基于單片機(jī)的電子秤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、摘要隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場(chǎng)上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足 不了人們的要求。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問(wèn)題，在 本設(shè)計(jì)中將智能化、自動(dòng)化、人性化用在了電子稱重的控制系統(tǒng)中。 本系統(tǒng)主要由單片機(jī)來(lái)控制，測(cè)量物體重量部分由稱重傳感器及 A/D轉(zhuǎn)換器組成，加上顯示單元，此電子秤俱備了功能多、性能價(jià) 格比高、功耗低、系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便直觀、速度快、測(cè)量準(zhǔn) 確、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為主控芯片，外圍附以稱重電路、顯 示電路、報(bào)警電路、鍵盤(pán)電路等構(gòu)成智能稱重系統(tǒng)電路板，從而實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)稱重系統(tǒng)的稱重功能、報(bào)警功能、數(shù)據(jù)計(jì)算功能以及人機(jī)交 換功能?？梢哉f(shuō)，此設(shè)計(jì)所完成的電

2、子秤很大程度上滿足了應(yīng)用需 求。關(guān)鍵詞 AT89S52, CZAF-602壓力傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器，LCD顯示 器.AbstractWith the application of microelectronic technology, the tools of traditional weighing on the market have canJ t satisfy the demands of people. In order to change the problem of the application of traditional weighing tools in the usin

3、g of daily life, the design will be integrated with intelligence, automation and human nature in the electronic scales with weight control system. This system mainly controlled by the single chip microcomputer , measured by weighting transducer and A/D converter component and added with the display

4、unit, the electronic scales are aptitude for the high ratio of performance, multi-function , low power consumption , and it is simple enough , especially it is given the characteristic with Easy-to-use intuitively, Speed, Measure accurately, Higher automation.The system take AT89S52 SCM as the main

5、controller chip, and its peripheral circuit attach to integrated circuit, display circuit, alarm circuit, keyboard circuit which integrate the weighing system circuit board, so the design can realize the automatic weighing system function, alarm function, weighing data calculation function and Man-m

6、achine exchange function. We can say that the design of complete electronic scales largely meet the application requirements perfectly.KEYWORDS: AT89S52 , CZAF-602 sensor , A/D converter , LCD Display.目錄第一章緒論11.1研究目的和意義11.2電子稱重系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域11.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)21.4主要工作以及論文結(jié)構(gòu)3第二章系統(tǒng)方案論證與選型42. 1控制器部分42. 2數(shù)據(jù)采集部分52

7、.2. 1傳感器的選擇52.2.2放大電路選擇82.2.3 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇112.2.4鍵盤(pán)處理部分方案論證132. 3顯示電路部分的選擇132. 4超量程報(bào)警部分選擇14第三章硬件電路設(shè)計(jì)153. 1 AT89S52的最小系統(tǒng)電路153. 1. 1單片機(jī)芯片AT89S52介紹153.1.2. 單片機(jī)管腳說(shuō)明163. 1. 3 AT89S52的最小系統(tǒng)電路構(gòu)成193. 2數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì)203. 3顯示電路與AT89S52單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)223. 4鍵盤(pán)電路與AT89S52單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)243. 5報(bào)警電路的設(shè)計(jì)26第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)274.1主程序設(shè)計(jì)274. 2子程序設(shè)計(jì)28

8、4.2.1 A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)284. 2. 2顯示子程序設(shè)計(jì)294.2.3鍵盤(pán)輸入控制程序的設(shè)計(jì)294.2.4報(bào)警子程序的設(shè)計(jì)30第五章軟件仿真及調(diào)試315.1軟件使用315. 1. 1 keil軟件的簡(jiǎn)單使用315. 1. 2 Protues軟件的簡(jiǎn)單使用325. 2仿真調(diào)試33第六章總結(jié)35致謝36參考文獻(xiàn)37附 錄38附錄1系統(tǒng)總圖38附錄2程序清單39第一章緒論1.1研究目的和意義傳統(tǒng)的機(jī)械秤有很多缺點(diǎn)，比如精度不高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易老化，成本 高等。隨著社會(huì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)秤的要求的越來(lái)越高，尤其是人體秤、廚 房秤等各類(lèi)便攜式小型秤。電子秤與傳統(tǒng)的機(jī)械秤相比有許多優(yōu)越性，它

9、 用壓力傳感器取代機(jī)械秤的彈簧大大減小了秤的體積和制造難度，以LCD 或LED顯示屏取代傳統(tǒng)的刻度盤(pán)使外形更加美觀，由于內(nèi)部集成了單片機(jī) 以及軟件系統(tǒng)，電子秤還擁有傳統(tǒng)機(jī)械秤無(wú)法比擬的智能性。他可以完成 過(guò)載報(bào)警，總價(jià)計(jì)算，數(shù)據(jù)通信等眾多功能。目前市場(chǎng)上使用的稱量工具，或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者運(yùn)行不可靠，且成 本高，而且整體水平不高，部分小型企業(yè)質(zhì)量差且技術(shù)薄弱，設(shè)備不全, 缺乏產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力，產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。因此，有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)出 一套具有實(shí)用價(jià)值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點(diǎn)，改善電子 秤應(yīng)用中的不足之處，具有現(xiàn)實(shí)意義。1.2電子稱重系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國(guó)

