旅游市场失灵_百度百科
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旅游市场失灵
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旅游市场失灵是指在一般情况下，旅游相关供给厂商主要根据市场信号进行自我调节、自我决策、自主运营，市场机制在旅游经济的运行中发挥基础性作用，但是市场价值规律这个看不见的手无法实现资源最佳配置、效率最高的情况。[1]
旅游市场失灵旅游市场失灵的原因
市场失灵原因是当商品或服务的边际社会收益超过边际社会成本时，市场无法或不愿意提供该类产品或服务。[1]
旅游市场失灵的原因主要包括旅游产业经济运行中因外部性、公共产品等原因导致的市场失效，以及对旅游市场垄断行为。
旅游产业经济运行中外部性指旅游活动过程中造成周围环境改变，使得环境卫生水平下降、污染状况恶化、植被破坏以及文物古迹的破损等情况。此种外部性一般指经济学中的负外部性。
大部分旅游产品具有公共产品特性，具有非竞争性与非排他性，其生产来源于自然环境、公共供给(部分私人供给)，需求来源于广大的消费者(旅游者)，在旅游者利用旅游资源后，会对环境及旅游资源造成改变或损害。此时除必要的经济措施，大部分要由政府进行管理。
旅游市场的垄断行为主要是指旅游资源的独特性，地方可以利用旅游资源的独特性垄断旅游产品的价格，包括门票价格、其他旅游社会服务产品的价格等。
旅游市场失灵旅游市场失灵的表现形式
(一)旅游市场信息不对称[2]
1．信息不对称的一般含义
信息不对称是指交易过程中，交易双方拥有的信息数量不等，一方拥有比另一方更多的信息。交易双方信息不对称的一个直接后果就是产生逆向选择和劣胜优汰现象。信息不对称现象的存在，违背了完全竞争条件下信息充分的假定，对信息掌握较多的一方可以利用对方的无知进行欺诈，从而导致效率损失。当市场上交易品的质量在很大程度上受控于拥有隐蔽信息一方时，就产生了经济学上所定义的逆向选择，交易中一方渴望得到优质品，而另一方却只乐于提供劣质品。
2．旅游市场信息不对称
在旅游经济活动中，依靠市场实现资源最佳配置的一个前提假设，是旅游经济活动的行为主体人都具有“经济人”特征，也就是说，旅游经济活动的当事人都具有全面的知识和无限的理性，可以在现在或者将来本着使自身效用最大化的原则做出理性的选择。然而，现实是，旅游经济活动的当事人是不可能具有全面知识和无限理性的，而只能具有部分知识和有限理性。也就是说，面对无边无际的信息，每个旅游经济活动的当事人不可能在信息收集、传递、处理和分析等方面做到面面俱全。
面对国际和国内旅游市场的变化，面对由不同旅游者需求个体所组成的旅游市场需求，旅游经营者不可能全面掌握对其经营活动或产品开发具有决定性意义的所有信息。当然，人们也无法获得他所需的足够信息以做出上述理性选择。更何况，旅游经济活动是在特定的社会和自然环境下进行的，与旅游市场相关的社会自然环境会随时发生变化，市场存在着相当的不确定性。即使旅游经营者原先具有较完全的知识水平，也会无法完全掌握新的知识。
对于旅游者来说，要使旅游效用实现最大化，也必须具有完备的旅游服务知识，面对众多的旅游目的地和各种提供相同旅游服务的供应商和中间商，需要对所有提供相关服务的经营者的情况进行全面掌握和比较，才能从中选择出能实现自己旅游效用最大化的旅游服务和旅游服务供给者，显然这是不可能做到的。
即使人们有能力全面掌握旅游经济相关信息，然而，在现实生活中也是难以做到的。因为，搜寻旅游经济信息是要耗费成本的，这种成本必须被视为“沉没成本”。在现实生活中，获取信息的搜寻成本会如此之贵，以至于我们宁愿对信息保持一定限度的无知，即保持“理性的无知”。搜寻信息的成本不同造成个决策、行动都会对旅游环境产生影响，这种影响可以形成外部经济，也可以产生外部不经济。
(二)旅游经济中存在外部性
1．外部性的含义
外部性是指某个经济主体生产和消费物品及服务的行为不以市场为媒介面对其他的经济主体产生的附加效应的现象。也就是说，外部性是市场价格没有完全反映交易的额外成本或收益。从全社会来分析，外部性可分为积极的和消极的两种：当某种经济的社会边际成本(经济中所有个人所承担的边际成本)小于私人边际成本(单个生产者所承担的边际成本)时，将产生积极的外部性；反之，就存在消极的外部性。
2．旅游经济中外部性的三个内容
一是作为市场主体参与者，包括旅游者和旅游厂商的决策和行为直接影响他人旅游消费或其他企业的旅游经济活动；二是对他人或其他企业所形成的经济影响不通过市场交易活动来实现；三是会对他人或其他企业的成本和效用产生一定程度的影响。
由于外部性的存在，使个人或者企业的边际成本与社会边际成本形成一定的差额，同时，也会产生个人或者企业的边际效益与社会边际效益之间的差额，这两个差额便是外部成本和外部效益。在旅游经济活动中无论是旅游者还是旅游经营企业，当受到外部影响产生了外部成本时，便是外部不经济；如果受到外部影响产生了外部效益时，便是外部经济。外部经济与外部不经济现象都存在于旅游经济活动之中，是旅游经济活动经常性的表现。
旅游目的地企业的经营活动以及旅游者的旅游消费活动是与特定旅游资源相联系的，没有一定的旅游资源存在，旅游地的旅游企业便无法进行市场交易活动，旅游者也不可能实现自己的旅游消费活动。因此，以旅游环境为依附的旅游资源是旅游目的地进行旅游经营活动的主要生产要素，同时也是旅游者旅游消费的主要对象。如果我们将旅游环境作为社会成本和社会收益来对待，那么，旅游目的地企业在其经营活动中以及旅游者在其旅游活动中的经营和消费的决策、行动都会对旅游环境产生影响，这种影响可以形成外部经济，也可以产生外部不经济。
从外部经济来看，通过旅游企业个体的投资和经营行为，提高了旅游目的地的市场知名度，改善了旅游目的地的旅游环境，同时，来自经济发达地区的旅游者进入，会促进地区社会文明的兴起和观念的改变，在这种情况下，旅游企业的经营行为以及旅游者的消费行为不仅使经营者和消费者受益，而且也使整个旅游目的地全社会受益，这时，旅游目的地全社会边际收益大于经营者和旅游者的边际收益，形成了外部经济性。
从外部不经济来看，旅游企业的投资和经营行为以及旅游者的旅游消费行为，也会对旅游目的地的旅游环境产生破坏影响。如旅游企业在旅游景区和景点的投资行为，可能会破坏当地的自然环境和生态环境；旅游企业在经营活动中所产生的噪音、污水和废气会对环境造成不同程度的污染；旅游企业超规模的旅游接待形成的旅游活动拥挤现象以及旅游者在旅游过程中对旅游资源和旅游环境的破坏和污染行为，都会使旅游目的地产生社会边际成本。如果社会边际成本大于旅游企业和旅游者边际成本外部不经济现象便会产生。
为了实现市场的帕累托效率，惟一的途径是竞争，但前提条件之一是不存在外部性。只要存在外部性，通过旅游企业私人决策和经营行为并不一定导致资源的最优配置。由于外部性的存在会降低市场的效率，不能通过市场实现社会资源最优配置，就为政府干预旅游经济活动、通过控制市场来纠正“外部性”所导致的市场无效率提供了理论依据。
(三)旅游经营中的自然垄断
1．自然垄断含义
“自然垄断”(natural monopoly)是指某种经济技术特征所决定的，某一产业部门由单个企业生产产品成本最低的现象。自然垄断行业具有以下几个特点：
(1)规模经济效益很明显
规模经济(scale economies)是指随着企业产量的扩大，长期平均成本不断下降。比如，城市供水、供气系统的主要投资是铺设地下管道，它在产品总成本中的比重很大，一旦有了地下管道，增加自来水和煤气的供给量所需的追加成本在总成本中的比重并不大，产出量越多，平均成本就会下降。这就是说，原先已经进入该产业部门的企业，生产规模越大，平均成本持续下降，因而必须把生产规模扩大到独占市场的程度；同时，在垄断企业已经存在的情况下，任何新的企业试图进入该产业部门，其初始成本必然很高也无法与原有企业开展竞争。
(2)存在大量的沉没成本
沉没成本(sunkcost)是指已经进入某一行业的企业，在退出时无法收回的成本。沉没成本与资产的流动性有关，产成品、原材料等流动资产容易变现，沉没成本少；机械设备等固定资产专用性强，不易变现，沉没成本相对较多。比如在铁路企业中，钢轨和路基等固定资产所占比重较大，一旦退出交通运输行业，就会有大量的沉没成本。在沉没成本较大的情况下，如果由多个企业竞争，结果可能是两败俱伤。
(3)产品供给具有较强的地域性
异地的同类企业难以与本地企业展开竞争，因为一个地区的供水和供气必须依赖于本地区的管道系统，产品在异地间流动的高成本足以阻碍竞争。更何况，这些行业大多提供社会与旅游经济发展公众所需要的基本服务，如电力、煤气、自来水、供热、电信、铁路等。这就要求这些行业所提供的服务具有产量的稳定性和质量的可靠性。
2．旅游企业自然垄断使市场出现的失灵问题
通过市场对社会资源实现有效的配置，是假定市场是一个完全竞争的社会，也就是说，在竞争中不存在报酬递增的现象。然而，在旅游经济活动中，许多旅游服务都是由报酬递增的企业提供的，这些服务性企业的生产函数具有随着需求规模报酬递增的特点。如旅游目的地景区景点企业、为旅游企业提供基础供应服务的气、电、水、邮电服务的企业，都具有一次性投资很大边际成本很小的经济特点，在整个服务提供中，平均成本是连续下降的，从而可以按照帕累托价格，即价格等于边际成本的定价原则实现资源的有效配置。然而，由于这些企业垄断着市场，追求利润最大化的动机使得这些企业不是按照边际成本，而是高于边际成本，以利润最大化的价格定价的，那么，利润最大化的价格(平均成本)与帕累托效率最大化的价格(边际成本)之间，必然存在一个服务提供量之间的差额，这时，服务的享受者就不可能以较低的价格接受服务，服务的提供量也必然不能达到最大的有效率的数量，资源就不能有效率地配置。
对于那些具有竞争性的旅游企业来说，为获得“经济租金”会竞相创新，使厂商面对的需求曲线变陡、市场力量增强，当创新突出的个别旅游企业的市场力量增强到一定程度有了左右市场的能力时，就会形成垄断或寡占。自由竞争的发展最终会引致垄断的生成，垄断是对竞争的否定。这种竞争的肯定发展而至否定的过程被称为“马歇尔悖论”。垄断会给经济带来损失并降低经济的效率；垄断使生产的产量过低而售价过高，垄断产生的租金促使厂商缺乏降低成本的动力因而管理松懈、研发不力，这对出资人来说是不能忍受的；垄断租金常常很高以至于厂商宁愿将精力用在寻租上而不是专注于经营。另外，垄断者不但会掠夺一部分旅游者的“消费者剩余”，而且还会造成一部分旅游消费者剩余的无谓损失，这是社会经济效用的纯损失。垄断有这些弊端，却不能在市场中得到解决，因为“马歇尔悖论”告诉我们，垄断源于市场，完全依靠市场的自发机制来消除垄断是不现实的，为此，对垄断尤其是自然垄断，除了国有化外，在引入竞争或加强民营化的同时应进行政府规制。
(四)旅游经济活动中存在公共物品
1．公共产品的定义
纯粹的公共产品是指这样一种产品，每个人消费这种产品不会导致别人对该产品消费的减少，即具有消费的完全非排他性和完全非竞争性的产品。(萨缪尔森定义)
2．公共产品的特征
(1)非排他性：所谓非排他性是指如果任何人都不必付费而能消费产品，而要将他人排除在外，要么是不可能，要么是代价太高。这种消费的非排他性包括两层含义：第一，技术上不可能；第二，技术上有可能，但在经济上，代价太高。
(2)非竞争性：所谓非竞争性是指对此种物品的消费，一个人对这种物品的消费并不减少别人可得的消费量，而且增加额外的消费者并不需要增加供给。也就是说对于此种物品的消费，增加一个消费者，即不会减少其他消费者的消费，也不需要增加任何费用。纯公共产品有国家公共安全服务、基础科学研究、立法司法、政府行政管理、环境保护等。就这些物品来看，首先无法将不付费者排除在外，或排除在外成本很高。同时消费者的增加也不会引起生产成本的增加和导致他人消费的减少。
(3)非自愿性：所谓的公共产品消费的非自愿性，也就是说，公共产品一旦生产出来，消费者愿不愿意也得消费，其供给由财政税收支撑，并不需要和消费者讨价还价。
3．纯私人产品的定义
纯私人产品即具有消费的完全排他性和完全竞争性的物品。该物品的消费，一方面可以不费代价的将他人排除在外，另一方面增加一个消费者会是边际成本很高，同时一个人使用该物品，别人就不能再使用该物品了。
