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防爆電子秤的軟件設(shè)計

3.1防爆電子秤主程序設(shè)計軟件程序的主要任務(wù)有：重量、單價、總價等參數(shù)的顯示；數(shù)據(jù)管理；數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能。
3.1.1主程序設(shè)計思路電子秤軟件設(shè)計的總體思想是：根據(jù)預(yù)先編制的程序?qū)y量進(jìn)行控制，完成自動診斷、自動清零、自動邏輯判斷、自動存取數(shù)據(jù)完成重量的測試；搜集和處理測得數(shù)據(jù)，并通過對重量的測試，按各種參數(shù)之間關(guān)系，經(jīng)計算后自動求出一系列有關(guān)未知參數(shù)，如重量、單價和總價監(jiān)控軟件采用模塊技術(shù)設(shè)計，根據(jù)系統(tǒng)功能，將軟件分為若干個功能相對獨(dú)立的模塊，為每一個模塊設(shè)計程序流程圖。該秤功能程序模塊包括：系統(tǒng)初始化、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理、鍵盤中斷處理、顯示模塊，數(shù)據(jù)處理模塊。
3.1.2主程序工作原理軟件程序包括主程序、顯示程序、鍵盤處理程序、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理程序?？刂破髦校罷89C52的INT1為Ａ／Ｄ中斷請求輸入線，INT0為鍵盤中斷服務(wù)程序。A/D中斷服務(wù)程序完成采樣數(shù)據(jù)的存儲；鍵盤中斷服務(wù)程序完成掃描，判斷數(shù)字鍵或功能鍵，若為數(shù)字將其數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和顯示緩沖區(qū)。若是功能鍵進(jìn)入相應(yīng)功能鍵處理程序。鍵盤上有數(shù)字鍵0~9、00和五個功能鍵，數(shù)字鍵用于輸入商品單價、物體重量，功能鍵有單價、清零、刪除、確定、小數(shù)點(diǎn)。（1）AT89C52輸入輸出端口定義如下：P0口——A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集P1口——芯片8279與單片機(jī)的接口嚴(yán)正長：電子秤設(shè)計14P2.0、P2.1——采樣值高低字節(jié)的讀取P2.7——8279的片選端P3口——8279與ICL7109的控制端（2）外部中斷INT0用于A/D轉(zhuǎn)換服務(wù)程序外部中斷INT0完成A/D轉(zhuǎn)換中斷請求，包括數(shù)據(jù)采集及處理，當(dāng)采集完一次申請中斷，總共采集8次。（3）外部中斷INT1用于鍵盤中斷服務(wù)程單片機(jī)外部中斷INT1完成對鍵盤顯示接口功能芯片8279的按鍵和數(shù)據(jù)狀態(tài)顯示的控制，并可輸入單價，各種命令處理，顯示價格、重量等參數(shù)。（4）定時中斷T0用于A/D轉(zhuǎn)換中斷延時電子秤作為一種稱重儀器，對所稱精確度要求頗高，所以必須通過數(shù)值濾波求的有效采樣值，通過定時來完成這一系列的操作。我們定時0.5S，即定時為50ms，分10次來累計結(jié)果。（5）定時中斷T2用于鍵盤中斷延時T2設(shè)為定時器狀態(tài)，定時時間為13ms。在中斷服務(wù)中首先掃描鍵盤，判斷有無鍵按下。若有，則執(zhí)行鍵識別程序。然后返回主程序進(jìn)行其他操作。（6）初始化程序完成所有系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)初始化程序完成對鍵盤接口功能芯片8279初始化設(shè)置，完成片內(nèi)RAM劃分，堆棧指針的設(shè)置。完成對各種功能程序段運(yùn)行開關(guān)的設(shè)置，中斷優(yōu)先級的確定。

3.2系統(tǒng)初始化系統(tǒng)上電后，對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。初始化程序[7]主要完成對單片機(jī)內(nèi)專用寄存器的設(shè)定，單片機(jī)工作方式及端口的工作狀態(tài)的規(guī)定、RAM自檢、各標(biāo)志位的設(shè)置、設(shè)置棧指針、分配內(nèi)存空間、設(shè)定計數(shù)器/定時器的工作方式。

