【正文】 題 目： 鉛酸蓄電池充電器設(shè)計 摘 要本系統(tǒng)采用單片機AT89S52為控制核心，實現(xiàn)電子秤的基本控制功能。系統(tǒng)的硬件部分包括最小系統(tǒng)板，數(shù)據(jù)采集、人機交互界面三大部分。最小系統(tǒng)部分主要是擴展了外部數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器、信號的前級處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成。人機界面部分為鍵盤輸入 ，12864點陣式液晶顯示，可以直觀的顯示中文，使用方便。軟件部分應(yīng)用單片機C語言實現(xiàn)了本設(shè)計的全部控制功能，包括基本的稱重功能，和發(fā)揮部分的顯示購物清單的功能，可以設(shè)置日期和重新設(shè)定10種商品的單價，具有超重報警功能，由于系統(tǒng)資源豐富，還可以方便的擴展其應(yīng)用關(guān)鍵詞：單片機AT89S52 壓力傳感器目錄引言……………………………………………………………………………3數(shù)據(jù)采集部分………………………………………………………………3……………………………………………………………………………3…………………………………………………………………3人機交互界面………………………………………………………………6具體實現(xiàn)方案……………………………………………………………………6……………………………………………………………………6……………………………………………………………………10測試及結(jié)果分析……………………………………………………………13結(jié)論…………………………………………………………………………………14致謝…………………………………………………………………………………15參考文獻…………………………………………………………………………16附錄…………………………………………………………………………………17引言本系統(tǒng)基于51系列單片機來實現(xiàn)，因為系統(tǒng)需要大量的控制液晶顯示和鍵盤。不宜采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷篊PLD、FPGA來實現(xiàn)。（因為大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷话闶鞘褂脿顟B(tài)機方式來實現(xiàn)，即所解決的問題都是規(guī)則的有限狀態(tài)轉(zhuǎn)換問題。本系統(tǒng)狀態(tài)較多，難度較大。）另外系統(tǒng)沒有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，我們最終選擇了AT89S52通用的比較普通單片機來實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計。內(nèi)部帶有8KB的程序存儲器，在外面擴展了32K數(shù)據(jù)存儲器，以滿足系統(tǒng)要求。 數(shù)據(jù)采集部分，重量誤差不大于Kg，考慮到秤臺自重、振動和沖擊分量，還要避免超重損壞傳感器，所以傳感器量程必須大于額定稱重—。我們選擇的是LPSIII型傳感器，量程20Kg，精度為?？梢詽M足本系統(tǒng)的精度要求。其原理如下圖所示：稱重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，輸出信號電壓可由下式給出：壓力傳感器輸出的電壓信號為毫伏級，所以對運算放大器要求很高。我們考慮可以采用以下幾種方案可以采用：方案一、利用普通低溫漂運算放大器構(gòu)成多級放大器。普通低溫漂運算放大器構(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，此中方案不宜采用。方案二、由高精度低漂移運算放大器構(gòu)成差動放大器。差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運放(如OP07)做成一個差動放大器。電阻RR2電容CCCC4用于濾除前級的噪聲，CC2為普通小電容，可以濾除高頻干擾，CC4為大的電解電容，主要用于濾除低頻噪聲。優(yōu)點：輸入級加入射隨放大器，增大了輸入阻抗，中間級為差動放大電路，滑動變阻器R6可以調(diào)節(jié)輸出零點，最后一級可以用于微調(diào)放大倍數(shù)，使輸出滿足滿量程要求。輸出級為反向放大器，所以輸出電阻不是很大，比較符合應(yīng)用要求。缺點：此電路要求RR4相等，誤差將會影響輸出精度，難度較大。實際測量，每一級運放都會引入較大噪聲。對精度影響較大。方案三：采用專用儀表放大器，如：INA126，INA121等。此類芯片內(nèi)部采用差動輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡單。