4．旅游经济活动中的公共物品
旅游目的地的旅游环境是一个公共产品，无论是对旅游企业来说，还是对旅游者个人来说，提供一个良好的旅游目的地环境是旅游发展的必要条件。但是，提供旅游环境这个公共产品需要付出一定的成本，如旅游目的地的公共设施建设、维护和管理、自然环境和生态环境的保护、人们的教育水平决定的好客行为等等，这些旅游环境的建设都需要付出相当的成本，需要旅游活动的受益者共同承担。然而，这些旅游环境生产出来后，无论是旅游企业还是旅游者是否支付了代价，都可以从旅游环境中获得一定的利益，这就形成了“搭便车”的现象。也就是说，每个旅游企业和旅游者都希望别人生产公共物品，让别人为公共物品的生产付出代价，而自己能不付出代价而消费。在这种动机的驱使下，使市场对公共物品进行资源配置的机制失灵。
．1.0 1.1 赵士德.旅游经济学.合肥工业大学出版社,2009.04
．秦瑞鸿.全国硕士研究生入学考试旅游经济学基础辅导全书.山东人民出版社,2009.08地面效应高端版_百度百科
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地面效应高端版
《地面效应》（Ground Effect Pro XHD）是一款相当酷炫的3D飞行竞速游戏，新版本主要是针对目前是一些高端硬件的设备做了一些特定的优化工作。
地面效应高端版基本信息
游戏名称：地面效应高端版
语言：英文
更新时间：
包 名：jakyl.geproxhd
资费：完全免费
类 型：飞行游戏
开发商：互联网
地面效应高端版游戏特色
- 14个不同的赛道；
- 10种不同的地形；
- 惊人的游戏地形贴图（包括陆地和海上）；
- 敏感和直觉的飞行控制；
- 油门速度控制器；
- 流畅的动画效果，最高可达60帧！
- 支持3D立体眼镜。
地面效应高端版v1.7.2更新内容
- 修正了制动手柄模式；
- 游戏性能做了一些改进；
- 增加了许可证检查超时的问题；
- 采用了更高分辨率的文本；
- 在主菜单上新增了退出按钮；
- 改进了暂停/恢复按钮。
地面效应高端版两个版本区别
Ground Effect Pro HD是普通版本，需要2.1及以上； 而Ground Effect Pro XHD是高端版。 需要Android 2.3.3及以上；还针对索爱Xperia PLAY做了相应的优化；并且支持3D立体眼镜。所以请根据你的设备选择适合你版本。自动精简配置_百度百科
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自动精简配置
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自动精简配置是一项新的容量分配的技术，不会一次性的划分过大的空间给某项应用，而是根据该项应用实际所需要的容量，多次的少量的分配给应用程序，当该项应用所产生的数据增长，分配的容量空间已不够的时候，系统会再次从后端中补充分配一部分。
自动精简配置简介
自动精简配置问题
在传统的中，当某项应用需要一部分的时候，往往是预先从后端存储系统中划分出一部分足够大的空间预先分配给该项应用，即使这项应用暂时不需要使用这么大的存储空间，但由于这部分存储空间已经被预留了出来，其它应用程序无法利用这些已经部署但闲置的存储容量。这种分配模式一方面使闲置的数量不断增加，系统总体拥有成本升高；另一方面用户不得不购买更大的存储容量，才能适应环境，成本进一步加大。
自动精简配置应用
实际上，自动精简配置的工作原理与部分储备金体系的原理相似，银行无需一次支付所有的储备金，因此也没有人一次动用所有的资源。利用自动精简配置技术，能够帮助用户在不降低性能的情况下，提高磁盘空间的利用率，推迟用户磁盘扩容的时间，减少磁盘购买数量，提高性能，减少环境对的压力，降低总体实现成本，从而降低系统的整体能耗、冷却成本、以及，符合的要求。
自动精简配置规则
自动精简配置用户引导
自动精简配置是解决过量供给的最有效的方式。通过使应用程序只消耗必要的资源来将块或块组写入特定卷，自动精简配置优化了存储利用，使你不必再购买或维持超过实际所需的存储。
但是随着这项技术成为所采用的主流技术之一，用户在自动精简配置技术上开始碰到一些问题。根据其使用情况以及所处的数据环境，自动精简配置实际上所产生的问题可能比它所解决的问题还要多。
对于那些有特别大的数据要求的用户，应该对他们提出警告。大多数系统允许管理者设定一定的资源专供指定的应用程序所使用，但是如果池被突然地或过快地充满地话，有可能在管理者在配置更多的物理存储资源之前就变得过载。结果就是和应用程序错误使得整个系统运行极其缓慢。
为了维持精简配置环境所增加的复杂性，可能其本身就开始妨碍其功能。管理一个自动精简配置的网络需要一定的内在智能和逻辑性。而且如果一旦发生故障，系统恢复的时间可能比传统的硬盘系统还要慢。
自动精简配置实例应用
同时也要认识到所有的自动精简配置系统其内在都是一样的。不同的特点和功能在不同的周围环境下，可以帮助系统运作也可能妨害系统运作。
毫无疑问，自动精简配置技术是一项非常有效的管理工具，特别是在对现有可用资源造成过大负担的情况下。但是和任何发展中的技术一样，揭开内部会发现一些不协调的地方。
自动精简配置传统自动精简配置的挑战与成本
当今，拥有比以往更多的存储管理软件及工具。尤其是通过使管理员能够集中化以及虚拟化他们的存储资源，SAN可帮助降低维护与管理成本。但对许多企业而言，总体存储支出仍在升高，而硬盘每GB 的成本却在不断下降。当今信息密集型企业激增的容量需求正在推动存储需求的增长。但当数GB 甚至数TB 的存储容量未得到利用时，对于IT 决策者而言签订购买更多阵列的订单会非常痛苦。
存储容量的未充分利用是各个行业均遇到的重大问题。多数情况下，大部分购买的存储未得到有效利用。低存储利用率推动了资本和维护成本的增加。当未使用的存储不断保持可用时—占用数据中心场地空间，耗电，以及增加数据中心冷却设备的负载，未充分利用问题还会持续拖累最终效益。最后，未充分利用问题驱使企业在业务扩展到需要添加容量从而购买大量存储。假设继续当前的价格趋势，在一年内1GB 存储的价格将低于当前价格。因此，在实际需要之前购买存储容量会极大提高企业存储基础设施的总体拥有成本(TCO)。
如此多的未使用存储空间是如何的？答案在于技术与业务压力的结合导致企业过度进行预配置，从而使创建的存储卷大于立即所需的卷。
在业务方面，最终用户始终要求多于他们实际所需的空间。多余的空间用于防止意外增长。在许多中，要求一个大容量而不是归档一系列较小的请求可能是一个成功战略，由于业务优先级的改变，其中的任何一个请求均可能被拒绝。过度预配置对IT 管理员而言也是一个极具吸引力的战略，虽然这会产生长期成本。尽管管理工具已取得进步，但增加已分配的卷大小会非常耗时并耗费人力—通常会导致依赖此卷的应用程序停机。根据需要提供少量容量还需要劳动密集的循环反馈，通过该反馈，业务相关者可及时请求并获得额外空间。而IT 小组通常分配在给定项目的整个生命周期内将需要的全部，即使起初不需要所有存储也是如此。
自动精简配置自动精简配置模式
自动精简配置模式可在需要时自动分配物理资源，以缓解过度预配置背后的根本技术压力—几乎消除了IT 管理员用在手动为应用程序预配置及分配容量所用的时间。自动精简配置可与所有应用程序一同使用——但在应用程序管理员与管理员之间制定了有关存储消耗需求的协议时会得到最佳利用——以确保在需要时始终可获得物理存储。自动精简配置可将带到下一个逻辑步骤。当前，为在SAN 上分配空间，IT管理员可创建一个卷，使其可供所针对的服务器使用，并指定其位置和大小。当管理员定义典型逻辑卷时，SAN控制器会通过在其管理的阵列上预留物理空间来做出响应。根据卷大小确定的的每个字节均会利用物理位置加以备份，无论它是否使用。未使用的空间实际上被浪费，因为无法重新将其用于其他卷及应用程序。通过使用自动精简配置，管理员可创建虚拟逻辑卷，并将它们分配给服务器和应用程序。但在将数据实际写入时，仅物理存储资源会用于这些卷。
未使用的仍可由其他卷使用。通过使用该技术，可按需配置任何大小的卷—每个卷均仅在使用时才会要求物理资源。例如，设想一下必须支持三个主要应用程序的情况。每个应用程序预计最终均需要1 TB 的，但在第一年运行时可能只需要300GB。通过使用物理自动配置，如果不是立即需要，可能共分配3 TB 的存储。然而凭借自动精简配置，可创建三个1TB 的逻辑卷，但只需提供足以含盖购买周期间—无论这些周期会持续三个月、六个月还是一年—应用程序实际使用的空间的物理存储。自动精简配置的优势可使用自动精简配置来帮助提高他们存储资源的利用率。鉴于许多中最一般的利用率，即使中等程度的改进也会产生极大的成果。在上一示例中，可在第一年使用1.5 TB 的支持三个应用程序，这可留出大量空间用于适应增长。这种简单的变化可将硬盘数减少一半或更多，从而可在供货及冷却方面实现相应节约。当确实需要购买更多时，这些设备每千兆字节的成本可能会更低，从而最终可降低系统的总体拥有成本。通过使能够以递增方式少量添加，而不是做出较大资本支出，按递增方式添加存储资源还有助于简化预算分配，从而实现实时购买模式。自动精简配置有助于简化管理并提高生产效率，因为IT 员工需要管理比使用物理自动配置时更少的设备。自动精简配置还有助于减少或消除在重新自动配置卷以处理需求变化方面所用的时间，从而可提高最终用户生产效率，因为最少的重新自动配置有助于缩短服务器和应用程序停机时间。
自动精简配置发展
目前，仍然有人贬低自动精简配置技术，但是随着存储效率需求变得越来越重要，自动精简配置技术已经成为了主流并且扮演了一个非常重要的角色。该技术随着精简回收技术的最新发展而不断发展，并且管理员认为采用最佳实践能够避免采用自动精简配置所带来的不足。
自动精简配置是一种容量刚好和及时的策略将存储分配到的方法，它由一些较小的公司开创，如3PAR（目前它被HP收购）和Compellent Technologies（Dell公司计划收购），这些公司已经被大公司收购了。
根据TheInfoPro最新的2010终端用户调查报告，在财富1000强企业和中型企业的IT组织中大约有51%采用了自动精简配置，25%正在或计划实施，只有少于25%的表示不会采用自动精简配置。[1]
．TechTarget存储[引用日期]电子称的硬件电路设计-毕业设计_伤城文章网
电子称的硬件电路设计-毕业设计