3.2.1 AT89C52的初始化
1. AT89C52作為系統(tǒng)控制單元，是系統(tǒng)[8]程序中斷，數(shù)據(jù)處理中心，也是其它各模塊紐帶，對其初始化意義非常大。
（1）程序存儲器的初始化程序存儲器用于存放程序、常數(shù)和表格，在執(zhí)行程序時，從程序存儲器中按地址依次取指令執(zhí)行。AT89C52片內(nèi)含有8K字節(jié)閃速可編程/擦除只讀存儲器。編址范圍0000H~1FFFH；
（2）數(shù)據(jù)存儲器的初始化AT89C52的數(shù)據(jù)存儲器有256字節(jié)，編址為00H~FFH，內(nèi)部分工作寄存器區(qū)（00H~1FH）、位尋址區(qū)（20H~2FH）、數(shù)據(jù)緩沖器區(qū)（30H~FFH）。
（3）堆棧指針在系統(tǒng)初始化時指向07H單元，我們根據(jù)需要讓其在RAM區(qū)開辟堆棧區(qū)MOVSP，2FH；從30H開始堆棧，擬議存放數(shù)據(jù)采樣值與各中間參數(shù)。
2.定時器/計數(shù)器初始化（1）定時器/計數(shù)器T0初始化在程序的開始處，我們設(shè)置0.5S定時來處理采樣值。所以根據(jù)實際情況，我們設(shè)T0為定時器并且定時為50ms。因定時時間夠大，所以采用16位定時/計數(shù)方式工作。所以T0設(shè)定為工作方式1，非門控方式，TMOD.2=0，M1=0，M0=1，GATE=0；方式寄存器TM TH0、TL0初值計算由于T=（65536-X）×1=50000得X=15536=3CB0H即TH0=3CH，TL=0B0H（2）定時器/計數(shù)器T1初始化我們設(shè)T1為計數(shù)器，也用16位定時/計數(shù)方式工作。所以TMOD.6=1,TMOD.5=0,TMOD.4=1,非門控制方式。TMOD=B=51H（3）定時器/計數(shù)器T2初始化T2作為鍵盤中斷延時定時器。定時13ms，其初始化根據(jù)中斷實際應(yīng)用來設(shè)置。
3.中斷初始化（1）系統(tǒng)中中斷請求源包括外部INT0和INT1中斷請求，中斷的允許或禁止是由內(nèi)可進(jìn)行位尋址的8位中斷允許寄存器IE來控制的。其中EA是總開關(guān)，如果它等于0，則所有中斷都不允許，本系統(tǒng)中SETB EA讓它總開。ET0，ET1分別為定時0，1的中斷允許，ET0、ET1為外部中斷允許，它們根據(jù)實際程序應(yīng)用來設(shè)置，利用位操作指令SETB來實現(xiàn)。（2）中斷響應(yīng)過程CPU響應(yīng)中斷時，首先把當(dāng)前指令的下一條指令（就是中斷返回后將要執(zhí)行的指令）的地址送入堆棧，然后根據(jù)中斷標(biāo)記，將相應(yīng)的中斷入口地址送入PC，執(zhí)行PC指向所指地址程序。中斷完成后，一定要執(zhí)行一條RETI指令，執(zhí)行這條后，CPU將會把堆棧中保存著的地址取出，送回PC，那么程序就會從主程序的中斷處繼續(xù)往下執(zhí)行。

3.2.2 8279的初始化1.8279的初始化本課題中8279是連接鍵盤與顯示的接口芯片，在系統(tǒng)上電復(fù)位后，8279的命令/狀態(tài)口地址為7FFFH，數(shù)據(jù)口地址為7FFEH，清除8279FIFO堆棧和顯示RAM，設(shè)置編碼掃描、輸入方式、掃描頻率，開外部中斷。電子秤的顯示是8位顯示，外部譯碼，驅(qū)動顯示。（1）鍵盤/顯示器方式設(shè)置命令字掃描計數(shù)器設(shè)定為編碼方式，將鍵盤設(shè)置為雙鍵互鎖，顯示器選取右入口顯示方式，則命令字為10H。（2）AT89C52的晶振頻率f=12MHZ，則ALE線的輸出頻率為f/12=1MHZ，8279內(nèi)部時鐘頻率要求100KHZ，則分頻系數(shù)應(yīng)取20，命令字為34H。（3）寫顯示RAM命令字設(shè)命令給出了顯示RAM的地址信息，AI取1，寫顯示RAM地址自動加1，則命令字為90H，另外顯示屏蔽消隱命令字為A0和，清除命令字取D1H.

