電子稱畢業(yè)設(shè)計

1、目 錄摘 要1第一章 緒 論21.1引言：21.2 選題背景與意義21.3 研究現(xiàn)狀21.3.1 影響因素21.3.2 產(chǎn)品質(zhì)量31.3.3 發(fā)展方向31.3.4 電子秤的智能化41.4 本文的結(jié)構(gòu)4第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計42.1 電子秤的設(shè)計要求42.1.1 基本要求42.1.2 特色與創(chuàng)新42.2 設(shè)計原理及設(shè)計基本思路：52.2.1系統(tǒng)的原理：52.2.2 系統(tǒng)的基本設(shè)計思路：52.3 系統(tǒng)總體設(shè)計方案比較與論證52.4單片機(jī)的選型：82.5輸入輸出設(shè)備指派:92.5.1 鍵盤輸入92.5.2 輸出顯示92.6系統(tǒng)電源10第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計133.1 基于at89s52的主控電路133

2、.1.1芯片介紹133.1.2 主控電路173.2 基于icl7135的前端信號處理電路183.2.1 芯片介紹183.2.2 信號處理電路223.3 人機(jī)交互界面243.3.1 鍵盤控制電路243.3.2 液晶顯示電路273.4 系統(tǒng)電源293.4.1 芯片介紹293.4.2 電源電路303.5 報警電路32第四章 軟件流程324.1 主程序流程圖324.2 主要中斷程序流程圖33參 考 文 獻(xiàn)35附錄1：原理圖36附錄2：pcb板圖37摘 要該設(shè)計以51系列單片機(jī)at89s52為控制核心，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能。在設(shè)計系統(tǒng)時，為了更好地采用模塊化設(shè)計法，分步的設(shè)計各個單元功能模塊，系統(tǒng)的

3、硬件部分可以分為最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互界面和系統(tǒng)電源四大部分。最小系統(tǒng)部分主要包括at89s52和擴(kuò)展的外部數(shù)據(jù)存儲器；數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器、信號的前級處理和a/d轉(zhuǎn)換部分組成，包括運(yùn)算放大器ad620和a/d轉(zhuǎn)換器icl7135；人機(jī)交互界面為鍵盤輸入和點(diǎn)陣式液晶顯示，主要使用zlg7289鍵盤控制芯片和ocm4x8c顯示器，可以方便的輸入數(shù)據(jù)和直觀的顯示中文。系統(tǒng)電源以lm317和lm337為核心設(shè)計電路以提供系統(tǒng)正常工作電源。軟件部分應(yīng)用單片機(jī)c語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了該設(shè)計的全部控制功能。該電子秤可以實(shí)現(xiàn)基本的稱重功能（稱重范圍為09.999kg，重量誤差不大于0.005kg）,

4、并發(fā)揮部分的顯示購物清單的功能，可以設(shè)置日期和設(shè)定十種商品的單價， 還具有超量程和欠量程的報警功能。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能齊全，精度高，具有一定的開發(fā)價值。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)；采樣電路；a/d轉(zhuǎn)換器；液晶顯示 第一章 緒 論1.1引言：質(zhì)量是測量領(lǐng)域中的一個重要參數(shù)，稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視。公元前，人們?yōu)榱藢ω浳锝粨Q量進(jìn)行估計，起初采用木材或陶土制作的容器對交換貨物進(jìn)行計量。以后，又采用簡單的秤來測定質(zhì)量。據(jù)考證，世界上最古老的計量器具出土于中東和埃及，最古老的衡器和砝碼出自于埃及。秤是最普遍、最普及的計量設(shè)備，電子秤取代機(jī)械秤是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然規(guī)律。低成本、高智能化的電子秤

5、無疑具有極其廣闊的市場前景。21世紀(jì)，電子產(chǎn)品變得越來越豐富，給人們帶來了很多很多的方便，其中電子秤成了人們生活中不可缺少的一部分。大大小小的市場電子秤能夠完成許多工作，為人們節(jié)省了時間，提高了工作效率。在超市里的一臺電子秤，它能很精確的稱出商品的重量，還能去除皮重，更主要的是，它其中預(yù)存了超市里商品的單價，當(dāng)稱出商品的重量后，電子秤馬上就能算出價格，不管幾種商品都能一一累加，最后列出清單，可以說非常的智能化，而且非常的精確。由此，顧客在購物的時候非常的放心，商家的效益也提高了，所以有了電子秤，顧客買的放心，商家也賣的開心了。1.2 選題背景與意義電子秤是日常生活中常用的電子衡器，廣泛應(yīng)用于超

6、市、大中型商場、物流配送中心。電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了以杠桿平衡為原理的傳統(tǒng)機(jī)械式稱量工具。相比傳統(tǒng)的機(jī)械式稱量工具，電子秤具有稱量精度高、裝機(jī)體積小、應(yīng)用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點(diǎn)，在外形布局、工作原理、結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的計量衡器。電子秤的設(shè)計首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號。輸出電壓信號通常很小，需要通過前端信號處理電路進(jìn)行準(zhǔn)確的線性放大。放大后的模擬電壓信號經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng)過單片機(jī)控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體的重量。 目前市場上使用的稱量工具，或者是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者運(yùn)行不可靠，且成本高，精度穩(wěn)定性不好，調(diào)正

7、時間長，易損件多，維修困難，裝機(jī)容量大，能源消耗大，生產(chǎn)成本高。而且目前市場上電子秤產(chǎn)品的整體水平不高，部分小型企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差且技術(shù)力量薄弱，設(shè)備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。因此，有針對性地開發(fā)出一套有實(shí)用價值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點(diǎn)，改善電子秤系統(tǒng)在應(yīng)用中的不足之處，具有現(xiàn)實(shí)意義。1.3 研究現(xiàn)狀1.3.1 影響因素隨著科技的進(jìn)步, 對電子秤的要求也越來越高。影響其精度的因素主要有: 機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器和數(shù)顯儀表。在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，因材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的限制, 會使力的傳遞出現(xiàn)誤差，而傳感器輸出特性存在非線性, 加上信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)存在的非線性，使得整個

