系統(tǒng)總體方案及軟硬件技術(shù)

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Thisresearchadoptsthesinglechipmicrocomputerasmaincontrolchip,torealizethesystemcontrol,themeasuredweightafterA/DD/AconversionisshownintheLCD1602LCDdisplay,A/DchipA/D574chipisusedtorealizedigitaltoanalogconversion.Increasealarmfunctionatthesametime,inordertoensuretheproperuseoftheelectronicscaleandlifesituation,tothemeasuredweightisgreaterthanthesensorvalue,thebuzzeralarm.Inthispaperintroducesthedesignofoverallschemeanddesignprincipleandrealizationofthevariousmodulesinthesystem,alsointroducesthesystempartofsoftwareandhardwaredesignandsoftwareflowchart.

Therefore,researchonthistopicisbasedon51seriessinglechipmicrocomputerintelligentcontrolandhighprecisionelectronic,designedahigh-precisionintelligentelectronicscale,hassmallvolume,theadvantagesofmeasurementaccuracyandconvenienttocarry.Intelligentelectronicscale,canbeconvenientinourdailylifepeopleweighing,measuringandsoon,satisfypeopledemandfortheuseofweighing.KeyWords：ElectronicScalesmicroprocessorA/D574第一章緒論1.1研究的背景及意義一直以來，稱重技術(shù)因為與人們的生活息息相關而被重視，質(zhì)量則是測量領域中的一個很重要的參數(shù)。在古代的人們生活中，人們只能通過估計的方式進行對貨物測重，最開始使用一些陶土或者一些木材制造的容器對交換貨物進行測重量。隨后，又使用簡單普通的秤來測定質(zhì)量。據(jù)考實，埃及和中東是世界上最古老計量器最早出現(xiàn)之地，并且最古老的的砝碼和衡器也是出現(xiàn)在埃及。在現(xiàn)代，隨著電子產(chǎn)品變化得越來越豐富，帶給了人們非常多的方便，其中電子秤成在人們生活中扮演了一個必不可少的角色。各式各樣的電子秤能也夠完成許多工作，節(jié)約了人們的時的間，提高了人們的工作效率。計量設備電子秤是很普遍的，到處都是,生活中也卻不了它，是生活中的重要工具，廣泛出現(xiàn)在菜市場、超市及物流配送等方面。杠桿平衡秤已經(jīng)不再使用，取而代之的是帶你自稱。要是和機械城相比，電子秤具有稱量精度高、應用范圍廣、易于操作使用、裝機體積小等優(yōu)點，在使用的原理、整體結(jié)構(gòu)、外形特點以及材料上都是最新的技術(shù)。秤是最普遍、最普及的計量設備，更具達爾文的進化論，適者生存是電子秤成為主流的必然結(jié)果。具有高智能、體積小、成本低和便于攜帶的電子秤毋容置疑是具有極其廣闊的市場發(fā)展前景。比如，在超市所使用的電子秤，它們都是用來測量商品的重量，需要非常準確的精度，但是更重要的是，最后需要計算價格，而它們除了能測量重量之外，更重要的還能根據(jù)單價顯示出總的價錢，并列出清單。這樣的它們既準確又快速，既可以讓消費者購物放心滿意，又可以提高商家的效益，所以成為人們的得力助手。由于重力傳感器技術(shù)的提高，更多集成電路的開發(fā)以及微處理器性能的提高，電子秤的應用范圍也大大提高，其稱重質(zhì)量也很高精度，并被人們越來越重視。