門(mén)式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)機(jī)械工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)

1、= 摘 要本設(shè)計(jì)為良好完成門(mén)式起重機(jī)關(guān)于安全監(jiān)控的基礎(chǔ)操縱功能，從主控芯片入手，采用AT89S52單片機(jī)。為使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為高效，將分步驟進(jìn)行到底，以模塊化設(shè)計(jì)法，階段性的分板塊做好計(jì)劃。將系統(tǒng)的硬件分為主控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互處理三大組成部分。以AT89C52、復(fù)位電路及晶振電路為代表的主控系統(tǒng)部分；高精度電阻應(yīng)變式傳感器、信號(hào)的前級(jí)處理和A/D轉(zhuǎn)換組成的數(shù)據(jù)采集部分，其中包括橋式測(cè)量電路、放大電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；人機(jī)交互界面部分包含鍵盤(pán)輸入、數(shù)碼管顯示，主要使用4*4 矩陣鍵盤(pán)、數(shù)碼管顯示模塊；通過(guò)單片機(jī)C語(yǔ)言對(duì)軟件實(shí)行編程，以完成該設(shè)計(jì)的所有控制功能。【關(guān)鍵詞】: AT89C51；壓力

2、傳感器；數(shù)碼管；矩陣鍵盤(pán)一、緒論1.1選題背景及意義相對(duì)其他起重設(shè)備而言，門(mén)式起重機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、作業(yè)范圍大、適應(yīng)面廣及安全可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，因此其被廣泛應(yīng)用于港口運(yùn)輸業(yè)和造船業(yè)中。但是于現(xiàn)實(shí)情況下，大部分門(mén)式起重機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中都處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因超載和誤操作因素產(chǎn)生的事故屢屢發(fā)生。由于持續(xù)進(jìn)步的自動(dòng)化測(cè)量技術(shù)，人們對(duì)于功能、精確性、智能化、性能與價(jià)格比等的要求，過(guò)去已有的門(mén)式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)已不再滿足。為此，設(shè)計(jì)一款具有功能完善、高智能化水平與性?xún)r(jià)比的門(mén)式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)尤為重要，近年來(lái)逐漸成為了國(guó)內(nèi)外各大公司討論的熱門(mén)話題。1.2研究?jī)?nèi)容本次設(shè)計(jì)主要的研究?jī)?nèi)容是實(shí)現(xiàn)門(mén)式起重

3、機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)。整個(gè)門(mén)式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)于被吊物體重量的測(cè)量、顯示和重量超重報(bào)警。具體來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)以采用單片機(jī)為總控制中心，首先經(jīng)由采集數(shù)據(jù)電路對(duì)被吊物體稱(chēng)重，數(shù)據(jù)處理經(jīng)單片機(jī)主控電路完成、然后通過(guò)人機(jī)交互電路的矩陣鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入以及數(shù)碼管顯示電路進(jìn)行稱(chēng)量信息顯示。如若被吊物體超過(guò)提前預(yù)設(shè)的總重量，門(mén)式起重機(jī)的操作人員聽(tīng)到蜂鳴器發(fā)出的蜂鳴聲就知道需要減輕被吊物體重量，以防止意外情況的發(fā)生。1.3研究意義在碼頭、港口以及船舶等生產(chǎn)制造裝備過(guò)程中，近些年來(lái)起重機(jī)使用越加頻繁。然而較高的風(fēng)險(xiǎn)因素也隱藏在其運(yùn)行狀態(tài)中，安全事故偶有發(fā)生，對(duì)于人員安全及經(jīng)濟(jì)益損抱有很大風(fēng)險(xiǎn)。由