南京工程学院康尼学院 本科毕业设计（论文）题 目 ： 电子秤控制系统的硬件设计专业：自动化班 级：K 自动化 051学 号：学生姓名： 指导教师： 起迄日期： 设计地点： 张丽华黄冠冠 副教授.6 工程实践中心IGraduation Design (Thesis)Hardware design of control system for Electronics SteelyardBy HuangGuanGuanSupervised by Associate Prof. ZHANG LihuaSchool of Kangne Nanjing Institute of Technology June, 2009II南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）摘要该设计以 51 系列单片机 AT89S52 为控制核心， 实现电子秤的基本控制功能。 在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步的设计各个单元功能模块， 系统的硬件部分可以分为最小系统、数据采集、人机交互界面和系统电源四大部 分。最小系统部分主要包括 AT89S52 和扩展的外部数据存储器；数据采集部分由 压力传感器、信号的前级处理和 A/D 转换部分组成，包括运算放大器 AD620 和 A/D 转换器 ICL7135；人机交互界面为键盘输入和点阵式液晶显示，主要使用 ZLG7289 键盘控制芯片和 OCM4x8C 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 LM317 和 LM337 为核心设计电路以提供系统正常工作电源。软件 部分应用单片机 C 语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该电子秤可以 实现基本的称重功能（称重范围为 0～9.999Kg，重量误差不大于±0.005Kg）, 并发挥部分的显示购物清单的功能，可以设置日期和设定十种商品的单价， 还 具有超量程和欠量程的报警功能。整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，精 度高，具有一定的开发价值。关键词：单片机；采样电路；A/D 转换器；液晶显示I南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）ABSTRACTThe design is based on the microcontroller AT89S52 system as the core to carry out the basic control function of the electronics steelyard. While designing the system, I adopt the mold piece method to divide the hardware of the system into four parts: the minimum system, sampling circuit, I/O interface and the system power supply. The minimum system mainly includes the AT89S52 and the expanded exterior data memory. Sampling circuit is comprised of a pressure sensor, a differential measuring amplifier AD620 and a A/D converter ICL7135. With the usage of ZLG7289 keyboard control chip and OCM4*8C display, we complete the function of the key board input and the LCD manifestation. The power supply system selects the LM317 and LM337 to design the electric circuit to provide the needed power supply. The software part applies a machine C language to carry out all control function. The electronic steelyard can weigh the scope as 0～9.999Kgs, and the weigh error margin is no bigger than ±0.005Kgs. It also has many other functions, such as displaying the shopping detailed list, setting the date and ten kinds of unit prices of merchandise and overweighing alarm. The whole system is simple, well-found, convenient to use and has high accuracy and certain development value.Key words：A/DLCD ManifestationII南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）目录第一章 绪论 ..............................................................................................11.1 引言 .................................................................................................................. 1 1.2 选题背景与意义............................................................................................... 2 1.3 研究现状 .......................................................................................................... 2 1.3.1 影响因素................................................................................................. 2 1.3.2 产品质量.................................................................................................. 3 1.3.3 发展方向.................................................................................................. 3 1.3.4 电子秤的智能化...................................................................................... 3 1.4 本文的结构...................................................................................................... 4第二章 系统方案的设计 ......................................................................... 52.1 电子秤的设计要求 .......................................................................................... 5 2.1.1 基本要求................................................................................................. 5 2.1.2 发挥部分................................................................................................. 5 2.1.3 创新部分................................................................................................. 5 2.2 系统工作原理及设计基本思路 ...................................................................... 5 2.2.1 系统工作原理......................................................................................... 5 2.2.2 系统设计基本思路................................................................................. 6 2.3 系统总体设计方案比较与论证 ...................................................................... 6 2.4 单片机的选型 .................................................................................................. 8 2.5 数据采集部分的方案确定 .............................................................................. 9 2.5.1 传感器..................................................................................................... 9 2.5.2 前级放大器部分................................................................................... 12 2.5.3 A/D 转换器 ............................................................................................ 15 2.6 人机交互部分 ................................................................................................ 17 2.6.1 键盘输入............................................................................................... 17 2.6.2 输出显示............................................................................................... 17 2.7 系统电源 ........................................................................................................ 18 2.8 具体实施方案简介 ........................................................................................ 20第三章 系统硬件设计 ........................................................................... 223.1 基于 AT89S52 的主控电路 ........................................................................... 22 3.1.1 芯片介绍............................................................................................... 22III南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）3.1.2 主控电路............................................................................................... 26 3.2 基于 ICL7135 的前端信号处理电路 ........................................................... 