設計精度高和智能化的電子秤具有較大的現(xiàn)實意義?；诖耍菊n題擬研究一種以51系列單片機控制的高精度電子秤設計方案，設計一款成本低、稱重精確、可以隨身攜帶，集合了質(zhì)量的精度，價格的低廉，以及大眾需求的因素而制作的高精度電子秤，以滿足日后商業(yè)貿(mào)易及居民家庭的使用。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電子秤是國內(nèi)外常用的稱重電子衡器，其中最普遍的出現(xiàn)在各種小型超市、大中型商場、物流配送中心這些場所。電子秤在結(jié)構(gòu)、原理、功能上都取代了傳統(tǒng)的以杠桿平衡為原理的機械式稱量工具。相較于傳統(tǒng)的稱量工具，電子秤具有應用范圍廣、裝機體積小、稱量精度高、易于操作使用等優(yōu)點，不論是在外形構(gòu)造的設計、工作內(nèi)在原理、結(jié)構(gòu)以及材料上通通是全新的計量衡器。電子秤的設計原理是通過壓力傳感器采集被測物體的重量，然后將其轉(zhuǎn)換成電壓信號，而電壓信號的功率很小且信號較弱，所以需要通過電壓放大電路對信號進行準確的線性的放大，然后將放大后的電壓信號通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再把數(shù)字信號送入單片機中，經(jīng)單片機控制的譯碼顯示器的處理后，得出所稱物品的重量，然后再顯示出來。在20世紀50年代中期，隨著電子技術(shù)的進步推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展，并推動了電子衡器以機電結(jié)合的方式出現(xiàn)在我們的日常生活中。在電子技術(shù)跟衡器質(zhì)量不斷提高的過程中，微電子學和計算機等現(xiàn)代電子科技的發(fā)展給傳統(tǒng)的電子測量儀器帶來了巨大的革命性沖擊，然后又經(jīng)過了幾十年不斷的改進與完善。衡器技術(shù)的發(fā)展大約經(jīng)歷了四個階段，從傳統(tǒng)機械元器件組成的機械稱到由電子線路代替部分機械元器件的機電結(jié)合秤，再由集成電路式到現(xiàn)今由單片機系統(tǒng)設計的電子計價秤。我國電子衡器從開始的機電結(jié)合型發(fā)展到至今全電子型和數(shù)字智能型?，F(xiàn)在電子衡器制造技術(shù)及應用在很大程度上都得到了新的發(fā)展，隨著計算機的問世，模擬量和數(shù)字兩者之間已經(jīng)沒有障礙，可以相互轉(zhuǎn)化；電子稱重也隨之改變，現(xiàn)在可以稱量移動中的物體，而且技術(shù)發(fā)展相當快；在微處理器的發(fā)展中，其計算的精確度也是相當?shù)牧泻?。目前市場上使用的稱量工具，制造成本高，精度穩(wěn)定性不夠好，要么不是結(jié)構(gòu)復雜，就是運行不可靠，而且調(diào)正時間長，易損零件多，維修起來很困難，且能源消耗大，裝機容量大，生產(chǎn)成本又過于高。在電子稱市場，精確的電子秤很貴，便宜的又很不準確，劣質(zhì)產(chǎn)品層出不窮，設備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)團隊，因此一些產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。所以，要開發(fā)出一套有實際應用價值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點，改善電子秤在應用中的不足之處，具有極其重要的現(xiàn)實意義。1.3本文研究的主要內(nèi)容基于51單片機的電子秤設計，利用了壓力變傳感器采到集因壓力變化而產(chǎn)化生的電壓信號，經(jīng)過電壓放大電路放大的電壓信號，傳送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，會得到數(shù)字信號，數(shù)字信號再送入51單片機芯片中處理中，在51單片機的強大功能處理下，就會得出所稱物品的質(zhì)量，再經(jīng)過我們所要求的計算，就可以知道我們的物品應該賣多少錢，然后顯示出來。主要技術(shù)指標為：稱量范圍0～600g，分度值1kg，精度等級III級，電源AC220V這種高精度智能電子秤體積小、計量準確、攜帶方便，能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。

