基于單片機(jī)電子秤硬件電路設(shè)計(jì)

1、16 個(gè)按 鍵輸入復(fù)位電路蜂鳴器LCD 顯 示 器位碼驅(qū)基于單片機(jī)電子秤硬件電路設(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、按 鍵 輸 入電 路 、 時(shí)鐘 電路 、復(fù) 位電 路、 LCD顯示段碼驅(qū)動(dòng)電路 、 LCD顯示位碼驅(qū)動(dòng)電路 、 12位 LCD顯示器電路 、蜂鳴器電路。LCD 顯 示 器段碼驅(qū)10 位 LCD 顯示器電時(shí)鐘電路圖 3.1 硬件電路設(shè)計(jì)框圖在本系統(tǒng)中用于稱(chēng)量的主要器件是稱(chēng)重傳感器（一次變換元件） ，稱(chēng)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。由于稱(chēng) 重傳 感器 一般 的 輸出

2、范圍 為 0 20mV，對(duì) A/D 轉(zhuǎn) 換或單 片 機(jī)的 工作參 數(shù)來(lái) 說(shuō)不 能使 A/D 轉(zhuǎn)換和 單片 機(jī)正 常工 作，所 以需 要對(duì) 輸 出的 信號(hào)進(jìn)行放大。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。單 片機(jī)根據(jù)稱(chēng)重傳感器輸出的 電信號(hào)和速度傳感器輸出的速度信號(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： AT89C52的最小系統(tǒng)構(gòu) 成、電源電路、數(shù)據(jù)采集、人 - 機(jī)交換電路等。3.1 AT89S52 的最小系統(tǒng)電路3.1.1 單片機(jī)芯片 AT89S52介紹單片機(jī)采用 MCS-51系列單片機(jī)。由 ATME公L 司生產(chǎn)的 AT89S52

3、是一種低功 耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。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。 在單芯片上，擁有靈巧的 8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash ，使得 AT89S52為眾 多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、 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?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM

4、 、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。而且，它還具有一個(gè)看門(mén)狗 （WDT）定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器，如果程序沒(méi)有正常工作，就會(huì)強(qiáng)制整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位，還可 以在程序陷入死循環(huán)的時(shí)候， 讓單片機(jī)復(fù)位而不用整個(gè)系統(tǒng)斷電， 從而保護(hù)你的 硬件電路。AT89S52有40個(gè)引腳， 32個(gè)外部雙向輸入 / 輸出（ I/O ）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè) 外中斷口， 2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，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。其將通用的微處理器和Flash 存儲(chǔ)器結(jié)

5、合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。其芯 片引腳圖如上圖所示。圖3.2 AT89S52 引腳圖3.1.2. 單片機(jī)管腳說(shuō)明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL門(mén)流。當(dāng) P1口的 管腳第一次寫(xiě) 1時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可 以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，P1口緩沖器能接收輸 出 4TTL門(mén)電

6、流。 P1口管腳寫(xiě)入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部 下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收， 輸出 4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng) P2口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低， 將輸出電流。 這是由于內(nèi)部上拉的 緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八 位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀

7、寫(xiě)時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè)TTL門(mén)電 流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入， 由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL ）這是由于上拉的緣故。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）P3.2INT0（外部中斷 0輸入）P3.3INT1（外部中斷 1輸入）P3.4T0（定時(shí)器

8、 0外部脈沖輸入）P3.5T1（定時(shí)器 1外部脈沖輸入）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)振蕩器復(fù)位器件時(shí)， 要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PRO：G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 地位字節(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

9、脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。此時(shí)， ALE只有 在執(zhí)行MOV，X MOV指C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，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè) 機(jī)器周期兩次 /PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 這兩次有效的 /PSEN信號(hào) 將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng) /EA保持低電平時(shí)， 則在此期間外部程序存儲(chǔ)器 （0000H-FFFFH）， 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 注意加密方式 1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為 RESE；T 當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。

10、在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。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)部振蕩方式和外部振蕩方 式。在引腳 XTAL1和 XTAL2外接晶體振蕩器 （簡(jiǎn)稱(chēng)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)

11、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-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST（全稱(chēng) 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)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 PC0000H，這表明程序從 0000H

12、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 電源電路設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)需要，本系統(tǒng)中需要設(shè)計(jì)兩種不同級(jí)別的電源， 即傳感器需要 +12V 的電源，而系統(tǒng)其他芯片使用的是 5V 電源。考慮本次設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，使系 統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高產(chǎn)品的性價(jià)比，電源電路的 設(shè)計(jì)