27 3.2.1 芯片介绍............................................................................................... 27 3.2.2 信号处理电路....................................................................................... 30 3.3 人机交互界面 ................................................................................................ 33 3.3.1 键盘控制电路....................................................................................... 33 3.3.2 液晶显示电路....................................................................................... 35 3.4 系统电源 ........................................................................................................ 37 3.4.1 芯片介绍............................................................................................... 37 3.4.2 电源电路............................................................................................... 38 3.5 报警电路........................................................................................................ 40第四章 软件流程 .................................................................................... 414.1 主程序流程图 ................................................................................................ 41 4.2 主要中断程序流程图 .................................................................................... 42第五章 结论 ............................................................................................ 44 致谢 ............................................................................................................ 46 参考文献 ..................................................................................................... 47附录 A：英文资料..................................................................................................... 48 附录 B：英文资料翻译 ............................................................................................. 55 附录 C：原理图......................................................................................................... 62 附录 D：Pcb 板图...................................................................................................... 63 附录 E：元器件清单 ................................................................................................. 64IV南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）第一章1.1 引言绪论质量是测量领域中的一个重要参数，称重技术自古以来就被人们所重视。公 元前，人们为了对货物交换量进行估计，起初采用木材或陶土制作的容器对交换 货物进行计量。以后，又采用简单的秤来测定质量。据考证，世界上最古老的计 量器具出土于中东和埃及，最古老的衡器和砝码出自于埃及。秤是最普遍、最普 及的计量设备，电子秤取代机械秤是科学技术发展的必然规律。低成本、高智能 化的电子秤无疑具有极其广阔的市场前景。 21世纪，电子产品变得越来越丰富，给人们带来了很多很多的方便，其中电 子秤成了人们生活中不可缺少的一部分。 大大小小的市场电子秤能够完成许多工 作，为人们节省了时间，提高了工作效率。 在超市里的一台电子秤，它能很精确的称出商品的重量，还能去除皮重，更 主要的是，它其中预存了超市里商品的单价，当称出商品的重量后，电子秤马上 就能算出价格，不管几种商品都能一一累加，最后列出清单，可以说非常的智能 化，而且非常的精确。由此，顾客在购物的时候非常的放心，商家的效益也提高 了，所以有了电子秤，顾客买的放心，商家也卖的开心了。 本设计就是为了制作这样一种电子秤， 它以单片机为核心在实际使用时达到 以下要求： 1、电子秤称重范围：0～9.999K；重量误差不大于 ? 0.005K； 2、 液晶显示：所称物体重量、10重商品的购物清单等。 本设计的控制功能包括基本的称重功能，显示购物清单功能，设置日期和重 新设定10种商品的单价功能， 还具有超重与欠量程报警功能。 由于系统资源丰富， 还可以方便的拓展其应用。 我相信通过这次对电子秤控制系统的硬件设计， 一定能够学到丰富的知识并 对电子产品有更深一层的了解。1.2 选题背景与意义电子秤是日常生活中常用的电子衡器，广泛应用于超市、大中型商场、物流 配送中心。 电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工 具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范 围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的1南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）计量衡器。 电子秤的设计首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转 换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的 线性放大。放大后的模拟电压信号经 A/D 转换电路转换成数字量被送入到主控 电路的单片机中，再经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。 目前市场上使用的称量工具， 或者是结构复杂， 或者运行不可靠， 且成本高， 精度稳定性不好，调正时间长，易损件多，维修困难，装机容量大，能源消耗大， 生产成本高。而且目前市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质 量差且技术力量薄弱， 设备不全， 缺乏产品的开发能力， 产品质量在低水平徘徊。 因此，有针对性地开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多 缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。1.3研究现状随着科技的进步, 对电子秤的要求也越来越高。影响其精度的因素主要有:1.3.1 影响因素 机械结构、 传感器和数显仪表。 在机械结构方面， 因材料结构强度和刚度的限制, 会使力的传递出现误差，而传感器输出特性存在非线性, 加上信号放大、模数转 换等环节存在的非线性，使得整个系统的非线性误差变得不容忽视。因此，在高 精度的称重场合，迫切需要电子秤能在线自动校正系统的非线性。此外，为了保 证准确、稳定地显示, 仪器内部分辨率(主要是 ADC 的分辨率) 一般要比外部显 示分辨率高 4 倍以上, 这就要求所采用的 ADC 具有足够的转换位数，而采用高 精度的 ADC，自然增加了系统的成本。 1.3.2 产品质量 目前市场上主流的电子秤根据使用功能的不同包括以下几个类型：电子天 平、电子计数秤、电子计价秤、电子台秤、电子吊钩秤、定量包装秤以及条形码 电子秤等。面对种类如此繁多的电子秤，目前市场上存在许多不合格的电子秤产 品。不合格问题主要表现在以下三个方面： 1、温度试验项目不符合标准规定； 2、湿热试验项目达不到标准要求； 3、抗电脉冲串试验和抗静电放电试验项目不合格。 造成产品不合格的原因主要有以下几个方面： 1、称重传感器的质量不达标，制约了电子秤产品整体质量的提高； 2、关键元器件未进行筛选和通电老化，造成电子计价秤质量失控； 3、部分产品设计上抗干扰能力不强； 4、产品检验把关不严。2南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）面对目前市场上电子秤产品的总体质量不高的局面， 除了加强对电子秤产品 的日常监督管理之外，还要从根本上推动技术的发展，促进电子秤产品质量的提 高，更好地保护消费者的合法权益。 1.3.3 发展方向 电子秤不仅要向高精度、 高可靠方向发展， 而且更需向多种功能的方向发展。 据悉, 目前电子秤的附加功能主要有以下几种： 1、电子秤附加了计算机信息补偿处理装置，可以进行自诊断、自校正和多 种补偿计算和处理； 2、 具有皮重、 净重显示等特种功能。 电子秤有些已具备了动态称量模式, 即 通过进行算术平均、积分处理和自动调零等方法, 消除上述的误差； 3、 附加特殊的数据处理功能。目前的电子秤有附加多种计算和数据处理功 能, 以满足多种使用的要求。 今后, 随着电子高科技的飞速发展, 电子秤技术的发展定将日新月异。 同时, 功能更加齐全的高精度的先进电子秤将会不断问世, 其应用范围也会更加拓宽。 1.3.4 电子秤的智能化 电子秤的称重功能是基于微电脑控制芯片处理器这一核心技术来实现的。 由 于目前在设计电子秤系统时大量地采用集成芯片， 因此电子秤系统已经摆脱了以 往的电子模式，正趋向智能化多元化方向发展。在此基础上可以实现系统功能的 扩展，比如与上位机的通讯，在上位机上利用图形化界面的操作软件实现数据库 管理等。 电子秤由于自身的精度高、功能强和使用方便，实际使用的电子秤有较高的 性价比，在很多领域完全可以取代那些机械式的称重工具。