基于單片機(jī)的電子秤的設(shè)計與實現(xiàn)(畢業(yè)論文)

1、河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書摘要隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場上使用的傳統(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題，在本設(shè)計中將智能化、自動化、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)來控制，測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、性能價格比高、功耗低、系統(tǒng)設(shè)計簡單、使用方便直觀、速度快、測量準(zhǔn)確、自動化程度高等特點。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、報警電路、鍵盤電路等構(gòu)成智能稱重系統(tǒng)電路板，從而實現(xiàn)自動稱重系統(tǒng)的稱重功能、報警功能、數(shù)據(jù)計算功能以及人

2、機(jī)交換功能?？梢哉f,此設(shè)計所完成的電子秤很大程度上滿足了應(yīng)用需求。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 AT89S52，CZAF-602 壓力傳感器，A/D 轉(zhuǎn)換器，LCD 顯示器.河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書AbstractWith the application of microelectronic technology，the tools of traditional weighing on the market have cant satisfy the demands of people. In order to change the problem of the application

3、of traditional weighing tools in the using 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 conver

4、ter component and added with the display 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.T

5、he system take AT89S52 SCM as the main 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, weigh

6、ing data calculation function and Man-machine exchange function. We can say that the design of complete electronic scales largely meet the application requirements perfectly.KEYWORDSKEYWORDS: AT89S52，CZAF-602 sensor，A/D converter，LCD 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書Display.河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書1目錄第一章 緒論.11

7、.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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(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 .52.2.1 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 超量程報警部分選擇 .14第三章 硬件電路設(shè)計.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)管腳說明.163.1.3 AT89S5

8、2 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 .203.3 顯示電路與 AT89S52 單片機(jī)接口電路設(shè)計 .223.4 鍵盤電路與 AT89S52 單片機(jī)接口電路設(shè)計 .243.5 報警電路的設(shè)計 .26第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計.274.1 主程序設(shè)計 .274.2 子程序設(shè)計 .284.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計 .284.2.2 顯示子程序設(shè)計 .294.2.3 鍵盤輸入控制程序的設(shè)計.294.2.4 報警子程序的設(shè)計 .30第五章 軟件仿真及調(diào)試.315.1 軟件使用 .315.1.1 keil 軟件的簡單使用 .31河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說

9、明書25.1.2 Protues 軟件的簡單使用 .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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書1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，比如精度不高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易老化，成本高等。隨著社會的發(fā)展，市場對秤的要求的越來越高，尤其是人體秤、廚房秤等各類便攜式小型秤。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)的刻度盤使外形更加美觀，由于內(nèi)部集成了單片機(jī)以及

10、軟件系統(tǒng)，電子秤還擁有傳統(tǒng)機(jī)械秤無法比擬的智能性。他可以完成過載報警，總價計算，數(shù)據(jù)通信等眾多功能。目前市場上使用的稱量工具，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)品的開發(fā)能力，產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。因此，有針對性的開發(fā)出一套具有實用價值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點，改善電子秤應(yīng)用中的不足之處，具有現(xiàn)實意義。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，衡器是國家法定計量器具，是國計民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計量設(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)代化水平和社會經(jīng)濟(jì)效益的

11、提高。電子秤的應(yīng)用領(lǐng)域主要分為工業(yè)計量和民用消費(fèi)類。在工業(yè)計量應(yīng)用領(lǐng)域有電子天平，珠寶秤，市場計價秤等；而民用秤主要有廚房秤，人體秤，便攜式口袋秤等。工業(yè)計量應(yīng)用對精度要求較高，而民用消費(fèi)類的應(yīng)用對精度的要求不高，但對秤的外觀，智能性，便攜性卻有很高的要求。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書21.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計量手段，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)的滲入推動了衡器制造業(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，經(jīng)過 40 多年的不斷改進(jìn)與完善，我國電子衡器

12、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。現(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)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展；計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、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)用性能趨向于綜合性和組合性。在國內(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