4、此，管理者最為關(guān)注的問(wèn)題之一則是起重設(shè)備在運(yùn)行中的安全問(wèn)題。為從源頭遏制事故的發(fā)生次數(shù)，經(jīng)技術(shù)層次對(duì)起重機(jī)安全智能監(jiān)控進(jìn)行更新升級(jí)。要想明晰事故發(fā)生原因首先要掌握起重機(jī)操作過(guò)程情況，追根溯源，時(shí)刻監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于故障問(wèn)題的發(fā)生能于第一時(shí)間進(jìn)行反饋與提示，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行適時(shí)診斷，因此關(guān)于起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究在實(shí)際應(yīng)用層面具有重要意義。1.4本文結(jié)構(gòu)安排本文主要的工作安排：第1章， 簡(jiǎn)單論述議題的研究背景，表明研究的現(xiàn)實(shí)意義。并進(jìn)一步闡述本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所需研究的主要內(nèi)容，指出整個(gè)門(mén)式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于被吊物體重量的測(cè)量、顯示和重量超重報(bào)警。最后對(duì)論文的結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行確定。 第2章， 通

5、過(guò)闡述本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的門(mén)式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)，針對(duì)性提出設(shè)計(jì)方案，并做進(jìn)一步分析與探討，最后針對(duì)于該系統(tǒng)中需要用到的核心電子元器件進(jìn)行選型。第3章，闡述硬件的整體設(shè)計(jì)過(guò)程，同時(shí)詳細(xì)說(shuō)明電路的工作原理；第4章，對(duì)文章進(jìn)行總結(jié)與反思，同時(shí)展望未來(lái)。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)分析 本次需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)關(guān)于門(mén)式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體實(shí)現(xiàn)要求如下：1.、能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于不大于20噸的物體進(jìn)行稱(chēng)重。2、整個(gè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的微控制器來(lái)進(jìn)行控制，需要具有較高的自動(dòng)化性能。3、具備通過(guò)適當(dāng)?shù)娘@示部件來(lái)顯示被吊物體重量功能。4、可以利用按鍵完成對(duì)于被吊物體重量的設(shè)定。5、一旦被吊物體超過(guò)所預(yù)設(shè)的被

6、吊重量，系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)報(bào)警部件來(lái)發(fā)出報(bào)警提示。2.2系統(tǒng)總體框架 通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)分析，確定本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的系統(tǒng)整體框架。邏輯線路為首先通過(guò)應(yīng)變片式傳感器進(jìn)行測(cè)量，對(duì)模擬信號(hào)放大與模數(shù)轉(zhuǎn)換，再進(jìn)入單片機(jī)處理，最后一步則是經(jīng)數(shù)碼管顯示模塊進(jìn)行顯示。一旦被吊物體超過(guò)按鍵模塊所設(shè)置的總量，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)啟動(dòng)蜂鳴器來(lái)進(jìn)行報(bào)警提示，從而使得門(mén)式起重機(jī)處于一個(gè)安全的狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，分別為STC89C52控制單元、重量采集單元、按鍵設(shè)置單元、液晶顯示單元、蜂鳴器報(bào)警單元。整體結(jié)構(gòu)路徑圖如2-1：圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)各功能模塊說(shuō)明：(1)單片機(jī)主控單元：該單元用于整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，該單片機(jī)芯片具

7、有性能可靠、性?xún)r(jià)比較高的特點(diǎn)，通過(guò)該芯片可實(shí)現(xiàn)對(duì)于整個(gè)門(mén)式其中安全監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。(2)按鍵設(shè)置單元：用于對(duì)被吊物體的重量進(jìn)行設(shè)置。(3)稱(chēng)重采集單元。用于采集當(dāng)前被吊物體的實(shí)際重量，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號(hào)輸出給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的后續(xù)處理。(4)信息顯示單元：用于顯示被吊物體的總量信息。（5）報(bào)警單元，用于實(shí)現(xiàn)超重被調(diào)物體的報(bào)警2.3主要元器件選型論證2.3.1主控芯片選型論證關(guān)于本設(shè)計(jì)的要求是必須采用主控制器選用單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一方面易于使計(jì)算機(jī)與測(cè)量控制兩者的技術(shù)相結(jié)合；另一方面則是便于更新迭代，通過(guò)變換軟件的程序就可以形成升級(jí)化地“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)”。系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)一步設(shè)置更

