系统设计
3.1硬件说明
Load Cell输出的模拟信号传输至HY16F188，MCU通过本身的ADC转换，采集AD信号值，经过运算处理得出对应的重量值，显示到LCD上，可以通过4X4矩阵的按键输入进行相关的设定操作，可进入Sleep模式减低功耗。
整体应用PCB主板如上图所示。
（A）中央处理器：
HY16F188 （Andes 32-bit MCU Core + HYCON 24-bit ΣΔADC + UMC 64K Flash）
功能为量测电信号、控制、运算包含功能为储存校正参数。
（B）显示芯片：HY2613 （HYCON LCD Driver LCD Segment 4X36）
负责LCD驱动。
（C）电源威廉希尔官方网站
：9V转3.3V电源系统。
（D）模拟感测模块：压力传感器（Load Cell）。
（E）在线烧录与ICE连结威廉希尔官方网站
，透过EDM的连接，可支持在线烧录模拟。
并拥有强大的C平台IDE以及HYCON模拟软件分析工具与GUI等支持。
PCB威廉希尔官方网站
图：
3.2威廉希尔官方网站
说明
3.2.1 芯片ADC说明
Load Cell输入电压由内置稳压器2.4V输出供给VDDA，ADC内部的PGA放大32倍，Gain放大4倍，参考电压由VDDA –VSS供给，FRB［0］设置［1］，则ΔVR_I=1.2V ，由于ΣΔ24具有良好的温漂特性，整体的温度曲线约略为±10PPM，所以只要选择低温漂系数Load Cell，就可以达到温度漂移的要求。
3.2.2 矩阵键盘说明
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PT2埠8PIN）就可以构成4X4=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1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。
矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的MCU的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下。
矩阵按键识别方法：
（A）行扫描法：
行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，
如上图所示键盘，介绍过程如下。
（1）判断键盘中有无键按下将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。
（2）判断闭合键所在的位置在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。
（B）高低电平翻转法：
（1）首先让PT2口高四位为1，低四位为0。若有按键按下，则高四位中会有一个1翻转为0，低四位不会变，此时即可确定被按下的键的行位置。
（2）然后让PT2口高四位为0，低四位为1。若有按键按下，则低四位中会有一个1翻转为0，高四位不会变，此时即可确定被按下的键的列位置。
最后将上述两者进行或运算即可确定被按下的键的位置。
3.2.3 LCD Driver威廉希尔官方网站
说明
LCD驱动威廉希尔官方网站
MCU通过IIC与LCD driver通讯，威廉希尔官方网站
简单，操作方便，只须将数据发送给LCD driver HY2613，MCU就可以处理其它事情，且更新数据方便。
3.3软件说明
整体程序流程图
3.3.1程序功能简介
（1）上电后除了MCU的初始化，对LCD初始化，读取0g校正值、标准重量校正值和标准重量值，且抓取ADC的0点ADC值。初始化过程LCD显示00.000g，待初始化完成会进入ADC称重，LCD显示重量格式为XX.XXXg。
（2）矩阵按键操作
（3）ADC校正操作：
此操作只在称重模式下有效，操作流程如图所示。
图ADC校正模式工作流程
3.3.2 ADC数据处理
ADC设置为对输入信号？SI放大128倍，数据输出率为ADC-CK/32768，每秒输出10笔数据，最终取有效位数为16Bit。截取原始数据16Bit，进行平均滑动滤波处理。每8笔数据做一次平均值，得到的平均值再截取高16Bit作为ADC最终转换值。平均滑动滤波实现如图所示。启动ADC后，丢弃前2笔数据，第3笔数据开始存储。
由于小讯号放大到128倍，ADC的输出Bit只能达到±15 Bit，如果使用软件平均方式可以再将ADC的分辨率提升1~2Bit。将新的ADC值与7个ADC Buffer值相加除以8输出到ADC OUT如图，此目的是将8笔ADC做平均输出，这可以将Noise平均提高信号输出的Bit数。
当ADC平均输出后，将新值移到Buffer 1 ，Buffer 1移到Buffer 2…Buffer6移到Buffer 7，如图。
由于平均输出的反应时间比较慢，当有较大的ADC值变化时，需要跳过此平均程序。当ADC新值大于ADC 平均值超过0X200时，先记录此新ADC值，但不加入平均值运算，如果下一次的ADC值还是超过0X200，将新值取代所有ADC的Buffer并输出;如果下一次的ADC值没有超过，可回到平均流程。
ADC校正信息：
此操作只在称重模式下有效，操作流程如图所示。
图ADC校正模式工作流程
3.3.3矩阵按键处理
3.4.3 LCD显示处理
MCU与LCD Driver通过IIC通讯协议，兼容EEPROM的读写通讯协议，所以LCD Driver可以与EEPROM等其它IIC通讯协议的组件可共享一条IIC BUS。LCD Driver的设备地址为0X7C，根据MSB的最高位是0或1决定下一个Byte是发送命令还是数据。
LCD Driver操作步骤：
（01）初始化开始条件并启动I2C。
（02）发送Slaver Address。
（03）发送命令或地址，根据数据的最高位为0或1决定下1个Byte是发送数据还是命令。
通过命令可以设置相关的LCD 功能，包括功耗模式、Reset、关闭/打开显示、背光功能及设置Duty及Bias，以适应不同的LCD显示屏。
1. 实验纪录
系统设计
3.1硬件说明