本論文有6章構(gòu)成，主要技術(shù)將在二、三、四章詳細介紹，并且本設計是自行制板，在焊接電路中遇到了很多問題，在老師的精心指導下，都已經(jīng)解決。但是本電路板還有不可預知的問題去發(fā)現(xiàn)。本人的焊接技術(shù)還有待提高。

第二章系統(tǒng)總體方案及軟硬件技術(shù)2.1總體設計方案本文所介紹的電子秤系統(tǒng)的控制核心是單片機STC89C52，此電子秤的主要組成有液晶顯示屏、主控單片機、A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、壓力傳感器、托盤和鍵盤。電子秤的工作原理：將所測物體放在托盤上，下面的壓力傳感器就會將物體的重量采集到，進過A/D轉(zhuǎn)換芯片和信號放大電路，單片機對數(shù)據(jù)進行處理并顯示在LCD1602液晶顯示器上，設定單價，利用算法求出總價格。如下圖2-1所示。數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集信號放大信號放大A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)顯示圖2-1電子秤工作原理圖 2.2開發(fā)硬件平臺單片機的介紹 單片機，全稱單片微型計算機（英語：Single-ChipMicrocomputer）又稱微控制器（Microcontroller）是把中央處理器、存儲器、定時/計數(shù)器（Timer/Counter）各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。在個人電腦中的通用型微處理器相比之下，它不但自供應（不用外接硬件）和節(jié)約成本。另外最大的優(yōu)點是體積小，可放置在儀表內(nèi)部，不僅存儲量小，輸入輸出接口也簡單，還有就是功能低。由于單片微型計算機的發(fā)展迅速，過去的單片機已不能滿足人們的生活需求，因此它在許多應用場合被稱為微控制器；由于單片微電腦常常當控制器使用，故稱為singlechipmicrocontroller，由于對過去的習慣，目前，在中國大陸仍以“單片機”稱呼單片微型計算機。單片機是一種集成電路芯片。它通過超大規(guī)模集成電路技術(shù)把用于處理數(shù)據(jù)的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，以上的集成功能使得它在工業(yè)控制領域得到了廣泛應用。從上世紀80年代，單片機已經(jīng)由當時的4位、8位發(fā)展到如今的32位、300M的高速單片機。單片機的主要特點：1.目前使用廣泛的單片機主要由CPU、4KB大小的ROM、128B大小的RAM、2個16位定時/計數(shù)器、4個8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP等組成。2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對，運用中方便，功能實現(xiàn)了模塊化；3.它的可靠性高，可工作長達10^6~10^7小時基本無故障；4.處理功能強，速度快。5.要求的電壓低，功耗低，生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品易于開發(fā)。6.控制功能強7.環(huán)境適應能力強。目前，單片機在我們生活的每個領域已經(jīng)廣泛的被運用到，幾乎每個領域都有涉及單片機的應用。計算機中的網(wǎng)絡通訊以及數(shù)據(jù)傳輸，飛機上用于控制的各種儀表，導彈中的導航裝置，工業(yè)自動化過程需要實現(xiàn)實時控制以及數(shù)據(jù)處理，錄像機、攝像機、全自動洗衣機等功能的控制裝置，各種被廣泛使用的智能IC卡，民用豪華轎車中使用的安全保障系統(tǒng)，還有程控控制玩具、電子寵物等等，這些方面的發(fā)展都需要單片機的開始開發(fā)，更不用說大型的醫(yī)療器械、智能化儀表、自動控制中的機器人或者一些智能機械了。