情况下，芯片内的时钟振荡器电路会自动关闭，晶振时钟或外部输入时钟被采用。此时，若晶振频率为11.0592MHz，输出数据速率为准确的10Hz或80Hz。输出数据速率
23、与晶振频率以上述关系按比例增加或减少。使用外部输入时钟，外部时钟信号不一定需要为方波。可将MCU芯片的晶振输出管脚上的时钟信号通过20pF的隔直电容连接到XI管脚上，作为外部时钟输入。外部时钟输入信号的幅值可低至150 mV。HX711管脚说明如图3-3所示12345678910111213141516AVDD 数字电源RATE 输出数据速率控控制输入XI 外部时钟或晶振输入XO 晶振输入DOUT 串口数据输出PD_SCK 断电和串口时钟输入INPB 通道B正输入端INNB 通道B负输入端稳压电路电源 VSUP稳压电源控制输入 VBF模拟电源 AVDD稳压电源控制输出 BASE模拟地 AGND
24、参考电源输出 VBG通道A负输入端 INNA通道A正输入端 INPA图3-3 HX711管脚说明串口通讯串口通讯线由管脚PD-SCK和DOUT组成，用来输出数据，选择输入通道和增益。当数据输出管脚DOUT为高电平，表明A/D转换器还未准备好输出数据，此时串口时钟输入信号PD-SCK应为低电平。当DOUT从高电平变低电平后，PD-SCK应输入25至27个不等的时钟脉冲（图二）。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24位数据的最高位（MSB），直至第24个时钟脉冲用来选择下一个A/D转换的输入通道和增益，输入通道和增益说明如表3-3所示。表32 主要电气参数参数条件及说明最小值典型值最大值单位满额
25、度差分输入范围V（inp）-V(inn)0.5(AVDD/GAIN)V输入共模电压范围AGND+0.6 AVDD-0.6V输出数据速率使用片内振荡器，RATE=010Hz使用片内振荡器，RATE=DVDD80外部时钟或晶振，RATE=0fclk/1,105,920外部时钟或晶振，RATE=DVDDfclk/138，240输出数据编码二进制补码800000 7FFFFF(HEX)输出稳定时间（1）RATE=0400mvRATE=DVDD50输入零点漂移增益=1280.2增益=640.8输入噪声增益=128，RATE=050nV(rms)增益=128，RATE= DVDD90温度系数输入零点漂移（
26、增益=128）7nV/增益漂移（增益=128）3ppm/输入共模信号抑制比增益=128，RATE=0100dB电源干扰抑制比增益=128，RATE=0100dB输出参考电压（VBG）1.25V外部时钟或晶振频率1 11.0592 30MHz电源电压DVDD2.6 5.5VAVDD,VSUP2.6 5.5模拟电源电路（含稳压电路）正常工作1600uA断电0.3数字电源电路正常工作100uA断电0.2表33 输入通道和增益选择PD-SCK脉冲数输入通道增益25A12826B6427A64PD-SCK的输入时钟脉冲数不应少于25或多于27，否则会造成串口通讯错误。当A/D转换器的输入通道或增益改变时
27、，A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。如图3-4所示。图3-4 数据输出，输入通道和增益选择时序图表34 四个周期选择说明符号说 明最小值最大值单位T1DOUT下降沿到PD-SCK脉冲上升沿0.1usT2PD-SCK脉冲上升沿到DOUT数据有效0.1usT3PD-SCK正脉冲电平时间0.250usT4PD-SCK负脉冲电平时间0.2us复位和断电当芯片上电时，芯片内的上电自动复位电路会使芯片自动复位。管脚PD-SCK输入来控制HX711的断电。当PD-SCK为低电平时，芯片处于正常工作状态。图3-5 断电控制如果PD-SCK
28、从低电平变高电平并保持在高电平超过60 us，HX711即进入断电状态。如果使用片内稳压电源电路，断电时，外部传感器和片内A/D转换器会被同时断电。当PD-SCK重新回到低电平时，芯片会自动复位后进入正常工作状态。芯片从复位或断电状态后，通道A和增益128会被自动选择为作为第一次A/D转换的输入通道和增益。随后的输入通道和增益选择由PD-SCK的脉冲数决定，参见串口通讯一节。芯片从复位或断电状态进入正常工作状态后，A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变为低电平，输出有效数据。3.3 压电传感器的设计3.3.1 应变片式电阻传感器应变片式电阻传感器1
