单片机电子称课程设计1

单片机电子称课程设计1

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单片机技术及其应用原理课程设计报告

设计题目:电子秤的设计

专业年级:08电子信息工程本科

小组成员: 杨婷(200800802035

华娟(200800802041

王尹怿(200800802048

成绩:

完成时间:20110702

【设计题目】电子称的设计

【设计要求】

(1设计一款电子秤,用LED液晶显示器显示被称物体的质量(2可以设定该秤所称的上限

(3当物体超重时,能自动报警

【设计过程】

1.【方案设计】

3

4 在设计系统时,针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种: 方案一

结构简图如下图所示:

图1 带有键盘输入的结构简图

此方案设计的电子秤,可以实现称物计价功能,但是局限于数码管的功能,在显示时只能显示单价、购物总额以及简单的货物代码等。在显示重量时,如果数码管没有足够的位数,那么称量物体重量的精度必受到限制,所以此方案需要较多的数码管接入电路中。这样在处理输入输出接口时需要另行扩展足够多的I/O 接口供数码管使用,比较麻烦。

方案二前端信号处理时,选用放大、信号转换等措施,

尤其在显示方面采用具有字符图文显示功能的LCD 显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力,而且满足设计要求,可以显示购物清单、所称量的物体信息等相关内容。

结构简图如下图所示:

图2 LCD 显示的方案

目前单片机技术比较成熟,功能也比较强大,被测信号经放大整形后送入单片机,由单

片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。单片机控制适合于功能比较简单的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟等优点。但其缺点是外围电路比较复杂,编程复杂。使用这种方案会给系统设计带来一定的难度。

方案三采用现场可编程门阵列(FPGA为控制核心

采用现场可编程门阵列(FPGA为控制核心,利用EDA软件编程,下载烧制实现。系统集成于一片Xilinx公司的SpartanⅡ系列XC2S100E芯片上,体积大大减小、逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围广等特点,可实现大规模和超大规模的集成电路。

采用FPGA测频测量精度高,测量频率范围大,而且编程灵活、调试方便,设计要求的精度较高,所以要求系统的稳定性要好,抗干扰能力要强。

从下图中可以看到系统的基本工作流程和各单元电路所用到的核心器件。其中控制器采用Xilinx公司可编程器件FPGA为核心,基于ISE软件平台,采用VHDL编程实现数据处理、LED和LCD驱动、时钟芯片的I2C通讯、键盘控制等模块。

结构简图如下图所示

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FPGA的逻辑容量密度大,集成度高,可大大减少印刷电路板的空间,减低系统功耗,

同时还可以提高设计的工艺性和产品的可靠性。

虽然以FPGA为核心的电子称系统很优化,但只有在大规模和超大规模集成电路中其高集成度才能更好得以体现。其主要在PC机接口卡的总线接口、程控交换机的信号处理与接口、雷达声纳系统的成像控制与数字处理、数控机床的测试系统等方面有广泛应用。鉴于

本电子称的设计并不太复杂,单片机完全能实现所需功能,所以在具体设计时,采用了第三种设计方案

1.1

2.【器件选择】显示器的选择方案

方案一:采用LED(数码管显示。LED(数码管是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160°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,显示不直观,不易理解,连线复杂等缺点。

方案二:采用LCD(液晶屏显示。LCD(液晶屏是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作为显示器。

1.2AD芯片的选择方案

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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(2.7V~5.5V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是采样分辨率为8位的、微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。它是逐次逼近式A/D转换器,可以和单片机直接接口。

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ADC0809作为模数转换器件。

1.3CPU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是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash

只读程序存储器和256

bytes的随机存取数据存储器(RAM,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可以提供许多较复杂系统控制应用场合。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位的ARM2138作为系统控制器。ARM2138具有强大的存储空间,内嵌32K片内静态RAM和512K的flash存储器,可以实现在系统可编程(ISP、在应用可编程(IAP,2个8路10位A/D转换器,1个D/A转换器,转换迅速准确,引脚资源丰富,多达47个可承受5V电压的通用I/O口,多个串行接口,包括2个16C550工业标准UART、2个高速I2C接口(400Kb/s、SPI

和具有缓冲作用和数据长度可变功能的SSP。但价格相对较高。

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