10、家法定計(jì)量器具，是國(guó)計(jì)民生、 國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平 的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。電子 秤的應(yīng)用領(lǐng)域主要分為工業(yè)計(jì)量和民用消費(fèi)類(lèi)。在工業(yè)計(jì)量應(yīng)用領(lǐng)域有電 子天平，珠寶秤，市場(chǎng)計(jì)價(jià)秤等；而民用秤主要有廚房秤，人體秤，便攜 式口袋秤等。工業(yè)計(jì)量應(yīng)用對(duì)精度要求較高，而民用消費(fèi)類(lèi)的應(yīng)用對(duì)精度 的要求不高，但對(duì)秤的外觀，智能性，便攜性卻有很高的要求。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)自古以來(lái)就被人們所重視，作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于 工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。50 年代中期電子技術(shù)的滲入推

11、動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機(jī) 電結(jié)合式電子衡器以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)電子衡器 從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型?，F(xiàn)今電子衡器 制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā) 展；計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參 數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。通過(guò)分析近年 來(lái)電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢(shì) 是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度 高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信息和非控制信 息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性

12、能趨向于綜合性和組合性。在國(guó)內(nèi)，上海友聲衡器有限公司和深圳市匯思科電子科技有限公司兩 家公司做的比較出色。上海友聲衡器有限公司，產(chǎn)品特點(diǎn)：一、電路集成 度高、簡(jiǎn)單可靠。采用目前世界上最先進(jìn)的工-增量調(diào)制型單片集成 AD轉(zhuǎn)換技術(shù)，與目前大部分衡器廠家所采用的傳統(tǒng)雙積分電路相比，具 有精度高、采樣速度快、集成度高、電路簡(jiǎn)單、維修特別方便等優(yōu)勢(shì)，尤 其是電路的長(zhǎng)期可靠性和互換性優(yōu)越，保證了大規(guī)模生產(chǎn)的穩(wěn)定質(zhì)量。二、 低功耗設(shè)計(jì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊跟電子技術(shù)發(fā)展潮流，從傳感器供電電路、主機(jī) 電路設(shè)計(jì)到器件選擇，均符合低功耗要求。部分液晶顯示型號(hào)產(chǎn)品在內(nèi)置 蓄電池充足電后最多可以工作400多小時(shí)，該指標(biāo)在同類(lèi)衡

13、器產(chǎn)品中處于 領(lǐng)先地位。在國(guó)外，電子稱重行業(yè)主要有：美國(guó)SETRA西特公司、德國(guó)賽多利斯、 日本石田電子秤、瑞士托利多電子秤等幾個(gè)優(yōu)秀的電子秤產(chǎn)商。其中，美 國(guó)Setra （西特）品牌成立于1967年，以電容技術(shù)聞名于世界，其革命性 的高精度可變電容原理，已取得了 30多項(xiàng)專(zhuān)利，是Setra的壓力、加速 度、稱重產(chǎn)品的技術(shù)核心。經(jīng)過(guò)近40年的研究、開(kāi)發(fā)和持續(xù)改進(jìn)，Setra 的產(chǎn)品在HVAC/R,工業(yè)過(guò)程控制、測(cè)量測(cè)試、環(huán)境參數(shù)測(cè)量和半導(dǎo)體超 純測(cè)量等領(lǐng)域享有盛名。西特電子天平從1982年開(kāi)始，Setra（西特）將其 高超的電容技術(shù)應(yīng)用于電子天平，設(shè)計(jì)出極具競(jìng)爭(zhēng)力的電子天平和各種稱 重系統(tǒng)。1

14、.4主要工作以及論文結(jié)構(gòu)本課題的主要設(shè)計(jì)思路是：利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電 壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào), 最后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理后，得出當(dāng)前所稱物 品的重量及總額，然后再顯示出來(lái)。此外，還可通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定所稱物品的 價(jià)格。在設(shè)計(jì)期間，本人努力查閱相關(guān)資料，對(duì)稱重的基本原理以及各軟件、 硬件模塊做了認(rèn)真的分析、研究。根據(jù)性能成本考慮，在以下幾方面做了 仔細(xì)的分析研究，主要有：系統(tǒng)模塊的劃分、A/D精度的考慮、單片機(jī)與 外圍模塊的接口電路以及電子秤應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)等。論文的結(jié)構(gòu)如下：第二章敘述了系統(tǒng)的方案論證以及硬件設(shè)備的選型。第

