【正文】 2864液晶帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字. 。硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔。 由于本設(shè)計(jì)要顯示的內(nèi)容比較多，而且?guī)в兄形娘@示，所以我們采用方案二。 數(shù)字時(shí)鐘數(shù)字時(shí)鐘是本設(shè)計(jì)的重要的部分。根據(jù)需要，可利用兩種方案實(shí)現(xiàn)。方案一：本方案完全用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘。原理為：在單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器設(shè)三個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的時(shí)、分、秒信息。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器內(nèi)相應(yīng)的秒值加1；若秒值達(dá)到60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加1；若分值達(dá)到60，則清零分字節(jié)，并將時(shí)字節(jié)值加1；若時(shí)值達(dá)到24，則將時(shí)字節(jié)清零。該方案具有硬件電路簡單的特點(diǎn)，但當(dāng)單片機(jī)不上電，程序?qū)⒉粓?zhí)行。且由于每次執(zhí)行程序時(shí)，定時(shí)器都要重新賦初值，所以該時(shí)鐘精度不高。 方案二：DS1302是美國DALLAS公司最新推出的時(shí)鐘芯片，采用CMOS技術(shù)制成，把時(shí)鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關(guān)電路集于芯片內(nèi)部，采用DS1302芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路勿需任何外圍電路并具有良好的微機(jī)接口。DS1302芯片具有超低耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠，能夠計(jì)秒、分、時(shí)、天、星期、日、月、年，并有閏年補(bǔ)償功能等優(yōu)點(diǎn)，而且具有定時(shí)中斷、周期性中斷、時(shí)鐘更新周期結(jié)束中斷等特點(diǎn)，故廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘場合?；跁r(shí)鐘芯片的上述優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案二完成數(shù)字時(shí)鐘的功能。 對于放大電路的選擇有以下兩種方案：方案一：采用OP07芯片組成的三運(yùn)放電路，Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的單運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于OP07A最大為25μV），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為177。2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。但要組成三運(yùn)放就要到3個(gè)OP07組成的電路，設(shè)計(jì)電路相對復(fù)雜，而且外來干擾比較難控制。方案二： 采用AD620芯片組成的放大電路，AD620是一款低成本，高精度儀表放大器，AD620采用8引腳SOIC和DIP封裝，尺寸小于分立電路設(shè)計(jì)，并且功耗更低（）,因而非常適合電池供電及便攜帶（或遠(yuǎn)程）應(yīng)用。AD620具有高精度（最大非線性都10ppV/）特性，是電子秤和傳感器接口等精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想之選，此外，AD620還具有低噪聲，抗干擾性好，低輸入偏置電流和低功耗特性。通過以上的比較，故采用方案二設(shè)計(jì)電路比較簡單。 A/D轉(zhuǎn)換器選擇 A/D轉(zhuǎn)換部分是本次設(shè)計(jì)最核心的部分，對于A/D轉(zhuǎn)換器的選者有以下兩種方案：方案一：采用V/F變換芯片LM331，LM331是使用壓頻變換器件，把電壓信號轉(zhuǎn)化為頻率信號，單片機(jī)通過計(jì)數(shù)獲得重物的重量，此方案，可不用A/D，但需要比較復(fù)雜的小信號放大、調(diào)理電路，并且LM331外圍電路較繁瑣，參數(shù)配置相對嚴(yán)格，故未采用。