【正文】 Q2Q3Q4Q5Q6Q7STB82826116C22uFR1KALEPSEN(RD)(WR)XTAL2XTAL1VCCVSSRESET89C51VCCC1C1VCC傳傳 時鐘電路設(shè)計時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號，計算機在工作時，是在統(tǒng)一的時鐘脈沖控制下一拍一拍地進行的。C1C2XTAL2XTAL189C51圖 時鐘電路原理圖外接晶振時，C1，C2 值通常選擇為 30pF 左右；外接陶瓷諧振器時，C1，C2約為 47pF。振蕩頻率范圍時 0~24MHz。 最小系統(tǒng)圖根據(jù)上述電路設(shè)計，得出 CPU 最小系統(tǒng)圖。圖 CPU 最小系統(tǒng)圖本科生課程設(shè)計（論文）6第 3 章 輸入輸出接口電路設(shè)計 傳感器的選擇與放大電路 傳感器的選擇在本設(shè)計中，傳感器是個十分重要的元件，因此對傳感器的選擇也顯得十分重要。不僅要注意其量程和參數(shù)，還要考慮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)生的最人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。電阻應(yīng)變式傳感器的稱量范圍為 300g 至數(shù)千 kg，計量準確度達1/1000～1/10000，結(jié)構(gòu)較簡單，可靠性較好。大部分電子衡器均使用此傳感器。綜合考慮，本設(shè)計采用電阻應(yīng)變式傳感器.電阻應(yīng)變式稱重傳感器實物圖如圖 所示，引出線為四芯，紅（輸入 +） 、白（輸出） 、黑(輸入)、綠(輸出+)。接線方法是紅黑分別接電源正負端，綠白分別接信號的輸出端，為確保精度，一般不要調(diào)整線長。在電阻應(yīng)變傳感器中起作用的是橋式測量電路。 橋式測量電路有四個電阻，電橋的一個對角線接入工作電壓 E，另一個對角線為輸出電壓 Uo。其特點是：當四個橋臂電阻達到相應(yīng)的關(guān)系時，電橋輸出為零，否則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計來測量，所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。 測量電橋如圖 所示： 圖 稱重傳感器實物圖 圖 稱重傳感器測量電橋R1 R2R3 R4R5R6Rp1NY本科生課程設(shè)計（論文）71k500k它由箔式電阻應(yīng)變片電阻 RR R R 4 組成測量電橋，測量電橋的電源由穩(wěn)壓電源 E 供給。物體的重量不同，電橋不平衡程度不同，指針式電表指示的數(shù)值也不同。滑動式線性可變電阻器 RP1 作為物體重量彈性應(yīng)變的傳感器，組成零調(diào)整電路，當載荷為 0 時，調(diào)節(jié) RP1 使數(shù)碼顯示屏顯示零。應(yīng)變片式傳感器有如下特點：（1）應(yīng)用和測量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機械量傳感器。（2）分辨力和靈敏度高，精度較高。（3）結(jié)構(gòu)輕小，對試件影響小， 對復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性強，可在高溫、高壓、強磁場等特殊環(huán)境中使用，頻率響應(yīng)好。（4）商品化，使用方便，便于實現(xiàn)遠距離、自動化測量。 放大電路的選擇經(jīng)由傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)換后輸出的信號一般電平較低；經(jīng)由電橋等電路變換后的信號亦難以直接用來顯示、記錄、控制或進行信號轉(zhuǎn)換。為此，測量電路中常設(shè)有模擬放大環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)目前主要依靠由集成運算放大器的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放大器來完成。放大器的輸入信號一般是由傳感器輸出的。傳感器的輸出信號不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。因此，一般對放大器有如下一些要求：（1）輸入阻抗應(yīng)遠大于信號源內(nèi)阻。否則，放大器的負載效應(yīng)會使所測電壓造成偏差。（2）抗共模電壓干擾能力強。（3）在預(yù)定的頻帶寬度內(nèi)有穩(wěn)定準確的增益、良好的線性，輸入漂移和噪聲應(yīng)足夠小以保證要求的信噪比。從而保證放大器輸出性能穩(wěn)定。（4）能附加一些適應(yīng)特定要求的電路。如放大器增益的外接電阻調(diào)整、方便準確的量程切換、極性自動變換等。由于稱重傳感器采集的電壓信號為毫伏級，而 A/D 轉(zhuǎn)換電路的工作電壓為 05V,為了保證 A/D 正常工作，因此放大電路圖如下：圖 放大電路本科生課程設(shè)計（論文）8IN0 26IN1 27IN2 28IN3 1IN4 2IN5 3IN6 4IN7 5REF+ 12REF 16CLK 10OE 9EOC 7D017D114D215D38D418D519D620D721A025A124A223START6ALE22ADC0809P0P1P2P3P4P5P6P7ALE WRRDINT89C51+5 檢測接口電路設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換器選擇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。ADC0809/0809 系列是現(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。片內(nèi)有多路模擬開關(guān)及通道地址譯碼及鎖存電路，可對多路模擬信號進行采集與轉(zhuǎn)換；片內(nèi)配置了三態(tài)輸出數(shù)據(jù)緩沖器，提供了與微處理器兼容接口；ADC0808 的最大不可調(diào)誤差小于 ，而LSB21?ADC0809 為 。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SB1?制，其分辨率一般不高于 8 位。圖 ADC0809 與 89C51 單片機的接口電路模擬量檢測接口電路圖。本科生課程設(shè)計（論文）9 模擬量檢測接口電路圖IN0 26IN127IN2 28IN3 1IN42IN5 3IN6 4IN75REF+ 12REF16CLK 10OE 9EOC7D017 D114 D215D38 D418 D519D620 D721A025 A124 A223START6 ALE22ADC0809P0P1P2P3P4P5P6P7ALE WRRDINT89C51+5傳傳傳1k500k圖 檢測接口電路圖 人機對話接口電路設(shè)計 鍵盤電路與 AT89C51 的接口電路設(shè)計在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，為了控制其運行狀態(tài)，需要向系統(tǒng)輸入一些命令或數(shù)據(jù)，因此應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)有鍵盤，這些鍵包括數(shù)字鍵，功能鍵和組合控制鍵等。