13、司,產(chǎn)品特點：一、電路集成度高、簡單可靠。采用目前世界上最先進(jìn)的 - 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、電路簡單、維修特別方便等優(yōu)勢，尤其是電路的長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。產(chǎn)品設(shè)計緊跟電子技術(shù)發(fā)展潮流，從傳感器供電電路、主機(jī)電路設(shè)計到器件選擇，均符合低功耗要求。部分液晶顯示型號產(chǎn)品在內(nèi)置蓄電池充足電后最多可以工作 400 多小時，該指標(biāo)在同類衡器產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位。在國外，電子稱重行業(yè)主要有：美國 SETRA 西特公司、德國賽多利斯、日本石田電子秤、瑞士托利多電子秤等幾

14、個優(yōu)秀的電子秤產(chǎn)商。其中，美國 Setra (西特)品牌成立于 1967 年，以電容技術(shù)聞名于世界，河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書3其革命性的高精度可變電容原理，已取得了 30 多項專利，是 Setra 的壓力、加速度、稱重產(chǎn)品的技術(shù)核心。經(jīng)過近 40 年的研究、開發(fā)和持續(xù)改進(jìn)，Setra 的產(chǎn)品在 HVAC/R，工業(yè)過程控制、測量測試、環(huán)境參數(shù)測量和半導(dǎo)體超純測量等領(lǐng)域享有盛名。西特電子天平從 1982 年開始，Setra(西特)將其高超的電容技術(shù)應(yīng)用于電子天平，設(shè)計出極具競爭力的電子天平和各種稱重系統(tǒng)。1.4 主要工作以及論文結(jié)構(gòu)本課題的主要設(shè)計思路是：利用壓力傳感器采集因

15、壓力變化產(chǎn)生的電壓信號，經(jīng)過電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后把數(shù)字信號送入單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過相應(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。此外，還可通過鍵盤設(shè)定所稱物品的價格。在設(shè)計期間，本人努力查閱相關(guān)資料，對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。第三章 詳細(xì)敘述了硬件電路的設(shè)計過程，主要是各個模塊的具體設(shè)計過程，以及各部分性

16、能指標(biāo)的要求和實現(xiàn)。第四章 敘述了該設(shè)計軟件部分的設(shè)計思路，主要是主程序和各個子程序的詳細(xì)設(shè)計方案。第五章 敘述了該設(shè)計仿真和調(diào)試結(jié)果。第六章 論文工作的總結(jié)。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書4第二章 系統(tǒng)方案論證與選型按照本設(shè)計功能的要求，本設(shè)計大致可分為五個模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、信號放大模塊、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:聲光報警、LCD 顯示、鍵盤輸入）系統(tǒng)設(shè)計總體方案框圖如圖 2-1 所示。圖 2-1 設(shè)計思路框圖測量部分是利用稱重傳感器檢測壓力信號，得到微弱的電信號（本設(shè)計為電壓信號） ，而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動放大電路，

17、）處理后，送 A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出。控制器部分接受來自 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為物體的實際重量信號，并將其存儲到存儲單元中。控制器還可以通過對擴(kuò)展 I/O 的控制，對鍵盤進(jìn)行掃描，而后通過鍵盤散轉(zhuǎn)程序，對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實現(xiàn)顯示功能。2.1 控制器部分本設(shè)計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，可以容易地將計算機(jī)技術(shù)和測量控制技術(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“智能化測量控制系統(tǒng)” 。這種新型的智能儀表在測量過程自動化、測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理河南理工大學(xué)萬方科

18、技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書5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)沒有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，根據(jù)總體方案設(shè)計的分析，設(shè)計這樣一個簡單的的系統(tǒng)，可以選用帶 EPROM 的單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直接存儲在片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展存儲器，這樣電路也可簡化。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：第一，片內(nèi)存儲器采用閃速存儲器，使程序?qū)懭敫臃奖?；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整個硬件電路體積更小。此外價格低廉、性能比較穩(wěn)定的 MCPU，具有8K8ROM、