13、決定采用如下方案：圖 3.3 電源電路圖220V的交流電經(jīng)過(guò)變壓器后輸出 15V的電壓，經(jīng)整流濾波電路后， 通過(guò) LM7812和 LM7905進(jìn)行 DC/DC變換得到 12V 和+5V、-5V 供器和系統(tǒng)的其他芯片 使用。在變壓器的原邊加入熔斷保護(hù)裝置和 MFC網(wǎng)絡(luò)，使得系統(tǒng)獲得的電源更穩(wěn) 定，效果更好，且電路短路時(shí)，熔斷裝置會(huì)迅速切斷電源，保護(hù)其他電路元件不 被損壞，供電電路如圖 3.3 所示。3.3 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)放大電路、 A/D 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口 電路。3.3.1 傳感器和其外圍以及放大電路設(shè)計(jì)傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)

14、輸出的裝置。用傳 感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確使用傳感器至關(guān)重要， 它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命， 乃至整個(gè)衡器的可靠性 和安全性。因此傳感器外圍電路的抗干擾能力是數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán) 節(jié)。傳感器檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觯?由于惠 斯登電橋具有很多優(yōu)點(diǎn)， 如可以抑制溫度變化的影響， 可以抑制側(cè)向力干擾， 可 以比較方便的解決稱(chēng)重傳感器的補(bǔ)償問(wèn)題等， 又因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最 高，各臂參數(shù)一致， 各種干擾的影響容易相互抵消， 所以在本設(shè)計(jì)中選用最終方 案我們選擇的是上海開(kāi)沐自動(dòng)化有限公司生產(chǎn)的 NS-TH1系列稱(chēng)

15、重傳感器，額定 載荷 20Kg，該稱(chēng)重傳感器均采用全橋式等臂電橋。由于傳感器輸出的電壓信號(hào)很小，是 mV級(jí)的電壓信號(hào)，因此為了提高系統(tǒng) 的抗干擾能力， 在傳感器外圍電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中， 增加了由普通運(yùn)放設(shè)計(jì)的差動(dòng) 放大器增益調(diào)節(jié)電阻 Rg 選用 10K 電阻，是為了滿足系統(tǒng)抗干擾的要求而設(shè)計(jì)。這是一個(gè)電阻應(yīng)變片式稱(chēng)重傳感器， 將電阻應(yīng)變片貼在金屬的彈性體 （即力敏感器）上，并連接成一差動(dòng)全橋電路。電阻應(yīng)變片實(shí)心軸沿軸向線應(yīng)變?yōu)椋簂3-1)實(shí)心軸沿圓周向線應(yīng)變?yōu)椋?-2)金屬材料的電阻相對(duì)變化公式為：R dRRR12EK(3-3)把 3-1 、3-1 代入 3-3 可以得到其輸出電壓為：U0kU

16、12FAE(3-4)其中 F 為壓力(即重物重量) A為受力面積 E為彈性材料的彈性模量。如果在電阻的兩側(cè)都加入應(yīng)變片，則其輸出為U 0 kU kU 6l 2 FEb0h(3-5)SP20C-G501 的輸出電壓為 1-5V 相應(yīng)壓力為 1-50KPa 。供 電電流 變動(dòng)會(huì)直接影響傳感器的輸出電壓，因此希望電流變動(dòng)要小。此外， 增大或減小驅(qū)動(dòng)電流可調(diào)整輸出電壓，但電流 過(guò)小，輸出電壓降低同 時(shí)抗噪聲能力減弱；電 流過(guò)大，會(huì)使傳感器發(fā)熱等，將對(duì)傳感器特性 影響加大。因 此在電路中使用 1mA的 驅(qū)動(dòng)電流。即 使用的電流為 1mA左右。 電路 中， 采用 通 用運(yùn) 算放 大器 LM324，由 穩(wěn)

17、態(tài)二 極管 VS提供 2.5V 的輸 出電 壓經(jīng) 電阻 R2和 R3分壓 得到基準(zhǔn) 電壓， 作為 運(yùn)放 A1輸 入 電壓，并 供給 1mA的電流。傳 感器的驅(qū)動(dòng)電流流過(guò)基準(zhǔn)電阻 R4，其 上 的壓降等于輸入電壓。R13和 R14為 失調(diào) 電 壓的 溫度 補(bǔ)償 電阻 ，阻 值選 擇 500k -1.5M 。 輸入采用高輸入阻抗的差動(dòng)輸入方式，再有差動(dòng)放大器電路進(jìn)行放 大，輸 出 1-5V 的 電壓 。RP2用 于調(diào) 整電 路 輸入 的靈 敏度 ，RP1用 于失調(diào) 電壓的調(diào)整，調(diào)整時(shí)，壓力為 0KPa 時(shí)輸出電壓為 1V，調(diào)整 RP1，當(dāng) 壓力為達(dá)到 20Kg 的力時(shí)，輸出電壓為 5V 即可。而