在具体开发电子秤的 系统时应该根据用户的客观需要，再结合系统硬件和软件，从而可以开发出一套 实际使用价值极大的电子秤系统。目前，随着电子技术的飞速发展，微处理器应 用技术的日趋成熟，必将推进基于微处理器为核心的电子秤系统功能的日趋完 善，因此多元化智能电子秤具有广泛的应用前景和开发价值！1.4 本文的结构本文以电子秤的研发作为应用背景，对传感器、模数转换、单片机及其接口 等技术进行了分析。全文共分为六章，各章的主要内容如下： 第一章扼要地介绍了电子秤的概念、特点与相关研究背景； 第二章论证了系统方案，包括对原理的阐述，各种优缺点的比较，属于理论 分析部分； 第三章通过对各种芯片的介绍以及对电路功能的分析， 对系统硬件进行了描3南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）述，给出了单片机的的控制方案； 第四章简单介绍了系统软件流程； 第五章对整个设计做了总结，归纳了存在的问题和进一步研究的方向。4南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）第二章 系统方案的设计电子秤的应用系统是由硬件和软件所组成。硬件指单片机、扩展的存储器、 扩展的输入输出设备等部分；软件是各种工作程序的总称。硬件和软件只有紧密 配合、协调一致，才能提高系统的性能价格比。从一开始设计硬件时，就应考虑 相应软件的设计方法，而软件设计是根据硬件原理和系统的功能要求进行的。2.12.1.1电子秤的设计要求基本要求 1、 电子秤称重范围：0～9.999Kg；重量误差不大于 ? 0.005Kg； 2、 液晶显示：所称物体重量、10 种商品的购物清单等。2.1.2特色与创新1、使用单片机为控制核心，大大简化了系统的组成构造，且单片机可拓展 性强，可以很方便的对系统进行拓展和应用。 2、使用键盘输入数据，操作简单，方便。 3、中文液晶显示所称量的物品重量，同时还可显示物品的名称，数量，单 价，金额和所有物品的总金额。 4、具有去皮功能和金额累加计算功能。 5、当物品重量超过电子秤量程，即过载情况或者是物品重量小于 A/D 转换 器所能转换的最小精度，即欠量程的时候，具有超重报警功能。2.2实验原理及设计基本思路电子秤的工作原理。 首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转2.2.1 系统工作原理 换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的 线性放大。放大后的模拟电压信号经 A/D 转换电路转换成数字量被送入到主控 电路的单片机中，再经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。 在实际应用中，为提高数据采集的精度并尽量减少外界电气干扰，还需要在传感 器与 A/D 芯片之间加上信号调整电路。 2.2.2 系统设计基本思路 按照设计的基本要求，系统可分为三大模块，数据采集模块、控制器模块、 人机交互界面模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和 A/D 转5南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处 理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高，系 统的大部分功能都需要软件来控制。在扩展功能上，本设计增加了一个过载、欠 量程报警提示。2.3系统总体设计方案比较与论证在设计系统时，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 数码管显示方案结构简图如下图所示：图 2.1 数码管显示方案此方案利用数码管显示物体重量，简单可行，可以采用内部带有模数转换功 能的单片机。由此设计出的电子秤系统，硬件部分简单，接口电路易于实现，并 且在编程时大大减少程序量，在电路结构上只有简单的输出输入关系。缺点是： 硬件部分简单，虽然可以实现电子秤基本的称重功能，但是不能实现外部数据的 输入，无法根据实际情况灵活地设定各种控制参数。由于数码管只能实现简单的 数字和英文字符的显示，不能显示汉字以及其他的复杂字符，不能达到显示购物 清单的要求。又因为采用了具有模数转换功能的单片机，系统电路过于简单，系 统硬件的扩展必受到限制，电子秤的功能过于单一，达不到设计的标准。 方案二 在前一种方案的基础上进行扩展，增加一键盘输入装置，增加外界 对单片机内部的数据设定，使电子秤实现称重计价的功能。 结构简图如下图所示：图 2.2 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。 方案三 前端信号处理时，选用放大、A/D 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，6南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）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 2.3 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 [4] 。 由 于 系 统 需 要 的 按 键 较 多 ， 因 此 要 加 一 个 键 盘 显 示 管 理 芯 片 （ZLG7289） 。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。图 2.4 单片机实现方案原理框图方案四 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、时钟芯片的 I2C 通讯、键盘控制 等模块。7南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）图 2.5 电子秤系统的组成结构图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 为核心的电子秤系统很优化， 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。鉴于本电子秤的设计并不太复杂，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。2.4单片机的选型选择单片机型号的出发点有以下几个方面： 1、市场货源 系统设计者只能在市场上能够提供的单片机中选择， 特别是作为产品大批量生产的应用系统，所选的单片机型号必须有稳定、充足的货源。 2、单片机性能 应根据系统的功能要求和各种单片机的性能， 选择最容易实现系统技术指标 的型号，而且能达到较高的性能价格比。单片机性能包括片内硬件资源、运行速 度、可靠性、指令系统功能、体积和封装形式等方面。影响性能价格比的因素除 单片机的性能价格外，还包括硬件和软件设计的容易程度、相应的工作量大小， 以及开发工具的性能价格比。 3、研制周期 在研制任务重、时间紧的情况下，还要考虑所选的单片机型号是否熟悉，是 否能马上着手进行系统的设计。与研制周期有关的另一个重要因素是开发工具， 性能优良的开发工具能加快系统地研制进程。8南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）AT89S 系列单片机是继 AT89C 系列之后推出的功能更强的新产品。AT89S 系列与 AT89C 系列相比，运算速度有了较大的提高，它的静态工作频率为 0~33MHz，片内集成有双数据指针 DPTR、定时监视器(watchdog timer，又称看 门狗)、低功耗休闲状态及关电方式、关电方式下的中断恢复等诸多功能，极大 地满足了各种不同的应用要求。 AT89S52 单片机是 AT89S 系列中的增强型高档机产品，它片内存储器容量 是 AT89S51 的一倍，即片内 8KB 的 Flash 程序存储器和 256B 的 RAM。另外， 它还增加了一个功能极强的、 具有独特应用的 16 位定时／计数器 2 等多种功能。 在工程应用中 AT89S52 有一显著的优势：不需要烧写器，只借助 PC 机的 并口输出和极为简单的下载电路，便可将程序通过串行方式写入单片机。并且下 载电路可设计在系统中，可以随时修改单片机的软件而不对硬件做任何改动。 由此，通过对目前主流型号的比较，我们最终选择了 AT89S52 通用的普通 单片机来实现系统设计。AT89S52 是一种兼容 MCS51 微控制器，工作电压 4.0V 到 5.5V，全静态时钟 0 Hz 到 33 MHz，三级程序加密，32 个可编程 I/O 口，2/3 个 16 位定时/计数器，6/8 个中断源，全双工串行通讯口，低功耗支持 Idle 和 Power-down 模式，Power down 模式支持中断唤醒, 看门狗定时器，双数据指针， 上电复位标志。我们在外面扩展了 32K 数据存储器，以满足系统要求 [ 6 ] 。2.5数据采集部分的方案确定传感器的定义：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号2.5.1 传感器 的器件或装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件指传感器 中能直接感受被测量的部分， 转换部分指传感器中能将敏感元件输出量转换为适 于传输和测量的电信号部分。现代科技的快速发展使人类社会进入了信息时代， 在信息时代人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发和获取、传输和处理， 而传感器处于自动检测与控制系统之首，是感知获取与检测信息的窗口；传感器 处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程要获取的信息， 都要通过它转换为易传输与处理的电信号。 因此， 传感器的地位与作用特别重要。 方案一 压电传感器 压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是 基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。 压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测 量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度和动态力 或压力的测量。压电器件的弱点：高内阻、小功率。功率小，输出的能量微弱，9南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。 方案二 电容式传感器 电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容变化的一种传感器。 它有结 构简单、灵敏度高、动态响应好、可实现非接触测量、具有平均效应等优点。电 容传感器可用来检测压力、力、位移以及振动学非电参量。 电容传感器的基本工作原理可用最普通的平行极板电容器来说明。 两块相互 平行的金属极板，当不考虑其边缘效应（两个极板边缘处的电力线分布不均匀引 起电容量的变化）时，其电容量为C?式（2.1）中? r? o Ad（2.1）d ――两极板间的距离；A――两平行极板相互覆盖的有效面积；? r ――介质的相对介电常数；? o ――真空中介电常数。若被测量的变化使式中 d 、A、 ? r 三个参量中任一个发生变化，都会引起电 容量的变化，通过测量电路就可转换为电量输出。 虽然电容式传感器有结构简单和良好动态特性等诸多优点，但也有不利因 素： （1）小功率、高阻抗。受几何尺寸限制，电容传感器的电容量都很小，一 般仅几皮法至几十皮法。因 C 太小，故容抗 X C =1/ ? C 很大，为高阻抗元件，负 载能力差； 又因其视在功率 P= u o ? C ， 很小， P 也很小。 