【正文】 實(shí)現(xiàn)的功能。 在綠色模式下，只有定時(shí)器可以繼續(xù)工作，其他的硬件資源都已經(jīng)停止工作，外部高速 /內(nèi)部低速振蕩器仍在工作，芯片工作電流降低至 5uA（ 3V） ，可通過(guò)設(shè)定 T0 來(lái)確定系統(tǒng)的喚醒時(shí)間，也可以由 P0/P1 的電平觸發(fā)信號(hào)立即喚醒。 該體重秤系統(tǒng)具有自動(dòng)開(kāi)機(jī)功能，而且功耗低很低。 稱(chēng)重 體重秤在檢測(cè)到有壓力信號(hào)的時(shí)候自動(dòng)開(kāi)機(jī) ，在應(yīng)變片上將重物產(chǎn)生的壓力轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，送到 AD 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后將 人體的體重 顯示在液晶屏上。來(lái)達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)量。 體重 秤的操作 以上介紹了 體重秤 的基本 功 能，下 面介紹體重秤 的操作過(guò)程，為以后的軟件提供參考 : (a) 當(dāng)有負(fù)載時(shí)體重秤會(huì)自動(dòng)開(kāi)機(jī)，開(kāi)機(jī)即可稱(chēng)重 。 (e) 切換單位的 I/O 口，電平變化，抓取穩(wěn)定的零點(diǎn) ，然后進(jìn)入 50KG 校正點(diǎn)。顯示 100KG 閃爍。 (h) 當(dāng)內(nèi)碼 較 100KG 穩(wěn)定點(diǎn)的內(nèi)碼超出 3000 后，則顯示由 150KG 閃爍切換到內(nèi)碼顯示。硬件和軟件只有緊密結(jié)合、協(xié)調(diào)一致才能提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給控制器處理，由控制器完成對(duì)數(shù)字量的處理?？梢岳脝纹瑱C(jī)內(nèi)部自帶的 AD 轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 方案二：由于上一個(gè)方案存在沒(méi)有輸入，信號(hào)的抗干擾能力不強(qiáng)的缺點(diǎn)，所以本方案中在前一個(gè)方案的基礎(chǔ)上增加了鍵盤(pán)輸入裝置，并在電路的前段加上信號(hào)調(diào)理電路。此方案的缺點(diǎn)是電路較復(fù)雜，系統(tǒng)的硬件成本會(huì)增加。此外，加上 EEPROM 后系統(tǒng)的可擴(kuò)展性大大提高。 基于以上考慮，我選擇了 SONIX 公司的 SN8P1937 作為主控芯片，該芯片能夠在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作；其控制器具有豐富的片內(nèi)外設(shè)，圖 33 給出了該單片機(jī)的引腳圖，該單片機(jī)的特點(diǎn)如下： (a) 存儲(chǔ)器配置 OTP ROM： 2K*16bits、 RAM： 128*8bits(bank0)、 8 層堆棧緩存器 LCD RAM： 4*12bits。 (f) 兩個(gè)中斷源 兩 個(gè)內(nèi)部中斷： T0、 TC0， 一個(gè)外部中斷： INT0。 MCU 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，如圖 34 所示： 圖 34 SN8P1937 的總體架構(gòu) 陜西科技大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 由圖 34 可以看出， SN8P1937 包括 CPU、 RAM、 ROM、 Chargr pump、 Regulator、PGIA、 16bit 的 ADC 等各種片內(nèi)外設(shè)。它為用戶(hù)提供了精簡(jiǎn)的指令系統(tǒng)和極快的指令執(zhí)行速度，大部分指令執(zhí)行只需要 1 個(gè)時(shí)鐘周期。在 SN8P1937 芯片中，時(shí)鐘可以有兩種產(chǎn)生方式：一種是片內(nèi) RC 電路產(chǎn)生；另一種是外接晶振或 RC 振蕩器。 圖 35 SN8P1937 的引腳圖 引腳 說(shuō)明如表 31 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 11 表 31 SN8P1937引腳說(shuō)明 引腳名稱(chēng) 類(lèi)型 說(shuō)明 VDD,VSS,AVSS P 數(shù)字 /模擬電路電源輸入端 VLCD P LCD 電源輸入端 V2,V3 P LCD 偏置電壓 V1 P LCD 偏置電流激活 /無(wú)效控制端 AVDDR P Regulator 電源輸出引腳， V=， AVE+ P 傳感器的 Regulator 輸出 =，最大輸出電流為 10mA ACM P BandGap 電源輸出為 R+ AI ADC 參考源輸入的正極 R AI ADC 參考源輸入 的負(fù)極 X+ AI ADC 差分輸入的正極，和 X引腳之間連接一個(gè) 的電容 X AI ADC 差分輸入的負(fù)極 AI+ AI 模擬輸入通道的正極 AI AI 模擬輸入通道的負(fù)極 CL+ A chargepumpregulator 電極電容的正極 CL A charge pump regulator 電極電容的負(fù)極 VPP/RST P,I OTP ROM 編程引腳系統(tǒng)復(fù)位輸入端，施密特結(jié)構(gòu)，低電平有效，通常保持高電平 XIN/LXIN/P20 