8、高層次的規(guī)范，同時(shí)通過(guò)思索，在本設(shè)計(jì)中程序模塊占比較大。因此，以總體方案設(shè)計(jì)分析為主旨，選用帶EPROM 的單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)易的系統(tǒng)。該應(yīng)用程序可不需存儲(chǔ)在外部擴(kuò)展器上，因其程序不大，可直接存儲(chǔ)在片內(nèi)，同時(shí)也達(dá)到簡(jiǎn)化電路的目的。(5)報(bào)警單元：用于實(shí)現(xiàn)對(duì)于被吊超重物體的報(bào)警提示。雖然INTEL公司的8051和8751都適用，本設(shè)計(jì)還是選用ATMENL出產(chǎn)的AT89SXX系列單片機(jī)。AT89SXX 系列與MCS-51 相比較，AT89SXX有其特有優(yōu)勢(shì)：首先，程序的寫(xiě)入更為便捷，因其片內(nèi)存儲(chǔ)器使用閃速存儲(chǔ)器；其次，芯片尺寸更小，這將引致硬件電路的體積更小。另外，MCPU是8K×8R

9、OM、256×8RAM、2 個(gè)16 位的定時(shí)計(jì)數(shù)器及4 個(gè)的8 位I/O 接口。其不僅具有相對(duì)較低的價(jià)格，還有穩(wěn)定的性能，該些裝置在一定程度上能夠較好的達(dá)到本儀器的測(cè)量和控制要求。最終這些，我們選擇了日常使用的單片機(jī)AT89S52來(lái)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求。AT89S52具有的8KB 程序存儲(chǔ)器對(duì)于實(shí)現(xiàn)我們的需要是可行的。2.3.2傳感器選型論證傳感器器的選擇大體應(yīng)滿足四方面要求，其一是測(cè)量范圍，其二是測(cè)量精，其三是信號(hào)出的接口形式，其四是傳感器自身的價(jià)格。一般來(lái)說(shuō)，稱(chēng)重傳感器的實(shí)行可采用壓電式振動(dòng)傳感器和壓電式加速傳感器。目前常用的稱(chēng)重傳感器通常選擇壓電、應(yīng)變、壓阻式。從三種傳感器參

10、數(shù)來(lái)看，壓電式和壓阻式靈敏度高的同時(shí)，其頻響范圍也較大，稱(chēng)重測(cè)量頻響范圍較小。綜合考慮，本設(shè)計(jì)中選擇應(yīng)變式傳感器對(duì)稱(chēng)重系統(tǒng)的測(cè)量10。2.3.3顯示部件選型論證數(shù)碼管作為半導(dǎo)體發(fā)光零件，發(fā)光二極管是其基本構(gòu)成單元。按照段數(shù)，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管與八段數(shù)碼管。八段比之七段數(shù)碼的區(qū)別則是多一個(gè)發(fā)光二極管單元（表現(xiàn)形式則是多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)）；按照8的顯示次數(shù)，數(shù)碼管可以分為1位、2位、4位等。按照發(fā)光二極管的連接方式，可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。其中將全部發(fā)光的二極管陽(yáng)極連接到一起組成的公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管即是共陽(yáng)數(shù)碼管。其在使用時(shí)應(yīng)該將公共極COM接到+5V，在某字段二極管的陰極處于低電

11、平狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)字段就被點(diǎn)亮。2行 16 個(gè)字符可以于LCD1602顯示，并且其具有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0-D7和三個(gè)控制端口（RS、R/W、 EN ），工作時(shí)電壓為 5V，且能對(duì)字符對(duì)比度進(jìn)行調(diào)節(jié)和背光。字符關(guān)于讀寫(xiě)、屏幕及光標(biāo)的操作都需要經(jīng)過(guò)指令編程完成，其有穩(wěn)定的代碼，字符發(fā)生存儲(chǔ)器在LCD1602液晶模塊內(nèi)部已儲(chǔ)存了各異的 160 個(gè)點(diǎn)陣字符圖形?？紤]到本次畢業(yè)設(shè)計(jì)需要顯示信息有限，主要為輸入時(shí)的單價(jià)和最后的總價(jià)，同時(shí)LCD1602使用方便、比較便宜、與單片機(jī)連接時(shí)編程非常簡(jiǎn)單。因此，綜合各影響因素，最后系統(tǒng)的顯示頁(yè)面挑選LCD1602。三、硬件電路設(shè)計(jì)3.1 主控電路設(shè)計(jì)ST89C51