因此，隨著這些需求的日益增加，單片機的學習、開發(fā)與應用將將要求需要能在計算機應用與智能化控制中的學習研究中建樹較高的高級程序員、工程師等學者。儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域單片機被廣泛的應用，它們大致可分以下幾個方面：因其體積小、低功耗、控制功能強、擴展自由、微型化等方面的優(yōu)點，在儀器儀表設計應用中被廣泛使用，對于不同類型的傳感器，單片機實現(xiàn)了一些功率、頻率、濕度、溫度、電壓、電流、流量、速度、厚度、角度、元素、壓力、長度、硬度物理量的測量工具的設計。在儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化大采用單片機控制設計，功能比起采用電子或數(shù)字電路更有優(yōu)勢。例如精密的測量設備（電壓表、功率計，示波器，各種分析儀）除此之外，還被應用與工業(yè)控制、家用電器、網(wǎng)絡通信、醫(yī)用設備領域、模塊化系統(tǒng)和汽車電子等行業(yè)，本文采用單片機所做研究就是應用在家用電器方面。2.3稱重傳感器目前，隨著社會的發(fā)展和科學技術(shù)的飛速發(fā)展，基于稱重傳感器的電子衡器已經(jīng)廣泛運用于各種商業(yè)領域，人們可以使用它對需要的物體或物品進行稱重，非常準確、快速地稱量出了其物體或物品的質(zhì)量。以前的稱重傳感器對稱重的物品有很大的限制，并不能完全滿足人們的需求，比如吊車秤和汽車秤等超重量級的物體，記憶很微小的顆粒等都不能實現(xiàn)，然而微處理器的出現(xiàn)和工業(yè)自動化程度的不斷提高，在很大的程度上改變了原來稱重傳感器對物品的限制，成為了在生活中或工業(yè)領域中的重要測量重量的電子產(chǎn)品。2.3.1傳感器在商用電子秤中的應用

圖2-2計價秤內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖在科技迅猛發(fā)展的社會，電子產(chǎn)品的發(fā)展已經(jīng)普及到各個領域，人們都喜歡使用是電子的產(chǎn)品。如電子計價秤，已是人們不可脫離的稱重工具，相對于以前古老傳統(tǒng)的桿秤或機械案秤它使用方便，計數(shù)迅速，操作簡單。我們到處可見的計價秤，都是有一個一般大的秤臺，我們都是用它來集中承受需要測重的物品的重量，電子計價秤如下圖2-2。我們通常用的電子計價秤傳感器的主要結(jié)構(gòu)如下圖2-3所示，其中圖(a)是雙連的兩個橢圓型孔彈性體，使用懸臂梁的兩個螺孔把秤盤穩(wěn)固；圖(b)中為四連梅花型的孔彈性體，而秤盤則是由三個螺孔穩(wěn)固，在中央部位粘貼有應變片，起到補償作用，在計價秤中使用最多的傳感器就是這兩種。圖(c)是三梁式彎曲的彈性體，一個適合比較小稱量計價秤，它具有彎曲彈力和對重量的敏感能力。圖(d)中是一個三梁式的剪切彈性體，是一個用來測量重量級的物品，它是靠中間敏感的剪切應力祈禱作用的。如果單單靠這些復梁型的、高精度的傳感器來承受一個較大的稱重平臺，并且把重物放置在任何的位置上進行稱重，那么一定產(chǎn)生誤差（四角示值誤差），不能準確的顯示數(shù)據(jù)。因此對于(a)和(b)中這兩種結(jié)構(gòu)的傳感器，修正的角差可以通過銼磨修正的，而(c)和(d)這兩種傳感器，需要調(diào)整傳感器的敏感系數(shù)和四角誤差。使用的方法可以通過銼磨柔韌性好的輔助梁，因為它們都有使傳感器對側(cè)向力、扭轉(zhuǎn)力和橫向力具有非常強的抵抗能力的兩根局部削弱的柔性輔助梁。圖2-3計價秤用彈性體結(jié)構(gòu)