15、三章詳細(xì)敘述了硬件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程，主要是各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)過(guò) 程，以及各部分性能指標(biāo)的要求和實(shí)現(xiàn)。第四章敘述了該設(shè)計(jì)軟件部分的設(shè)計(jì)思路，主要是主程序和各個(gè)子程序 的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。第五章 敘述了該設(shè)計(jì)仿真和調(diào)試結(jié)果。第六章論文工作的總結(jié)。第二章系統(tǒng)方案論證與選型按照本設(shè)計(jì)功能的要求，本設(shè)計(jì)大致可分為五個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、 信號(hào)放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)控制模塊、人機(jī)交換模塊。（其中 人機(jī)交換模塊中包括:聲光報(bào)警、LCD顯示、鍵盤(pán)輸入）系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方 案框圖如圖2-1所示。AD轉(zhuǎn)換7AT89S52單片機(jī)聲光報(bào)警1犍盤(pán)輸入LCD顯示圖2-1設(shè)計(jì)思路框圖測(cè)量部分是利用稱重傳感器檢測(cè)壓力信號(hào)，得到

16、微弱的電信號(hào)（本設(shè) 計(jì)為電壓信號(hào)），而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)放大電路，）處理后, 送A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出?？刂破鞑糠纸邮軄?lái)自A/D轉(zhuǎn) 換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重 量信號(hào)，并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中?？刂破鬟€可以通過(guò)對(duì)擴(kuò)展I/O的控制, 對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，而后通過(guò)鍵盤(pán)散轉(zhuǎn)程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯 示部分根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能。2. 1控制器部分本設(shè)計(jì)由于要求必須使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器,而且以單片機(jī) 為主控制器的設(shè)計(jì)，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)和測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一 起，組成新型的只需要改變軟件程序就可以更新?lián)Q代的“智能化測(cè)量控制

17、系統(tǒng)”。這種新型的智能儀表在測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以 及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展。再則由于系統(tǒng)沒(méi)有其它高標(biāo) 準(zhǔn)的要求，根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的分析，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的的系統(tǒng)，可以 選用帶EPROM的單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在片內(nèi)， 不用在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器，這樣電路也可簡(jiǎn)化。INTEL公司的8051和8751 都可使用，在這里選用ATMEL生產(chǎn)的AT89SXX系列單片機(jī)。AT89SXX系列 與MCS-51相比有兩大優(yōu)勢(shì)：第一，片內(nèi)存儲(chǔ)器采用閃速存儲(chǔ)器，使程序 寫(xiě)入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整個(gè)硬件電路體積更小。 此外價(jià)格低廉、性能比較穩(wěn)定的MCPU

18、,具有8KX8R0M. 256X8RAM、3個(gè) 16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位I/O接口。這些配置能夠很好地實(shí)現(xiàn)本儀器的 測(cè)量和控制要求。最后我們最終選擇了 AT89S52這個(gè)比較常用的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的 功能要求。AT89S52內(nèi)部帶有8KB的程序存儲(chǔ)器，基本上已經(jīng)能夠滿足我 們的需要。2. 2數(shù)據(jù)采集部分電子秤的數(shù)據(jù)采集部分主要包括稱重傳感器、信號(hào)放大電路和A/D轉(zhuǎn) 換電路，因此對(duì)于這部分的論證主要分三方面。2. 2. 1傳感器的選擇在設(shè)計(jì)中，傳感器是一個(gè)十分重要的元件，因此對(duì)傳感器的選擇也顯 的特別的重要，不僅要注意其量程和參數(shù)，還有考慮到與其相配置的各種 電路的設(shè)計(jì)的難易程度和設(shè)計(jì)性價(jià)比等

19、等.傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的 最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng) 載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳 感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器 上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷, 因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽 命。傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過(guò) 大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。為保證電子秤稱量結(jié)果的準(zhǔn)確度，克服傳感器在低量程段線性度差的 缺點(diǎn)。在實(shí)際工作中，要求稱重傳感器的有效量程在20%80%之間，線 性好，精度高。重量誤

20、差應(yīng)控制在土O.OlKg,又考慮到秤臺(tái)自重、振動(dòng)和 沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳感器，所以我們確定傳感器的額定載荷為 5Kg,允許過(guò)載為150%F. S,精度為0. 05%,最大量程時(shí)誤差0. 01燉?？?以滿足本系統(tǒng)的精度要求.傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行 標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用 而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要 能經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。使用特別注意：傳感器屬于精密部件，劇烈振動(dòng)、自由落體、碰撞、 過(guò)載、過(guò)壓等等，都非常容易造成傳感器永久損壞或者影響精度和線性。 傳感器是測(cè)量機(jī)構(gòu)最重要的部