12、由12大模塊組成，該些組成模塊主要經(jīng)過(guò)地址與數(shù)據(jù)總線連接。P0P3口通用的是四個(gè)輸入輸出引腳，一個(gè)特殊功能寄存器（內(nèi)存存儲(chǔ)了中斷、串口、定時(shí)器等特殊功能單元的操作地址）。在STC89C52中，不僅包括2個(gè)定時(shí)和計(jì)時(shí)器，還可以經(jīng)由編程操縱達(dá)到能夠進(jìn)行8位或16位的計(jì)數(shù)功能。串口用實(shí)現(xiàn)于系統(tǒng)外模塊的數(shù)據(jù)通信，遵循RS232通信協(xié)議7。B寄存器用于完成乘除法計(jì)算，配合運(yùn)算器件使用。具體引腳見(jiàn)下圖3-1所示：圖3-1 STC89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖在上圖中，其中，VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：八位雙向I/O口，P0口能用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 P1口：P1口是

13、八位雙向I/O口，有上拉電阻，P1口管腳寫(xiě)入“1”后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入。當(dāng)它被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流。 P3口：P3口為雙向I/O口，特性是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻，當(dāng)它寫(xiě)入“1”時(shí)，內(nèi)部上拉為高電平，用作輸入。輸入時(shí)，因外部下拉為低電平，P3口將會(huì)輸出電流。同時(shí)，其還可作為具有某些特別作用的端口。 RST：復(fù)位輸出。當(dāng)振蕩器復(fù)位部件之后后，該腳需要保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入端，以及內(nèi)部工作時(shí)鐘電路的輸入端。 XTAL2：反向振蕩器的輸出Error! Reference source not found.。單片機(jī)的最小系統(tǒng)由四部分組成，分別是系

14、統(tǒng)供電電源、晶振電路、復(fù)位電路和單片機(jī)。下面對(duì)組成最小系統(tǒng)的的各部分電路功能進(jìn)行說(shuō)明：最小系統(tǒng)的工作電源在4.55.5V的直流電壓范圍內(nèi)工作，本設(shè)計(jì)選擇工作電壓為直流5V，原理圖設(shè)計(jì)中用VCC進(jìn)行表示。Y1（無(wú)源晶振）和兩個(gè)電容貼片組成晶振電路，晶振電路中的兩個(gè)30PF負(fù)載電容，一端接單片機(jī)的（18和19引腳）另一端接地。它直接決定晶振的諧振頻率和輸出幅度。要想產(chǎn)生時(shí)鐘頻率以供單片機(jī)工作，需要將晶振電路與單片機(jī)內(nèi)部電路相結(jié)合。晶振電路提供能夠?qū)嵭腥恐噶畹膯纹瑱C(jī)需要的頻率。Rst電阻（1K）和C6（16V10uf）電容組成了復(fù)位電路。其功用是在系統(tǒng)接電的一剎那，在單片機(jī)的RST引腳上（9腳），

15、添上一個(gè)或兩個(gè)以上機(jī)器周期的高電平信號(hào)，讓系統(tǒng)變成復(fù)位狀態(tài)。單片機(jī)正常運(yùn)行程序的前提條件是復(fù)位操作完成后。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路見(jiàn)3-2圖所示：圖3-2 STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2液晶顯示電路設(shè)計(jì)LCD1602最大顯示字符為32，正常運(yùn)行電壓為5V。液晶對(duì)外接口共16個(gè)，中間含有數(shù)據(jù)線8個(gè)（714腳），用于數(shù)據(jù)接收。3個(gè)跟控制線（46腳）控制液晶的工作狀態(tài)。其中4腳為高電平，也是數(shù)據(jù)與命令寄存器的選通腳，操作方式是采用數(shù)據(jù)寄存器，該引腳為0選擇命令寄存器進(jìn)行操作。5腳是能夠?qū)ψx與寫(xiě)進(jìn)行切換的是為讀寫(xiě)切引腳。當(dāng)5腳位于高電平狀態(tài)，進(jìn)行讀操作。相反如果5腳為低電平進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)操作8。6腳為使能