對于使用稱重傳感器，我們必須按照它的使用說明書使用，否則的話，稱重傳感器就不能起到稱重的目的，而是損壞它。當對于選用某一稱重傳感器，雖然它是一個精度高的傳感器，但稱重過小、過輕的時候，它什么作用就發(fā)揮不出來了，并不能起到稱重的目的；但是如果選用過重的物體時，由于超過它所能測量重量的范圍，那么它就很容易被損壞。所以在使用過程中，我們必須了解它的規(guī)格。有些高精度的傳感器，會因溫度的變化會受到影響，因此在稱重過程中，如果不能適合的調(diào)整就會，就會由于溫度的原因的影響到最后測重的誤差。所以對于此種的傳感器，必須進行溫度補償，就是采用適合的溫度系數(shù)自動補償片。在傳感器中最要的特性就是非線性誤差，由于是結(jié)構(gòu)性的問題，所以一般通過線性補償就可以改善各種各樣產(chǎn)生非線性誤差的原因，還有關于產(chǎn)生應變片和粘合誤差的蠕變和滯后兩種類型。由于使用的粘合劑是由隨溫度變化會發(fā)生較大變化的高分子材料制作的，所以必須要按照規(guī)格說明書的要求在適合的溫度下進行稱重。還有當我們在室外使用傳感器的時候，必須要注意和了解陽光產(chǎn)生的溫度和風壓情況。2.4A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片本設計使用的A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片是使用與精度非常高的稱重傳感器相匹配的HX711，它與其他芯片一樣擁有外圍電路（穩(wěn)壓電源和片內(nèi)時鐘振蕩器）。具有的特點有：較高的集成度、強大的抗干擾性和快速響應等特點。A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片與MCU芯片邊編程和接口都非常容易，但是芯片內(nèi)部的寄存器就不需要編程，它的控制信號都是由管腳來驅(qū)動的，所以既降低了電子稱的成本，又提高了它的可靠性。當輸入選擇的開關時，通道A和通道B可任意選擇，通道A可編程的不是一個固定值，它有64和128兩種選擇，但是對于通道B來講，它是一個固定的值，只可編程32增益，適用于檢測系統(tǒng)的參數(shù)。在系統(tǒng)的板上不需要模擬電源，而是使用穩(wěn)壓電源向外部傳感器或者A/D轉(zhuǎn)換器提供電源。板上系統(tǒng)以上電的時候，它就會自動復位啟動開機初始化。圖2-4HX711內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2-4HX711內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖管腳說明如下圖2-5所示：圖2-5SOP-16L封裝圖HX711特點：1.兩路可選擇差分輸入2.HX711芯片可選64增益和128增益3.芯片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器的電源和外傳感器的電源是由其穩(wěn)壓電路提供的4.片內(nèi)時鐘振蕩器有時候需要使用到外接晶振或者是時鐘，其他的期間可以不接5.上電自動復位電路6.簡單的數(shù)字控制和串口通訊：控制由管腳輸入，芯片內(nèi)寄存器無需編程7.有10Hz和80Hz兩種輸出頻率8.同步抑制電源干擾（50Hz和60Hz）9.總消耗的電量的電流是小于1.7Ma，斷電是的電流是小于1μA11.工作溫度范圍：20~+85℃12.16管腳的SOP-16封裝2.5采用的開發(fā)軟件平臺2.5.1產(chǎn)品介紹KeiluVision2是一款基于51單片機軟件開發(fā)的程序，它是由德國KeilSoftware公司開發(fā)的C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，在語言我們可以選用C語言和匯編語言，但是C語言相對于匯編語言來講，無論在結(jié)構(gòu)上、功能上，還是可維護上，都占有很大的優(yōu)勢。匯編語言是一個比較古老的語言，不易讀懂；但是C語言相對來說比較簡單易懂，而且還提高了工作的效率和設計或者項目的開發(fā)周期。在編寫C語言代碼的時候，還可以在關鍵的地方嵌套匯編語言，這樣既有原有的C語言功能，還多了匯編實現(xiàn)的功能。微控制器8051的軟件開發(fā)所需的環(huán)境需要保留有匯編語言代碼的快速和高效的特點，是有KEILC51C語言編譯器開發(fā)的。uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，已經(jīng)集成了C51編譯器的功能，C51編譯器具有非常強大的編譯器。在uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，包含有編譯器、匯編器、調(diào)試器和實時操作系統(tǒng)等，但是他們都可以擁有自己獨立的開發(fā)環(huán)境。