基于51单片机的电子称设计

导读:双精度的电子称设计主要基于两款不同的A/D转换芯片,基于12864液晶的显示程序是软件程序的另一个大模块,能够十分方便的显示电子称的输入输出参数,最终完成设计功能,基于4*4键盘的控制模块,上述三个问题是整个系统方案设计过程中比较难解决的问题,在启动转换硬件部分做了更周密的分析和设计,因此重新对setvalue()函数进行了设计,电子衡器已经在我们的生活各个领域得到了广泛的应用,从工业贸易到能

基于51单片机的电子称设计

图4.9 键盘逐行扫描过程

5 系统调试

5.1 软件调试

软件模块本文主要应用Keil软件进行编程,编程采用模块化结构,先易后难,逐步实现相应的功能。软件程序的调试,我们主要结合硬件仿真图来进行。具体调试步骤有:

(1) A/D转换程序的调试,双精度的电子称设计主要基于两款不同的A/D转换芯片,一个是8位的A/D,一个是十二位的A/D,因此在进行A/D转换采集程序的调试时,不仅要能够实现参数的采集,还需要考虑相应的压力测量范围,使两种精度范围不会产生冲突,程序调试时也主要围绕这样的思路进行,结合硬件仿真图,先调试8位A/D的采集转换,能够正常工作后再进行12位的A/D转换,最后进行两个程序的整合,实现不同压力段的测量。

(2) 显示程序的调试,基于12864液晶的显示程序是软件程序的另一个大模块,128*64的液晶模块能够支持4*8的汉字显示,能够十分方便的显示电子称的输入输出参数,但12864仿真模块并没有相应的汉字库和字符库,因此在编程时不得不自己编写字库,然后进行调用,这一块是比较难的,本文在调试时,完成的思路也是从小到大,先实现液晶的初步显示,然后结合采集程序,逐步加入显示的汉字和字符,最终完成设计功能。

(3) 键盘控制程序的调试,基于4*4键盘的控制模块,是软件模块的最后一部分,在硬件电路中我们采用8279芯片进行键盘管理,这样极大的减小了键盘软件的编程量,在这一部分我们主要完成对8279芯片的管理,实现对8279芯片的读写来检测键盘的工作,调试方式也是采用先模块后运用的方式,使键盘的每一个按键都能实现相应的功能。

5.2 故障分析与解决方案

5.2.1 故障出现情况

(1)12位A/D采集不能正常进行,无法实现循环采集参数;

(2)液晶显示不能正常工作,总是出现跳变;

(3)键盘控制不够灵活。

5.2.2 解决方案

上述三个问题是整个系统方案设计过程中比较难解决的问题,针对上述故障我们通过耐心调试,一一对应的完成了解决方案。

(1)12位A/D采集不能正常进行,主要有两个问题,一个问题是硬件电路冲突,另一个问题软件程序嵌套不合理。硬件电路的冲突来源于读取12位的参数时引脚的分配,所以本文首先对电路图进行了修改,在启动转换硬件部分做了更周密的分析和设计,其次对于程序的嵌套和调用也进行了更为详细的梳理,不会出现两个A/D同时工作的冲突。

(2) 液晶不能正常工作,经过分析后主要来自两方面,一方面是自己对液晶模块的不熟悉造成的,另一个方面还是程序的不稳定。开始时对字库不熟悉,误认为液晶带有字库,导致液晶只能亮不能工作,进一步熟悉了液晶模块后,再结合采集程序显示时,出现了一直跳变,显示不稳定,这种情况应该是不合理的,硬件电路没有问题的前提下,还是软件程序嵌套调用不合理,通过重新对软件模块梳理,发现其中的IF嵌套有不合理的地方,多了很多不合理的延时程序,还有就是主程序结构有点复杂,针对这些情况一一进行了改进,使程序能够逐步稳定运行。

(3)键盘控制不灵活主要原因是按键程序setvalue()函数不够灵活,对于参数设定太过于死板,单价值设定必须设定为5位不太好,所以针对这个问题,通过查阅资料,了解到break语句的实用性,因此重新对setvalue()函数进行了设计,在死循环中加入break语句很好的实现了键盘的灵活控制,十分方便。

5.3 功能测试

物体放在压力传感器上,压力传感器会有个显示重量的值U1,当显示启动时,通过按压“启动”按键,LCD液晶显示屏幕上显示当前称量物体的重量值U2,U1与U2的差值就是系统产生的误差。此刻,若按下“单价”按键时,可以通过矩阵键盘输入称重物体的单价值,然后按下“确定”按键后,LCD液晶就显示称重的总价值。若要在单价不变的前提下,改变物体重量,显示屏上的重量是随动的,按下“总价”按键,则显示改变后的总价值。若按下“清除”按键,则清除LCD液晶上的单价值和总价值。当测量超过量程时,报警,灯亮。

结论

随着全球数字化技术的不断发展,电子衡器已经在我们的生活各个领域得到了广泛的应用,从工业贸易到能源交通都能看到电子衡器的技术应用。本文着眼于目前中小型市场商用电子称智能化低、精度差、易损坏等特点,研发设计了基于AT89S52单片机的双精度电子称。

双精度电子称是针对目前中小型市场上现有的衡器无法同时运用于称量微重物理和较重物体而研发的产品。该仿真设计系统主要包括五大模块,即数据采集和双精度转换模块、单片机处理模块、键盘控制模块、128*64液晶显示模块和软件驱动模块。启动工作后,单片机可根据A/D采集的重量参数能够自动选择转换精度值,完成相应的数据处理,同时在128*64的液晶屏上进行直观的显示重量、单价和总价,4*4键盘控制系统能够实时进行单价调整,操作简单方便,不仅能够测量微重物理,而且能够测量较重物体,完全达到了商品的自动化、数字化和智能化,具有很好的应用价值和意义。

本文唯一的不足是只对研发方案成果的进行了仿真设计,没有运用实物进行验证方案是否可行,有待进一步的研发。虽然没有做出实物,但基于51单片机双精度电子称依然是一个具有前景的电子衡器产品,非常适合于中小型市场的物体称重,如果双精度电子称进一步发展,与虚拟串口技术融合,将会实现与上位机的无线通讯,实现远程监测,将更有价值。

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