29、是以应变片为传感器元件的传感器。它具有以下优点：1.精度高，测量范围广；2.使用寿命长，性能稳定可靠。3.结构简单、尺寸小、重量轻，因此在测量时，对工件工作状态及应力分布影响小；4.频率响应特性好。应变片响应时间约为100ns；5.可在高低温、高速、高温、强烈振动、强磁场、核辐射和化学腐蚀等恶劣环境条件下工作；6.应变片种类繁多，价格便宜。电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械形变时，它的电阻值相应发生变化。应变片式电阻传感器应用很广。本设计采用的是梁式力传感器，该传感器结构简单、灵敏度高。适用于小压力测量。3.3.2 应变片式电阻传感器的结构和原理电阻应变式传感器是将被测量
30、的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的原件。由电阻应变片和测量电路两部分组成。常用的电阻应变片有两种：电阻应变片和半导体应变片，本设计采用的是电阻应变片，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，线珊上面有覆盖层，起保护作用。电阻应变片也有误差，产生的因素很多，所以在测量时我们一定要注意。其中的温度的影响最重要，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：电阻丝与被测原件对桥接零点和输出，灵敏度的影响，即使采用同一批应变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，解决的办法是在被粘贴的基片
31、上采用适当及温度系数的自动补偿，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，一般来说主要由结构设计决定，通过线性补偿，也可以得到改善。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。电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械形变时，它的电阻值相应发生变化。设有一根电阻丝，如图所示。它在未受力时的原始电阻值为 式中 :电阻丝的电阻率；电阻丝的长度；电阻丝的面积。电阻丝在外力的作用下，将引起电阻变化，且有令电阻丝的轴向效应为，由材料力学可知，为电阻丝材料的泊松
32、系数，经整理可得通常把单位应变所引起的电阻相对变化称作电阻线的灵敏系数，其表达式为从上式可以明显看出，电阻丝灵敏系数由两部分组成：表示受力后由材料的几何尺寸变化引起的；表示由材料电阻变化所引起的。对于金属材料，项的阻值要比小得多，可以忽略，故=。大量实验证明，在电阻丝拉伸比例极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即=1.73.6。上式可写成。3.3.3 全桥测量电路应变式传感器常用的测量电路有单臂电桥、差动半桥和差动全桥，其中差动全桥可提高电桥的灵敏度，消除电桥的非线性误差，并可消除温度误差等共模干扰。一般在测量中都使用4片应变片组成差动全桥，本设计所采用的传感器就是全桥测量电路。其电路图如图3
33、-6所示。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，另一个对角线位输出电压Uo。其特点是：当四个桥臂电阻达到相应关系时，电桥输出为零，或则就有电压输出，可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。应变电阻作为桥臂电阻接在电桥电路中。无压力时，电桥平衡，输出电压为零；有压力时，电桥的桥臂电阻值发生变化，电桥失去平衡。 全桥测量电路中，将受力性质相同的两片应变片接入电桥对边。其输出灵敏度比半桥提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到了改善。图3-6 全桥测量电路3.4 LED显示电路的设计A.LED数码管结构、工作原理及显示码LED数