2.5.2系統(tǒng)功能 KeilC51軟件相當于一個個擁有具有強大功能的集成開發(fā)工具和非常豐富的庫函數(shù)Windows的界面，如果使用Keilc51開發(fā)單片機應用程序，會簡單易學。當編譯生成的代碼變換為匯編代碼的時候，可以看到使用Keilc51軟件開發(fā)程序是一個高效率的過程，生成的匯編代碼也讓人容易理解。所以Keilc51的使用在大型軟件的開發(fā)時更能突出高級語言的優(yōu)勢。2.5.2系統(tǒng)功能KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，使您能在很短的時間內(nèi)就能學會使用keilc51來開發(fā)您的單片機應用程序。

另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。系統(tǒng)硬件設計根據(jù)系統(tǒng)的設計要求和系統(tǒng)所需要實現(xiàn)的功能，在該設計系統(tǒng)將可以分為下幾個部分：單片機AT89C52控制模塊；處理器前端信號的采集以及處理和A/D轉(zhuǎn)換采樣模塊，最后在LCD顯示實現(xiàn)。3.1AT89C52主控電路3.1.1AT89C52簡介電子秤是國內(nèi)外常用的稱重電子衡器，其中最普遍的出現(xiàn)在各種小型超市、大中型商場、物流配送中心這些場所。電子秤在結(jié)構(gòu)、功能和原理上都取代了傳統(tǒng)的以杠桿平衡為原理的機械式稱量工具。相較于傳統(tǒng)的稱量工具，電子秤具有應用范圍廣、裝機體積小、稱量精度高、易于操作使用等優(yōu)點，不論是在外形構(gòu)造的設計、工作內(nèi)在原理、結(jié)構(gòu)以及材料上通通是全新的計量衡器。電子秤的設計原理是通過壓力傳感器采集被測物體的重量，然后將其轉(zhuǎn)換成電壓信號，而電壓信號的功率很小且信號較弱，所以需要通過電壓放大電路對信號進行準確的線性的放大，然后將放大后的電壓信號通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再把數(shù)字信號送入單片機中，經(jīng)單片機控制的譯碼顯示器的處理后，得出所稱物品的重量，然后再顯示出來。目前市場上使用的稱量工具，制造成本高，精度穩(wěn)定性不夠好，要么不是結(jié)構(gòu)復雜，就是運行不可靠，而且調(diào)正時間長，易損零件多，維修起來很困難，且能源消耗大，裝機容量大，生產(chǎn)成本又過于高。在電子稱市場，精確的電子秤很貴，便宜的又很不準確，劣質(zhì)產(chǎn)品層出不窮，設備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)團隊，因此一些產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。所以，要開發(fā)出一套有實際應用價值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點，改善電子秤在應用中的不足之處，具有極其重要的現(xiàn)實意義。AT89S52支持2種可選擇的節(jié)電模式，可降到0赫磁的時鐘邏輯操作。在空閑的模式轉(zhuǎn)臺下下，cpu將會停止工作。但允許存儲器和計數(shù)器、串行接口以及中斷程序指令繼續(xù)工作。在掉電這種保護方式下，存儲器內(nèi)容將會被存儲下來，振蕩器將會被凍結(jié)，單片機將停止一切的工作，程序等待直至下一個硬件復位或中斷程序為止。3.1.2SCT89C52引腳參數(shù)說明本設計的SCT89C52的引腳在如下圖3.1所示：圖3.1單片機引腳圖STC89C52具體介紹如下：主電源采用VCC電源的輸入方式，即外接2根5伏特的電源引腳2根外接晶振引腳XTAL1，XTAL2分別為：片內(nèi)的振蕩電路輸入端和片內(nèi)的振蕩電路輸出端控制引腳（RST/VPP)復位引腳，引腳上的2個機器周期的高電平將使單片機復位。管腳（ALE/PROG)是地址鎖存信號PSEN(Pin29)管腳是外部存儲器讀選通信號管腳（EA/VPP)是程序存儲器內(nèi)外部連通的，當管腳接低電平時是從外部程序存儲器讀取程序程序指令的。