8、系統(tǒng)的非線性誤差變得不容忽視。因此，在高精度的稱重場合，迫切需要電子秤能在線自動校正系統(tǒng)的非線性。此外，為了保證準(zhǔn)確、穩(wěn)定地顯示, 儀器內(nèi)部分辨率(主要是adc 的分辨率) 一般要比外部顯示分辨率高4 倍以上, 這就要求所采用的adc 具有足夠的轉(zhuǎn)換位數(shù)，而采用高精度的adc，自然增加了系統(tǒng)的成本。1.3.2 產(chǎn)品質(zhì)量目前市場上主流的電子秤根據(jù)使用功能的不同包括以下幾個類型：電子天平、電子計數(shù)秤、電子計價秤、電子臺秤、電子吊鉤秤、定量包裝秤以及條形碼電子秤等。面對種類如此繁多的電子秤，目前市場上存在許多不合格的電子秤產(chǎn)品。不合格問題主要表現(xiàn)在以下三個方面： 1、溫度試驗(yàn)項(xiàng)目不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；2、

9、濕熱試驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求； 3、抗電脈沖串試驗(yàn)和抗靜電放電試驗(yàn)項(xiàng)目不合格。造成產(chǎn)品不合格的原因主要有以下幾個方面： 1、 稱重傳感器的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，制約了電子秤產(chǎn)品整體質(zhì)量的提高；2、關(guān)鍵元器件未進(jìn)行篩選和通電老化，造成電子計價秤質(zhì)量失控； 3、部分產(chǎn)品設(shè)計上抗干擾能力不強(qiáng)；4、產(chǎn)品檢驗(yàn)把關(guān)不嚴(yán)。面對目前市場上電子秤產(chǎn)品的總體質(zhì)量不高的局面，除了加強(qiáng)對電子秤產(chǎn)品的日常監(jiān)督管理之外，還要從根本上推動技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)電子秤產(chǎn)品質(zhì)量的提高，更好地保護(hù)消費(fèi)者的合法權(quán)益。1.3.3 發(fā)展方向電子秤不僅要向高精度、高可靠方向發(fā)展，而且更需向多種功能的方向發(fā)展。據(jù)悉, 目前電子秤的附加功能主要有以下幾種：1

10、、電子秤附加了計算機(jī)信息補(bǔ)償處理裝置，可以進(jìn)行自診斷、自校正和多種補(bǔ)償計算和處理；2、具有皮重、凈重顯示等特種功能。電子秤有些已具備了動態(tài)稱量模式, 即通過進(jìn)行算術(shù)平均、積分處理和自動調(diào)零等方法, 消除上述的誤差；3、 附加特殊的數(shù)據(jù)處理功能。目前的電子秤有附加多種計算和數(shù)據(jù)處理功能, 以滿足多種使用的要求。今后, 隨著電子高科技的飛速發(fā)展, 電子秤技術(shù)的發(fā)展定將日新月異。同時, 功能更加齊全的高精度的先進(jìn)電子秤將會不斷問世, 其應(yīng)用范圍也會更加拓寬。1.3.4 電子秤的智能化電子秤的稱重功能是基于微電腦控制芯片處理器這一核心技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。由于目前在設(shè)計電子秤系統(tǒng)時大量地采用集成芯片，因此電子

11、秤系統(tǒng)已經(jīng)擺脫了以往的電子模式，正趨向智能化多元化方向發(fā)展。在此基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，比如與上位機(jī)的通訊，在上位機(jī)上利用圖形化界面的操作軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理等。電子秤由于自身的精度高、功能強(qiáng)和使用方便，實(shí)際使用的電子秤有較高的性價比，在很多領(lǐng)域完全可以取代那些機(jī)械式的稱重工具。在具體開發(fā)電子秤的系統(tǒng)時應(yīng)該根據(jù)用戶的客觀需要，再結(jié)合系統(tǒng)硬件和軟件，從而可以開發(fā)出一套實(shí)際使用價值極大的電子秤系統(tǒng)。目前，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微處理器應(yīng)用技術(shù)的日趨成熟，必將推進(jìn)基于微處理器為核心的電子秤系統(tǒng)功能的日趨完善，因此多元化智能電子秤具有廣泛的應(yīng)用前景和開發(fā)價值！1.4 本文的結(jié)構(gòu)文以電子秤的研發(fā)作

12、為應(yīng)用背景，對傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、單片機(jī)及其接口等技術(shù)進(jìn)行了分析。全文共分為六章，各章的主要內(nèi)容如下：第一章扼要地介紹了電子秤的概念、特點(diǎn)與相關(guān)研究背景； 第二章論證了系統(tǒng)方案，包括對原理的闡述，各種優(yōu)缺點(diǎn)的比較，屬于理論分析部分； 第三章通過對各種芯片的介紹以及對電路功能的分析，對系統(tǒng)硬件進(jìn)行了描述，給出了單片機(jī)的的控制方案；第四章簡單介紹了系統(tǒng)軟件流程；第五章對整個設(shè)計做了總結(jié)，歸納了存在的問題和進(jìn)一步研究的方向。第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計電子秤的應(yīng)用系統(tǒng)是由硬件和軟件所組成。硬件指單片機(jī)、擴(kuò)展的存儲器、擴(kuò)展的輸入輸出設(shè)備等部分；軟件是各種工作程序的總稱。硬件和軟件只有緊密配合、協(xié)調(diào)一致，才能提