19、2568RAM、3 個 16 位定時計數(shù)器、4 個 8 位 I/O 接口。這些配置能夠很好地實現(xiàn)本儀器的測量和控制要求。最后我們最終選擇了 AT89S52 這個比較常用的單片機(jī)來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。AT89S52 內(nèi)部帶有 8KB 的程序存儲器，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、信號放大電路和 A/D轉(zhuǎn)換電路，因此對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)計中,傳感器是一個十分重要的元件,因此對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)計的難易程度和設(shè)計性價比等等.傳感器量程

20、的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。一般來說，傳感器的量程越接近分配到每個傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實際使用時，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、偏載及振動沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時，要考慮諸多方面的因素，保證傳感河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書6器的安全和壽命。傳感器量程的計算公式是在充分考慮到影響秤體的各個因素后，經(jīng)過大量的實驗而確定的。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。在實際工作中，要求稱重傳感器的有效量程在 20%80%之間，線性

21、好，精度高。重量誤差應(yīng)控制在0.01Kg，又考慮到秤臺自重、振動和沖擊分量，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，允許過載為 150%F.S，精度為 0.05%，最大量程時誤差 0.01kg?？梢詽M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期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能經(jīng)受住長時間的考驗。 使用特別注意：傳感器屬于精密部件，劇烈振動、自由落體、碰撞、過載、過壓等等，都非常容易造成傳感器永久損壞或者影響精度和線性。傳感器是測量機(jī)構(gòu)最重

22、要的部件，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、靈敏度、壽命和安裝環(huán)境依次作為優(yōu)先考慮?，F(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，對環(huán)境要求苛刻，不易長距離傳輸。2.壓電式壓力傳感器穩(wěn)定性好，精度和靈敏度高，壽命長，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，對測量環(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，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，它的阻值將發(fā)

23、生變化（增大或減?。亩闺姌蚴テ胶猓a(chǎn)生相應(yīng)的差動信號，供后續(xù)電路測量和處理。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書7綜合考慮, 本設(shè)計要實現(xiàn)的電子秤的是絕對壓力值，同時為了簡化電路，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)計選用 CZAF-602 壓力傳感器，其最大量程為 5 Kg。CZAF-602 壓力傳感器的接線圖如下：圖 2-1 壓力傳感器引出線接線圖注釋：黑 S- 紅 S+ 激勵電壓輸入端(簡稱輸入端)綠 + 白-GND 重量毫伏信號輸出端(簡稱輸出端)CZAF-602 壓力傳感器參數(shù)如下表：表 2-1 傳感器參數(shù)項目 參數(shù) 項目 參數(shù)

24、綜合誤差：0.02%F.S絕緣電阻: 5000M(100VDC)非線性: 0.01%F.S溫度補(bǔ)償范圍: -10+40滯后: 0.02%F.S激勵電壓: 3VDC12VDC重要性: 0.01%F.S使用溫度范圍: -20+60零點輸出: 1%F.S零點溫度影響: 0.01%F.S輸入阻抗: 100010靈敏度溫度影響: 0.02%F.S輸出阻抗: 10005安全過載范圍: 120%靈敏度: 10.1mV/V極限過載范圍: 150%河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書8蠕變: 0.02%F.S防護(hù)等級: IP662.2.2 放大電路選擇稱重傳感器輸出電壓振幅范圍 02mV。而 A/D

25、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)計的實際情況增益設(shè)為 1000 倍即可，零點和增益的溫度漂移和時間漂移極小。按照輸入電壓 2mV，分辨率 20000 碼的情況，漂移要小于 1V。由于其具有極低的失調(diào)電壓的溫漂和時漂（1V） ，從而保證了放大環(huán)節(jié)對零點漂移的要求。殘余的一點漂移依靠軟件的自動零點跟蹤來徹底解決。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 R/R，而應(yīng)變電阻的變