3.2.3 ICL7109的初始化本課題中讓7109工作于直接輸出方式，P1.0口控制轉(zhuǎn)換。見原理圖所示，RUN/HOLD接+5V，以使7109連續(xù)轉(zhuǎn)換。由于采用了3.58MHZ的晶振并經(jīng)58分頻，轉(zhuǎn)換速率為7.5次/秒。根據(jù)圖可知數(shù)據(jù)口地址為FEFFH。

3.3 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果處理程序在智能防爆電子秤控制系統(tǒng)中，除了控制單元和執(zhí)行單元外，還必須有反饋環(huán)節(jié)。在反饋環(huán)節(jié)中，最重要的就是對數(shù)據(jù)的采集。本文以AT89C52單片機(jī)為核心，設(shè)計一個基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過模擬電壓形式輸入系統(tǒng)，經(jīng)雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109可以采集12路模擬量，精度為12位，并經(jīng)多次采樣，通過濾波，取得更精確的重量值。

3.3.1 A/D轉(zhuǎn)換過程智能防爆電子秤作為稱重工具，其對數(shù)據(jù)的精度要求非常高，A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)的確定與整個測量控制系統(tǒng)所需測量的范圍和精度有關(guān)，本設(shè)計選擇雙計分型A/D轉(zhuǎn)ICL7109，它模擬量采集精度達(dá)到12位，在實際應(yīng)用中，可以對電壓信號進(jìn)行直接采集，為了使所采樣值更精確，我們要將采樣值進(jìn)行數(shù)字濾波。STATUS作為中斷請求信號與單片機(jī)的中斷輸入端相連。由于采用了3.58MHz的晶振并經(jīng)58分頻，故7109完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間為T=8192（脈沖周期）×58/3.58=132.72ms,即轉(zhuǎn)換速率為7.5次/秒。7109輸出的12位數(shù)據(jù)及極性、過量程標(biāo)志分別由HBEN和LBEN控制，分兩次送入單片機(jī)。
3.3.2采樣數(shù)據(jù)處理
（1）采樣取值我們在單片機(jī)內(nèi)開辟30H~45H單元存放采樣值，工作寄存器0組存放中間參數(shù)，R0為地址指針，指向擬以采樣值的片內(nèi)RAM地址；R7存采樣次數(shù)。
（2）數(shù)據(jù)濾波本課題中，利用算術(shù)平均值法濾波可以抑制智能電子秤采樣時隨機(jī)干擾。其原理是將8次采樣值相加，然后求其平均值作為有效采樣值。將8次采樣值累加和放在R3、R4、R5中，求的平均值在R4、R5中。

3.4鍵盤與顯示處理程序我們知道鍵盤和顯示是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。在本系統(tǒng)中我們采用8279可編程鍵盤/顯示管理接口。利用8279可實現(xiàn)對鍵盤/顯示器的自動掃描，以減輕CPU負(fù)擔(dān)，并具有顯示穩(wěn)定、程序簡單、不會出現(xiàn)誤動作等特點(diǎn)。
3.4.1程序原理
（1）8279鍵盤、顯示程序可分為四個部分
1.主程序：首先將8279初始化，對8279寫入相應(yīng)的命令字，使其按要求工作，然后開始不斷掃描鍵盤，判斷是否有鍵按下，當(dāng)沒有鍵盤按下時則繼續(xù)掃描鍵盤；當(dāng)有鍵盤有鍵按下時就取出鍵值，并判斷是功能鍵還是數(shù)字鍵，且轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序處理。
2.鍵掃描子程序：主要判斷有無鍵按下，利用8279的狀態(tài)字節(jié)可判斷FIFO RAM中已鍵入數(shù)據(jù)的個數(shù)或沒有輸入字符。當(dāng)狀態(tài)字節(jié)的低四位全為0時，便可判斷無鍵按下。
3.當(dāng)判斷有鍵按下后，就轉(zhuǎn)向取鍵值子程序。首先取出行、列號進(jìn)行拼裝，得到所需的鍵號。然后與數(shù)OAH相比較，從而判斷出是功能鍵還是數(shù)字鍵。若是功能鍵就轉(zhuǎn)到功能鍵處理子程序；若是數(shù)字鍵就調(diào)用顯示子程序進(jìn)行顯示。
4.顯示子程序。首先置顯示緩沖區(qū)首址和計數(shù)長度，然后取顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為段選碼，送到LED上顯示。