方案二：采用MAX187 A/D轉(zhuǎn)換芯片，MAX187 串行12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以在單5V 電源下工作，接受0－5V 的模擬輸入。MAX187為逐次逼近式ADC，快速采樣/保持（），片內(nèi)時(shí)鐘，高速3 線串行接口。MAX18轉(zhuǎn)換速度為75Ksps。通過一個(gè)外部時(shí)鐘從內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)，并可省卻外部硬件而與絕大多數(shù)的數(shù)字信號處理器或微控制器通訊。同時(shí)MAX187 有內(nèi)部基準(zhǔn)，MAX187 采用節(jié)約空間的8 腳DIP 和16 腳SO 封裝。，在關(guān)斷模式下可以減少至10uW。優(yōu)異的AC 特性和極低的電源消耗，同時(shí)及其容易的使用和較小的封裝尺寸使得MAX187能理想的應(yīng)用于遠(yuǎn)程DSP 和傳感器，或者應(yīng)用于對電源消耗和空間極為苛刻的地方。 基于AD620的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案二。 應(yīng)變片式電阻傳感器按其測量電路（橋式）可分為單臂式、半橋式、全橋式三種。但考慮到精度的問題，有以下兩種方案：方案一：采用半橋式的傳感器，所謂半橋，即將電橋的四臂接入四應(yīng)變片。其中：一片受拉，一片受壓，另外兩應(yīng)變片不受力。所以誤差比較大而成精度相對來說還是不夠高。方案二：采用全橋式的傳感器，所謂全橋，即將電橋的四臂接入四應(yīng)變片。兩片受拉，兩片受壓，因此全橋式等臂電橋的靈敏度最高而且靈敏度比半橋式的大一倍，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。其中全橋式Hl8傳感器比較好。基于全橋式的壓力傳感器達(dá)到的精度較高的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案二。第三章 總體方案 工作原理 當(dāng)物體放在秤重盤上，壓力施給傳感器，該傳感器會(huì)產(chǎn)生形變，而使之阻抗發(fā)生變化的，從而使激勵(lì)電壓產(chǎn)生改變，輸出一個(gè)變化的摸擬信號，該模擬信號通過AD620芯片的電路放大，送給采用MAX187芯片A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號，然后將信號送至CPU中央處理器進(jìn)行運(yùn)算控制，同時(shí)采用DS1302芯片來輸出時(shí)鐘信號送給CPU，CPU根據(jù)鍵盤命令及程序?qū)?shù)據(jù)傳送致12864液晶顯示出來。基本工作原理框圖如下：時(shí)鐘芯片12864顯示傳感信號信號放大濾波A/D轉(zhuǎn)換鍵盤 MCUAT8952報(bào)警信號 圖 31 基本工作原理框圖 經(jīng)過仔細(xì)分析和論證，我們決定了系統(tǒng)各模塊的最終方案如下： （1）控制器：采用89C52單片機(jī) （2）顯示：采用12864液晶顯示 （3）時(shí)鐘芯片：采用DS1302芯片實(shí)現(xiàn) （4）放大器：采用AD620芯片實(shí)現(xiàn) （5）A/D轉(zhuǎn)換器：采用MAX187芯片實(shí)現(xiàn) （6）壓力傳感器：采用型號H18的傳感器實(shí)現(xiàn) （7） 電源：采用177。5V.+12V電源供電第四章 硬件電路的設(shè)計(jì) AT89S52的簡介：（芯片介紹不能超過1頁，挑重要的就行，不能長篇介紹）近十幾年來，單片機(jī)在生產(chǎn)過程控制、自動(dòng)檢測、數(shù)據(jù)采集與處理、科技計(jì)算、商業(yè)管理和辦公室自動(dòng)化等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)具有體積小、重量輕、耗能省、價(jià)格低、可靠性高和通用靈活等優(yōu)點(diǎn)，因此也廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星定位、汽車火花控制、交通自動(dòng)管理和微波爐等專用控制上。近幾年來，單片機(jī)的發(fā)展更為迅速，它已滲透到諸多學(xué)科的領(lǐng)域，以及人們生產(chǎn)生活中的各個(gè)方面。