21、件，目前常用的有電阻應(yīng)變是壓力傳感器和 電容式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器。選用是應(yīng)按著穩(wěn)定性、精度等級(jí)、 靈敏度、壽命和安裝環(huán)境依次作為優(yōu)先考慮。現(xiàn)比較如下：1. 電容式壓力傳感器穩(wěn)定性較差，精度和靈敏度高，壽命較短，對(duì)環(huán) 境要求苛刻，不易長(zhǎng)距離傳輸。2. 壓電式壓力傳感器穩(wěn)定性好，精度和靈敏度高，壽命長(zhǎng)，但大量程 的壓力傳感器有待進(jìn)一步研究。3. 電阻應(yīng)變式壓力傳感器穩(wěn)定性好，精度和靈敏度較高，壽命較長(zhǎng)， 對(duì)測(cè)量環(huán)境要求不太嚴(yán)格。電阻應(yīng)變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，內(nèi) 部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn) 換元件）受到拉伸或壓縮應(yīng)變片變形后

22、，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減 ?。亩闺姌蚴テ胶猓a(chǎn)生相應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)，供后續(xù)電路測(cè)量和處理。綜合考慮，本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的電子秤的是絕對(duì)壓力值，同時(shí)為了簡(jiǎn)化電路，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力，要求使用具有溫度補(bǔ)償能力的電阻應(yīng)變式 壓力傳感器。本設(shè)計(jì)選用CZAF-602壓力傳感器，其最大量程為5 Kgo CZAF-602壓力傳感器的接線圖如下：*輸入EXC紅色RED綸入SIG綠色GREEN輸入EXC黑色BLACKR3n R1J R4R2I R5綸出SIG 口色 white圖2-1壓力傳感器引岀線接線圖注釋?zhuān)汉赟-紅S+激勵(lì)電壓輸入端（簡(jiǎn)稱輸入端）綠+白 _GND重量毫伏信號(hào)輸出端（簡(jiǎn)稱輸出端）CZAF

23、-602壓力傳感器參數(shù)如下表:表2-1傳感器參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)綜合誤差：0. 02%F. S絕緣電阻：M5000MQ (100VDC)非線性：0. 01%F. S溫度補(bǔ)償范圍：- 10C+40C滯后：0. 02%F. S激勵(lì)電壓：3VDC12VDC重要性：0. 01%F. S使用溫度范圍：-20C+60C零點(diǎn)輸出： 1%F. S零點(diǎn)溫度影響：0. 01%F. S輸入阻抗：100010Q靈敏度溫度影響：0. 02%F. S輸出阻抗：10005Q安全過(guò)載范圍：120%靈敏度：l0. lmV/V極限過(guò)載范圍：150%蠕變：0. 02%F. S防護(hù)等級(jí)：IP662.2.2放大電路選擇稱重傳感器輸出電

24、壓振幅范圍02mV。而A/D轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求 為02V,因此放大環(huán)節(jié)要有1000倍左右的增益。對(duì)放大環(huán)節(jié)的要求是 增益可調(diào)的（7001500倍），根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況增益設(shè)為1000倍即 可，零點(diǎn)和增益的溫度漂移和時(shí)間漂移極小。按照輸入電壓2mV,分辨率 20000碼的情況，漂移要小于1PV。由于其具有極低的失調(diào)電壓的溫漂和 時(shí)漂（土1叩），從而保證了放大環(huán)節(jié)對(duì)零點(diǎn)漂移的要求。殘余的一點(diǎn)漂移 依靠軟件的自動(dòng)零點(diǎn)跟蹤來(lái)徹底解決。穩(wěn)定的增益量可以保證其負(fù)反饋回 路的穩(wěn)定性，并且最好選用高阻值的電阻和多圈電位器。由2. 2.1中稱重傳感器的稱量原理可知，電阻應(yīng)變片組成的傳感器是 把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成A

25、R/R,而應(yīng)變電阻的變化一般都很微小，例如傳感器 的應(yīng)變片電阻值120 Q,靈敏系數(shù)K=2,彈性體在額定載荷作用下產(chǎn)生的 應(yīng)變?yōu)?000 e ,應(yīng)變電阻相對(duì)變化量為：AR/R 二 KX 二 2X1000X10-6 =0. 002（2-1）由式2-1可以看出電阻變化只有0.24 0,其電阻變化率只有0. 2%o 這樣小的電阻變化既難以直接精確測(cè)量，又不便直接處理。因此，必須采 用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計(jì)的AR/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化，但是這個(gè)電 壓或電流信號(hào)很小，需要增加增益放大電路來(lái)把這個(gè)電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換 成可以被A/D轉(zhuǎn)換芯片接收的信號(hào)。在前級(jí)處理電路部分，我們考慮可以 采用以下幾種方案：

26、方案一、利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成前級(jí)處理電路；普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。由于A/D轉(zhuǎn) 換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號(hào)就會(huì)直接影響最后的測(cè)量精 度。所以，此種方案不宜采用。方案二、主要由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器，而構(gòu)成的前級(jí) 處理電路；差動(dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放（如LM324）做成一個(gè)差動(dòng)放大器。其設(shè)計(jì)電路如下圖:圖2-2利用普通運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動(dòng)放大器 方案（三）：采用專(zhuān)用儀表放大器，女山INA126, INA121等構(gòu)成前級(jí)處理 電路。下面舉例用INA128儀用儀表放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般說(shuō)來(lái)，集成化儀用放大器具有很高的共