26、化一般都很微小，例如傳感器的應(yīng)變片電阻值 120，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)?1000，應(yīng)變電阻相對變化量為：R/R = K= 21000106 =0.002 （2-1）由式 2-1 可以看出電阻變化只有 0.24，其電阻變化率只有 0.2%。這樣小的電阻變化既難以直接精確測量，又不便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計的 R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化，但是這個電壓或電流信號很小，需要增加增益放大電路來把這個電壓或電流信號轉(zhuǎn)換成可以被 A/D 轉(zhuǎn)換芯片接收的信號。在前級處理電路部分，我們考慮可以采用以下幾種方案：方案一、利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成前級處理電

27、路；普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級放大器會引入大量噪聲。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就會直接影響最后的測量精度。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)成差動放大器，而構(gòu)成的前河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書9級處理電路；差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運(yùn)放(如 LM324)做成一個差動放大器。其設(shè)計電路如下圖：圖 2-2 利用普通運(yùn)放設(shè)計的差動放大器方案（三）：采用專用儀表放大器，如：INA126，INA121 等構(gòu)成前級處理電路。下面舉例用 INA128 儀用儀表放大器來實現(xiàn)。一般說來，集成化儀用放大器具有很高

28、的共模抑制比和輸入阻抗，因而在傳統(tǒng)的電路設(shè)計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，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８蓴_，結(jié)果適得其反，嚴(yán)重地?fù)p害了放大器的性能。 為了實現(xiàn)信號的

29、放大，設(shè)計電路如下：河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書10圖 2-3 采用 INA128 設(shè)計的放大電路1）前級采用運(yùn)放 A1 和 A2 組成并聯(lián)型差動放大器。理論上不難證明，在運(yùn)算放大器為理想的情況下，并聯(lián)型差動放大器的輸入阻抗為無窮大，共模抑制比也為無窮大。更值得一提的是，在理論上并聯(lián)型差動放大器的共模抑制比與電路的外圍電阻的精度和阻值無關(guān)。 2）阻容耦合電路放在由并聯(lián)型差動放大器構(gòu)成的前級放大器和由儀器放大器構(gòu)成的后級放大器之間，這樣可為后級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，由于前置放大器的輸出阻抗很低，同時又采用共模驅(qū)動技術(shù)，避免了阻容耦合電路中

30、的阻、容元件參數(shù)不對稱（匹配）導(dǎo)致的共模干擾轉(zhuǎn)換成差模干擾的情況發(fā)生。 3）后級電路采用廉價的儀器放大器，將雙端信號轉(zhuǎn)換為單端信號輸出。由于阻容耦合電路的隔直作用，后級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。從理論上計算整個電路的共模抑制比為：212121221121lg201CMRACMRRCMRACMRAAAAACMRCMRCMRdTotalddCdcdTotal或 (2-2)式中：或放大器的總共模抑制比；第一級放TotalCMRTotalCMRR1CMR大器的共模抑制比；或第二級放大器的共模抑制比；2CMR2CMRR、和分別為第一級放大器和第二級放大器的差模增益dA1c

31、A1dA2cA2河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書11和共模增益。經(jīng)過實際測量，圖 2-3 所示的電路采用圖中所給出的參數(shù)時，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放大器作為本設(shè)計的信號放大電路。2.2.3 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇A/D 轉(zhuǎn)換部分是整個設(shè)計的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會使得整個設(shè)計毫無意義。目前，世界上有多種類型的 ADC，有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、積分型 ADC，也有近年來新發(fā)展起來的- 型和流水線型ADC，多種類型的 ADC 各有其優(yōu)缺點并能滿足不同的具體應(yīng)用要求。目前， AD

32、C 集成電路主要有以下幾種類型：（1）并行比較 A/D 轉(zhuǎn)換器：如 ADC0808、 ADC0809 等 。并行比較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”ADC。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)換同時完成，其轉(zhuǎn)換時間主取決于比較器的開關(guān)速度、編碼器的傳輸時間延遲等。缺點是：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