它的主要特點(diǎn)有：與MCS51產(chǎn)品兼容；具有8K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的Flash內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，可寫/擦1000次；～；全靜態(tài)操作：0Hz～24MHz；三級程序存儲(chǔ)器加密；256字節(jié)內(nèi)部RAM；32根可編程I/O線；三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；8個(gè)中斷源；全雙工異步串行通信通道；低功耗空閑和掉電方式；通過中斷中止掉電方式；看門狗定時(shí)器；兩個(gè)數(shù)據(jù)指針；AT89S52單片機(jī)較8051單片機(jī)內(nèi)部多了一個(gè)8K字節(jié)的Flash程序存儲(chǔ)器，一個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)中斷源，還多了128字節(jié)內(nèi)部RAM，與8051完全兼容。 AT89S52內(nèi)部結(jié)構(gòu)：單片機(jī)的引腳結(jié)構(gòu)如下圖41所示，各個(gè)引腳功能描述如下：圖41 單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)圖圖42 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 Hl8傳感器的電路設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，市場情況和請教別人的經(jīng)驗(yàn)，我們選擇了濟(jì)南金鐘電子衡器股份有限公司生產(chǎn)的H18型壓力傳感器，為雙孔懸臂梁形式，是電子計(jì)價(jià)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(tái)秤及專用衡器等，其主要技術(shù)指標(biāo)如表一所示，各項(xiàng)指標(biāo)較濟(jì)南市場上見到的同類傳感器優(yōu)秀的多，只是價(jià)格上稍微貴了一些，實(shí)際應(yīng)用的結(jié)果表明，物有所值。 壓力傳感器主要技術(shù)指標(biāo)如表41所示：表41 壓力傳感器主要技術(shù)指標(biāo)H18的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 圖 43 H18的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 H18壓力傳感器的受力方式:圖 44 壓力傳感器的受力方式圖 H18傳感器的供電方式：為了使測量更準(zhǔn)確，傳感器的供電采用電壓基準(zhǔn)源TL431來穩(wěn)定輸入電壓。1 TL431的簡介 德州儀器公司（TI）生產(chǎn)的TL431是一是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（）到36V范圍內(nèi)的任何值（如圖2）。，可廣泛用于單片精密開關(guān)電源或精密線性穩(wěn)壓電源中l(wèi)在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管。 圖 45 TL431引腳功能圖： 圖45 TL431引腳圖TL431的3個(gè)引腳別為：陰極（CATHODE）、陽極（ANODE）和參考端（REF）。TL431的具體功能可以用圖46的功能模塊示意。 圖46 TL431的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖由圖可以看到VRef ，接在運(yùn)放的反相輸入端。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng)REF端（同相端）的電壓非常接近VRef （）時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，能過三極管的電流將從1～100mA變化，當(dāng)然，該圖絕不是TL431的實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以不能簡單地用這種組合來代替它。 TL431的主要參數(shù)如表 42所示： 表 42 TL431的主要參數(shù)參數(shù)符號數(shù)值單位陰極陽極電壓VKA 37V陰極電流范圍，連續(xù)IK100 to +150 mA參考輸入電流范圍，連續(xù)Iref to +10mA工作結(jié)溫TJ150176。C操作環(huán)境溫度范圍TA40 to +85176。C儲(chǔ)存溫度范圍Tstg65 to +150176。