梁美麗 ,王愛國,陳立杰

(1.山西輕工職業(yè)技術學院,山西 太原 030013；2.太原工業(yè)學院,山西 太原 030008；3.浙江農(nóng)林大學,浙江 杭州 311300)

Protues 是一款優(yōu)秀的 EDA 工具軟件。它能仿真多種單片機及其外圍器件，大家只要有一臺電腦就可以隨時隨地進行電路設計。本文設計了一款電子稱，在電路焊接之前以Protues仿真軟件為平臺對其進行了仿真。

電子稱電路設計的思路是：電阻式傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的模擬信號，模擬信號再傳送給模/數(shù)轉換芯片，模數(shù)電路把模擬信號轉換成數(shù)字信號后傳送到單片機，單片機將數(shù)字信號經(jīng)過相應的處理傳給液晶顯示器，同時按鍵電路把設置好的單價傳送給單片機，最后可以通過液晶顯示出物品的重量和金額。當物體重量超過傳感器能檢測到的范圍時報警電路工作。

1 電路硬件設計

該電路主要由五部分組成：電阻傳感器、A/D轉換電路、單片機、液晶顯示、報警電路。具體電路框架如圖1。

圖1 硬件電路框架

MCU單片機采用AT89C52。AT89C52是一種高性能的8位微控制器，它具有成本低，功耗低、技術成熟的優(yōu)點。AT89C52內(nèi)部有4個輸入/輸出口，稱為I/O口，即P0、P1、P2、P3口，每個口都是8位。在此電路中用了4個P口。P1口接4*4矩陣，P0口和P2口接液晶顯示器，P3口接模數(shù)轉換芯片和報警電路。另外單片機還設置了時鐘電路和復位電路。時鐘電路引腳18腳和19腳分別接了石英振蕩器的兩端和電容，石英振蕩器的振蕩頻率設置為11.059 2 MHz。復位引腳9腳接一個電容和電阻構成的復位電路。在加電瞬間，復位端出現(xiàn)一定時間的高電平就可以使單片機有效復位。

信號采集采用了橋式測量電路。由4個滑動電阻器采用全橋連接，四個節(jié)點分別接電源，地，0832的模擬輸入通道CH0端和模擬輸入通道CH1端。當滑動電阻器的電阻值發(fā)生改變時，轉化為電壓或者電流的變化，這種電路結構的缺點是對于大應變有較大的非線性。實際電路操作時可采用電阻應變片。它的測量原理是：當構件受力變形時，金屬絲的長度和橫截面積也隨著構件一起變化，進而發(fā)生電阻變化。

信號處理器采用模數(shù)模塊ADC0832。ADC0832為8位分辨率A/D轉換芯片，它能對兩路模擬信號進行模擬轉換，其最高分辨可達256級。ADC0832 與單片機的接口為CS、CLK、DO、DI4條數(shù)據(jù)線。電路設計時可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上接單片機17腳，CS接單片機15腳，CLK接單片機16腳。A/D轉換時，使能端CS置低電平。ADC0832的模擬輸入通道CH0和CH1接電阻應變片的全橋的兩端完成采集模擬信號。

按鍵采用4×4的矩陣按鍵。它是用4條I/O線作行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。行線接單片機P1.0-P1.3口，列線接單片機P1.4-P1.7口。在行線和列線的每一個交叉點上，設置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是4×4個。這種行列式鍵盤結構能夠有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。這十六個鍵依次設置為0～9十個數(shù)，小數(shù)點，#備用鍵，A,B,C,D。A具有去皮功能，B是清除鍵，C是輸入單價錯誤時返回上一步，D是計算總價。

報警器電路連單片機10腳，該電路通過一個電阻和二極管完成。當電路檢測到稱重的物體超過儀器的測量限制時，單片機10腳即P3.0口輸出高電平從而點亮二極管。

液晶顯示電路采用1602.1602可以顯示兩行，每行16個字符。Protues仿真中用LM016L。LM016L中D0—D7是并行數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，可接單片機的P0—P3任意的8個I/O口。此電路中接P0口，在P0口加了10K的電阻排。RS是命令/數(shù)據(jù)選擇引腳，接單片機的P2.1口，當RS為低電平時，選擇命令；當RS為高電平時，選擇數(shù)據(jù)。RW是讀/寫選擇引腳，接單片機的P2.1口，當RW為低電平時寫入命令或數(shù)據(jù)；當RW為高電平時讀取狀態(tài)或數(shù)據(jù)。E為使能端，接單片機的P2.2口和P2.3口，當E由高電平跳變成低電平時，液晶模塊工作。

此電路采用了兩個1602，一個顯示重量和單個商品的總價，另一個顯示單個商品的單價和所有商品的總價。

2 軟件設計

程序設計是一件復雜的工作，為了把復雜的工作條理化可以先畫出程序流程圖。系統(tǒng)軟件設計包括主程序和子程序設計。子程序設計包括0832的數(shù)模轉換程序、4×4按鍵程序、1602顯示程序。本文中程序的編寫是基于C語言編寫的。

主程序的主要任務是獲得物體的重量和總價，然后更新顯示即可。當物體重量超出250g時黃燈點亮實時報警。由于篇幅的原因本文只做了主流程圖。

圖2 主程序流程圖

3 Protues仿真聯(lián)調(diào)

在Keil中編譯好程序，編譯成功后輸出HEX文件。打開Protues軟件，鼠標單擊單片機AT89C52，點擊Program File添加HEX文件，點擊Run Simulation開始仿真。電路仿真界面見圖3。

圖3 Protues系統(tǒng)仿真界面圖

4 結論

通過仿真結果表明該電路理論上切實可行，可以進行下一步實際操作。實際焊好電路后發(fā)現(xiàn)電阻應變片受溫度影響比較大，究其原因Protues仿真軟件中每個元器件的選擇都是理想型元件，不受外界的影響，為了改善電路測試結果可以在原來的基礎上增加溫度補償電路。