33、 ADC 是應(yīng)用非常廣泛的模/數(shù)轉(zhuǎn)換方法，這一類型 ADC 的優(yōu)點：高速，采樣速率可達(dá) 1MSPS；與其它 ADC 相比，功耗相當(dāng)?shù)?；在分辨率低?12位時，價格較低。缺點：在高于 14 位分辨率情況下，價格較高；傳感器產(chǎn)生的信號在進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換之前需要進(jìn)行調(diào)理，包括增益級和濾波，這樣會明顯增加成本。(3）積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器：如：ICL7135、ICL7109、ICL1549、MC14433 等。積分型 ADC 又稱為雙斜率或河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書12多斜率 ADC，是應(yīng)用比較廣泛的一類轉(zhuǎn)換器。它的基本原理是通過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間間

34、隔。與此同時，在此時間間隔內(nèi)利用計數(shù)器對時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)，從而實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換。積分型 ADC 兩次積分的時間都是利用同一個時鐘發(fā)生器和計數(shù)器來確定，因此所得到的表達(dá)式與時鐘頻率無關(guān)，其轉(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，所以對交流噪聲的干擾有很強(qiáng)的抑制能力。若把積分器定時積分的時間取為工頻信號的整數(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 ADC 主要應(yīng)用于低速、精密測量等領(lǐng)域，如數(shù)字電壓表。其優(yōu)點是：分辨率高，可達(dá) 22 位；功耗低、成本低。缺點是：轉(zhuǎn)換速率低，轉(zhuǎn)換速率在 12 位時為 100300SPS。 (4）壓頻變換型 AD

35、C：其優(yōu)點是：精度高、價格較低、功耗較低。缺點是：類似于積分型 ADC，其轉(zhuǎn)換速率受到限制，12 位時為100300SPS。考慮到本系統(tǒng)中對物體重量的測量和使用的場合，精度要求不是很苛刻，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，可自動調(diào)零，有超量程信號輸出，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。對正負(fù)對稱的工頻干擾信號積分為零，所以對 50Hz 的工頻干擾抑制能力較強(qiáng)，對高于工頻干擾（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，對輸出就不產(chǎn)生影響。尤其對本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號，很容

36、易受到工頻信號的影響。 根據(jù)系統(tǒng)的精度要求以及綜合的分析其優(yōu)點和缺點，本設(shè)計采用了12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0832。ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級，可以適應(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)換時間僅為 32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書13控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。ADC0832 的實物圖如下圖 2-

37、4 所示：圖 2-4 ADC0832 實物2.2.4 鍵盤處理部分方案論證由于電子秤需要設(shè)置單價（十個數(shù)字鍵，一個小數(shù)點） ，總共需設(shè)置13 個鍵（包括一個清除鍵和一個確認(rèn)鍵） 。本設(shè)計采用矩陣式鍵盤：矩陣式鍵盤的特點是把檢測線分成兩組，一組為行線，一組列線，按鍵放在行線和列線的交叉點上。圖 2-5 給出了一個 44 的矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)的鍵盤接口電路，圖中的每一個按鍵都通過不同的行線和列線與主機(jī)相連這。44 矩陣式鍵盤共可以安裝 16 個鍵，但只需要 8 條測試線。當(dāng)鍵盤的數(shù)量大于 8 時，一般都采用矩陣式鍵盤。結(jié)合本設(shè)計的實際要求，采用 44 矩陣式鍵盤。圖 2-5 矩陣式鍵盤2.3 顯示電路部

38、分的選擇數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項重要功能，是人機(jī)交換的主要組成部分，它可以將測量電路測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理后直觀的顯示出來。數(shù)河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書14據(jù)顯示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，從電子表到計算器，從袖珍時儀表到便攜式微型計算機(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)計采用的是 HJ12864ZW 液晶顯示。其實物圖如下圖：圖 2-6 所示圖 2-6 HJ12864ZW 實物圖2.4 超量程報警部分選擇智能儀器一般都具有報警