C 则 故易受外界干扰，2信号需经放大，并采取抗干扰措施。 （2）初始电容小，电缆电容、线路的杂散电路所构成的寄生电容影响很大。 方案三 电阻应变式传感器 电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应， 将各种力学量转换为电信号的 结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于 材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件 结合弹性元件构成力学量传感器。 导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。 电阻应变片 把机械应变信号转换为△R/R 后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难 以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的△R/R 变化转 换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。10南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响， 抗干 扰能力强， 但因机械应变的输出信号小， 要求用高增益和高稳定性的放大器放大。 下图为一直流供电的平衡电阻电桥， Ein 接直流电源 E：图 2.6 传感器结构原理图当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为 电压桥，即只有电压输出。 当忽略电源的内阻时，由分压原理有：uo ? u BD ? u AB ? u AD? E(R1 R4 ? ) R1 ? R2 R3 ? R4 R1R3 ? R2 R4 ( R1 ? R2 )(R3 ? R4 )（2.2）= E?当满足条件 R1R3=R2R4 时，即R1 R2 ? R4（2.3）R3uo =0，即电桥平衡。式（2.3）称平衡条件。应变片测量电桥在测量前使电桥平衡， 从而使测量时电桥输出电压只与应变 片感受的应变所引起的电阻变化有关。 若差动工作，即 R1=R-△R,R2=R+△R,R3=R-△R，R4=R+△R,按式（2.2） ，则 电桥输出为? ( R ? ?R) 2 E uo ? ?( R ? ?R) ? ( R ? ?R)??( R ? ?R) ? ( R ? ?R)? ?R ? ?E R ? k?E2?(R ? ?R)?(2.4)11南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）应变片式传感器有如下特点： （1）应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。 （2）分辨力和灵敏度高，精度较高。 （3）结构轻小，对试件影响小， 对复杂环境适应性强，可在高温、高压、 强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。 （4）商品化，使用方便，便于实现远距离、自动化测量。 通过以上对传感器的比较分析，最终选择了第三种方案。题目要求称重范围 0～9.999Kg，重量误差不大于 ? 0.005Kg，考虑到秤台自重、振动和冲击分量， 还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重――9.999Kg 。我 们选择的是 L-PSIII 型传感器，量程 20Kg，精度为 0.01%，满量程时误差? 0.002Kg，完全满足本系统的精度要求。2.5.2 前级放大器部分 经由传感器或敏感元件转换后输出的信号一般电平较低； 经由电桥等电路变 换后的信号亦难以直接用来显示、记录、控制或进行 A/D 转换。为此，测量电 路中常设有模拟放大环节。 这一环节目前主要依靠由集成运算放大器的基本元件 构成具有各种特性的放大器来完成。 放大器的输入信号一般是由传感器输出的。传感器的输出信号不仅电平低， 内阻高，还常伴有较高的共模电压。因此，一般对放大器有如下一些要求： 1、输入阻抗应远大于信号源内阻。否则，放大器的负载效应会使所测电压 造成偏差。 2、抗共模电压干扰能力强。 3、在预定的频带宽度内有稳定准确的增益、良好的线性，输入漂移和噪声 应足够小以保证要求的信噪比。从而保证放大器输出性能稳定。 4、能附加一些适应特定要求的电路。如放大器增益的外接电阻调整、方便 准确的量程切换、极性自动变换等。 我们考虑了以下几种方案： 方案一 利用普通低温漂运算放大器构成多级放大器。 普通低温漂运算放大器构成多级放大器会引入大量噪声。由于 A/D 转换器 需要很高的精度，所以几毫伏的干扰信号就会直接影响最后的测量精度。所以， 此种方案不宜采用。 方案二 由高精度低漂移运算放大器构成差动放大器。 差动放大器具有高输入阻抗，增益高的特点，可以利用普通运放(如 OP07) 做成一个差动放大器，如下图所示：12南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）图 2.7 利用普通运放构成的放大器电阻 R1、R2 和电容 C1、C2、C3、C4 用于滤除前级的噪声，C1、C2 为普 通小电容，可以滤除高频干扰，C3、C4 为大的电解电容，主要用于滤除低频噪 声。 优点：输入级加入射随放大器，增大了输入阻抗，中间级为差动放大电路， 滑动变阻器 R6 可以调节输出零点，最后一级可以用于微调放大倍数，使输出满 足满量程要求。输出级为反向放大器，所以输出电阻不是很大，比较符合应用要 求。 缺点：此电路要求 R3、R4 相等，误差将会影响输出精度，难度较大。实际 测量，每一级运放都会引入较大噪声，对精度影响较大。 方案三 采用专用仪表放大器，如：AD620，INA126 等。 此类芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精 度也非常好，且外部接口简单。 以 AD620 为例，内部结构如下图所示：图 2.8 AD620 的内部等效图13南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）接口如下图所示：图 2.9 AD620 的接口图电路的工作原理：A1、A2 工作在负反馈状态，其反向输入端的电压与同相 输入端的电压相等。即 Rg 两端的电压分别为 Vin+、Vin-。因此iG ? Vin? ? Vin? Rg（2.5）设图（2.8）中电阻 R1=R2=R，则 A1、A2 两输出端的电压差 U12 为U12 ? iG ( R1 ? R2 ? Rg)? (Vin? ? Vin? )(1 ? 2R ) Rg（2.6）将式（2.6）代入式（2.5）得VO ? ?U12 ? ?(1 ? 2R )(Vin? ? Vin? ) Rg放大器的增益 Av 为AV ?UO (Vin? ? Vin? )2R ) Rg? ?(1 ?（2.7）可见，仅需调整一个电阻 Rg，就能方便的调整放大器的增益。由于整个电 路对称，调整时不会造成共模抑制比的降低。 在接口图 （2.9） 通过改变可变电阻 R3 的阻值大小来改变放大器的增益， 中， 放大器增益计算公式如下： 49.4 K ? G? ?1 R3（2.8）AD620 具有体积小、功耗低、精度高、噪声低和输入偏置电流低的特点。 其最大输入偏置电流为 20nA，这一参数反映了它的高输入阻抗。AD620 在外接 电阻 Rg 时，可实现 1~1000 范围内的任意增益；工作电源范围为±2.3~±18V；14南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）最大电源电流为 1.3mA；最大输入失调电压为 125 ? V；频带宽度为 120kHz（在 G=100 时） 。 基于以上分析，我们决定采用制作方便而且精度很好的专用仪表放大器 AD620。 2.5.3 A/D 转换器 A/D 转换器选用的原则： 1、A/D 转换器的位数。A/D 转换器决定分辨率的高低。在系统中，A/D 转 换器的分辨率应比系统允许引用误差高一倍以上。 2、A/D 转换器的转换速率。不同类型的 A/D 转换器的转换速率大不相同。 积分型的转换速率低，转换时间从几豪秒到几十毫秒，只能构成低速 A/D 转换 器，一般用于压力、温度及流量等缓慢变化的参数测试。逐次逼近型属于中速 A/D 转换器，转换时间为纳秒级，用于个通道过程控制和声频数字转换系统。 3、是否加采样/保持器。 4、A/D 转换器的有关量程引脚。有的 A/D 转换器提供两个输入引脚，不同 量程范围内的模拟量可从不同引脚输入。 5、A/D 转换器的启动转换和转换结束。一般 A/D 转换器可由外部控制信号 启动转换，这一启动信号可由 CPU 提供。转换结束后 A/D 转换器内部转换结束 信号触发器置位，并输出转换结束标志电平。通知微处理器读取转换结果。 6、A/D 转换器的晶闸管现象。其现象是在正常使用时，A/D 转换器芯片电 流骤增，时间一长就会烧坏芯片。为防止这种现象，可采取如下措施： （1）加强抗干扰措施，尽量避免较大的干扰电流进入电路； （2）加强电源稳压滤波措施， 在 A/D 转换器电源入口处加退耦滤波电路， 为防止窄脉冲波窜入在电解电容上再接一高频滤波电容； （3）在 A/D 转换器的电源端接一限流电阻，可在出现晶闸管现象时，有效 地把电流限定在允许范围内，以防止烧坏器件。 选择 A/D 转换器除考虑上述要点外，为防止对 A/D 转换器的技术指标的影 响，还要注意以下几个问题： （1）工作电源电压是否稳定； （2）外接时钟信号的频率是否合适； （3）工作环境温度是否符合器件要求； （4）与其它器件是否匹配； （5）外接是否有强的电磁干扰； （6）印刷线路板布线是否合理。 由上面对传感器量程和精度的分析可知：A/D 转换器误差应在 3g 以下。15南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）12 位 A/D 精度：10Kg/g； 14 位 A/D 精度：10Kg/g； 考虑到其他部分所带来的干扰，12 位 A/D 转换器无法满足系统精度要求。 所以我们需要选择 14 位或者精度更高的 A/D 转换器。 方案一 逐次逼近型 A/D 转换器，如：ADS7805、ADS7804 等。 ‘逐次逼近型 A/D 转换，一般具有采样/保持功能。采样频率高，功耗比较 低，是理想的高速、高精度、省电型 A/D 转换器件。 高精度逐次逼近型 A/D 转换器一般都带有内部基准源和内部时钟，基于 51 系列单片机构成的系统设计时仅需要外接几个电阻、电容。 但考虑到所转换的信号为一慢变信号，逐次逼近型 A/D 转换器的快速的优 点不能很好的发挥，且根据系统的要求，14 位 AD 足以满足精度要求，太高的 精度就反而浪费了系统资源。所以此方案并不是理想的选择。 方案二 双积分型 A/D 转换器：如：ICL7135、ICL7109 等。 双积分型 ADC 是间接型 A/D 转换器，其基本原理是首先对未知的输入电压 进行固定时间的积分，然后转向对标准电压进行反相积分至积分输出电压为零 （返回起始值） 则标准电压积分的时间正比与输入电压。输入电压越大，反向 ， 积分时间越长。用高频率时钟脉冲来测量标准电压积分时间，即可得到输入电压 对应的数字代码。 双积分型 A/D 转换器虽然速度较慢，但转换精度高(如：ICL7135)，具有精 确的差分输入。其输入阻抗高，可自动调零，具有超量程信号，全部输出与 TTL 电平兼容。 双积分型 A/D 转换器具有很强的抗干扰能力。对正负对称的工频干扰信号 积分为零，所以对 50HZ 的工频干扰抑制能力特强，对高于工频干扰（例如噪声 电压）也具有良好的滤波作用。只要干扰电压的平均值为零，对输出就不产生影 响。尤其对本系统，缓慢变化的压力信号，很容易受到工频信号的影响。