C總耗散功率 常溫PDW總耗功率 外殼溫度PD30.W 圖 47 為TL431的應(yīng)用電路圖：圖47 TL431的應(yīng)用電路圖 信號放大電路的設(shè)計(jì) 傳感器輸出電壓為毫伏級，而A/D轉(zhuǎn)換器所能處理的電壓是0～5V，所以必須在A/D轉(zhuǎn)換器前加入一個(gè)前置差動(dòng)放大電路以實(shí)現(xiàn)電壓的放大，放大倍數(shù)為100～1000倍，使輸出電壓為0～5V。由于單運(yùn)放在應(yīng)用中要求外圍電路匹配精度高、增益調(diào)整不便、差動(dòng)輸入阻抗低，故采用三運(yùn)放結(jié)構(gòu)。三運(yùn)放結(jié)構(gòu)具有差動(dòng)輸入阻抗高、共膜抑制比高、偏置電流低等優(yōu)點(diǎn)，且有良好的溫度穩(wěn)定性，低噪單端輸出和和增益調(diào)整方便，適于在傳感器電路中應(yīng)用。本次課程設(shè)計(jì)中，我們采用AD620放大電路進(jìn)行傳感器的信號的放大。AD620儀表放大器介紹：AD620是一款低成本，高精度儀表放大器，僅需要一個(gè)外部電阻來設(shè)計(jì)增益，AD620采用8引腳SOIC和DIP封裝，尺寸小于分立電路設(shè)計(jì)，并且功耗更低（）,因而非常適合電池供電及便攜帶（或遠(yuǎn)程）應(yīng)用。 AD620具有高精度（最大非線性都10ppV/）特性，是電子秤和傳感器接口等精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想之選，此外，AD620還具有低噪聲，低輸入偏置電流和低功耗特性，使之非常適合ECG和無創(chuàng)血壓監(jiān)測儀等醫(yī)療應(yīng)用。由于其輸入級采用SuperBeta處理。AD620在1KHz時(shí)具有9nV/√Hz的第輸入電壓噪聲，√Hz,因而作為前置放大器使用效果很好。AD620還非常適合多路復(fù)用應(yīng)用，%建立時(shí)間為15us,而成成本很低，足以實(shí)現(xiàn)每通道一個(gè)一起放大器的設(shè)計(jì)。 圖 48 AD620引腳功能圖 AD620的的主要參數(shù)如下：增益范圍1100000，（G=1+）電源范圍VCC=VEE=177。177。18V失調(diào)電壓Uos=35125μV失調(diào)電流Ios=輸入電流IB=輸入阻抗Zin=10GΩ/2pF圖 49 AD620的工作原理： 圖 49 AD620內(nèi)部方框圖 AD620是一款單芯片儀表放大器，采用經(jīng)典的三運(yùn)放改進(jìn)設(shè)計(jì)。通過調(diào)整片內(nèi)電阻的絕對值，用戶只需一個(gè)電阻便可實(shí)現(xiàn)對增益的精確編程（G=%）。單芯片結(jié)構(gòu)和激光晶圓調(diào)整允許對電路元件進(jìn)行嚴(yán)格匹配與跟蹤，從而可確保電路本省具有的高性能特性。 輸入晶體管Q1和Q2提供一路高精度差分對雙極性輸入如圖2，同時(shí)由于采用Superbeta處理，因此輸入偏置電路減小10倍。反饋環(huán)路Q1A1R1和Q2A2R2使輸入器件Q1和Q2的集電極電流保持恒定，從而可將輸入電壓作用于外部增益設(shè)置電子Rg上。這樣就產(chǎn)生了從輸入至A1/A2輸出的差分增益，其計(jì)算公式為G=（R1+R2）/Rg+，以獲得折合到REF引腳電位的單端輸出。 Rg值還可以決定前置放大器級的跨導(dǎo)。當(dāng)減小Rg以獲得更大增益時(shí)，改跨導(dǎo)將漸近增大到輸入晶體管的跨導(dǎo)。這會(huì)帶來三大好處：（a）開環(huán)增益提升以提供更大的編程增益，以減小與增益相關(guān)的誤差；（b）增益帶寬積隨著編程增益提高而增大，從而優(yōu)化頻率響應(yīng)；（c）輸入電壓噪聲降至9n/√Hz，它主要由輸入器件的集電極電流和基極電阻決定。，因此利用一個(gè)外部電阻便可以實(shí)現(xiàn)對增益的精度編程。 增益公式為：G=+1 RG=(G1)我們可以從以上公式得出要放大的倍數(shù)，這樣就更加方便選擇所要放的電阻的大小。如 410 為AD620應(yīng)用電路圖圖410 AD620應(yīng)用電路圖 為了減小干擾所以采用電容C11和C13組成的濾波電路進(jìn)行濾波的作用，進(jìn)一步減小干擾所引起的誤差。 信號A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中A/D轉(zhuǎn)換器用的是MAX187 A/D轉(zhuǎn)換器，它是12位串行逐次逼近式ADC，快速采樣/保持（），片內(nèi)時(shí)鐘，高速3 線串行接口A／D轉(zhuǎn)換器。5V單電源供電，允許0~5V模擬輸入。MAX187為逐次逼近式的ADC，快速采樣/保持（），片內(nèi)時(shí)鐘串行接口。其