39、功能，報警主要用于系統(tǒng)運(yùn)行出錯、當(dāng)測量的數(shù)據(jù)超過儀表量程或者是超過用戶設(shè)置的上下限時為提醒用戶而設(shè)置。在本系統(tǒng)中，設(shè)置報警的目的就是在超出電子秤測量范圍以及總價不能正常顯示時，發(fā)出聲光報警信號，提示用戶，防止損壞儀器。超限報警電路是由單片機(jī)的 I/O 口來控制的，當(dāng)稱重物體重量超過系統(tǒng)設(shè)計所允許的重量，通過程序使單片機(jī)的 I/O 值為低電平，從而三極管導(dǎo)通，使蜂鳴器 SPEAKER 發(fā)出報警聲，同時使連接報警燈的 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)計過程中一定得注意發(fā)光二極管的極性，否則，發(fā)光二級管是不會正常發(fā)光。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書15第三章 硬

40、件電路設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求與設(shè)計思路，此電路由一塊 AT89S52 單片機(jī)、復(fù)位電路、時鐘電路、12864LCD 顯示器、蜂鳴器及 LED 燈報警電路、CZAF-602壓力傳感電路。硬件設(shè)計框圖如下：復(fù)復(fù)位位電電路路壓壓力力傳傳感感器器電電路路聲聲光光報報警警電電路路L LC CD D顯顯示示器器接接口口時時鐘鐘電電路路A AT T8 89 9S S5 52 2單單片片機(jī)機(jī)圖 3-1 硬件電路設(shè)計框圖在本系統(tǒng)中用于稱量的主要器件是稱重傳感器（一次變換元件） ，稱重傳感器在受到壓力或拉力時會產(chǎn)生電信號，受到不同壓力或拉力是產(chǎn)生的電信號也隨著變化，而且力與電信號的關(guān)系一般為線性關(guān)系。由于傳感器輸出的為

41、模擬信號，所以需要對其進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便單片機(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)計放大電路來使 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計算出物體的重量。在本系統(tǒng)中，硬件電路的構(gòu)成主要有以下幾部分： AT89S52 的最小系統(tǒng)構(gòu)成、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AT89S52 是一種帶 8K 字

42、節(jié) FLASH 存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書16CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(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 Flash，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。

43、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，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。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、定時器/計數(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，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。3.1.2 單片機(jī)管腳說明圖 3-2 AT89S52 引腳圖河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書17

44、VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口：P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，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，P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用

45、。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。 此外，P1.0 和 P1.1 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX） 。在 flash 編程和校驗時，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。引腳號第二功能：P1.0 T2（定時器/計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入） ，時鐘輸出 P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器 T2 的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用） P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用） P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8

46、 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時，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 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出 P2河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書18鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗時，P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控

47、制信號。 P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。P3 口亦作為 AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。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

48、中斷 0 輸入）P3.3INT1（外部中斷 1 輸入）P3.4T0（定時器/計數(shù)器 0）P3.5T1（定時器/計數(shù)器 1）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖輸出）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖輸出）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，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，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然

49、而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時，ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書19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，置位無效。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89S52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外

50、部程序存儲器（地址為0000H-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)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接Vcc 端） ，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH 存儲器編程時，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)的時鐘信號用來提供單片

51、機(jī)片內(nèi)各種操作的時間基準(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)開始運(yùn)行。單片機(jī)的時鐘信號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)生振蕩時鐘脈沖。當(dāng) MCS-5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期以上的高電平時，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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（

52、論文）說明書20本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(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)，其中包括使程序計數(shù)器 PC0000H，這表明程序從 0000H 地址單元開始執(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 引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過 24 個振蕩周期后，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