13、高系統(tǒng)的性能價格比。從一開始設(shè)計硬件時，就應(yīng)考慮相應(yīng)軟件的設(shè)計方法，而軟件設(shè)計是根據(jù)硬件原理和系統(tǒng)的功能要求進(jìn)行的。2.1 電子秤的設(shè)計要求2.1.1 基本要求1、 電子秤稱重范圍：09.999kg；重量誤差不大于0.005kg；2、 液晶顯示：所稱物體重量、10種商品的購物清單等。2.1.2 特色與創(chuàng)新1、使用單片機(jī)為控制核心，大大簡化了系統(tǒng)的組成構(gòu)造，且單片機(jī)可拓展性強(qiáng)，可以很方便的對系統(tǒng)進(jìn)行拓展和應(yīng)用。2、使用鍵盤輸入數(shù)據(jù)，操作簡單，方便。3、中文液晶顯示所稱量的物品重量，同時還可顯示物品的名稱，數(shù)量，單價，金額和所有物品的總金額。4、具有去皮功能和金額累加計算功能。5、當(dāng)物品重量超過電

14、子秤量程，即過載情況或者是物品重量小于a/d轉(zhuǎn)換器所能轉(zhuǎn)換的最小精度，即欠量程的時候，具有超重報警功能。 2.2 設(shè)計原理及設(shè)計基本思路：2.2.1系統(tǒng)的原理：電子秤的工作原理。首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號。輸出電壓信號通常很小，需要通過前端信號處理電路進(jìn)行準(zhǔn)確的線性放大。放大后的模擬電壓信號經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng)過單片機(jī)控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體的重量。在實(shí)際應(yīng)用中，為提高數(shù)據(jù)采集的精度并盡量減少外界電氣干擾，還需要在傳感器與a/d芯片之間加上信號調(diào)整電路。2.2.2 系統(tǒng)的基本設(shè)計思路：按照設(shè)計的基本要求，系統(tǒng)可

15、分為三大模塊，數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊、人機(jī)交互界面模塊。其中數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器、信號的前級處理和a/d轉(zhuǎn)換部分組成。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送給控制器處理，由控制器完成對該數(shù)字量的處理，驅(qū)動顯示模塊完成人機(jī)間的信息交換。此部分對軟件的設(shè)計要求比較高，系統(tǒng)的大部分功能都需要軟件來控制。在擴(kuò)展功能上，本設(shè)計增加了一個過載、欠量程報警提示。 2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計方案比較與論證在設(shè)計系統(tǒng)時，針對各個模塊實(shí)現(xiàn)的功能來設(shè)計電子秤的方案有以下幾種：方案一 數(shù)碼管顯示方案結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖2.1 數(shù)碼管顯示方案此方案利用數(shù)碼管顯示物體重量，簡單可行，可以采用內(nèi)部帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)。由此設(shè)計出的電子

16、秤系統(tǒng)，硬件部分簡單，接口電路易于實(shí)現(xiàn)，并且在編程時大大減少程序量，在電路結(jié)構(gòu)上只有簡單的輸出輸入關(guān)系。缺點(diǎn)是：硬件部分簡單，雖然可以實(shí)現(xiàn)電子秤基本的稱重功能，但是不能實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的輸入，無法根據(jù)實(shí)際情況靈活地設(shè)定各種控制參數(shù)。由于數(shù)碼管只能實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)字和英文字符的顯示，不能顯示漢字以及其他的復(fù)雜字符，不能達(dá)到顯示購物清單的要求。又因?yàn)椴捎昧司哂心?shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)，系統(tǒng)電路過于簡單，系統(tǒng)硬件的擴(kuò)展必受到限制，電子秤的功能過于單一，達(dá)不到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。方案二 在前一種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加一鍵盤輸入裝置，增加外界對單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)設(shè)定，使電子秤實(shí)現(xiàn)稱重計價的功能。 結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示：圖2

17、.2 帶有鍵盤輸入的結(jié)構(gòu)簡圖此方案設(shè)計的電子秤，可以實(shí)現(xiàn)稱物計價功能，但是局限于數(shù)碼管的功能，在顯示時只能顯示單價、購物總額以及簡單的貨物代碼等。在顯示重量時，如果數(shù)碼管沒有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度必受到限制，所以此方案需要較多的數(shù)碼管接入電路中。這樣在處理輸入輸出接口時需要另行擴(kuò)展足夠多的i/o接口供數(shù)碼管使用，比較麻煩。方案三 前端信號處理時，選用放大、a/d轉(zhuǎn)換等措施，尤其在顯示方面采用具有字符圖文顯示功能的lcd顯示器。這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換的能力，而且滿足設(shè)計要求，可以顯示購物清單、所稱量的物體信息等相關(guān)內(nèi)容。結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示： 圖2.3 lcd顯示的方案目前單片機(jī)技

18、術(shù)比較成熟，功能也比較強(qiáng)大，被測信號經(jīng)放大整形后送入單片機(jī)，由單片機(jī)對測量信號進(jìn)行處理并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系譯碼顯示出被測物體的重量。由于系統(tǒng)需要的按鍵較多，因此要加一個鍵盤顯示管理芯片（zlg7289）。單片機(jī)控制適合于功能比較簡單的控制系統(tǒng),而且其具有成本低,功耗低,體積小算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng),技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是外圍電路比較復(fù)雜,編程復(fù)雜。使用這種方案會給系統(tǒng)設(shè)計帶來一定的難度。圖2.4 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)方案原理框圖方案四 采用現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)為控制核心采用現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)為控制核心，利用eda軟件編程，下載燒制實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)集成于一片xilinx公司的spartan系列xc

19、2s100e芯片上，體積大大減小、邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍廣等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路。采用fpga測頻測量精度高，測量頻率范圍大，而且編程靈活、調(diào)試方便，設(shè)計要求的精度較高，所以要求系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好，抗干擾能力要強(qiáng)。從下圖中可以看到系統(tǒng)的基本工作流程和各單元電路所用到的核心器件。其中控制器采用xilinx公司可編程器件fpga為核心，基于ise軟件平臺，采用vhdl編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、led和lcd驅(qū)動、時鐘芯片的i2c通訊、鍵盤控制等模塊。 圖2.5 電子秤系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖fpga的邏輯容量密度大，集成度高，可大大減少印刷電路板的空間，減低系統(tǒng)功耗，同時還可以提高設(shè)計