34、码管显示器由8个发光二极管中7个长条形发光二极管按a、b、c、d、e、f、g顺序组成“8”字形，另一个点形的发光二极管dp放在右下方，用来显示小数点，如图3-7 (a)所示。数码管按内部连接方式又可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。在内部8个发光二极管的阳极连在一起接电源正极，就称为共阳极数码管，如图3-7 (b)所示；8个发光二极管的阴极连在一起接地，则称为共阴极数码管，如图3-7 (c)所示。从LED数码管结构可以看出，不同笔段的组合就可以构成不同的字符，例如当笔段a、b、c、d、e、f、g被点亮时，就可以显示数字8。只要控制7个发光二极管按一定的要求亮与灭，就能显示出十六进制数0F。(
35、a) (b) (c)图3-7 LED数码管电路图数码管显示码是表述二进制数与数码管所显示字符的对应关系。例如，从图3-7 (b)共阳极数码管可以看出，由于8个发光二极管的阳极已连在一起接到电源正极，所以只要其负端a、b、c、d、e、f、g接地，发光二极管就会亮。如果将负端接电源正极，由于两端都接到电源正极，没有电位差，所以就没有电流流过，发光二极管不会亮。0和1代表电平的高低，可以组成8位二进制数，与8个发光二极管的负端a、b、c、d、e、f、g相对应，如表3-5所示。B.LED显示电路在单片机应用系统中，使用的显示器主要有LED(发光二极管显示器)和LCD(液晶显示器)。这两种显示器成本低廉
36、，配置灵活，与单片机接口连接方便。数码管在电路中主要是显示单片机的输出数据、状态等，因此，作为外围典型器件，数码管显示是反映系统输出和输入的有效器件。数码管具备数字接口，可以很方便地和单片机系统连接；数码管的体积小，重量轻，并且功耗低，是一种理想的显示单片机数据输出内容的器件，在单片机系统中有着重要的作用。本设计的显示电路如图3-8所示。表35 数码管显示码字符dp g f e d c b a共阳笔端码共阴笔端码01 1 0 0 0 0 0 0C0H3FH11 1 1 1 1 0 0 1F9H06H21 0 1 0 0 1 0 0A4H5BH31 0 1 1 0 0 0 0B0H4FH41 0
37、 0 1 1 0 0 199H66H51 0 0 1 0 0 1 092H6DH61 0 0 0 0 0 1 082H7DH71 1 1 1 1 0 0 0F8H07H81 0 0 0 0 0 0 080H7FH91 0 0 1 0 0 0 090H6FH图3-8 LED显示电路图为了增强位选信号的驱动能力，将位选端口接在9012三极管的基极，使9012三极管工作在开关状态，大大提高了数码管显示的亮度。4 系统软件设计系统软件采用了模块化设计，主要包括毫秒级延时子函数、A/D数据采集子函数、数码管显示子函数和主函数。4.1 系统主函数在系统通电后，主程序首先完成系统初始化15，其中包括系统变量
38、定义和给系统变量赋初值等，然后调用A/D采集函数，将A/D采集模块输出的24位二进制串行数据转化为十进制，接着进行调零和定标，最后分离出四位十进制数据的千位、百位、十位和个位，调用数码管显示函数，将对应的数值送到对应的数码管上进行显示。系统主函数流程图如图4-1所示。4.2 A/D数据采集子函数A/D数据采集子程序主要是采集压电传感器的输出小信号，前24个ADSK脉冲采集24位串行二进制数据，接下来的13个ADSK脉冲选择下次A/D采集的通道和增益，本设计采用1个ADSK脉冲，选择通道A，增益为128。其流程图如图4-2所示。开始2q / L462q / Lh-1h-12q / L462q /
39、 Lh-1h-12q / L462q / Lh-1h-12q / L462q / Lh-1h-12q / L462q / Lh-1h-12q / L462q / Lh-1h-12q / L462q / Lh-1h-12q / L462q / Lh-1h-1A/D端口初始化46x =1H / m46x =1H / m46x =1H / m46x =1H / m46x =1H / m46x =1H / m46x =1H / m46x =1H / m选择下次采集通道和增益x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8x = 0.8输出数据编码x = 0x = 0.4xH / mH / mH / mH / m