I,O 外部高速時(shí)鐘振蕩器引腳 (4M)/外部 低速時(shí)鐘 32768HZ 晶振引腳 /與P20 共用 IO 口 XOUT/LXOUT/P21 I,O 外部高速時(shí)鐘振蕩器引腳 (4M)/外部低速時(shí)鐘 32768HZ 晶振引腳 /與P21 共用 IO 口 （施密特結(jié)構(gòu)） /內(nèi)置上拉電阻 P1[3:0] I/O ~ 雙向輸入輸出引腳 /具有喚醒功能 /內(nèi)置上拉電阻 P2[1:0] I/O ~ 雙向輸入輸出引腳 /內(nèi)置上拉電阻和 XIN/XOUT 引腳共用 P5[2:0] O ~ 單向輸出引腳 LBTIN1/2 I 電池低電壓檢測(cè)輸入引腳，和 、 引腳共用 COM[3:0] O COM0~COM3LCD 驅(qū)動(dòng) COM 端 SEG0~SEG11 O LCD 驅(qū)動(dòng) segment 引腳 由 SN8P1937 的特點(diǎn)可以看出，它豐富的片內(nèi)外設(shè)將大大簡(jiǎn)化我的設(shè)計(jì)，所以基于SN8P1937 單片機(jī)的 體重 秤的結(jié)構(gòu)框圖，就可以簡(jiǎn)化為圖 36。對(duì)于體重秤系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，傳感器的選擇尤為重要。目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力或壓力的測(cè)量。它有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有 平 均效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。 雖然電容式傳感器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和良好的動(dòng)態(tài)特性等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有不利因素： (a) 功率小，阻抗高。 (b) 初始電容很小，電纜電容、線(xiàn)路的雜散電路所構(gòu)成的寄生電容影響很大。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變 先 轉(zhuǎn)換為 △ R/R 后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變 化一般都很微小，難以直接精確測(cè)量，且不便處理。 (b)分辨力和靈敏度高，精度較高?？紤]到要測(cè)量的體重的量程，精度和避免超重?fù)p壞傳感器等因素。 數(shù)碼管比較廉價(jià)，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，壽命較長(zhǎng)，且不易出現(xiàn)故障，但在背景光較強(qiáng)的時(shí)候顯示不清晰，耗電比較高。 液晶的顯示是由于在顯示象素上施加了電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)由顯示像素前后兩電極上的電位信號(hào)合成產(chǎn)生。 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 15 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 上一章中對(duì)系統(tǒng)的整體方案進(jìn)行了闡述 ，本章將詳細(xì)說(shuō)明各個(gè)模塊電路的原理及設(shè)計(jì)方法。 典型的外部復(fù)位電路有一下幾種： (a) 基本 RC 復(fù)位電路 (b) 二極管 amp。 二極管的作用是當(dāng)電源掉電的時(shí)候，電容上的電荷可以通過(guò)電阻 R 快速放電，從而保證系統(tǒng)再次上電時(shí) 的正常復(fù)位。如果希望提升電路復(fù)位電平，可將分壓電阻設(shè)置為 R2R1，并選擇 VDD 與集電極 C 之間的結(jié)電壓高于 。低速時(shí)鐘則由內(nèi)置低速 RC 振蕩電路產(chǎn)生 ， 高低速時(shí)鐘都可以作為系統(tǒng)時(shí)鐘，當(dāng)系統(tǒng)工作在低速模式下時(shí)，時(shí)鐘信號(hào) 4 分頻之后作為系統(tǒng)指令周期 Fcpu。彈性敏感元件受到所測(cè)量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形。它的缺點(diǎn)是對(duì)于大應(yīng)變有較大的非線(xiàn)性、 輸出信號(hào)較弱，但可采取一定的補(bǔ)償措施。 由于 SN8P1937 有內(nèi)置的 LCD 驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)包括 4 個(gè) mon 引腳和 12 個(gè) segment引腳， LCD 掃描的時(shí)序 占用 1/4 占空比， 1/2 或者 1/3 偏壓，共有 48 點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。編碼鍵盤(pán)：由硬件邏輯電路完成必要的鍵識(shí)別工作與可靠性措施。常見(jiàn)的有： 獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的軟件較繁瑣。 24C02 容量為 128*8Bit，由于系統(tǒng)需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)很少，這個(gè)正好滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。 