3.4.2鍵盤模塊當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時，首先判斷是命令鍵還是數(shù)字鍵。若是數(shù)字鍵，則把按鍵讀數(shù)存入存儲器，并顯示；若是命令鍵，則根據(jù)按鍵讀數(shù)查閱轉(zhuǎn)移表；以獲得處理子程序的入口。子程序執(zhí)行完后繼續(xù)掃描鍵盤。本系統(tǒng)中鍵盤控制采用中斷方式實現(xiàn)，利用外部中斷1端口來實現(xiàn)。采用4*4的16鍵，分為數(shù)字鍵：0~9、00和5個命令鍵：置零、小數(shù)點(diǎn)、刪除、確定、單價。數(shù)字鍵和小數(shù)點(diǎn)鍵：用于輸入單價；刪除：用于輸入的單價錯誤的時候，重新輸入；置零：清楚顯示界面；單價：輸入單價前使用；確定：稱重時輸入單價完畢后確定，即可顯示總價。當(dāng)輸入為字符時，執(zhí)行相應(yīng)的子程序。

3.4.3顯示模塊操作者是從顯示設(shè)備上獲取微機(jī)系統(tǒng)的信息，因此，操作者每操作一下，顯示設(shè)備上都應(yīng)該有一定的反應(yīng)。這說明，顯示模塊與操作有關(guān)，即監(jiān)控程序需要調(diào)用顯示模塊。顯示模塊可以由命令鍵來驅(qū)動或者自動執(zhí)行模塊來驅(qū)動。通常，自動執(zhí)行模塊調(diào)用時，只讓一處調(diào)用顯示模塊，其他各處不得直接調(diào)用顯示模塊，此時要設(shè)置一個顯示申請標(biāo)志，當(dāng)某模塊需要顯示時，將申請標(biāo)志置位，同時設(shè)定有關(guān)顯示內(nèi)容，將顯示模塊安排在一個重復(fù)執(zhí)行的循環(huán)中。

3.5數(shù)據(jù)處理程序電子秤作為一種自動計價和稱重的儀表，其系統(tǒng)內(nèi)有著大量的數(shù)據(jù)需處理，包括重量計算，價格計算。數(shù)據(jù)處理主要有多字節(jié)的乘法運(yùn)算，二-十進(jìn)制轉(zhuǎn)換，十-二進(jìn)制轉(zhuǎn)換。
3.5.1重量輸出本課題中，A/D轉(zhuǎn)換采用ICL7109芯片，它是12位輸出，重量計算要求精確到克，其輸出值范圍為B～B轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)0～4096，而系統(tǒng)所要求輸出重量范圍0～10000g，所以我們進(jìn)行線性參數(shù)的標(biāo)度變換，AX=（AM/NM）NX。其量化單位為10000/4096=2.44。如下：為使技術(shù)方便我們將2.44=244/100，即化為定點(diǎn)數(shù)來算。244=B，100=B采樣值在R4R5中，并選用工作寄存器1組。
防爆電子秤機(jī)械部分得設(shè)計的主要原則是：在精度要求符合的情況下，結(jié)構(gòu)簡單，容易裝配，價格低廉。當(dāng)重物放在托盤上時，壓力傳感器彈簧產(chǎn)生變形，改變電路中的電流，使壓力信號轉(zhuǎn)變成電信號，通過單片機(jī)處理后顯示到LED顯示器。

4.2各個零部件的作用及工作原理
（1）螺釘：固定秤體得各個部分，安裝電路控制板。
（2）彈簧導(dǎo)向：起固定彈簧的作用。
（3）彈簧：作為稱重傳感器，傳遞所稱物體的重量。（
4）秤盤：盛放被稱的物體。
（5）顯示窗口：預(yù)留安裝顯示數(shù)碼管。
（6）鍵盤窗口：預(yù)留安裝鍵盤。
（7）底座支撐：支撐整個秤體。
（8）牙孔：預(yù)留裝配電路控制板。
（9）秤體上蓋：秤體的一部分。
（10）秤體下蓋：秤體的一部分。
（11）秤體：商用電子秤得主體部分，主要包括顯示部分、鍵盤按鈕、電路控制部分等。