當管腳接高電平時是從內(nèi)部程序來讀取存儲器讀程序指令的?？删幊梯斎牒洼敵龉苣_STC89C52單片機有4組的8位的可編程輸入輸出（I/O）端口，它們分別位P0~P3口，其中每個口有8位（八根引腳）共32位。PO管口（Pin39～Pin32）8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7P1管腳（Pin1～Pin8）8位準雙向輸入輸出口（I/O）線，名稱為P1.0～P1.7P2管腳（Pin21～Pin28）8位準雙向輸入輸出口（I/O）線，名稱為P2.0～P2.7P3管腳（Pin10～Pin17）8位準雙向輸入輸出口（I/O）線，名稱為P3.0～P3.7系統(tǒng)單片機部分控制程序的電路，如圖3.2所示：圖3.2單片機控制部分原理圖3.2A/D轉(zhuǎn)換器電路設計本設計采用12位的A/D轉(zhuǎn)換器是由美國AnalogDevice公司生產(chǎn)，它內(nèi)部主要是微型PC機接口的邏輯電路，可以很方便地和很多種微型計算機進行通信，其中AD574內(nèi)部有時鐘電路以及參考電壓源。極大方便了用戶的使用和操作。它主要采用傳統(tǒng)的逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器，其最大轉(zhuǎn)換時間大約為25毫秒，其轉(zhuǎn)換精度大約為0.05%，因此它適合于轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng)。再加上其轉(zhuǎn)換速率快，效率高，大約為25ps，具有良好的性價比等優(yōu)點，使得AD574成為國內(nèi)外應用較多的器件之一。而A/D574芯片又是一種有28個管腳雙列直插式的芯片，它的功能管腳圖如3.3圖所示。圖3.3AD574芯片引腳圖3.2.1AA/D574有5根控制線，其中控制邏輯輸入輸出信號有：A0：字節(jié)選擇控制信號。CE：片啟動信號。CS：片選信號。R/C：讀數(shù)據(jù)/轉(zhuǎn)換控制信號。12/8：數(shù)據(jù)輸出格式的選擇信號。當高電平時，對應12位信號并行輸出；當為低電平時，對應8位信號輸出。當A0=0時，啟動12位轉(zhuǎn)換方式；當R/C=0時，啟動轉(zhuǎn)換；當A0=1，啟動8位轉(zhuǎn)換方式。當R/C=1，數(shù)據(jù)輸出，A0=0時，高8位數(shù)據(jù)有效；A0=1，低4位的數(shù)據(jù)有效，中間的4位為0時，高4位的為三態(tài)。輸出信號有STS：即工作狀態(tài)信號線。當A/D轉(zhuǎn)換啟動時，STS為高電平；當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時為低電平。則可以利用此線驅(qū)動一信號控制二極管的亮滅，從而表示是否處于A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)。3.2.2A其它管腳功能如下：1)10Vin和20Vin：模擬輸入端，分別為10V，20V的輸入端，信號的另一端接到AGND接口上。2)DB11~DB0：12位的輸出端，把數(shù)據(jù)送到單片機進行處理。3)REFOUT：10V的參考電壓輸出端。4)REFIN：主要是內(nèi)部解碼所需的參考電壓輸入端。5)BIPOFF：補償校正端，然后接至可以調(diào)正負的分壓網(wǎng)絡上，AGND：接模擬的地點。6)DGND：接數(shù)字地。3.2.3A本設計的AD574內(nèi)部主要由兩個芯片混合集成，其中一片由12位D/A轉(zhuǎn)換器。其中包括激光微調(diào)精密的電阻網(wǎng)絡和高速電流源電路，通過參考電壓源，然后輸入比例電阻。另一片是采用線性相容的集成注入邏輯工藝制造而成的，其中包括輸出緩沖器比較器以及轉(zhuǎn)換控制電路和時鐘電路以及低功耗的比較寄存器等。由于對AD5748、10,12管腳是外接電路的，因為他們有不同的聯(lián)通方式，因此AD574與單片機的接口方法有2種，第一種主要是單極性接方法，它可以實現(xiàn)輸入信號0～10V和0～20V的轉(zhuǎn)換；第二種是雙極性連接方法，它可實現(xiàn)輸入的通信信號負5V到正5V和負10V～正10V之間的轉(zhuǎn)換。