16、引腳，當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，液晶被使能。只有在使能狀態(tài)下，液晶才能進(jìn)行正常的讀寫(xiě)和顯示操作。1（負(fù)極）腳和2（正極）腳為液晶電源引腳。1516腳為液晶背景控制引腳。具體引腳示意圖見(jiàn)下圖所示：圖3.3 液晶引腳示意圖本次設(shè)計(jì)中，單片機(jī)與液晶并行而連（如圖3-3），通過(guò)P32-P34，即RS，R/W和E三個(gè)控制位，P1.0P1.7是8位數(shù)據(jù)線。當(dāng)單片機(jī)對(duì)液晶進(jìn)行操作時(shí)，首先在P3.4口施加高電平，使液晶使能，隨后選擇P3.2和P3.3引腳進(jìn)行控制，完成讀寫(xiě)數(shù)據(jù)或是讀寫(xiě)命令操作。最后通過(guò)P1.0P1.7口發(fā)送需要操作的數(shù)據(jù)9。圖3-3 液晶顯示接口電路 3.3稱(chēng)量模塊電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)稱(chēng)量模塊分為橋式測(cè)量

17、電路、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分，物體重量的衡量用橋式測(cè)量電路，經(jīng)應(yīng)變片將重量信息轉(zhuǎn)化應(yīng)變片的電阻變化從而變?yōu)殡妷毫康淖兓?，因該時(shí)電壓為毫伏級(jí)，故此需要接入放大電路將其放大到伏級(jí)，又因單片機(jī)不接受除數(shù)字電壓外的電壓，即0V或者+5V電壓，因此需使用A/D轉(zhuǎn)換電路采樣和編碼，最終將數(shù)字電壓變?yōu)槟鼙粏纹瑱C(jī)所采用，且上傳給單片機(jī)，下面詳細(xì)介紹各部分的電路。橋式測(cè)量電路經(jīng)常被用于衡量重量，（見(jiàn)圖3-4），即采用的是電阻應(yīng)變傳感器半橋式測(cè)量電路。彈性梁上貼著其兩只應(yīng)變片與電阻貼，重力的改變引致測(cè)量電阻的變化，最終致使彈性隨之發(fā)生改變。同時(shí)橋式測(cè)量電路的輸出電壓的變化會(huì)受電阻改變的影響。即通過(guò)重力的

18、改變就可得知輸出電壓的變化。電橋的輸出電壓式子如下： （式3-1） 稱(chēng)量模塊電路如圖3-4所示。圖3-4 傳感器采集電路的輸入電壓為+12V和-12V，電阻R2、R3、R4、R5組成了一個(gè)電橋，R2、R5為應(yīng)變片，負(fù)責(zé)將重量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電阻值得變化。對(duì)運(yùn)算放大器設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，最重要因素是壓力傳感器輸出的電壓信號(hào)為毫伏級(jí)。通過(guò)考慮應(yīng)用專(zhuān)用的儀器放大器，即INA128。作為低功率消耗與高精確度的通用儀表放大器，它們通用的3運(yùn)放設(shè)計(jì)和體積小巧使其應(yīng)用范圍廣泛反饋電流輸入電路即便于高增益條件下(G=100時(shí)200kHz)也可供應(yīng)較寬的帶寬。單個(gè)外部電阻可實(shí)現(xiàn)從1至10000的任一增益選擇，且INA12