這些按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。但是這些開關(guān)絕不僅僅是簡單的電平輸入。在本系統(tǒng)中鍵盤采用矩陣式鍵盤并采用中斷掃描工作方式。鍵盤為 4 X 4 鍵盤，包括 0、十個數(shù)字及確認，功能，清零，存儲和刪除鍵。采用中斷工作方式提高了 CPU 的利用效率，沒鍵按下時沒有中斷請求，有鍵按下時，向 CPU 提出中斷請求，CPU 響應(yīng)后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷程序中才對鍵盤進行掃描。矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)與工作原理： 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4=16 個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)本科生課程設(shè)計（論文）10 D2 D5 D789C51D05 D13 D22D34 LD1M6 BI7a 9b 10c 11d 12e 13f 15g 14MC14543D05 D13 D22D34 LD1M6 BI7a 9b 10c 11d 12e 13f 15g 14MC14543D05 D13 D22D34 LD1M6 BI7a 9b 10c 11d 12e 13f 15g 14MC14543764219103876421910387642191038D05 D13 D22D34 LD1M6 BI7a 9b 10c 11d 12e 13f 15g 14MC145437642191038D05 D13 D22D34 LD1M6 BI7a 9b 10c 11d 12e 13f 15g 14MC145437642191038D05 D13 D22D34 LD1M6 BI7a 9b 10c 11d 12e 13f 15g 14MC145437642191038越多，區(qū)別越明顯。1S12S23S34S45S56S67S78S89S910S1011S11傳傳S12傳傳S13傳傳S14傳傳S15傳傳S1689C51圖 單片機與鍵盤接口電路 顯示電路與 AT89C51 的接口設(shè)計顯示器是人機交換的主要部分，他可以將測量電路測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過 CPU 處理后直觀的顯示出來。數(shù)據(jù)顯示有兩種方案：LED 數(shù)碼顯示和 LCD 液晶顯示。考慮到 LED 數(shù)碼顯示的直觀方便，這次設(shè)計選擇了 LED 靜態(tài)顯示。圖 單片機與 LED 接線圖本科生課程設(shè)計（論文）11設(shè)置堆棧指針設(shè)置各中斷服務(wù)程序入口相關(guān)寄存器清零設(shè)置顯示初值設(shè)置中斷優(yōu)先級及觸發(fā)形式調(diào)用執(zhí)行代碼轉(zhuǎn)換程序INT0 有效調(diào)用顯示子程序調(diào)用鍵盤子程序調(diào)用顯示子程序啟動數(shù)模轉(zhuǎn)換INT1 有效效？調(diào)用數(shù)據(jù)處理子程序執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換調(diào)用顯示子程序設(shè)置顯示子程序重物移去N開始返回第 4 章 軟件設(shè)計 流程圖設(shè)計 主程序流程圖設(shè)計圖 主程序流程圖本科生課程設(shè)計（論文）12 模擬量檢測流程圖設(shè)計A/D 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運行時，把稱重傳感器傳遞過來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞到單片機所涉及到的程序設(shè)計。設(shè)計流程圖如圖 所示。A/D 初始化啟動 A/D 轉(zhuǎn)換A/D 轉(zhuǎn)換完成數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)顯示YN開始圖 A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序流程圖 人機對話流程圖設(shè)計鍵盤電路設(shè)計成 4X4 矩陣式，由鍵盤編碼方式可以得出0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E。在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲單元，再進行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。本科生課程設(shè)計（論文）13鍵盤輸入LED 初始化字符顯示界面字符顯示調(diào)用 LED 顯示結(jié)束有功能鍵按下輸入完畢有返回鍵按下下NYNN 鍵盤掃描子程序設(shè)計流程圖顯示子程序主要是來判斷是否需要顯示,以及如何去顯示,也是十分重要的程序之一。而顯示子程序是其他程序所需要調(diào)用的程序之一，因此，顯示子程序的設(shè)計就顯得舉足輕重，設(shè)計的時候也要十的小心。本科生課程設(shè)計（論文）14顯示歡迎界面有無按鍵開始顯示功能選擇按鍵是否為 D是否為 E返回鍵盤輸入界面顯示測量界面有無按鍵YYN圖 顯示子程序流程圖 程序清單ORG 0000HAJMP STARTORG 0030HSTART: CLR SETB MOV SP, 60HLCALL INITIAL_GLED LCALL KAIJI LCALL DELAY500LCALL DELAY500LCALL DELAY500LCALL TISHI LCALL INI_8279KEYA： MOV DPTR，8101HMOVX A，@DPTR本科生課程設(shè)計（論文）15ANL A, 07HCJNE A, 00H, LP1SJMP KEYAMOV DPTR,@8100HMOVX A, DPTRCJNE A, 0DBH, KEYAAJMP K1LCALL YUZHILCALL CELINGJIEGUOAJMP $鍵盤掃描子程序:ORG 0000HAJMP MAINORG 0030HMAIN:MOV DPTR,TAB LCALL KEY MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A CLR LJMP MAIN KEY: LCALL KS JNZ K1 LCALL DELAY2 AJMP KEY K1: LCALL DELAY2LCALL DELAY2