53、低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。3.2 數(shù)據(jù)采集部分電路設(shè)計數(shù)據(jù)采集部分電路包括傳感器輸出信號電路、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)據(jù)采集模塊與單片機(jī)的接口連接如圖 3-3 所示。圖 3-3 數(shù)據(jù)采集模塊與單片機(jī)接口電路ADC0832 是美國國家半導(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 電源供電時輸入電壓在 05V 之間、工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書2132S、 一般功耗

54、僅為 15mW、 8P、14PDIP（雙列直插） 、PICC 多種封裝、 商用級芯片溫寬為 0C to +70C，工業(yè)級芯片溫寬為 40C to +85C；。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(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：圖 3-4 ADC0832 管腳圖芯片接口說明： CS 片選使能，低電平芯片使能。CH0 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)信號輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 芯片時鐘

55、輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） 。 單片機(jī)對 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、DI。但由于 DO 端與 DI 端在通信時并未同時有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng) ADC0832 未工作時其 CS 輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時，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。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端 CLK 輸入時鐘脈沖，DO

56、/DI 端則使用 DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第 1 個時鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號。在第 2、3 個脈沖下沉之前 DI 端應(yīng)輸入 2 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書22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，只對 CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“1” 、 “1”時，只對 CH1 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“0” 、 “0”時，將 CH0 作為正輸入端 IN+，CH1 作為負(fù)輸入端 IN-進(jìn)行輸入。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“0” 、 “1”時，將 CH0 作為負(fù)輸入端IN-，CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入。

57、到第 3 個脈沖的下沉之后 DI 端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI 端則開始利用數(shù)據(jù)輸出 DO 進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第 4 個脈沖下沉開始由 DO 端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個脈沖下沉 DO 端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第 11 個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個字節(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)計在 2.3 顯示電路論證中，本設(shè)計采用是 LCD 顯示。在 LCD 驅(qū)動時，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，液晶本身發(fā)生劣化。液晶驅(qū)動方式包括靜態(tài)驅(qū)動、動態(tài)驅(qū)動等驅(qū)動方式。（1)靜態(tài)驅(qū)動 所有的段都有

58、獨(dú)立的驅(qū)動電路，表示段電極與公共電極之間連續(xù)施加電壓。它適合于簡單控制的 LCD。（2)多路驅(qū)動方式 構(gòu)成矩陣電極，公共端數(shù)為 n，按照 1/n 的時序分別依次驅(qū)動公共端，與該驅(qū)動時序相對應(yīng)，對所有的段信號電極作選擇驅(qū)動。這種方式適合于比較復(fù)雜控制的 LCD。在多路驅(qū)動方式中，像素可分為選擇點、半選擇點和非選擇點。為了提高顯示的對比度和降低串?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 時的電壓有效值與占空比和偏壓的關(guān)系如下：Vo: LCD 驅(qū)動電壓 N:占空比(1/N) 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書23a:偏壓(1/a)多

59、路驅(qū)動方式可分為點反轉(zhuǎn)驅(qū)動和幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動。點反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于低占空比應(yīng)用，它在各段數(shù)據(jù)輸出時，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于高占空比應(yīng)用，它在各幀輸出時，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。對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。幀頻控制是通過減少幀輸出次數(shù)，控制輸出信號的有效值，來實現(xiàn)多灰度和彩色控制。而脈寬調(diào)制是通過改變段輸出信號脈寬，控制輸出信號的有效值，來實現(xiàn)多灰度和彩色控制。本設(shè)計采用 HJ12864ZW 液晶顯示器，HJ12864ZW 是一種圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及 128X64 全點陣液晶顯示器組成，可完成圖形顯示，也可以顯示 4 行 16

60、個中文字形（16X16 點陣漢字，與外部 CPU 接口可采用串行或并行方式控制）或者，4 行 32 個字符（8X16） 。本設(shè)計采用并行接口，下面僅介紹并行接口：表 3-2 12864 并行接口引腳介紹管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0-對比度（亮度）調(diào)整4RS(CS)H/LRS=“H”,表示 DB7DB0 為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,表示 DB7DB0 為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到 DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR6E(SCLK)H/L使能信號7-1