19、8/INA129用激光進(jìn)行修正微調(diào)具有非常低的偏置電壓(50mV)溫度漂移0.5µV/°C和高共模抑制在G=100時(shí)120dB。INA128 構(gòu)成的放大器及濾波電路（圖3-5）。圖3-5 INA128引腳示意圖在上圖中，Ref、V+、V-為三個(gè)基準(zhǔn)電壓輸入端，通常構(gòu)成放大電壓的基準(zhǔn)范圍，IN+和IN-為電壓輸入端，OUT為電壓輸出端，Rg為可調(diào)電壓端，通常通過(guò)外接電阻來(lái)調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。圖3-6 放大及濾波電路在上圖中，R6、C4、C5的作用是對(duì)于輸入的Vin+進(jìn)行濾波調(diào)理，使得輸入電壓較為平滑，對(duì)稱(chēng)Vin-調(diào)理類(lèi)似。經(jīng)由對(duì)Rg阻值調(diào)整的方式對(duì)倍數(shù)進(jìn)行放大。相對(duì)比較薄弱的Vi1

20、和Vi2信號(hào)放大后經(jīng)由INA128第6腳輸出。 A/D轉(zhuǎn)換電路由MAX1241芯片極其外圍電路來(lái)構(gòu)成，MAXIM公司推出的MAX1241，作為單通道12位逐次逼近型串行A/D轉(zhuǎn)換器，它享有功率的損耗低、精度高、轉(zhuǎn)換速度快、體積小、接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。具體引腳見(jiàn)下圖所示：圖3-7 MAX1241引腳示意圖 其中：VDD：電源輸入+2.7-+5.2VVIN：模擬電壓輸入0-SHDN：節(jié)電方式控制端“0” -節(jié)電方式；“1” -工作REF：參考電壓輸入端1.0V-VDDGND：電源地DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出三態(tài)CS：芯片選通“0” -選通；“1” -禁止SCLK：串行輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘輸入頻率范圍：0

21、2.1MHzMAX1241的三根數(shù)據(jù)線，時(shí)鐘輸入端、片選控制端和數(shù)據(jù)輸出端分別由AT89C51的P2.5、P2.6和P2.7控制。MAX1241的芯片內(nèi)部不需要進(jìn)行外部保持電容和采樣/保持電路，只因?yàn)槠渚哂胁蓸?保持電路。MAX1241的控制線SCLK、DOUT可以不需要通過(guò)其它變換接口，而可以直接與AT89S52的通用I/O口相連。經(jīng)過(guò)前級(jí)增大至0VREF 范圍后的模擬電壓，通過(guò)AIN引腳輸入，而基準(zhǔn)電壓則是直接采用+5V的電源電壓即可。如電路圖2.14：圖3-8 A/D轉(zhuǎn)換電路3.4按鍵采集電路設(shè)計(jì)人機(jī)對(duì)話接口被電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所需要，功能是相應(yīng)的電平信號(hào)被輸入的控制命令轉(zhuǎn)化傳送給單片機(jī)。本

22、設(shè)計(jì)中需要實(shí)現(xiàn)對(duì)0-9數(shù)字按鍵的輸入和開(kāi)始、清零結(jié)束13個(gè)按鍵的輸入。為了便于功能擴(kuò)展本設(shè)計(jì)中采用P3口的4*4矩陣按鍵電路，其中P3.0-P3.3控制行掃描、P3.4-P3.7實(shí)現(xiàn)列掃描，此電路可以實(shí)現(xiàn)對(duì)16個(gè)輸入按鍵的檢測(cè)。按鍵電路見(jiàn)圖3-5所示。 圖3-8 按鍵檢測(cè)電路3.5報(bào)警電路設(shè)計(jì)蜂鳴器作為能夠響出與蜂鳴相似的電磁器件，一般經(jīng)常用在計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車(chē)電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等中來(lái)替代電鈴，或者作為聲頻電流發(fā)生器。聲音提示部分的電路具體見(jiàn)下圖3-9所示：圖3-9 報(bào)警電路設(shè)計(jì)在上圖中，通過(guò)P2.3口的連接通斷蜂鳴器，要想三極管Q5導(dǎo)通和蜂鳴器蜂鳴，只有P2.3口能夠產(chǎn)生低電平，反之，蜂鳴器就不發(fā)聲，D9發(fā)光二極管與R36進(jìn)行相連，當(dāng)蜂鳴器蜂鳴的時(shí)候，發(fā)光二級(jí)管會(huì)出現(xiàn)閃爍，以此表明，蜂鳴器正在蜂鳴。四