20、的工藝性和產(chǎn)品的可靠性。雖然以fpga為核心的電子秤系統(tǒng)很優(yōu)化，但只有在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中其高集成度才能更好得以體現(xiàn)。其主要在pc機(jī)接口卡的總線接口、程控交換機(jī)的信號處理與接口、雷達(dá)聲納系統(tǒng)的成像控制與數(shù)字處理、數(shù)控機(jī)床的測試系統(tǒng)等方面有廣泛應(yīng)用。鑒于本電子秤的設(shè)計并不太復(fù)雜，單片機(jī)完全能實(shí)現(xiàn)所需功能，所以在具體設(shè)計時，采用了第三種設(shè)計方案。2.4單片機(jī)的選型：選擇單片機(jī)型號的出發(fā)點(diǎn)有以下幾個方面：1、 市場貨源系統(tǒng)設(shè)計者只能在市場上能夠提供的單片機(jī)中選擇，特別是作為產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)，所選的單片機(jī)型號必須有穩(wěn)定、充足的貨源。2、 單片機(jī)性能應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的功能要求和各種單片機(jī)的性能

21、，選擇最容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的型號，而且能達(dá)到較高的性能價格比。單片機(jī)性能包括片內(nèi)硬件資源、運(yùn)行速度、可靠性、指令系統(tǒng)功能、體積和封裝形式等方面。影響性能價格比的因素除單片機(jī)的性能價格外，還包括硬件和軟件設(shè)計的容易程度、相應(yīng)的工作量大小，以及開發(fā)工具的性能價格比。3、 研制周期在研制任務(wù)重、時間緊的情況下，還要考慮所選的單片機(jī)型號是否熟悉，是否能馬上著手進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計。與研制周期有關(guān)的另一個重要因素是開發(fā)工具，性能優(yōu)良的開發(fā)工具能加快系統(tǒng)地研制進(jìn)程。at89s系列單片機(jī)是繼at89c系列之后推出的功能更強(qiáng)的新產(chǎn)品。at89s系列與at89c系列相比，運(yùn)算速度有了較大的提高，它的靜態(tài)工作頻率為0

22、33mhz，片內(nèi)集成有雙數(shù)據(jù)指針dptr、定時監(jiān)視器(watchdog timer，又稱看門狗)、低功耗休閑狀態(tài)及關(guān)電方式、關(guān)電方式下的中斷恢復(fù)等諸多功能，極大地滿足了各種不同的應(yīng)用要求。at89s52單片機(jī)是at89s系列中的增強(qiáng)型高檔機(jī)產(chǎn)品，它片內(nèi)存儲器容量是at89s51的一倍，即片內(nèi)8kb的flash程序存儲器和256b的ram。另外，它還增加了一個功能極強(qiáng)的、具有獨(dú)特應(yīng)用的16位定時計數(shù)器2等多種功能。在工程應(yīng)用中at89s52有一顯著的優(yōu)勢：不需要燒寫器，只借助pc 機(jī)的并口輸出和極為簡單的下載電路，便可將程序通過串行方式寫入單片機(jī)。并且下載電路可設(shè)計在系統(tǒng)中，可以隨時修改單片機(jī)的

23、軟件而不對硬件做任何改動。 由此，通過對目前主流型號的比較，我們最終選擇了at89s52通用的普通單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計。at89s52是一種兼容mcs51微控制器，工作電壓4.0v到5.5v，全靜態(tài)時鐘0 hz 到33 mhz，三級程序加密，32個可編程i/o口，2/3個16位定時/計數(shù)器，6/8個中斷源，全雙工串行通訊口，低功耗支持idle和power-down模式，power down模式支持中斷喚醒, 看門狗定時器，雙數(shù)據(jù)指針，上電復(fù)位標(biāo)志。我們在外面擴(kuò)展了32k數(shù)據(jù)存儲器，以滿足系統(tǒng)要求。2.5輸入輸出設(shè)備指派:2.5.1 鍵盤輸入鍵盤輸入是人機(jī)交互界面中重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用

24、戶指令的直接途徑。鍵盤是由若干個按鍵開關(guān)組成，鍵的多少根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的用途而定。鍵盤由許多鍵組成，每一個鍵相當(dāng)于一個機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)鍵按下時，觸點(diǎn)閉合，當(dāng)鍵松開時，觸點(diǎn)斷開。單片機(jī)接收到按鍵的觸點(diǎn)信號后作相應(yīng)的功能處理。因此，相對于單片機(jī)系統(tǒng)來說鍵盤接口信號是輸入信號。 方案一 intel8279是一種為8位微處理器設(shè)計的比較成熟的通用鍵盤/顯示器接口芯片，其功能有：接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)，并作預(yù)處理；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。但是在與單片機(jī)的連接時占用較多的接口資源。方案二 zlg7289是周立功單片機(jī)公司設(shè)計的串行輸入輸出可編程鍵盤/顯示芯片，有強(qiáng)大的鍵盤顯示功能，支持64鍵控

25、制，可以比較方便地擴(kuò)展系統(tǒng)。另外zlg7289內(nèi)部有譯碼電路，大大簡化了程序。因此，我們選擇功能更好的專用鍵盤顯示芯片zlg7289作為鍵盤掃描顯示芯片。2.5.2 輸出顯示方案一 全部采用數(shù)碼管顯示，數(shù)碼能顯示時鐘，以及被測物體的重量等信息。此方案顯示直觀，而且編程簡單，但若要同時顯示單價，金額售貨員編號等諸多信息則需要要大量的數(shù)碼管，而且不能顯示中文。由此增加了電路的復(fù)雜程度，也加大了編程的難度。方案二 采用可以設(shè)置顯示單價，金額，中文，購物日期等的lcd，它具有低功耗、可視面大、畫面友好及抗干擾能力強(qiáng)等功能，其顯示技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。lcd 顯示器的工作原理：液晶顯示器的主要材料是液態(tài)晶