18、有 式 (3-5) 得三 運(yùn) 放 放 大 電 路 的 輸 出 信 號(hào) 與 輸 入 信 號(hào) 的 關(guān) 系 式 為：U0 RR43 1 2RR12 U1 U2通過(guò)上式可以看出，放大系數(shù)為R4 1 2R2(3-6)(3-7)代入數(shù)值可以計(jì)算出，其放大系數(shù)在70150 之間，完全符合設(shè)計(jì)要求有(3-6) 可以得到電橋輸入電壓U0 與被測(cè)重量 x 成正比，即R3R13-8)U0 xK0U r式中： Ur 電橋的電源電壓K0 傳感器系數(shù)3.3.2 A/D 轉(zhuǎn)換芯片與 AT89S52單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)AD574是美國(guó) Analog Device 公司生產(chǎn)的 12 位單片 A/D 轉(zhuǎn)換器。它采用逐 次逼近型的

19、A/D 轉(zhuǎn)換器， 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 25us，轉(zhuǎn)換精度為 0.05%，所以適合于 高精度的快速轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng)。 芯片內(nèi)部包含微處理器借口邏輯 (有三態(tài)輸出緩沖 器)，故可直接與各種類(lèi)型的 8 位或者 16 位的微處理器連接，而無(wú)需附加邏輯 接口電路，切能與 CMOS及 TTL電路兼容。 AD574采用 28 腳雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝， 其引腳圖如下 :圖 3.5 AD574 管腳圖A/D574有 5 根控制線，邏輯控制輸入信號(hào)有：A0：字節(jié)選擇控制信號(hào)。CE：片啟動(dòng)信號(hào)。/CS：片選信號(hào)。當(dāng) /CS=0，CE=1同時(shí)滿足時(shí)， AD574才處于工作狀態(tài)，否則 工作被禁止。R/-C：讀數(shù)據(jù) /轉(zhuǎn)換控制信號(hào)。

20、12/-8 ：數(shù)據(jù)輸出格式選擇控制信號(hào)。 當(dāng)其為高電平時(shí)， 對(duì)應(yīng) 12位并行輸出； 為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng) 8 位輸出。當(dāng) R/-C=0 ，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換：當(dāng) A0=0，啟動(dòng) 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換方式；當(dāng) A0=1， 啟動(dòng) 8 位轉(zhuǎn)換方式。當(dāng) R/-C=1，數(shù)據(jù)輸出， A0=0時(shí)，高 8 位數(shù)據(jù)有效； A0=1時(shí)，低 4 位數(shù)據(jù)有 效，中間 4 位為 0，高 4 位為三態(tài)。輸出信號(hào)有：STS：工作狀態(tài)信號(hào)線。當(dāng)啟動(dòng) A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)， STS為高電平；當(dāng) A/D轉(zhuǎn) 換結(jié)束時(shí)為低電平。 則可以利用此線驅(qū)動(dòng)一信號(hào)二極管的亮滅， 從而表示是否處 于 A/D 轉(zhuǎn)換。其它管腳功能如下：10Vin,20V

21、in ：模擬量輸入端，分別為 10V 和 20V 量程的輸入端，信號(hào)的另 一端接至 AGN。DDB11DB：0 12 位數(shù)字量輸出端，送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。REF OUT： 10V內(nèi)部參考電壓輸出端。REF IN ：內(nèi)部解碼網(wǎng)絡(luò)所需參考電壓輸入端。BIP OFF ：補(bǔ)償校正端，接至正負(fù)可調(diào)的分壓網(wǎng)絡(luò)， 0 輸入時(shí)調(diào)整數(shù)字輸出 為 0 ；AGND：接模擬地。DGN：D 接數(shù)字地。由于對(duì) AD574 8、10、12 引腳的外接電路有不同連接方式，所以 AD574與 單片機(jī)的接口方案有兩種， 一種是單極性接法， 可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào) 010V 或者 0 20V 的轉(zhuǎn)換；另一種為雙極性接法，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)

