【文章內(nèi)容簡介】 的電流流入數(shù)碼管中，因 此這時數(shù)碼管發(fā)光（這里用的是共陰數(shù)碼管）。 圖 28 共陰數(shù)碼管原理圖 圖 29 共陽數(shù)碼管原理圖 數(shù)碼管實際上就是八個發(fā)光二極管，它們以兩種方式連接，如果將其陰極連接在一起，這種方式構(gòu)成的數(shù)碼管成為共陰數(shù)碼管；如果將其陽極連接在一起，這種方式構(gòu)成的數(shù)碼管為共陽數(shù)碼管。 . LED 數(shù)碼管的特點(diǎn) 、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與 CMOS、 TTL 電路兼容。 （ ），高頻特性好，單色性好，亮度高。 ，重量輕，抗 沖擊性能好。 8 ，使用天 10 萬小時以上，甚至可達(dá) 100 萬小時，且成本低。 顯示部分采用軟件譯碼方式，所謂軟件譯碼就是把各字符的段選碼組織到一個表中，要顯示某字符先查表得到其段選碼，然后送往顯示器的段碼線。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中多采用軟件譯碼的動態(tài)顯示。 數(shù)碼管動態(tài)掃描 由于多位 LED 數(shù)碼管所有段選線皆由一個 8 位 I/O 口控制，因此，在每一瞬間，我位 LED 會顯示相同的字符，要想每位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點(diǎn)亮各位 LED，即在每一瞬間只使某一位顯示字符。在此瞬間，段選控制 I/O 輸出相 應(yīng)字符段選碼（字型碼），而位選則控制 I/O 口在該顯示位送入選通電平（因為 LED 為共陰時，則送入低電平， LED 為共陽時，則送入高電平），以保證該位顯示相應(yīng)字符，輪流，使每位分時顯示該位應(yīng)顯示的字符。段選碼、位選碼每送入一次后延時 1ms，因人眼的視覺暫留時間為 ：（ 100ms），所以每位顯示的間隔不必超過 20ms，并保持延時一段時間，以造成視覺暫留效果，給人看上去每個數(shù)碼管總在亮。 數(shù)碼管驅(qū)動部分 圖 210 74LS245 引腳圖 引腳功能： A： A 總線端 B: B 總線端 G ：三態(tài)允許端（低電平有效） DIR：方向控制端 9 表 功能表 G DIR 操作 L L B 端流向 A 端 L H A 端流向 B 端 H X 高阻 利用 74LS245 可將單片機(jī)輸出的 4 個 TTL 門電流提高到每人口為 8 個 TTL門，中樣提高了數(shù)碼管的段選輸入電流，從而提高數(shù)碼的亮度。 單片機(jī)計數(shù)及控制部分 圖 211 單片機(jī)計數(shù)部分 計數(shù)部分如圖 211 所示。由單片機(jī) AT89C51 控制完成?；驹頌楫?dāng)紅外檢測部分檢測到有物體經(jīng)過時，紅外接收電路的串聯(lián)電阻會分壓減小，從而使電壓比較器的正向輸入端小于負(fù)向輸入端的電壓，從而使電壓比較器輸出一個低電平信號，這個信號將供給單片機(jī)進(jìn)行計數(shù)控制。 計數(shù)部分有三種方案：外部中斷、 T0 或 T1 計數(shù)器脈沖統(tǒng)計、查詢法。 T0 或 T1 計數(shù)器主要作用是在一定時間內(nèi)計數(shù)脈沖的個數(shù)，我們在這里并非研究對象為在一定時間內(nèi)通過物品的數(shù)量，而是實時地在顯示器上顯示數(shù)當(dāng)前的計數(shù)值，故我們這 里不能采用 T0 或 T1 計數(shù)器的方式； 查詢法是 CPU 在一定時間內(nèi)或是時刻地在查詢是否有計數(shù)脈沖產(chǎn)生。我們知道， CPU每查詢一個脈沖大約用到的時間是一個機(jī)器周期，也就是 12 個振蕩周期，即 1? s 的時間，相對于單片機(jī)的運(yùn)行速度而言，外部流水線的傳輸速度實在太慢，如果執(zhí)意要用查詢法進(jìn)行統(tǒng)計物體的傳輸速度，這樣對于單片機(jī)的時間資源太浪費(fèi)，我們在設(shè)計單片機(jī)產(chǎn)品中，時間資源和空間資料特別珍貴，不能輕易浪費(fèi)，故查詢方案舍棄。 10 外部中斷法是利用 口的 第二功能， INT0 中斷，這時，當(dāng)有一低電平產(chǎn)生時，單片機(jī)將自動進(jìn)入中斷服務(wù)程序，進(jìn)行處理外部中斷問題，但在這時，由于外界干擾或者物體的特性，可能會進(jìn)行反復(fù)地中斷觸發(fā)，這樣可能會造成誤計，重計等錯誤后果，在這里我們處理的辦法是我們不再利用電平觸發(fā)，而采用負(fù)邊沿觸發(fā)方式，這樣只有產(chǎn)生一個完整的脈沖，才會有負(fù)邊沿產(chǎn)生，這樣就可以在很大程序上解決了誤差的問題。 綜上所述，在本設(shè)計在最合理的是采用外部中斷方式計數(shù)。 單片機(jī)控制部分： 單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示有責(zé)任中方案，和種是查詢法，另一種是中斷法，這里的中斷不再是外部 中斷，而是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時器產(chǎn)生定時中斷，從而控制數(shù)碼管的顯示。 查詢法類似于上面所說的脈沖的查詢方法，主程序在不停地查詢并顯示數(shù)碼管的點(diǎn)亮，并且在每位數(shù)碼管之間還要插入延時程序，而這些延時程序一般都是利用空操作的方法進(jìn)行延時，這樣浪費(fèi)了大量的時間和空間資料。在工程設(shè)計和產(chǎn)品制作中，一般不采用此方案。 中斷法是利用單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的溢出進(jìn)行計數(shù)和定時，這樣可以準(zhǔn)確在某時刻或是是規(guī)定的時刻做相應(yīng)的工作。在本設(shè)計中，是用數(shù)碼管每 1ms 輪循地掃描，點(diǎn)亮數(shù)碼管。 