26、體。它在特定的溫度范圍內(nèi)，既具有液體的流動性，又具有晶體的某些光學(xué)特性，其透明度和顏色隨電場、磁場、光照度等外界條件變化而變化。因此，用液晶做成顯示器件，就可以把上訴外界條件的變化反映出來從而形成現(xiàn)實(shí)的效果。雖然zlg7289具有控制數(shù)碼管顯示的功能，但考慮到本題目要求中文顯示，數(shù)碼管無法滿足，只能考慮用帶有中文字庫的液晶顯示器。由于可以分頁顯示，無需太大屏幕，我們選擇了點(diǎn)陣式12864型lcdocm4x8c。2.6系統(tǒng)電源系統(tǒng)需要多種電源，單片機(jī)需要5v電源，a/d轉(zhuǎn)換器需要5v，+1v，傳感器需要10v以上的線性電源（不能用開關(guān)電源，否則稱重數(shù)據(jù)不穩(wěn)定）。穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是

27、特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。方案一 采用三端固定穩(wěn)壓芯片7805和7812為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源。這個部分由整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等組成。如下圖：圖2.10 +5v電源電路圖在這里只給出了5v電源電路，+12v電源電路與+5v相似，因此不再畫出。78系列是輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器，輸出為正電壓，輸出電流可達(dá)1a。方案二 以lm317和lm337型號的芯片為核心來設(shè)計電源電路。選用初級220v、次級18v，功率為10w的變壓器兩只提供交流電源，經(jīng)過整流

28、穩(wěn)壓濾波后，再分別由lm317和lm337提供系統(tǒng)所需的直流穩(wěn)壓電源。lm317是一種外接很少元件就能工作的三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，它的三個接線端分別稱為輸入端、輸出端和調(diào)整端。它的內(nèi)部電路有比較放大器、偏置電路、恒流源電路和帶隙基準(zhǔn)電路等，它的公共端改接到輸出端，器件本身無接地端。所以消耗的電流都從輸出端流出，內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓（約1.2v）接至比較放大器的同相端和調(diào)整端之間。若接上外部的調(diào)整電阻r1、r2后，輸出電壓為 = (2.9)lm317的vref =1.2v, i adj =50a，由于調(diào)整端電流i adji1, 故可以忽略，式（2.9）可簡化為 （2.10）圖2.11 lm317結(jié)構(gòu)圖

29、lm337穩(wěn)壓器是與lm317對應(yīng)的負(fù)壓三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，它的工作原理和電路結(jié)構(gòu)與lm317相似。lm系列的特性有：可調(diào)整輸出電壓低到 1.25v；保證 1.5a 輸出電流；典型線性調(diào)整率 0.01%；典型負(fù)載調(diào)整率 0.1%；80db 紋波抑制比；輸出短路保護(hù)；過流、過熱保護(hù)；調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。系統(tǒng)的傳感器部分，傳感器電源的設(shè)計直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。實(shí)踐證明，若橋電源采用一級穩(wěn)壓，穩(wěn)壓器采用78系列，稱重誤差為10%，屏幕顯示的稱重數(shù)據(jù)變化較大，各部分之間協(xié)調(diào)性較差。若采用二級穩(wěn)壓，穩(wěn)壓器采用78系列，稱重誤差為3%左右，各部分之間協(xié)調(diào)性較好。由此可見電橋電壓的重要性。經(jīng)反復(fù)試

30、驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用差動式電源可將電源的波動部分中和掉，大大提高電橋輸出精度及穩(wěn)定性。另外，系統(tǒng)要求擴(kuò)大輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍，故使用它很不方便。 所以，具體設(shè)計時考慮到運(yùn)算放大器的放大能力與工作電壓的大小關(guān)系，以及電源芯片的自身優(yōu)勢等因素，最終選用了性價比比較高的lm317和lm337來設(shè)計電源電路，給系統(tǒng)提供正、負(fù)電壓，滿足系統(tǒng)正常工作電源的要求。系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)框圖如下所示：稱重傳感器 l-psiii濾波電路放大器 ad620a/d轉(zhuǎn)換器 icl7135at89s52單片機(jī)片外數(shù)據(jù)存儲器62256（32k）鍵盤控制芯片zzlg728964鍵鍵盤帶有中文字庫的點(diǎn)陣式128x64型的lcdoocm4x8c

31、數(shù)據(jù)采集部分人機(jī)交互界面單片機(jī)控制模塊 。部分，不包括系統(tǒng)電源部分圖2.12 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求以及系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能，在設(shè)計系統(tǒng)時可以分成以下幾個部分：單片機(jī)控制模塊，前端信號采集、處理、轉(zhuǎn)換模塊，人機(jī)接口界面以及系統(tǒng)電源部分（為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)超量程與欠量程的報警功能，還擴(kuò)展了報警電路）。3.1 基于at89s52的主控電路3.1.1芯片介紹1、芯片at89s52 at89s52單片機(jī)是atmel公司新近推出的高檔型at89s系列單片機(jī)中的增強(qiáng)型產(chǎn)品。atmel公司是美國20世紀(jì)80年代中期成立并發(fā)展起來的半導(dǎo)體公司。該公司的技術(shù)優(yōu)勢在于推出flash存儲器技術(shù)和

32、高質(zhì)量、高可靠性的生產(chǎn)技術(shù)，它率先將獨(dú)特的flash存儲技術(shù)注入于單片機(jī)產(chǎn)品中。其推出的at89系列單片機(jī)，在世界電子技術(shù)行業(yè)中引起了極大的反響，在國內(nèi)也受到廣大用戶歡迎。at89s52是一個低功耗,高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲器。器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的at89s52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決