故而采 用双积分型 A/D 转换器可大大降低对滤波电路的要求。 作为电子秤，系统对 AD 的转换速度要求并不高，精度上 14 位的 AD 足以 满足要求。另外双积分型 A/D 转换器较强的抗干扰能力，和精确的差分输入， 低廉的价格。 综合的分析其优点和缺点，我们最终选择了精度为 10Kg/ ? 20000= ? 0.5g 的 ICL7135。2.6 人机交互部分2.6.1 键盘输入 键盘输入是人机交互界面中重要的组成部分， 它是系统接受用户指令的直接16南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）途径。 键盘是由若干个按键开关组成， 键的多少根据单片机应用系统的用途而定。 键盘由许多键组成， 每一个键相当于一个机械开关触点， 当键按下时， 触点闭合， 当键松开时，触点断开。单片机接收到按键的触点信号后作相应的功能处理。因 此，相对于单片机系统来说键盘接口信号是输入信号。 方案一 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占用较多的接口资源。 方案二 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，有强大的键盘显示功能，支持 64 键控制，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。 因此，我们选择功能更好的专用键盘显示芯片 ZLG7289 作为键盘扫描显示 芯片。 2.6.2 输出显示 方案一 全部采用数码管显示，数码能显示时钟，以及被测物体的重量等信 息。此方案显示直观，而且编程简单，但若要同时显示单价，金额售货员编号等 诸多信息则需要要大量的数码管，而且不能显示中文。由此增加了电路的复杂程 度，也加大了编程的难度。 方案二 应用。 LCD 显示器的工作原理：液晶显示器的主要材料是液态晶体。它在特定的 温度范围内，既具有液体的流动性，又具有晶体的某些光学特性，其透明度和颜 色随电场、磁场、光照度等外界条件变化而变化。因此，用液晶做成显示器件， 就可以把上诉外界条件的变化反映出来从而形成现实的效果。 虽然 ZLG7289 具有控制数码管显示的功能，但考虑到本题目要求中文显示，数 码管无法满足，只能考虑用带有中文字库的液晶显示器。由于可以分页显示，无 需太大屏幕，我们选择了点阵式 128×64 型 LCD―OCM4x8C。 采用可以设置显示单价，金额，中文，购物日期等的 LCD，它具 有低功耗、可视面大、画面友好及抗干扰能力强等功能，其显示技术已得到广泛2.7 系统电源系统需要多种电源，单片机需要＋5V 电源，A/D 转换器需要±5V，+1V， 传感器需要＋10V 以上的线性电源（不能用开关电源，否则称重数据不稳定） 。 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17南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）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。 方案一 采用三端固定稳压芯片 7805 和 7812 为系统提供稳定的电源。 这个 部分由整流电路、滤波电路、稳压电路等组成。如下图：图 2.10+5V 电源电路图在这里只给出了＋5V 电源电路， +12V 电源电路与+5V 相似， 因此不再画出。 78 系列是输出电压固定的三端集成稳压器，输出为正电压，输出电流可达 1A。 方案二 以 LM317 和 LM337 型号的芯片为核心来设计电源电路。 选用初级 220V、次级 18V，功率为 10W 的变压器两只提供交流电源，经过整流稳压滤波 后，再分别由 LM317 和 LM337 提供系统所需的直流稳压电源。 LM317 是一种外接很少元件就能工作的三端可调式集成稳压器， 它的三个接 线端分别称为输入端、 输出端和调整端。 它的内部电路有比较放大器、 偏置电路、 恒流源电路和带隙基准电路等，它的公共端改接到输出端，器件本身无接地端。 所以消耗的电流都从输出端流出，内部的基准电压（约 1.2V）接至比较放大器 的同相端和调整端之间。若接上外部的调整电阻 R1、R2 后，输出电压为 V VO ? VREF ? ( REF ? I adj ) R2 R1R2 ) ? I adj R2 (2.9) R1 LM317 的 VREF =1.2V, I adj =50 ? A，由于调整端电流 I adj ? ? I1, 故可以忽略，= VREF (1 ? 式（2.9）可简化为VO ? VREF (1 ?R2 ) R1（2.10）18南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）图 2.11 LM317 结构图LM337 稳压器是与 LM317 对应的负压三端可调集成稳压器，它的工作原理 和电路结构与 LM317 相似。 LM 系列的特性有：可调整输出电压低到 1.25V；保证 1.5A 输出电流； 典型线性调整率 0.01%；典型负载调整率 0.1%；80dB 纹波抑制比；输出短路 保护；过流、过热保护；调整管安全工作区保护。 系统的传感器部分，传感器电源的设计直接影响系统的稳定性和精确度。实 践证明，若桥电源采用一级稳压，稳压器采用 78 系列，称重误差为 10%，屏幕 显示的称重数据变化较大，各部分之间协调性较差。若采用二级稳压，稳压器采 用 78 系列，称重误差为 3%左右，各部分之间协调性较好。由此可见电桥电压的 重要性。经反复试验发现，采用差动式电源可将电源的波动部分中和掉，大大提 高电桥输出精度及稳定性。另外，系统要求扩大输出电压的调节范围，故使用它 很不方便。 所以，具体设计时考虑到运算放大器的放大能力与工作电压的大小关系，以 及电源芯片的自身优势等因素， 最终选用了性价比比较高的 LM317 和 LM337 来 设计电源电路，给系统提供正、负电压，满足系统正常工作电源的要求。2.8 具体实施方案简介根据以上设计方案， 硬件部分采用 51 系列单片机 AT89S52 为控制核心部件， 实现电子秤的基本控制功能。AT89S52 是一款 8 位的内带 8K 程序存储器的微控 制器，考虑到用软件实现电子秤系统的各项功能时，所需的软件量并不是很大， 不需要太大的程序存储空间，因此在对 AT89S52 实际设计时不需要在片外再扩19南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）展程序存储器，这样不仅节省了硬件资源，也优化了电路的设计。在实际使用电 子秤的称重功能时考虑到涉及到大量的数据，而 AT89S52 片内的数据存储空间 有限，因此在片外扩展一片 32K 的数据存储器，选用 62256 实现。 系统的硬件部分不仅包括以单片机 AT89S52 为核心的最小系统部分，而且 还包括数据采集、人机接口界面、系统电源部分。 数据采集部分由压力传感器、信号的滤波放大处理和 A/D 转换部分组成。 在具体选择传感器时，考虑到在称量物品时必要的精度、准确性要求，所称物品 的重量误差必须要控制在一定的范围之内。另外由于秤台的自身重量、振动和冲 击分量，以及还要避免物体超重时对传感器的损坏，所以在选择传感器时要保证 有一定的承重裕量，所选的传感器量程应该比系统设计要求的要大。一般选择为 实际要求量程的两倍， 且需要满足精度要求， 满量程时候的误差不能大于规定量。 由于传感器的输出信号中含有一定的干扰噪声， 所以必须要对传感器的输出信号 进行滤波，在滤波电路的设计时利用普通小电容滤除高频干扰，利用大的电解电 容滤除低频干扰。由于在选用的放大器中内带滤波电路环节，所以利用电容滤波 可以根据实际情况进行取舍。传感器输出的电信号比较微弱，一般为毫伏级，必 须采用适当的电路进行信号放大处理，这样才能保证整个系统的精度和稳定性 能。这时需要共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度好，而且外部接口 简单的专用仪表放大器 AD620。在选择 A/D 转换器时根据系统精度的要求，选 择了具有很强抗干扰能力的双积分型 A/D 转换器 ICL7135， 虽然转换速度慢， 但 精度高，输入阻抗高，可自动调零，具有超量程信号，全部输出的 TTL 电平信 号兼容。作为电子秤，系统对 A/D 转换的速度要求不高，而且 ICL7135 的转换 精度足以满足系统的误差要求。 人机交互部分的键盘在系统中，可以输入数字和已经固定的控制命令等。在 这次设计中我们采用了广州周立功单片机公司生产的专用键盘控制芯片 ZLG7289，并且扩展了其中的 64 个键盘供系统使用。显示用的 LCD 我们根据要 求选用了字符点阵式液晶显示器 OCM4x8C， 可以一次满屏幕显示 4 行 8 列的 32 个中文字符或 4 行 16 列的英文字符， 满足电子秤在称物时的购物清单显示要求。20南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）系统硬件的结构框图如下所示：称重传感器 L-PSIII滤波电路数据采集 部分放大器 AD620A/D 转换器 ICL7135AT89S52 单片机片外数据存储器 62256 （32K）。键盘控制芯片 ZLG7289 Z 带有中文字库 部分，不包括系统电源部分 的点阵式 128x64 型的 LCD O OCM4X8C 64 键 键盘 人机交互 界面 单片机 控制模块图 2.12 系统硬件结构框图21南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）第三章 系统硬件设计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：单片机控制模块，前端信号采集、处理、转换模块，人机接口界面以及系 统电源部分（为实现系统超量程与欠量程的报警功能，还扩展了报警电路） 。3.1 基于 AT89S52 的主控电路3.1.1 芯片介绍 1、芯片 AT89S52 AT89S52 单片机是 ATMEL 公司新近推出的高档型 AT89S 系列单片机中的增强 型产品。ATMEL 公司是美国 20 世纪 80 年代中期成立并发展起来的半导体公司。 该公司的技术优势在于推出 Flash 存储器技术和高质量、高可靠性的生产技术， 它率先将独特的 Flash 存储技术注入于单片机产品中。其推出的 AT89 系列单片 机，在世界电子技术行业中引起了极大的反响，在国内也受到广大用户欢迎。 AT89S52 是一个低功耗,高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器。器 件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令 系统及 80C51 引脚结构。芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单 元，功能强大的微型计算机的 AT89S52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性 价比的解决方案。 AT89S52 具有如下特点：40 个引脚，8k Bytes Flash 片内程序存储器，256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，32 个外部双向输入/输出（I/O）口，5 个 中断优先级 2 层中断嵌套中断，3 个 16 位可编程定时计数器，2 个全双工串行通 信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外，AT89S52 设计和配置了振荡频率可为 0Hz，并可通过软件设置省电模 式。空闲模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器、串行口、外中断系统可 继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外 中断激活或硬件复位。 