Load Cell输出的模拟信号传输至HY16F188，MCU通过本身的ADC转换，采集AD信号值，经过运算处理得出对应的重量值，显示到LCD上，可以通过4X4矩阵的按键输入进行相关的设定操作，可进入Sleep模式减低功耗。
整体应用PCB主板如上图所示。
（A）中央处理器：
HY16F188 （Andes 32-bit MCU Core + HYCON 24-bit ΣΔADC + UMC 64K Flash）
功能为量测电信号、控制、运算包含功能为储存校正参数。
（B）显示芯片：HY2613 （HYCON LCD Driver LCD Segment 4X36）
负责LCD驱动。
（C）电源威廉希尔官方网站
：9V转3.3V电源系统。
（D）模拟感测模块：压力传感器（Load Cell）。
（E）在线烧录与ICE连结威廉希尔官方网站
，透过EDM的连接，可支持在线烧录模拟。
并拥有强大的C平台IDE以及HYCON模拟软件分析工具与GUI等支持。
PCB威廉希尔官方网站
图：
3.2威廉希尔官方网站
说明
3.2.1 芯片ADC说明
Load Cell输入电压由内置稳压器2.4V输出供给VDDA，ADC内部的PGA放大32倍，Gain放大4倍，参考电压由VDDA –VSS供给，FRB［0］设置［1］，则ΔVR_I=1.2V ，由于ΣΔ24具有良好的温漂特性，整体的温度曲线约略为±10PPM，所以只要选择低温漂系数Load Cell，就可以达到温度漂移的要求。
3.2.2 矩阵键盘说明
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PT2埠8PIN）就可以构成4X4=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1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。
矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的MCU的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下。
矩阵按键识别方法：
（A）行扫描法：
行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，
如上图所示键盘，介绍过程如下。
（1）判断键盘中有无键按下将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。
（2）判断闭合键所在的位置在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。
（B）高低电平翻转法：
（1）首先让PT2口高四位为1，低四位为0。若有按键按下，则高四位中会有一个1翻转为0，低四位不会变，此时即可确定被按下的键的行位置。
（2）然后让PT2口高四位为0，低四位为1。若有按键按下，则低四位中会有一个1翻转为0，高四位不会变，此时即可确定被按下的键的列位置。
最后将上述两者进行或运算即可确定被按下的键的位置。
3.2.3 LCD Driver威廉希尔官方网站
说明
LCD驱动威廉希尔官方网站
MCU通过IIC与LCD driver通讯，威廉希尔官方网站
简单，操作方便，只须将数据发送给LCD driver HY2613，MCU就可以处理其它事情，且更新数据方便。
3.3软件说明
整体程序流程图
3.3.1程序功能简介
（1）上电后除了MCU的初始化，对LCD初始化，读取0g校正值、标准重量校正值和标准重量值，且抓取ADC的0点ADC值。初始化过程LCD显示00.000g，待初始化完成会进入ADC称重，LCD显示重量格式为XX.XXXg。
（2）矩阵按键操作
（3）ADC校正操作：
此操作只在称重模式下有效，操作流程如图所示。
图ADC校正模式工作流程
3.3.2 ADC数据处理
ADC设置为对输入信号？SI放大128倍，数据输出率为ADC-CK/32768，每秒输出10笔数据，最终取有效位数为16Bit。截取原始数据16Bit，进行平均滑动滤波处理。每8笔数据做一次平均值，得到的平均值再截取高16Bit作为ADC最终转换值。平均滑动滤波实现如图所示。启动ADC后，丢弃前2笔数据，第3笔数据开始存储。
由于小讯号放大到128倍，ADC的输出Bit只能达到±15 Bit，如果使用软件平均方式可以再将ADC的分辨率提升1~2Bit。将新的ADC值与7个ADC Buffer值相加除以8输出到ADC OUT如图，此目的是将8笔ADC做平均输出，这可以将Noise平均提高信号输出的Bit数。
当ADC平均输出后，将新值移到Buffer 1 ，Buffer 1移到Buffer 2…Buffer6移到Buffer 7，如图。
由于平均输出的反应时间比较慢，当有较大的ADC值变化时，需要跳过此平均程序。当ADC新值大于ADC 平均值超过0X200时，先记录此新ADC值，但不加入平均值运算，如果下一次的ADC值还是超过0X200，将新值取代所有ADC的Buffer并输出;如果下一次的ADC值没有超过，可回到平均流程。
ADC校正信息：
此操作只在称重模式下有效，操作流程如图所示。
图ADC校正模式工作流程
3.3.3矩阵按键处理
3.4.3 LCD显示处理
MCU与LCD Driver通过IIC通讯协议，兼容EEPROM的读写通讯协议，所以LCD Driver可以与EEPROM等其它IIC通讯协议的组件可共享一条IIC BUS。LCD Driver的设备地址为0X7C，根据MSB的最高位是0或1决定下一个Byte是发送命令还是数据。
LCD Driver操作步骤：
（01）初始化开始条件并启动I2C。
（02）发送Slaver Address。
（03）发送命令或地址，根据数据的最高位为0或1决定下1个Byte是发送数据还是命令。
通过命令可以设置相关的LCD 功能，包括功耗模式、Reset、关闭/打开显示、背光功能及设置Duty及Bias，以适应不同的LCD显示屏。
1. 实验纪录
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