22、-5 +5V或者-10 +10V之間轉(zhuǎn)換。我們采用單極性接法，電路接 線 圖如下圖 3-4 所示:圖 3.6 AD574 與 AT89S52的接線圖根據(jù)芯片管腳的原理，無(wú)論啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換還是結(jié)果輸出，都要保證CE端為高電平，所以可以將單片機(jī)的 /RD引腳和/WR端通過(guò)與非門(mén)與 AD574的 CE端連接起 來(lái)。轉(zhuǎn)換結(jié)果分高 8位、低 4位與 P0口相連，分兩次讀入，所以 12/-8 端接地。 同時(shí)，為了使 CS、A0、 R/-C 在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)保持相應(yīng)的電平，可以將來(lái)自單 片機(jī)的控制信號(hào)經(jīng) 74LS373鎖存后再接入。 CPU可采用中斷、查詢或者程序延時(shí) 等方式讀取 AD574 的轉(zhuǎn)換結(jié)果，本設(shè)計(jì)

23、采用中斷方式，則將轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)STS端接到 P3.2（外部中斷 /INT0 ）。其工作過(guò)程如下：A. 當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)指令，并使 CE=1，/CS=0，R/-C=0， A0時(shí)， 進(jìn)行 12位 A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。B. CPU等待 STS狀態(tài)信號(hào)送 P3.2 口，當(dāng) STS由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，就表 示轉(zhuǎn)換結(jié)束。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，單片機(jī)通過(guò)分兩次讀外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作，讀取 12 位的轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。C. 當(dāng) CE=1，/CS=0，R/-C=1，A0=0 時(shí)，讀取高 8 位；當(dāng) CE=1，/CS=0，R/-C=1， A0=1時(shí)，讀取低 4 位。3.3.3 測(cè)量算法XSKA/D 轉(zhuǎn)換結(jié)D果 DU

24、與被測(cè)量 x 存在以下關(guān)系：DFS式中： S傳感器及其測(cè)量電路的靈敏度（即被測(cè)量 數(shù)）K 放大器的放大倍數(shù)Um A/D 轉(zhuǎn)換器滿量程輸入電壓DFS A/D轉(zhuǎn)換器滿量程輸出數(shù)字 而被測(cè)量 X總是以其測(cè)量數(shù)字 N和測(cè)量單位 x1 表示X x1N x1SK 將式（ 3-1D0 ）代U入m（N3-9 ）得DFSx1SK FS11 由上式可見(jiàn)U只m要滿足以下條件DFS就可以使 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 D 與被測(cè)量 x 的數(shù)值 N 相等，（3-9）X 轉(zhuǎn)換成電壓 U 的轉(zhuǎn)換系3-10）（3-11）（3-12 ）即 D=N ，在這種情況下將A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果作為被測(cè)量的數(shù)值傳送到顯示器顯示出來(lái)3.4 顯示電路與 A

25、T89S52單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)在 2.3 顯示電路論證中，本設(shè)計(jì)采用是 LCD顯示。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

26、的對(duì)比度和降低串?dāng)_，應(yīng)合理選擇占空比( duty )和偏壓 (bias) 。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:LCD驅(qū)動(dòng)電壓N:占空比(1/N)a: 偏壓 (1/a) 多路驅(qū)動(dòng)方式可分為點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)和幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。點(diǎn)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)適合于低占空 比應(yīng)用，它在各段數(shù)據(jù)輸出時(shí)，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)適合于高占空比應(yīng)用， 它在各幀輸出時(shí)，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。對(duì)于多灰度和彩色顯示的控制方法，通常采用幀頻控制(FRC)和脈寬調(diào)制(PWM方) 法。幀頻控制是通過(guò)減少幀輸出次數(shù)，控制輸出信號(hào)的有效值，來(lái)實(shí)現(xiàn) 多灰度和彩色控制。 而脈寬調(diào)制是通過(guò)改變段輸出信號(hào)脈寬， 控制輸出

27、信號(hào)的有 效值，來(lái)實(shí)現(xiàn)多灰度和彩色控制。如 圖 3.7 所 示 。圖 3.73.5 鍵盤(pán)電路與 AT89S52單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 矩陣式鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)與工作原理： 在鍵盤(pán)中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用， 通常將按鍵排列成矩陣形式。 在矩陣式鍵盤(pán)中， 每條水平線和垂直線 在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如 P1 口） 就可以構(gòu)成 4*4=16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤(pán)多出了一倍，而且線數(shù) 越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的鍵盤(pán)，而直接用端口 線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái) 做鍵盤(pán)是合

28、理的。矩陣式鍵盤(pán)的按鍵識(shí)別方法 ：確定矩陣式鍵盤(pán)上何鍵被按下介紹一種 “行掃 描法 ”。行掃描法 行掃描法又稱(chēng)為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按 鍵識(shí)別方法，如上圖所示鍵盤(pán)，介紹過(guò)程如下。判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下 將全部 行線 Y0-Y3 置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。 只要有一列的電平為低， 則表示鍵 盤(pán)中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4個(gè)按鍵之中。 若所有列線均為高電平， 則鍵盤(pán)中無(wú)鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有 鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。 其方法是：依次將行線置為低電平， 即在置某根行線為低電平時(shí)， 其它線為高電平。 在確定某根行