SDA：雙向引腳，用以串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出，漏極開(kāi)路，需接上拉 電阻（通常頻率為 100kHz時(shí)，阻值為 10Ｋ ，頻率為 400kHz和 1MHz時(shí)，阻值為 2Ｋ ）。 Vcc：電源輸入。一個(gè)數(shù)據(jù)位對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)鐘脈沖。 表 41是 PGIA的相關(guān)寄存器，各位的功能如下所示： 表 42 PGIA 相關(guān)寄存器 090H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 AMPM BGRENB FDS1 FDS0 GS2 GS1 GS0 AMPENB R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W 復(fù)位后 0 0 0 0 1 1 1 0 Bit0: AMPENB： PGIA 功能允許控制位 0 = 禁止 PGIA 功能 1 = 使能 PGIA 功能 Bit[3:1]: GS [2:0]： PGIA 增 益選擇控制位 ，增益如圖 42 所示 表 43 增益控制寄存器 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 21 GS[2:0] PGIA 增益 000 16 001 32 010 64 011 128 100， 101， 110 保留 111 1 PGIA的時(shí)鐘選擇寄存器如下圖所示： 表 44 PGIA 時(shí)鐘選擇寄存器 092H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 AMPCKS AMPCKS2 AMPCKS1 AMPCKS0 R/W W W W 復(fù)位后 0 0 0 Bit[2:0] AMPCKS[2:0]寄存器設(shè)置 PGIAChopper的工作時(shí)鐘，建議 Chopper的時(shí)鐘選擇為： 4MHZ。 (a) 為 LBT 功能 ，在睡眠模式無(wú)漏電流 (b) 為輸入模式 ，在睡眠模式有漏電流 圖 48 電池低壓檢測(cè)內(nèi)部電路圖 低電壓檢測(cè)功能相關(guān)寄存器功能為： 表 46 低壓檢測(cè)寄存器 09AH Bit7 Bit6 BIt5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 LBTM LBTO P51IO LBTENB R/W R R/W R/W 復(fù)位后 0 0 0 Bit0: LBTENB：電池低電壓檢測(cè)模式控制位 0 = 禁止電池低電壓檢測(cè)功能 1 = 允許電池低電壓檢查功能 Bit1: P51IO： 輸入 /LBT功能控制位 0 = P51為輸入口 1 = P51為 LBT 功能 Bit2: LBTO：電池低電壓檢測(cè)輸出位 0 = () 1 = () 表 47中的電阻值對(duì)應(yīng)的是在不同的檢測(cè)電壓。 X+,X之間的電感和芯片內(nèi)部的電阻組成了 RC濾波電路， PGIA是對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大的。 ADCDH [7:0]：輸出 ADC 數(shù)據(jù)的高字節(jié)。 圖 411 ADC 外圍電路設(shè)計(jì) 基于 SN8P19 系列單片機(jī)。 ADCB15 = 0 表示數(shù)據(jù)為正值， ADCB15 = 1 表示數(shù)據(jù)為負(fù)值。 AD轉(zhuǎn)換的模塊電路圖為： A I +A I P G I AA M P C K SA M P MA D CM O D U L EA D C D ER R +A D C MX X +A D C K S圖 410 ADC 模塊的結(jié)構(gòu)原理圖 AD 轉(zhuǎn)換采用的是 16 位的精度， 轉(zhuǎn)換結(jié)果的高八位保存在寄存器 ADCDH 中，低八位保存在寄存器 ADCDL 中。 圖 49 電池低電壓檢測(cè) 電路 AD 外圍電路設(shè)計(jì) AD轉(zhuǎn)換部分是體重秤的核心部分 ，壓力傳感器選用的是橋式的， 當(dāng)沒(méi)有壓力的時(shí)候橋臂是平衡的，一旦有壓力兩邊的橋臂會(huì)產(chǎn)生壓力差，傳感器將壓力信號(hào)變成電流信號(hào)通過(guò)芯片的 AI+,AI腳輸入。 陜西科技大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 下圖是 LBT應(yīng)用的兩種電路連接方式：一種使用 ，這樣在睡眠模式下不會(huì)產(chǎn)生漏電流，圖 48中的 (a)圖 ；另外一種只使用 ，這種方式會(huì)在省電模式下產(chǎn)生一些漏電流，但是可以把 ，圖 48中的 (b)圖。在 SCL高電平期間， SDA由低電平變?yōu)楦唠娖?，表示停止條件發(fā)生。在 SCL高電平期間， SDA由高電平變?yōu)榈碗娖?，表示要開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)了。 W P：寫(xiě)保護(hù)輸入腳。以 PDIP/SOIC 封裝為例，各引腳功能如下圖所述 ： 圖 46 AT24C02引腳圖 A0、 A A2：器件選擇輸入腳，部分器件可擴(kuò)展，這三個(gè)引腳配置可尋址同一串行總線(xiàn)上的 8個(gè) EEPROM，如 24XX32/64/128/256/512； 某些 24XX器件是不能擴(kuò)展