33、方案。 at89s52具有如下特點(diǎn)：40個引腳，8k bytes flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），32個外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，3個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，at89s52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0hz，并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時計數(shù)器、串行口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適

34、應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性見下表： 表3.1 at89s52功能 兼容mcs-51指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫(1000次）isp flash rom 32個雙向i/o口 4.5-5.5v工作電壓 3個16位可編程定時/計數(shù)器 時鐘頻率0-33mhz 全雙工uart串行中斷口線 256x8bit內(nèi)部ram 2個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級加密位 看門狗（wdt）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的isp字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針引腳封裝如下圖所示：圖3.1 at89s52的引腳圖引腳功能說明：vcc/gnd： 電源/接地引腳；port 0：p0是一個8位漏極開

35、路型雙向i/o端口，端口置1(對端口寫1)時作高阻抗輸入端；p0還可以用作總線方式下的地址數(shù)據(jù)復(fù)用管腳，用來操作外部存儲器。在這種工作模式下，p0口具有內(nèi)部上拉作用。對內(nèi)部flash程序存儲器編程時，接收指令字節(jié)、校驗(yàn)程序、輸出指令字節(jié)時，要求外接上拉電阻；port 1：p1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/0端口，輸出時可驅(qū)動4個ttl。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用； 另外，p1.0、p1.1可以分別被用作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入(p1.0/t2)和觸發(fā)輸入(p1.1/t2ex)；對內(nèi)部flash程序存儲器編程時，接收低8位地址信息；port 2： p2是一個帶

36、有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/0端口；輸出時可驅(qū)動4個ttl。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用； p2口在存取外部存儲器時，可作為高位地址輸出；內(nèi)部flash程序存儲器編程時，接收高8位地址和控制信息； port 3： p3是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/0端口，輸出時可驅(qū)動4個ttl。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。 p3引腳功能復(fù)用見下表： 表3.2 p3引腳功能復(fù)用p3.0 串行通訊輸入(rxd) p3.1串行通訊輸出(txd) p3.2外部中斷0( int0) p3.3外部中斷1(int1) p3.4 定時器0輸入(t0) p3.5定時器1輸入(

37、t1)p3.6 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通wr p3.7外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通rd rst：在振蕩器運(yùn)行時，有兩個機(jī)器周期(24個振蕩周期)以上的高電平出現(xiàn)在此管腳時，將使單片機(jī)復(fù)位。只要這個管腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后p0p3口均置1，管腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器sfr全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為rom的00h處開始運(yùn)行程序；xtal1、xtal2 ：xtal1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，xtal2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到xtal1，而xtal2懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12mhz，時鐘頻率就

38、為6mhz。晶振的頻率可以在1mhz至24mhz內(nèi)選擇，電容取30pf左右。ale/prog：訪問外部存儲器時，ale(地址鎖存允許)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)，即使不訪問外部存儲器，ale端仍以不變的頻率輸出脈沖信號(此頻率是振蕩器頻率的1/6)，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，出現(xiàn)一個ale脈沖； psen：該引腳是外部程序存儲器的選通信號輸出端。當(dāng)at89s52由外部程序存儲器取指令或常數(shù)時，每個機(jī)器周期輸出2個脈沖，即兩次有效。但訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不會有脈沖輸出；ea/vpp：外部訪問允許端。當(dāng)該引腳訪問外部程序存儲器時，應(yīng)輸入低電平。要使at89s52只訪問外部程序存儲器(地址為00

39、00h-ffffh)， 這時該引腳必須保持低電平； 2、芯片74ls373鎖存器是具有保存功能的芯片，常用于通過一些引線傳送信號時，保存（記憶）這些引線上在時鐘作用前一時刻出現(xiàn)的地址信息，這種保存地址信息的鎖存器稱為地址鎖存器。74ls373是典型的鎖存器芯片，它是三態(tài)輸出的八位鎖存器。芯片內(nèi)含八個d型觸發(fā)器，其集成電路引腳如下圖：圖3.2 74ls373的引腳圖表3.3 74ls373功能表輸出控制 時鐘端cp數(shù)據(jù)輸入d三態(tài)輸出 0111010000 1高阻態(tài)當(dāng)時鐘端cp=1（高電平）時，q 端輸出將隨數(shù)據(jù)輸入d而變。當(dāng)cp=0（低電平）時，d觸發(fā)器輸出將鎖存已建立的電平。當(dāng)輸出控制端e=0

40、（低電平）時，將使八個輸出處于正常工作狀態(tài)（高電平或低電平輸出）。當(dāng)e=1（高電平）時，將使鎖存器輸出處于高阻狀態(tài)，從而不多總線加載，即不會影響總線上的數(shù)據(jù)。輸出控制端不影響觸發(fā)器的內(nèi)部鎖存功能，即已有的鎖存數(shù)據(jù)仍然保留，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉，新的數(shù)據(jù)也可被置入。3、 芯片62256隨機(jī)存取存儲器簡稱ram(random access memory)。使用ram時既能從任一指定地址讀取（取出）數(shù)據(jù)，也能寫入（存入）數(shù)據(jù)，所以又叫讀寫存儲器。它讀、寫方便，但一旦斷電，所存儲的數(shù)據(jù)也隨即丟失，因此不利于數(shù)據(jù)的長期保存。數(shù)據(jù)存儲器用于存儲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果等，所以外部數(shù)據(jù)存儲器能隨機(jī)讀

41、/寫。62256的引腳符號功能如下：表3.4 62256功能表引腳符號功能a0a14地址輸入線d0d7雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線片選信號輸入線，低電平有效讀選通信號輸入線寫選通信號輸入線工作電源+5vgnd線路接地3.1.2 主控電路 p1口和p2.0p2.6口作為地址總線，其中p1口作為低地址線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，p2.0p2.6口做高地址線。p2.7作為62256的片選控制總線，ale接鎖存器74ls373的使能端。p3.6和p3.7作為外部數(shù)據(jù)存儲器寫/讀選通信號輸出端分別接62256的/we和/oe端。主控電路圖如下： 圖3.3 主控電路圖3.2 基于icl7135的前端信號處理電路3.2.1 芯片介

