1、 单片机技术及其应用原理单片机技术及其应用原理 课课 程程 设设 计计 报报 告告 设计设计题题目目： 电子秤的设计 【设计题目】电子称的设计 【设计要求】 （1）设计一款电子秤，用 LED 液晶显示器显示被称物体的质量 （2）可以设定该秤所称的上限 （3）当物体超重时，能自动报警 【设计过程】 1.【方案设计】 在设计系统时，针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种： 方案一 结构简图如下图所示： 图 1 带有键盘输入的结构简图 此方案设计的电子秤，可以实现称物计价功能，但是局限于数码管的功能，在显示时只 能显示单价、 购物总额以及简单的货物代码等。 在显示重量时， 如果数码管没有
2、足够的位数， 那么称量物体重量的精度必受到限制， 所以此方案需要较多的数码管接入电路中。 这样在处 理输入输出接口时需要另行扩展足够多的 I/O 接口供数码管使用，比较麻烦。 方案二 前端信号处理时，选用放大、信号转换等措施，尤其在显示方面采用具有字符图文 显示功能的 LCD 显示器。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 显示购物清单、所称量的物体信息等相关内容。 结构简图如下图所示： 图 2 LCD 显示的方案 目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，被测信号经放大整形后送入单片机，由单 片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。 单片机控制适
3、合于功能比较简单的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟 等优点。但其缺点是外围电路比较复杂,编程复杂。使用这种方案会给系统设计带来一定的 难度。 方案三 采用现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心 采用现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心，利用 EDA 软件编程，下载烧制实现。系统 集成于一片 Xilinx 公司的 Spartan系列 XC2S100E 芯片上， 体积大大减小、 逻辑单元灵活、 集成度高以及适用范围广等特点，可实现大规模和超大规模的集成电路。 采用 FPGA 测频测量精度高，测量频率范围大，而且编程灵活、调试方便，设计要求 的精度较高，所以要求系
4、统的稳定性要好，抗干扰能力要强。 从下图中可以看到系统的基本工作流程和各单元电路所用到的核心器件。 其中控制器采 用 Xilinx 公司可编程器件 FPGA 为核心，基于 ISE 软件平台，采用 VHDL 编程实现数据处 理、LED 和 LCD 驱动、时钟芯片的 I2C 通讯、键盘控制等模块。 结构简图如下图所示： 图 2.4 电子称系统的组成结构图 FPGA 的逻辑容量密度大，集成度高，可大大减少印刷电路板的空间，减低系统功耗， 同时还可以提高设计的工艺性和产品的可靠性。 虽然以 FPGA 为核心的电子称系统很优化，但只有在大规模和超大规模集成电路中其 高集成度才能更好得以体现。其主要在 PC 机接口卡的总线接口、程控交换机的信号处理与 接口、雷达声纳系统的成像控制与数字处理、数控机床的测试系统等方面有广泛应用。鉴于 本电子称的设计并不太复杂，单片机完全能实现所需功能，所以在具体设计时，采用了第三 种设计方案 1.11.1 2.【器件选择】【器件选择】显示器的显示器的选择方案选择方案 方案一：采用 LED（数码管）显示。LED（数码管）是 light-emitting