27、模抑制比和輸入阻抗，因 而在傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中都是把集成化儀器放大器作為前置放大器。然而， 絕大多數(shù)的集成化儀器放大器，特別是集成化儀器放大器，它們的共模抑 制比與增益相關(guān)：增益越高，共模抑制比越大。而集成化儀器放大器作為 心電前置放大器時(shí)，由于極化電壓的存在，前置放大器的增益只能在幾十 倍以內(nèi)，這就使得集成化儀器放大器作為前置放大器時(shí)的共模抑制比不可 能很高。有學(xué)者試圖在前置放大器的輸入端加上隔直電容（高通網(wǎng)絡(luò)）來(lái) 避免極化電壓使高增益的前置放大器進(jìn)入飽和狀態(tài)，但由于信號(hào)源的內(nèi)阻 高，且兩輸入端不平衡，隔直電容（高通網(wǎng)絡(luò)）使等共模干擾轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅?干擾，結(jié)果適得其反，嚴(yán)重地?fù)p害了放大器的性能。為

28、了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放 大，設(shè)計(jì)電路如下：圖2-3 采用INA128設(shè)計(jì)的放大電路1）前級(jí)采用運(yùn)放Al和A2組成并聯(lián)型差動(dòng)放大器。理論上不難證明，在 運(yùn)算放大器為理想的情況下，并聯(lián)型差動(dòng)放大器的輸入阻抗為無(wú)窮大，共 模抑制比也為無(wú)窮大。更值得一提的是，在理論上并聯(lián)型差動(dòng)放大器的共 模抑制比與電路的外圍電阻的精度和阻值無(wú)關(guān)。2）阻容耦合電路放在由并聯(lián)型差動(dòng)放大器構(gòu)成的前級(jí)放大器和由儀器放 大器構(gòu)成的后級(jí)放大器之間，這樣可為后級(jí)儀器放大器提高增益，進(jìn)而提 高電路的共模抑制比提供了條件。同時(shí)，由于前置放大器的輸出阻抗很低, 同時(shí)又采用共模驅(qū)動(dòng)技術(shù)，避免了阻容耦合電路中的阻、容元件參數(shù)不對(duì) 稱（匹配）導(dǎo)致的共

29、模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的情況發(fā)生。3）后級(jí)電路采用廉價(jià)的儀器放大器，將雙端信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)輸出。 由于阻容耦合電路的隔直作用，后級(jí)的儀器放大器可以做到很高的增益， 進(jìn)而得到很高的共模抑制比。從理論上計(jì)算整個(gè)電路的共模抑制比為：CMRT（）tal = CMR x CMR2= LXL = XCMR.i =編 x CM R2或CMRRm = 201g Ald + CM&（2-2）式中：CMRTotal或CMR心泅一放大器的總共模抑制比；CM&第一級(jí)放 大器的共模抑制比；CM?或CM/?/?第二級(jí)放大器的共模抑制比；人八 Ac、和分別為第一級(jí)放大器和第二級(jí)放大器的差模增益和共模 增益。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，圖

30、2-3所示的電路采用圖中所給出的參數(shù)時(shí)，電路的 共模抑制比在120dB以上。有以上分析以及基于電子秤的要求精確度不是很高，所以采取方案 二，選擇由普通放大器所組成的差動(dòng)放大器作為本設(shè)計(jì)的信號(hào)放大電路。102.2.3 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇A/D轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會(huì)使得整個(gè)設(shè) 計(jì)毫無(wú)意義。目前，世界上有多種類(lèi)型的ADC,有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近 型、積分型ADC,也有近年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的S-A型和流水線型ADC,多 種類(lèi)型的ADC各有其優(yōu)缺點(diǎn)并能滿足不同的具體應(yīng)用要求。目前，ADC 集成電路主要有以下幾種類(lèi)型：(1) 并行比較A/D轉(zhuǎn)換器：如ADC0808.ADC0809等。并

31、行比較ADC是現(xiàn)今速度最快的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣速率在1GSPS以上，通常稱為 “閃爍式” ADCo它由電阻分壓器、比較器、緩沖器及編碼器四種分組成。 這種結(jié)構(gòu)的ADC所有位的轉(zhuǎn)換同時(shí)完成，其轉(zhuǎn)換時(shí)間主取決于比較器的開(kāi) 關(guān)速度、編碼器的傳輸時(shí)間延遲等。缺點(diǎn)是：并行比較式A/D轉(zhuǎn)換的抗干 擾能力差，由于工藝限制，其分辨率一般不高于8位，因此并行比較式 A/D適合于數(shù)字示波器等轉(zhuǎn)換速度較快的儀器中。(2) 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器：如：ADS7805、ADS7804等。逐次逼近 型ADC是應(yīng)用非常廣泛的模/數(shù)轉(zhuǎn)換方法，這一類(lèi)型ADC的優(yōu)點(diǎn)：高速， 采樣速率可達(dá)1MSPS；與其它ADC相比，功耗相當(dāng)?shù)停?/p>