42、紹1、l-psiii型稱重傳感器l-ps型鋁制稱重傳感器為雙孔懸臂梁形式，是電子計價秤的專用產(chǎn)品，也可用于制造由單只傳感器構(gòu)成的電子案秤，臺秤及專用衡器等。主要技術(shù)指標(biāo)參考下表：表3.5 l-psiii型稱重傳感器電氣特性準(zhǔn)確度等級c3 0.02 0.03額定載荷kg3、6、10、20、30、50靈敏度mv/v1.80.08非線性%f.s.0.02滯后0.02重復(fù)性0.02蠕變%f.s./30min0.02蠕變恢復(fù)零點(diǎn)輸出%f.s.1零點(diǎn)溫度系數(shù)%f.s./100.02額定輸出溫度系數(shù)輸入電阻415445輸出電阻349355絕緣電阻m5000供橋電壓v12（dc/ac）溫度補(bǔ)償范圍-10+50

43、允許溫度范圍-20+60允許過負(fù)荷%f.s120極限過負(fù)荷%f.s200四角誤差%f.s0.03連接電纜mm3.8300接線方式輸入（+）: 紅 輸入（-）:白 輸出（+）:綠 輸出output（-）:藍(lán) 屏蔽 : 黃而我們在具體實(shí)現(xiàn)采集的模擬量時，出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮并沒有在系統(tǒng)中采用l-psiii型傳感器，而是直接從系統(tǒng)的電源電路中引出一個毫伏級的電壓作為待采樣的模擬量。2、 ad620放大器ad620 是一種低耗高精度儀表放大器。僅需一個外接電阻即可得到11000范圍內(nèi)的任意增益；2.3v18v的電源電壓；低功耗，最大電源電流1.3ma ，最大輸入失調(diào)電壓125uv，最大溫度漂移1uv/，

44、最大輸入偏移電流20na；最小共模抑制比93db（增益=10）；輸入電壓噪聲9nv（1khz）；0.28uv噪聲 （0.1hz10hz）；帶寬120khz（增益=100）；建立時間15us（0.01%）。ad620的增益是用電阻rg來決定的，即用引腳1和8之間的阻抗來決定的。使用0.1%1%的電阻，ad620就能提供精確的增益。對g（增益）=1，rg引腳不連接（即rg為無窮大）。其他的任何增益可按： （3.1）計算。3、 icl7135icl7135是一種雙積分式4位半單片a/d轉(zhuǎn)換器，其工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間（脈沖寬度信號）或頻率（俯沖頻率），再通過定時器（計數(shù)器）獲得數(shù)字信號。其內(nèi)

45、部結(jié)構(gòu)分為模擬部分和數(shù)字部分。其中模擬部分受邏輯電路控制，通過12個模擬開關(guān)以導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)將一個轉(zhuǎn)換周期分為4段：自校零段、被測電壓積分采樣段、參考電壓回積段和積分器加零段。芯片引腳封裝如下圖所示：圖3.4 icl7135引腳圖其引腳功能如下：1腳（）： 電源端；2腳（）：基準(zhǔn)電壓輸入端；3腳（）：模擬地；4腳（）： 積分器輸入端，接積分電容；5腳（）： 積分器和比較器反相輸入端，接自零電容；6腳（）： 緩沖器輸出端，接積分電阻；7腳（）：基準(zhǔn)電容正端；8腳（）：基準(zhǔn)電容負(fù)端；9腳（）： 被測信號負(fù)輸入端；10腳（）： 被測信號正輸入端；11腳（）： 電源端；12、1720腳（）： 位掃描輸

46、出端；1316腳（）： 碼輸出端；21腳（）： 忙狀態(tài)輸出端；22腳（）： 時鐘信號輸入端；23腳（）： 負(fù)極性信號輸出端；24腳（）： 數(shù)字地端；25腳（）： 運(yùn)行讀數(shù)控制端；26腳（）： 數(shù)據(jù)選通輸出端；27腳（）： 超量程狀態(tài)輸出端；28腳（）： 欠量程狀態(tài)輸出端。icl7135的主要性能特點(diǎn)為：1、輸入阻抗可達(dá)到1000m；2、自動校零；3、有精確的差分輸入；4、自動判別信號極性；5、有超量程、欠量程輸出信號；6、采用位掃描與碼輸出；7、輸出全部與ttl兼容。icl7135的電參數(shù)：表3.6 電參數(shù)參數(shù)電源電壓時鐘頻率基準(zhǔn)電容校零電容參數(shù)值5v2v401m 11icl7135外圍電路的

47、參數(shù)選擇與整定由于icl 7135內(nèi)部沒有振蕩器，所以需要外接。但a/d轉(zhuǎn)換器精度與時鐘頻率的漂移無關(guān)。正向積分時間t1和反向積分時間t2按相同比例增加并不影響測量的結(jié)果。icl7135的時鐘頻率典型值為200khz最高允許為1200khz，時鐘頻率越高，轉(zhuǎn)換速度越快。每輸出一位bcd碼的時間為200個時鐘周期，選通脈沖位于數(shù)據(jù)脈沖的中部，如果時鐘頻率太高，則數(shù)據(jù)的接受程序還沒有接受完畢，數(shù)據(jù)就已經(jīng)消失了?？紤]到此系統(tǒng)頻率要求不是太高，因此我們?nèi)r鐘頻率值500khz。對于這個時鐘頻率，本設(shè)計采用阻容方式實(shí)現(xiàn)基本的振蕩電路得到。因?yàn)閕cl7135芯片內(nèi)部的基準(zhǔn)源一般容易受到溫度的影響，而基準(zhǔn)電