29、線位置為低電平后， 再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。 若某列為低， 則該列線與置為低電平的行線交叉 處的按鍵就是閉合的按鍵。在本 系統(tǒng)中 鍵盤(pán) 采用 矩陣 式鍵 盤(pán)并 采用 中斷 工作 方 式。 鍵盤(pán) 為 4 X 4 鍵盤(pán)，包括 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、十個(gè) 數(shù)字及確 認(rèn)和 清除鍵 。采 用中 斷工 作 方式 提高 了 CPU 的 利用 效率 ，沒(méi) 鍵按 下 時(shí)沒(méi) 有中斷 請(qǐng)求 ，有 鍵按 下 時(shí)， 向 CPU 提 出中 斷請(qǐng) 求， CPU 響 應(yīng)后 執(zhí)行 中 斷 服 務(wù) 程 序 ， 在 中 斷 程 序 中 才 對(duì) 鍵 盤(pán) 進(jìn) 行 掃 描 。下圖就是 鍵盤(pán)電路 與 AT89S52

30、單片機(jī)接口電路圖。圖 3.8 鍵盤(pán)電路與 AT89S52單片機(jī)接口電路圖3.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)+5VLS1S PEAKER圖 3.9 報(bào)警電路圖 當(dāng)電路檢測(cè)到稱(chēng)重的物體超過(guò)儀器的測(cè)量限制時(shí)， 將產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)給報(bào)警電 路。使報(bào)警電路報(bào)警從而提醒工作人員注意，超限報(bào)警電路如圖 3.9 所示。它是有 89S52的P2.6 口來(lái)控制的，當(dāng)超過(guò)設(shè)置的重量時(shí)（ 5Kg），通過(guò)程序 使 P2.6 口值為高電平，從而使三極管導(dǎo)通，報(bào)警電路接通，使蜂鳴器 SPEAKER 發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)使報(bào)警燈 LED發(fā)光。由于持續(xù)的聲音不能夠引起人們的關(guān)注， 所以本系統(tǒng)的報(bào)警電路采用間斷的聲音和頻閃的燈光來(lái)實(shí)現(xiàn)。 這一任務(wù)的

31、實(shí)現(xiàn)主 要靠程序來(lái)完成，在此不再贅述。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)是一件復(fù)雜的工作， 為了把復(fù)雜的工作條理化， 就要有相應(yīng)的步驟 和方法。其步驟可概括為以下三點(diǎn)： 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行具體的分析，找出合 理的計(jì)算方法及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 從而確定編寫(xiě)程序的步驟。 這是能否編制出高 質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 根據(jù)算法畫(huà)流程圖：畫(huà)程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以 減少出錯(cuò)的可能性。編寫(xiě)程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟， 選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋?lái)，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，即程序。程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是對(duì)利用 到的控制結(jié)構(gòu)類(lèi)程序做適當(dāng)?shù)南?/p>

32、制， 特別是限制轉(zhuǎn)向語(yǔ)句 （或指令 ） 的使用，從而 控制了程序的復(fù)雜性， 力求程序的上、 下文順序與執(zhí)行流程保持一致性， 使程序 易讀易理解，減少邏輯錯(cuò)誤和易于修改、調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的 軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、 初始化程序、 顯示子程序、 數(shù)據(jù)采集子程序和延時(shí)程序 等組成。系 統(tǒng) 上 電 后 ， 初 始 化 程 序 將 RAM 的 30H 5FH 內(nèi) 存 單 元 清 零 ，P2.6 引腳 置成 低電 平， 防止誤 報(bào)警。 主程序模塊主要完成編程芯片的初始化及按需要調(diào)用各模塊 （子程序） ，在 系統(tǒng)初始化過(guò)程中，將系統(tǒng)設(shè)置成 5Kg量程，并寫(xiě) 5Kg量程標(biāo)志。設(shè) 計(jì)流 程圖 如 圖 4.1 所 示 。4.2 子程序設(shè)計(jì)系 統(tǒng) 子 程 序 主 要 包 括 A/D 轉(zhuǎn) 換 啟 動(dòng) 及 數(shù) 據(jù) 讀 取 程 序 設(shè) 計(jì) 、鍵 盤(pán) 輸 入控制程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、以及中斷程序設(shè)計(jì)等。4.2.1