本設計的電子秤采用防潮防水防屏蔽等措施，該電子秤具有電壓檢測功能，當電壓低于正常工作電壓時，LCD顯示屏上低 壓報警燈就會亮起，電子秤主要由微控制器、傳感器、顯示裝置三大部分組成，本設計采用的稱重傳感器是電阻應變片式。

0.引言

目前，電子秤的發(fā)展趨勢是向提高精度和降低成本方 向發(fā)展,這樣的趨勢勢必引起市場對高性能、低成本模擬 信號處理器件需求的增加。下面作者設計一款多功能精準 電子秤，旨在實現(xiàn)重量顯示數(shù)字化,提高勞動生產率。

1.設計思路

多功能精準電子秤硬件及電路設計本多功能精準電子秤的硬件電路主要包括主控板硬件電路和LCD顯 示屏控制板電路。其中主控制板硬件電路主要包括系統(tǒng)電 源電路、微控制器LPC1766最小系統(tǒng)電路、以太網(wǎng)模塊電 路、AD數(shù)據(jù)采集電路、FLASH存儲器模塊電路、鍵盤模 塊、RS-232以及USB接口模塊。

微控制器LPC1766最小系統(tǒng)電路包括：電源電路,時 鐘電路和復位電路。

以太網(wǎng)模塊部分主要由網(wǎng)絡芯片W5100電路和外圍 電路構成。

AD模數(shù)轉換模塊包括:AD芯片CS5460C電路以及外圍電路構成。FLASH存儲器選擇ATMEL公司的 AT45DB081D芯片,該芯片的總線接口兼容SPI方式,與微 控制器LPC1766的SPI接口相連。

LCD顯示屏控制板電路主要包括LCD顯示屏控制板 微控制器AT89C52電路和顯示屏驅動芯片HT1621芯片 的電路。

1.2編輯軟件的設計電子秤控制器的軟件主要功能 為：系統(tǒng)初始化、顯示模塊軟件初始化、AD數(shù)據(jù)采集初始 化、AD數(shù)據(jù)采集接收和發(fā)送數(shù)據(jù)、鍵盤處理任務、數(shù)據(jù)顯 示等功能。本設計采用C語言作為主要的開發(fā)語言。

2.多功能精準電子秤的實現(xiàn)

2.1硬件初始化硬件初始化工作主要完成微控制器 的工作模式設定和硬件資源分配,包括：系統(tǒng)時鐘初始化工作是通過調用 NXP公司給 LPC17XX系列芯片開發(fā)的時鐘配置庫函數(shù)進行的。初始 化工作實現(xiàn)的功能有：為系統(tǒng)的每一個組件設置時間,設 置主要時鐘包括選擇外部高速晶體（12MH9作為振蕩器 的時鐘源，使能PLL功能使得芯片的主頻275MHZ - 550MHZ,設置USB時鐘以及設置FLASH加速模塊等。本 設計中函數(shù)為 void target nit (void 。

中斷配置初始化工作通過調用的函數(shù)來實現(xiàn)。中斷配 置初始化實現(xiàn)的功能有栽套向量中斷控制器的向量表基 地址設置,通過向量表基地址的中斷信道號來確定中斷類 型,禁止以及允許中斷服務程序,系統(tǒng)清除中斷服務程序。 本設計中函數(shù)為類型，NT32S zyIsrSet (unsigned int uiChannel, unsigned long Ulf unction,unsigned int uiPrio)。

引腳初始化工作主要是配置微控制器LPC1766的管 腳，由于芯片的引腳有復用功能，需要指定引腳使用哪個 功能,本設計中函數(shù)為void pinlnit (void還需要配置引腳 是用于輸入還是輸出,本設計中函數(shù)為void pconplnit (void。

外部FLASH初始化主要完成的功能是選擇扇區(qū)，復 制RAM數(shù)據(jù)到FLASH,扇區(qū)數(shù)據(jù)擦除，校驗數(shù)據(jù)，從 FLASH讀取數(shù)據(jù)等功能。

SPI接口初始化主要完成的功能是SPI接口 1的工作 模式設定、時序設定、時鐘速率設定、字節(jié)發(fā)送和接收格式 設定。

CS5460C初始化主要完成的功能是AD參數(shù)初始化， 包括零點高低寄存器設置、零跟速度、零跟范圍、置零范 圍、穩(wěn)定范圍等,配置CS5460C的各種寄存器包括/電流偏 移寄存器、時基校準寄存器、狀態(tài)寄存器等。本設計中的函 數(shù)為 void AD-INIT (void。