32、在分辨率低于12 位時(shí)，價(jià)格較低。缺點(diǎn)：在高于14位分辨率情況下，價(jià)格較高；傳感器 產(chǎn)生的信號(hào)在進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換之前需要進(jìn)行調(diào)理，包括增益級(jí)和濾波，這 樣會(huì)明顯增加成本。(3) 積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器:如：ICL7135、ICL7109、ICL1549、MC14433 等。積分型ADC又稱為雙斜率或多斜率ADC,是應(yīng)用比較廣泛的一類(lèi)轉(zhuǎn)換 器。它的基本原理是通過(guò)兩次積分將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成與其平均值成 正比的時(shí)間間隔。與此同時(shí)，在此時(shí)間間隔內(nèi)利用計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行 計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。積分型ADC兩次積分的時(shí)間都是利用同一個(gè)時(shí) 鐘發(fā)生器和計(jì)數(shù)器來(lái)確定，因此所得到的表達(dá)式與時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)，其

33、轉(zhuǎn)換 精度只取決于參考電壓VR。此外，由于輸入端采用了積分器，所以對(duì)交 流噪聲的干擾有很強(qiáng)的抑制能力。若把積分器定時(shí)積分的時(shí)間取為工頻信11 號(hào)的整數(shù)倍，可把由工頻噪聲引起的誤差減小到最小，從而有效地抑制電 網(wǎng)的工頻干擾。這類(lèi)ADC主要應(yīng)用于低速、精密測(cè)量等領(lǐng)域，如數(shù)字電壓 表。其優(yōu)點(diǎn)是：分辨率高，可達(dá)22位；功耗低、成本低。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換 速率低，轉(zhuǎn)換速率在12位時(shí)為100300SPSo(4) 壓頻變換型ADC：其優(yōu)點(diǎn)是：精度高、價(jià)格較低、功耗較低。缺 點(diǎn)是：類(lèi)似于積分型ADC,其轉(zhuǎn)換速率受到限制，12位時(shí)為100300SPSo 考慮到本系統(tǒng)中對(duì)物體重量的測(cè)量和使用的場(chǎng)合，精度要求不是很苛刻，

34、 轉(zhuǎn)換速率要求也不高，而雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器精度高，具有精確的差分輸 入，重要的是輸入阻抗高，可自動(dòng)調(diào)零，有超量程信號(hào)輸出，全部輸出于 TTL電平兼容。且雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。對(duì)正負(fù)對(duì) 稱的工頻干擾信號(hào)積分為零，所以對(duì)50Hz的工頻干擾抑制能力較強(qiáng)，對(duì) 高于工頻干擾(例如噪聲電壓)已有良好的濾波作用。只要干擾電壓的平 均值為零，對(duì)輸出就不產(chǎn)生影響。尤其對(duì)本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號(hào)， 很容易受到工頻信號(hào)的影響。根據(jù)系統(tǒng)的精度要求以及綜合的分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用了 12位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832o ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高 分辨可達(dá)256級(jí)，可以

35、適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參 考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅 為32 US,據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度 快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的 更加方便。通過(guò)DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇oADC0832 的實(shí)物圖如下圖2-4所示：&謬 0832CCN圖 2-4 ADC0832 實(shí)物1222. 4鍵盤(pán)處理部分方案論證由于電子秤需要設(shè)置單價(jià)（十個(gè)數(shù)字鍵，一個(gè)小數(shù)點(diǎn)），總共需設(shè)置 13個(gè)鍵（包括一個(gè)清除鍵和一個(gè)確認(rèn)鍵）。本設(shè)計(jì)采用矩陣式鍵盤(pán)：矩陣式鍵盤(pán)的特點(diǎn)是把檢測(cè)線分成兩組，一

36、組為行線，一組列線，按鍵放在行線和列線的交叉點(diǎn)上。圖2-5給出了一 個(gè)4X4的矩陣鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)接口電路，圖中的每一個(gè)按鍵都通過(guò)不同 的行線和列線與主機(jī)相連這。4X4矩陣式鍵盤(pán)共可以安裝16個(gè)鍵，但只 需要8條測(cè)試線。當(dāng)鍵盤(pán)的數(shù)量大于8時(shí)，一般都采用矩陣式鍵盤(pán)。結(jié)合 本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，釆用4X4矩陣式鍵盤(pán)。0123Z/XR430XR89AB /RC /DEXFRR=5K圖2-5矩陣式鍵盤(pán)o 1 2 3 4 5 6 7 D D D DDDDD2. 3顯示電路部分的選擇數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項(xiàng)重要功能，是人機(jī)交換的主要組成部分，它 可以將測(cè)量電路測(cè)得的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)微處理器處理后直觀的顯示出來(lái)。數(shù)據(jù)顯 示

