STC89C52单片机高精度称重仪设计+PCB板图+源程序(3)
2.2.2 系统设计基本思路
本设计采用模块化设计法，系统分为四个模块，最小系统模块，数据采集模块、人机交互模块和系统电源模块四大部分。最小系统部分主要包括STC89C52；数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分构成；人机交互界面模块包括键盘输入和LCD液晶显示，主要使用4*4矩阵键盘和12864显示器，可以方便的输入数据和直观的显示中文。系统电源以LM7805为核心设计电路以提供系统正常工作电源。
2.3系统总体设计方案比较与论证
方案一 数码管显示
结构简图如下图所示：
图2.1 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2.2 LCD显示的方案
目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，被测信号经放大和AD转换后送入单片机，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。但单片机的速度没有现在一些先进的单片机速度快。
LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称，LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：
（1）数字式接口：液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。
（2）体积小、重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。
（3）功耗低：相对而言，液晶显示器的内部的电极和驱动IC耗电小，因而耗电量比其它显示器要少得多。
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SpartanⅡ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、键盘控制等模块。
结构简图如下图所示：