以INA126為例,接口如下圖所示： 放大器增益，通過改變的大小來改變放大器的增益?；谝陨戏治?，我們決定采用制作方便而且精度很好的專用儀表放大器INA126。 （3）、A/D轉(zhuǎn)換器由上面對傳感器量程和精度的分析可知：A/D轉(zhuǎn)換器誤差應(yīng)在以下12位A/D精度：10Kg/4096=14位A/D精度：10Kg/16384=考慮到其他部分所帶來的干擾,12位A/D無法滿足系統(tǒng)精度要求。所以我們需要選擇14位或者精度更高的A/D。方案一、逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，如：ADS780ADS7804等。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換，一般具有采樣/保持功能。采樣頻率高，功耗比較低，是理想的高速、高精度、省電型A/D轉(zhuǎn)換器件。高精度逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器一般都帶有內(nèi)部基準(zhǔn)源和內(nèi)部時鐘，基于89C52構(gòu)成的系統(tǒng)設(shè)計時僅需要外接幾個電阻、電容。但考慮到所轉(zhuǎn)換的信號為一慢變信號，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的快速的優(yōu)點不能很好的發(fā)揮，且根據(jù)系統(tǒng)的要求，14位AD足以滿足精度要求，太高的精度就反而浪費了系統(tǒng)資源。所以此方案并不是理想的選擇。方案三、雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器：如：ICL713ICL7109等。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器精度高，但速度較慢(如：ICL7135),具有精確的差分輸入，輸入阻抗高（大于），可自動調(diào)零，超量程信號，全部輸出于TTL電平兼容。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有很強的抗干擾能力。對正負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，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，很容易受到工頻信號的影響。故而采用雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器可大大降低對濾波電路的要求。作為電子秤，系統(tǒng)對AD的轉(zhuǎn)換速度要求并不高，精度上14位的AD足以滿足要求。另外雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器較強的抗干擾能力，和精確的差分輸入，低廉的價格。綜合的分析其優(yōu)點和缺點，我們最終選擇了ICL7135。人機交互界面（1）、鍵盤輸入鍵盤輸入是人機交互界面中最重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑。我們采用了專用的鍵盤顯示芯片ZLG7289。Intel8279是一種比較成熟的可編程鍵盤/顯示芯片，可以滿足小系統(tǒng)的要求。ZLG7289是周立功單片機公司設(shè)計的串行輸入輸出可編程鍵盤/顯示芯片有強大的鍵盤顯示功能，支持64鍵控制?？梢员容^方便的擴展系統(tǒng)。另外ZLG7289內(nèi)部有譯碼電路，大大簡化了程序。我們選擇功能更好的ZLG7289作為鍵盤掃描顯示芯片（2）、顯示輸出雖然ZLG7289具有控制數(shù)碼管顯示的功能，但考慮到本題目要求中文顯示，數(shù)碼管無法滿足，只能考慮用帶有中文字庫的液晶顯示器。由于可以分頁顯示，無需太大屏幕，我們選擇了點陣式12864型LCD—OCM4X8C。具體實現(xiàn)方案（一）、硬件結(jié)構(gòu)框圖如下：（二）、各部分硬件電路實現(xiàn)(1)、基于AT89S52的主控電路圖主控電路以89C52為核心擴展32K RAM；單片機使用6M晶振，P0口外接上拉電阻，增大了帶負載能力；A12～A15接74LS138譯碼器，輸出作外部片選信號。 擴展了幾個接口用于其它部分于單片機的通信（2）前端信號處理INA126構(gòu)成的放大器及濾波電路：通過調(diào)節(jié)的阻值來改變放大倍數(shù)。微弱信號Vi1和Vi2被分別放大后從INA126的第6腳輸出。A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的輸入電壓變化范圍是2V～+2V，傳感器的輸出電壓信號在0～20mv左右，因此放大器的放大倍數(shù)在200～300左右，可將接成的滑動變阻器。由于ICL7135對