37、部分可以有以下兩種方案供選擇。顯示的組成有以下兩種方案可供選 擇：一是LED數(shù)碼管顯示，二是LCD液晶顯示兩種選擇。LCD液晶顯示器 是一種極低功耗顯示器，從電子表到計(jì)算器，從袖珍時(shí)儀表到便攜式微型 計(jì)算機(jī)以及一些文字處理機(jī)都廣泛利用了液晶顯示器。本設(shè)計(jì)采用的是 HJ12864ZW液晶顯示。其實(shí)物圖如下圖：圖2-6所示13圖2-6 HJ12864ZW實(shí)物圖2. 4超量程報(bào)警部分選擇智能儀器一般都具有報(bào)警功能，報(bào)警主要用于系統(tǒng)運(yùn)行出錯(cuò)、當(dāng)測(cè)量 的數(shù)據(jù)超過(guò)儀表量程或者是超過(guò)用戶設(shè)置的上下限時(shí)為提醒用戶而設(shè)置。 在本系統(tǒng)中，設(shè)置報(bào)警的目的就是在超出電子秤測(cè)量范圍以及總價(jià)不能正 常顯示時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警

38、信號(hào)，提示用戶，防止損壞儀器。超限報(bào)警電路是由單片機(jī)的I/O 口來(lái)控制的，當(dāng)稱重物體重量超過(guò) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)所允許的重量，通過(guò)程序使單片機(jī)的I/O值為低電平，從而三極 管導(dǎo)通，使蜂鳴器SPEAKER發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)使連接報(bào)警燈的I/O置為低 電平，則發(fā)光二極管導(dǎo)通，二極管發(fā)光。在設(shè)計(jì)過(guò)程中一定得注意發(fā)光二 極管的極性，否則，發(fā)光二級(jí)管是不會(huì)正常發(fā)光。14第三章硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路，此電路由一塊AT89S52單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、12864LCD顯示器、蜂鳴器及LED燈報(bào)警電路、CZAF-602壓力傳感電路。硬件設(shè)計(jì)框圖如下:圖3-1硬件電路設(shè)計(jì)框圖在本系統(tǒng)中用于稱量的主要器件是稱

39、重傳感器（一次變換元件），稱 重傳感器在受到壓力或拉力時(shí)會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，受到不同壓力或拉力是產(chǎn)生 的電信號(hào)也隨著變化，而且力與電信號(hào)的關(guān)系一般為線性關(guān)系。由于傳感 器輸出的為模擬信號(hào)，所以需要對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以便單片機(jī) 接收，因此電路中需要用進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。又由于本設(shè)計(jì)采用的是CZAF-602 電阻應(yīng)變式壓力傳感器，其輸出電壓為2mv左右不能夠使單片機(jī)和AD轉(zhuǎn) 換器正常工作，因此需要設(shè)計(jì)放大電路來(lái)使ADC0832的輸入電壓達(dá)到2v 左右，放大電路的增益應(yīng)為1000.單片機(jī)根據(jù)稱重傳感器輸出的電信號(hào)計(jì) 算出物體的重量。在本系統(tǒng)中，硬件電路的構(gòu)成主要有以下幾部分：AT89S52的最小 系

40、統(tǒng)構(gòu)成、數(shù)據(jù)采集、人-機(jī)交換電路等。3. 1AT89S52的最小系統(tǒng)電3. 1. 1單片機(jī)芯片AT89S52介紹AT89S52 是一種帶 8K 字節(jié) FLASH 存儲(chǔ) 器(FPEROMFlashProgrammable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能 CMOS158位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000次。該器件使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工 業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng) 可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng) 可編程Flas

41、h,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超 有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash, 256字節(jié) RAM, 32位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。 空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù) 工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工 作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。3. 1. 2單片機(jī)管腳說(shuō)明PDIP P2.2(A1D

42、P2.1 (A9) P2.0(A8：i圖3-2 AT89S52引腳圖vcc：供電電壓。16GND：接地。POD： PO 口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O 口。作為輸出口，每位 能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。 在這種模式下，P0不具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0 口也用來(lái) 接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上 拉電阻。P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，pl輸出 緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉

43、電阻把 端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引 腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）o此外，P1.0和Pl. 1分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入 （Pl. 0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（Pl. l/T2EX）o在flash編程 和校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能：P1.0 T2 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出Pl. 1 T2EX （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）Pl. 5 MOSI （在系統(tǒng)編程用）Pl. 6 MISO （在系統(tǒng)編程用）Pl. 7 SCK （在系統(tǒng)編程用）P2 口： P2 口是一

44、個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2輸出 緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻 把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的 引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）o在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出 高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8 位地址（如MOVXRI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi) 容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2 口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信17 號(hào)。P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的