2.2數(shù)據(jù)采集任務

2.2.1CS5460C初始化對CS5460C的程序設計首先 應從外部晶振開始。本文采用4.096MHz的外部晶振為芯 片提供主時鐘,其啟動時有20ms的延遲,CS5460C沒有上 電自動復位功能,需要人工通過發(fā)送3個OxFF命令字節(jié) 和1個OxFE命令字節(jié),使串口與字節(jié)界重新同步。接著 設置配置寄存器的RS位使系統(tǒng)復位以初始化內部邏輯。 完成以上工作后，即可進行轉換。

2.2.2開啟CS5460C CS5460C完成初始化以后即可 進行數(shù)據(jù)釆樣,CS5460C采樣流程如下:A/D采樣模塊— 初始化5460芯片一>讀5460—>對采樣值濾波一>零點范圍 判斷—讀5460—對采樣值濾波—求凈載值—乘校秤系數(shù) (內碼)—將內碼值運算為重量值—超載判斷—返回到讀 5460。

2.3鍵盤處理任務在鍵盤處理任務中，主要采用 DM74LS154芯片進行單片機與鍵盤的讀寫操作。 DM74LS154芯片是4線-16線的譯碼器，當選通端(Gl、 G2均為低電平時，可將地址端（ABCD)的二進制編碼在 -個對應的輸出端，以低電平譯出。如果將G1和G2中的 一個作為數(shù)據(jù)輸入端，由ABCD對輸出尋址。鍵盤處理模 塊主要的任務的總流程如下:開始—讀鍵盤值—判斷鍵盤 值—結束。

2.4顯示模塊任務在本設計中，顯示模塊是采用微 控制器STC89C52來控制兩個HT1621芯片進行通信，通 過串口來與主控制芯片LPC1766進行通訊。顯示任務總 流程如下：開始—復位—初始化單片機init8052 )—初始 化 HTl 621 init_htl621 )—初始化串 口 UART_Init )—調 用顯示子程序diszh )—退出。

2.5系統(tǒng)抗干擾性和可靠性設計

2.5.1硬件電路抗干擾性和可靠性設計思路

在本設計中就是AD采樣芯片CS5460C。在本設計中 將AD模塊采用屏蔽防護罩來防止外部信號對其干擾。另 外,電路系統(tǒng)中的元器件、電源線、信號線等都高密度的集 合在電路板中。電路板的好壞也直接影響著系統(tǒng)的可靠性 和穩(wěn)定性。而電路板好壞取決于元器件的選擇和布局：

元器件要分布要疏密一致,擺放要合理；應加大它們 的距離，以免因放電、擊穿而引起意外短路。在電源線路設 計中要盡量的將電源和地線加粗；其次,應在集成電路芯 片的電源引腳和地線引腳之間加去耦電容；在PCB板設 計完成之后要鋪銅，并設為地線網(wǎng)絡,以降低干擾。

2.5.2系統(tǒng)軟件設計采取的措施

①指令冗余化。對于重要指令應多次反復執(zhí)行,這樣 可以糾正干擾引發(fā)的錯誤；對于頻率較低的采集數(shù)據(jù),需 要進行多次采集然后再進行濾波處理：對于對外輸出的指 令,需要進行多次重復執(zhí)行以確保信號的可靠性。

②軟件看門狗技術。軟件看門狗不斷監(jiān)視程序循環(huán)運 行時間，若發(fā)現(xiàn)超過已知的循環(huán)設定時間，就強迫程序返 回到入口處,使系統(tǒng)運行重新納入正軌。這種干擾措施將 使系統(tǒng)運行的可靠性大大提髙。

3.裝機調試

用數(shù)據(jù)線將主控板、鍵盤、顯示屏和傳感器進行連接。 接通開關電源,按下開關后,顯示屏顯示0-9自檢,然后進 入稱重狀態(tài)。當改變傳感器上物品重量時,顯示也隨之改 變，這說明硬件和程序都可以正常運行；當按下鍵盤的功 能鍵時,都可以進入各個相應的功能,說明鍵盤連接無誤， 可以正常運行；當用串口助手,通過串口進行數(shù)據(jù)收發(fā)時， 都可以正常顯示,說明串口可以正常工作；當用網(wǎng)線與計 算機連接時，可以正常PING通在同一個局域網(wǎng)其他計算 機的IP,說明網(wǎng)絡也可以正常工作。