48、源的變化會直接影響轉(zhuǎn)換精度。所以本系統(tǒng)采用外接基準(zhǔn)源，由三端可調(diào)穩(wěn)壓器lm317穩(wěn)壓后提供，接典型值1v。圖中c3是基準(zhǔn)電容；c1和r2為積分元件；c2為自零電容；r6和c4組成標(biāo)準(zhǔn)的濾波網(wǎng)絡(luò)。由于a/d轉(zhuǎn)換器精度與外接的積分電阻、積分電容的精度無關(guān)，故可以降低對元件質(zhì)量的要求。不過積分電容和積分電容的介質(zhì)損耗會影響到a/d轉(zhuǎn)換器的精度，所以應(yīng)采用介質(zhì)損耗較小的聚丙乙烯電容。1、時鐘頻率fck的選擇 （3.2）式中，ff為干擾信號的頻率，最大的干擾信號一般為供電電源的干擾，其頻率為50hz。對于icl7135，取n=10000，并取k=1，則fck=500khz。2、積分電阻rint （3.3

49、） 式中，vxm為滿量程電壓，取2v，則rint=100k。3、積分電容cint （3.4） 對于icl7135，n=10000，取vm=4v，fck=500khz，所以cint=0.1uf。4、74ls15774ls157是四2選1數(shù)字多路開關(guān)（數(shù)據(jù)選擇器）。下表是74ls157的功能表。由表可見，當(dāng)輸出使能控制端/g=1時，輸出腳4y1y均為0。當(dāng)/g=0和數(shù)據(jù)選擇控制輸入端s（/a b）=0時，輸出y等于a組輸入，即4y、3y、2y、1y分別等于4a、3a、2a、1a；當(dāng)/g=0和數(shù)據(jù)選擇控制輸入端s（/a b）=1時，4y、3y、2y、1y分別等于4b、3b、2b、1b。 表3.7 7

50、4ls157功能表輸 入輸 出 s g4a 3a 2a 1a4b 3b 2b 1b4y 3y 2y 1y 1 0 0 0 0 0 0d3 d2 d1 d0 d3 d2 d1 d0 1 0 d3 d2 d1 d0d3 d2 d1 d03.2.2 信號處理電路 1、濾波放大電路圖3.5 信號濾波放大圖上圖中電容c5、c6用來濾除采樣信號電壓中的高頻噪聲，選用0.1uf的普通獨(dú)石電容；電容c7、c84用來濾除采樣信號電壓中的低頻噪聲，選用22uf的普通獨(dú)石電容。電阻r3、r4選用較小的阻值，因?yàn)椴蓸有盘栯妷褐抵挥泻练?，所以其阻值不宜太大，否則導(dǎo)致放大器由于輸入電流太小而放大效果不明顯。微弱信號vi

51、1和vi2被分別放大后從ad620的第6腳輸出。a/d轉(zhuǎn)換器icl7135的輸入電壓變化范圍是-2v+2v，傳感器的輸出電壓信號在020mv左右，因此放大器的放大倍數(shù)在200300左右，可將r9接成1k的滑動變阻器。由于icl7135對高頻干擾不敏感，所以濾波電路主要針對工頻及其低次諧波引入的干擾。因?yàn)閴毫π盘栕兓志徛?，所以濾波電路可以把頻率做得很低。圖中的lm741的輸出端與ad620的地端相連，lm741的2腳與6腳相連構(gòu)成電壓跟隨器，r15與正負(fù)電源相接，通過改變r15的阻值可使vo與 ret之間的壓差變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)零、去皮的功能。2、icl7135與單片機(jī)的接口 在讀取a/d轉(zhuǎn)換

52、后的結(jié)果時，選用數(shù)據(jù)選擇器作為數(shù)據(jù)讀取的控制器，這樣簡化了icl7135與單片機(jī)的接口電路，便于硬件設(shè)計與軟件編程的實(shí)現(xiàn)。在icl7135進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束后輸出的/strb負(fù)脈沖引起at89s52中斷。同時在第一個/stb負(fù)脈沖時由軟件將p1.7口置0，因而使s=0，使74ls157的y（1y，2y，3y，4y）=a（4a，3a，2a，1a）。at89s52讀p1.0p1.3口便讀得bcd碼，此時d5=1。此后， d4，d3，d2，d1輪流為“1”，即可讀得千位、百位、十位和個位的bcd碼。前端信號處理電路設(shè)計如下：圖3.6 信號數(shù)模轉(zhuǎn)換圖icl7135的輸出時序 圖3.7 輸出時序圖在a/

53、d轉(zhuǎn)換結(jié)束后立即更新輸出鎖存器并不斷地掃描輸出bcd碼。在a/d轉(zhuǎn)換期間busy為低電平，轉(zhuǎn)換完畢后busy變?yōu)楦唠娖?。a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束后立刻順序并連續(xù)不斷地輸出位驅(qū)動信號d5、d4、d3、d2、d1（均為正脈沖）。當(dāng)d5為高電平時，b8、b4、b2、b1是萬位bcd碼。同樣當(dāng)d4為高電平時，b8、b4、b2、b1是千位bcd碼。同理d3、d2、d1為正脈沖時各對應(yīng)百、十、個位的bcd碼。在a/d轉(zhuǎn)換完畢后，還連續(xù)輸出5個/stb負(fù)脈沖，它們分別位于d5、d4、d3、d2、d1正脈沖的中間，脈沖寬度為t/2。在設(shè)計時，還考慮過使用另一種接口電路，它巧妙地運(yùn)用了icl7135 地“busy”端功能，只要一個i/o口和單片機(jī)內(nèi)部的一個定時器就可把icl7135的數(shù)據(jù)送人單片機(jī)，可以節(jié)省大量的單片機(jī)資源，減小系統(tǒng)的體積。原理如