根據(jù)電路芯片管腳的基本原理和實現(xiàn)方式，無論是啟動、轉(zhuǎn)換還是輸出結(jié)果，我們都要保證CE端為高電平，不然程序會出錯，因此可將單片機的/WR端通過與非門和/RD管腳以及AD574的CE端相連接起來。然后通過轉(zhuǎn)換結(jié)果分為低4位，高8位與P0口進行相連，分2次讀入。為了使CS、A0、R/C管腳在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時候可以保持其相應的電平保持不變，可以控制單片機將信號通過74LS373鎖存后再接入電路中。而CPU可采用程序延時以及中斷和查詢等方式來讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。本設計采用的是中斷方式，即將轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)STS端口接到P3.2管腳下，這樣做效率更好些。其工作過程如下：1)當單片機執(zhí)行對外部數(shù)據(jù)存儲器寫指令操作時，并使CE管腳為1，CS管腳為0，R/C管腳為0時，同時把12位A/D轉(zhuǎn)換進行啟動。2)將CPU等待狀態(tài)信號送P3管腳，當STS的狀態(tài)由高電平轉(zhuǎn)換為低電平時，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。當系統(tǒng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，單片機是進行兩次讀外部數(shù)據(jù)存儲器操作，即分別讀取12位的轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)。3)當CE管腳=1，CS管腳=0，R/C管腳=1，A0管腳=0時，讀取高8位；當CE管腳=1，CS管腳=0，R/C管腳=1，A0管腳=1時，此時讀取低4位。3.2.4AD574和單片機接口設計單片機系統(tǒng)基本組成主要有單片機、A/D轉(zhuǎn)換器和PC接口。其中系統(tǒng)的核心部分為單片機,主機通過接口的方式啟動并操作單片機,以使CPU請求其他開放的資源。單片機發(fā)出控制信號以啟動轉(zhuǎn)換器進行采集樣本和采集數(shù)據(jù),然后將轉(zhuǎn)換后的結(jié)果存儲于雙端口SRAM中并顯示出來。當存儲器中的數(shù)據(jù)達到一定數(shù)量時,單片機向PC發(fā)出中斷程序操作的請求。當主機接到請求后進入到中斷服務程序時,并向單片機發(fā)出相應命令進行相應的操作,以決定是否繼續(xù)采樣或者停止采集,同時將SRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)讀入RAM內(nèi)存中。系統(tǒng)的硬件設計在連接上主要考慮(控制、地址以及數(shù)據(jù)總線的連接。圖3.4所示是一個單片機與A/D轉(zhuǎn)換器的接口電路。圖3.4AD574與AT89S52的接線圖3.3信號放大電路采用LM358的電路，3、4端負責接收PM-23型稱重傳感器的+-信號，將經(jīng)過L358放大電路處理后的放大數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸D574。原理圖如圖3.5所示：圖3.5LM358放大電路原理圖3.4LCD顯示電路如圖3-6為1602液晶模塊的引腳連線。其中，第1和2引腳連線為液晶的驅(qū)動電源；第3腳為液晶的對比度，通過在GND和VCC之間接一個10K的可調(diào)電阻，中間抽頭接VL，可調(diào)節(jié)液晶的對比度；液晶的控制線RS、R/W管腳分別接單片機的P0.5~P0.7；數(shù)據(jù)口接在單片機的P2上；BL-BL+為液晶的背光電源。圖3.61602液晶模塊的接線圖3.5超重報警提示電路設計用報警指示電路來在稱重測量超出最大值時進行報警提示，以免在超出重量的情況下?lián)p壞傳感器。電路由PNP