同时该芯片还具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三种封装形式， 以适应不同产品的需求。22南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）主要功能特性见下表：表 3.1 AT89S52 功能 ? 兼容 MCS-51 指令系统 ? 32 个双向 I/O 口 ? 3 个 16 位可编程定时/计数器 ? 全双工 UART 串行中断口线 ? 2 个外部中断源 ? 中断唤醒省电模式 ? 看门狗（WDT）电路 ? 灵活的 ISP 字节和分页编程 ? 8k 可反复擦写(&1000 次）ISP Flash ROM ? 4.5-5.5V 工作电压 ? 时钟频率 0-33MHz ? 256x8bit 内部 RAM ? 低功耗空闲和省电模式 ? 3 级加密位 ? 软件设置空闲和省电功能 ? 双数据寄存器指针引脚封装如下图所示：图 3.1 AT89S52 的引脚图引脚功能说明： VCC/GND： Port 0：电源/接地引脚；P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口，端口置 1(对端口写 1)时作高阻抗 输入端；P0 还可以用作总线方式下的地址数据复用管脚，用来操作外部存储器。 在这种工作模式下，P0 口具有内部上拉作用。对内部 Flash 程序存储器编程时， 接收指令字节、校验程序、输出指令字节时，要求外接上拉电阻； Port 1： P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口，输出时可驱动 4 个 TTL。 端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用； 另外，P1.0、P1.1 可 以 分 别 被 用 作 定 时 器 / 计 数 器 2 的 外 部 计 数 输 入 (P1.0/T2) 和 触 发 输 入23南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）(P1.1/T2EX)；对内部 Flash 程序存储器编程时，接收低 8 位地址信息； Port 2： P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口；输出时可驱动 4 个 TTL。 端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用； P2 口在存取外部存 储器时，可作为高位地址输出；内部 Flash 程序存储器编程时，接收高 8 位地址 和控制信息； Port 3： P3 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口，输出时可驱动 4 个 TTL。 端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 P3 引脚功能复用见下表：表 3.2 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 P3 引脚功能复用 串行通讯输入(RXD) 串行通讯输出(TXD) 外部中断 0( INT0) 外部中断 1(INT1) 定时器 0 输入(T0) 定时器 1 输入(T1) 外部数据存储器写选通 WR 外部数据存储器写选通 RDRST： 在振荡器运行时，有两个机器周期(24 个振荡周期)以上的高电平出现在此 管脚时，将使单片机复位。只要这个管脚保持高电平，51 芯片便循环复位。复 位后 P0―P3 口均置 1，管脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为 ROM 的 00H 处开始运行程 序； XTAL1、XTAL2 ： XTAL1 是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2 则是输出端，使用外部 振荡器时，外部振荡信号应直接加到 XTAL1，而 XTAL2 悬空。内部方式时，时 钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为 12MHz，时钟频率就为 6MHz。晶振的频 率可以在 1MHz 至 24MHz 内选择，电容取 30PF 左右。 ALE/PROG： 访问外部存储器时，ALE(地址锁存允许)的输出用于锁存地址的低位字节， 即使不访问外部存储器，ALE 端仍以不变的频率输出脉冲信号(此频率是振荡器 频率的 1/6)，在访问外部数据存储器时，出现一个 ALE 脉冲；24南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）PSEN： 该引脚是外部程序存储器的选通信号输出端。当 AT89S52 由外部程序存储 器取指令或常数时，每个机器周期输出 2 个脉冲，即两次有效。但访问外部数据 存储器时，将不会有脉冲输出； EA/Vpp： 外部访问允许端。当该引脚访问外部程序存储器时，应输入低电平。要使 AT89S52 只访问外部程序存储器(地址为 0000H-FFFFH)， 这时该引脚必须保持 低电平； 2、芯片 74LS373 锁存器是具有保存功能的芯片，常用于通过一些引线传送信号时，保存（记 忆）这些引线上在时钟作用前一时刻出现的地址信息，这种保存地址信息的锁存 器称为地址锁存器。 74LS373 是典型的锁存器芯片，它是三态输出的八位锁存器。芯片内含八个 D 型触发器，其集成电路引脚如下图：输出控制 E 0 0 0 1图 3.2 74LS373 的引脚图 表 3.3 74LS373 功能表 时钟端 CP 数据输入 D 1 1 0 × 1 0 × ×三态输出 Q 1 0n ?1Qn高阻态当时钟端 CP=1（高电平）时，Q 端输出将随数据输入 D 而变。 当 CP=0（低电平）时，D 触发器输出将锁存已建立的电平。 当输出控制端 E=0（低电平）时，将使八个输出处于正常工作状态（高电平 或低电平输出） 。 当 E=1（高电平）时，将使锁存器输出处于高阻状态，从而不多总线加载， 即不会影响总线上的数据。输出控制端不影响触发器的内部锁存功能，即已有的 锁存数据仍然保留，甚至当输出被关闭，新的数据也可被置入。25南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）3、芯片 62256 随机存取存储器简称 RAM(Random Access Memory)。 使用 RAM 时既能从任 一指定地址读取（取出）数据，也能写入（存入）数据，所以又叫读写存储器。 它读、写方便，但一旦断电，所存储的数据也随即丢失，因此不利于数据的长期 保存。 数据存储器用于存储数据采集系统采集的原始数据、运算结果等，所以外部 数据存储器能随机读/写。62256 的引脚符号功能如下：表 3.4 62256 功能表 引脚符号 A0～A14 D0～D7 地址输入线 双向三态数据线 片选信号输入线，低电平有效 读选通信号输入线 写选通信号输入线 工作电源+5V 线路接地 功能CE OEWEVCCGND3.1.2 主控电路 P1 口和 P2.0～P2.6 口作为地址总线， 其中 P1 口作为低地址线和数据总线复 用，P2.0～P2.6 口做高地址线。P2.7 作为 62256 的片选控制总线，ALE 接锁存器 74LS373 的使能端。 P3.6 和 P3.7 作为外部数据存储器写/读选通信号输出端分别 接 62256 的/WE 和/OE 端。 主控电路图如下：图 3.3 主控电路图26南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）3.2 基于 ICL7135 的前端信号处理电路3.2.1 芯片介绍 1、L-PSIII 型称重传感器 L-PSⅢ型铝制称重传感器为双孔悬臂梁形式， 是电子计价秤的专用产品， 也 可用于制造由单只传感器构成的电子案秤，台秤及专用衡器等。 主要技术指标参考下表：表 3.5 L-PSIII 型称重传感器电气特性 准确度等级 额定载荷 灵敏度 非线性 滞后 重复性 蠕变 蠕变恢复 零点输出 零点温度系数 额定输出温度系数 输入电阻 输出电阻 绝缘电阻 供桥电压 温度补偿范围 允许温度范围 允许过负荷 极限过负荷 四角误差 连接电缆 接线方式 Ω Ω MΩ V ℃ ℃ %F.S %F.S %F.S mm 输入（+）: 红 415～445 349～355 ≥5000 12（DC/AC） -10～+50 -20～+60 120 200 0.03 Φ3.8×300 输入（-）:白 输出（+）:绿 屏蔽 : 黄 %F.S. %F.S./10℃ ±1 ±0.02 %F.S./30min kg mV/V %F.S. C3 0.02 0.033、6、10、20、30、50 1.8±0.08 ±0.02 0.02 0.02 ±0.02输出 Output（-）:蓝而我们在具体实现采集的模拟量时， 出于经济方面的考虑并没有在系统中 采用 L-PSIII 型传感器，而是直接从系统的电源电路中引出一个毫伏级的电压作 为待采样的模拟量。27南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）2、AD620 放大器 AD620 是一种低耗高精度仪表放大器。 仅需一个外接电阻即可得到 1～1000 范围内的任意增益； 2.3V～ ? 18V 的电源电压； 低功耗， 最大电源电流 1.3mA ， ? 最大输入失调电压 125uV，最大温度漂移 1uV/℃，最大输入偏移电流 20nA；最 小共模抑制比 93dB 增益=10）输入电压噪声 9nV （ ； （1KHz）0.28uV 噪声（0.1Hz～ ； 10Hz） ；带宽 120KHz（增益=100） ；建立时间 15us（0.01%） 。AD620 的增益是 用电阻 Rg 来决定的，即用引脚 1 和 8 之间的阻抗来决定的。使用 0.1%～1%的 电阻，AD620 就能提供精确的增益。对 G（增益）=1，Rg 引脚不连接（即 Rg 为无穷大） 。其他的任何增益可按： 49.4 K? G? ?1 Rg 计算。 3、ICL7135 ICL7135 是一种双积分式 4 位半单片 A/D 转换器， 其工作原理是将输入电压 转换成时间（脉冲宽度信号）或频率（俯冲频率） ，再通过定时器（计数器）获 得数字信号。其内部结构分为模拟部分和数字部分。其中模拟部分受逻辑电路控 制，通过 12 个模拟开关以导通和截止状态将一个转换周期分为 4 段：自校零段、 被测电压积分采样段、参考电压回积段和积分器加零段。 芯片引脚封装如下图所示： （3.1）图 3.4 ICL7135 引脚图其引脚功能如下： {1}脚（Ｖ－） ： －５Ｖ电源端； {2}脚（ＶＲＥＦ） ：基准电压输入端； {3}脚（ＡＧＮＤ） ：模拟地； {4}脚（ＩＮＴ） ： {5}脚（ＡＺ） ： {6}脚（ＢＵＦ） ： 积分器输入端，接积分电容； 积分器和比较器反相输入端，接自零电容； 缓冲器输出端，接积分电阻；28南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）{7}脚（ＣＲＥＦ＋） ：基准电容正端； {8}脚（ＣＲＥＦ－） ：基准电容负端； {9}脚（ＩＮ－） ： {10}脚（ＩＮ＋） ： {11}脚（Ｖ＋） ： 被测信号负输入端； 被测信号正输入端； ＋５Ｖ电源端； 位扫描输出端； ＢＣＤ码输出端；{12}、{17}～{20}脚（Ｄ１～Ｄ５） ： {13}～{16}脚（Ｂ１～Ｂ４） ： {21}脚（ＢＵＳＹ） 忙状态输出端； ： {22}脚（ＣＬＫ） ： {23}脚（ＰＯＬ） ： {25}脚（Ｒ／Ｈ） ： {26}脚（ＳＴＲＢ） ： {27}脚（ＯＲ） }