45、8位雙向I/O 口，p3輸出緩 沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端 口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳 由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）o P3 口亦作為AT89S52特殊功 能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接 收一些控制信號(hào)。P3 口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，如下表所示：表3-1 P3.0 口引腳功能表P3 口引腳第二功能P3. 0RXD （串行口輸入）P3. 1TXD （串行口輸出）P3. 2INTO （外部中斷0輸入）P3. 3INT1 （外部中斷1輸入）P3.4TO

46、 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0）P3. 5T1 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1）P3. 6WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖輸出）P3. 7RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖輸出）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上 高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存 地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí), ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng) 用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE

47、脈沖。如想禁止ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置Oo此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX, MOVC指令是ALE才起 作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,18 置位無(wú)效。PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)， 當(dāng)AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳 過(guò)兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP：外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 OOOOH-FFFFH）, EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)

48、部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端）, CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令oFLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3. 1. 3 AT89S52的最小系統(tǒng)電路構(gòu)成AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路及單片 機(jī)構(gòu)成。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù) 位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開(kāi)始運(yùn) 行。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和

49、外部振 蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振）或陶瓷諧振器, 就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外 接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。當(dāng)MCS-51系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST （全稱RESET）出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期 以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片 機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式: 上電復(fù)位和上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操 作。上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)19行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位操作

50、使單片機(jī)進(jìn)入 初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器PC = OOOOH,這表明程序從0000H地 址單元開(kāi)始執(zhí)行。系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的 硬件狀態(tài)下。51單片機(jī)的復(fù)位是由RESET引腳來(lái)控制的，此引腳與高電 平相接超過(guò)24個(gè)振蕩周期后，51單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且 一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是 高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便 會(huì)執(zhí)行外部程序。3. 2數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集部分電路包括傳感器輸出信號(hào)電路、A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接 口電路。我們采用CZAF-602壓力傳感器，數(shù)

51、據(jù)采集模塊與單片機(jī)的接口 連接如圖3-3所示。P34A3 -5-電橋fl數(shù)據(jù)采集PJ5H1 CH1g放大與校正P3翅圖3-3數(shù)據(jù)釆集模塊與單片機(jī)接口電路ADC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D 轉(zhuǎn)換芯片、雙通道A/D轉(zhuǎn)換、輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容、5V電 源供電時(shí)輸入電壓在05V之間、工作頻率為250KHZ,轉(zhuǎn)換時(shí)間為32 uS、 一般功耗僅為15mW. 8P、14P-DIP （雙列直插）、PICC多種封裝、商用 級(jí)芯片溫寬為0 C to +70 C-,工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40 C to +85 C；。20 由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者

52、及企業(yè)歡迎，其 目前已經(jīng)有很高的普及率。ADC0832的管腳如圖3-4所示：U18VCCCSCLKCH0DICH1CCChJC17 52364ADC0832圖3-4 ADC0832管腳圖芯片接口說(shuō)明：CS片選使能，低電平芯片使能。CHO模擬輸入通道0,或作為IN+/-使用。CH1模擬輸入通道1,或作為IN+/-使用。GND芯片參考0電位（地）。DI數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。D0數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。CLK芯片時(shí)鐘輸入。Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制原理正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、Dio但由于

53、DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的 接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將D0和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使 用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和 DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電 平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處 理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通 道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電 平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用 于選擇通道功能。當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0進(jìn)行單通

54、道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+, CH1作為負(fù)輸入端21IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-, CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入 電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出D0進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù) 據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由D0端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7, 隨后每一個(gè)脈沖下沉D0端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低 位數(shù)據(jù)DATA0, 一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出。3. 3顯示電路與AT89S52單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)在2.

55、3顯不電路論證中，本設(shè)計(jì)采用是LCD顯不。在LCD驅(qū)動(dòng)時(shí)，需 在段電極和公共電極上施加交流電壓。若只在電極上施加DC電壓時(shí)，液 晶本身發(fā)生劣化。液晶驅(qū)動(dòng)方式包括靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)等驅(qū)動(dòng)方式。(1) 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)所有的段都有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路，表示段電極與公共電極之間連續(xù)施加 電壓。它適合于簡(jiǎn)單控制的LCD。(2) 多路驅(qū)動(dòng)方式構(gòu)成矩陣電極，公共端數(shù)為n,按照1/n的時(shí)序分別依次驅(qū)動(dòng)公共端, 與該驅(qū)動(dòng)時(shí)序相對(duì)應(yīng)，對(duì)所有的段信號(hào)電極作選擇驅(qū)動(dòng)。這種方式適合于 比較復(fù)雜控制的LCD。在多路驅(qū)動(dòng)方式中，像素可分為選擇點(diǎn)、半選擇點(diǎn) 和非選擇點(diǎn)。為了提高顯示的對(duì)比度和降低串?dāng)_，應(yīng)合理選擇占空比 (duty)和偏壓(bias) o施加在LCD上所表示的ON和OFF時(shí)的電壓有效 值與占空比和偏壓的關(guān)系如下：Vo: LC