方案一 专用芯片式设计
专用键盘处理芯片一般功能比较完善,芯片本身就能够完成对按键的编码、扫描、消抖和重键等等问题的处理,甚至还集成了显示接口功能。列如Intel8279是一种为8位微处理器设计的比较成熟的通用键盘/显示器接口芯片,其功能有:接收来自键盘的输入数据,并作预处理;数据显示的管理和数据显示器的控制。但是在与单片机的连接时会占用较多的接口资源。ZLG7289是周立功单片机公司设计的串行输入输出可编程键盘/显示芯片,支持64键控制,有强大的键盘显示功能,可以比较方便地扩展系统。另外ZLG7289内部有译码电路,大大简化了程序。由此可见专用键盘处理芯片的优点很明显,可靠性高,口简单,使用方便,适合处理按键较多的情况。但在很多应用场合,考虑成本等因素,可能并不是最佳选择。
方案二 矩阵式键盘设计
矩阵式键盘又叫行列式键盘。用I/O口线组成行、列结构,按键设置在行列的交点上。在键盘中按键数量较多时,为了减少I/O口的占用,通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中,每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通,而是通过一个按键加以连接。这样,一个端口(如P1口)就可以构成4*4=16个按键,比之直接将端口线用于键盘多出了一倍,而且线数越多,区别越明显,比如再多加一条线就可以构成20键的键盘,而直接用端口线则只能多出一键(9键)。由此可见,在需要的键数比较多时,采用矩阵法来做键盘是合理的。相对于专用芯片式可以节省成本,而且更为灵活。缺点就是需要用软件处理消抖、重键等问题。考虑到成本方面,我决定采用矩阵键盘。
2.8系统电源
稳压电源的设计,是根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压ΔUop-p等性能指标要求,正确地确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数,从而合理的选择这些器件。
稳压电源的技术指标分为两种:一种是特性指标,包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等;另一种是质量指标,用来衡量输出直流电压的稳定程度,包括稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压等。
此次设计的稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成,如图
图2.4稳压电源组成图
方案: 采用7805稳压电路
7805固定式三端稳压器可输出±5V,其电路图如图所示.
图2.5 LM7805电路
此方案电路组装简单,不会增添麻烦,可直接得到+5v的输出电压.使用时比较方便。
2.9具体实施方案简介
系统硬件的结构框图如下所示:图2.10 系统硬件结构框图
3 高精度称重仪硬件设计
3.1电路主要结构
根据设计要求以及系统所需要实现的功能,在设计系统时可以分成以下几个部分:传感器数据采集模块、控制器模块、人机交互模块以及系统电源模块。
传感器数据采集模块,数模转换芯片采用专为高精度电子称开发设计的带有前端放大的24位精度模数转换器HX711,理论计算选用100g量程的压力传感器可以得到100/(2^24)g的精度,远远小于10mg的设计要求,但是文波、传感器误差等一系列外部因素的影响实际精度会小于理论精度,需要在软件部分做相应的调整。
控制器模块,由8位高性价比STC89C52单片机,采用单片机C语言编程。对AD采集的传感器信号进行运算处理,同时控制按键和LCD显示。
人机交互模块,由4*4矩阵键盘和具有字符图文显示功能的12864LCD显示器组成。这种方案不仅加强了人机交换的能力,而且满足设计要求,可以显示所称量的物体信息等相关内容。
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