但是，在以上的顯示和計數(shù)的相應(yīng)程序段中，可能會遇到 兩者同時進(jìn)入中斷問題，如果遇到這樣的問題，可能會導(dǎo)致單片機(jī)死機(jī)或者程序跑飛的情況，我們?yōu)榱吮苊膺@樣的情況產(chǎn)生，我們在這里必須設(shè)定優(yōu)先級，在工業(yè)生產(chǎn)中，要計算出正確的數(shù)值才是最重要的，所以，我們這里就要設(shè)為檢測外部脈沖優(yōu)先級。 AT89C51 有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) FLASH 閃爍存儲器、 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM、 32 個 I/O 口線、兩個 16位定時 /計數(shù)器、一個 5 向量兩級中斷、一個全雙工串行通信口、片內(nèi)振蕩電路、同時 AT89C51 可降至 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩個軟件的節(jié)電工作模式。空閑方式停止 CPU 的工作，但 是允許 RAM、定時 /計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電后保存 ROM 的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 11 圖 212 AT89C51 單片機(jī)外型 圖 213 AT89C51P3 口功能 AT89C51 共有四十個引腳，采用雙列直插式封閉，各引腳功能如下： P0～ P3：數(shù)據(jù)輸入輸出端口。 P0 口：一個漏極開路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口，作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動 8 個 LS 型 TTL 負(fù)載。當(dāng) P0 口作為輸入口使用時，應(yīng)先向口鎖存器（地址 80H）定入全 1，此時 P0 口的全部引腳浮 空，可作為高阻抗輸入。作輸入口作用時要先寫我，這就是準(zhǔn)雙向的含義。 P1 口：一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口， P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。對端口寫 1 時，能過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 P1 作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（ ILI ）。 P2 口：一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。對端口寫 1 時，通過內(nèi)部的上接電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 P2 作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上 12 拉電阻，那些被部信號拉低的引腳會輸出一個電流（ ILI ）。 P3 口 :一個還內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。對商品寫 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把商品拉到高電位，這時可用作輸入口。 P3 作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流：（ ILI ）。 在 AT89C51 中， P3 口還用于一些復(fù)用的功能，即第二功能，其復(fù)用功能如圖 211 所示。 此外， RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24 個振蕩周期（即二個機(jī)器周期）以上，若使用頻率為 6MHZ 晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 4? s，才能完成復(fù)位操作。 復(fù)位電路 整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號送至施密特觸發(fā)器，再由片 內(nèi)復(fù)位電路在每個機(jī)器周期的 S5P2 時施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。 圖 214 復(fù)位電路邏輯圖 上電復(fù)位： 在加電瞬間電容通過充電來實現(xiàn)的，其電路如圖 215 所示。 在通電瞬間，電容 C 通過電阻 R 充電， RST 端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。 13 圖 215 上電復(fù)位電路 手動復(fù)位： 手動復(fù)位：所謂手動復(fù)位就是通過一按鍵開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。系統(tǒng)在上電運(yùn)行后，需要復(fù)位，通過手動得利 位來實現(xiàn)，一般是阻容復(fù)位和手動復(fù)位相結(jié)合。 圖 216 手動復(fù) 位電路 看門狗復(fù)位 看門狗（以 max813 為例）是一種監(jiān)控單片機(jī)是否出問題和上電復(fù)位的一咱專用芯片，它在單片機(jī)上電的時候可以給出上電復(fù)位信號，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行正常工作的時候，要在 秒之內(nèi)要給出一個脈沖信號，否則看門狗就會發(fā)出一個復(fù)位信號至單片機(jī)的復(fù)位角，使單片機(jī)復(fù)位，這種操作一般在程序中處理。 圖 217 看門狗復(fù)位電路 MAX813 特點(diǎn)： 14 MAX813 是具有監(jiān)控電路的微處理芯片，它具有 4 個功能： ，如果看門狗輸入在 內(nèi)無變化，就會產(chǎn)生看門狗輸出； 低于 時，產(chǎn)生掉電輸出； 200ms 寬的復(fù)位脈沖； ，當(dāng)人工復(fù)位端輸入低電平時，產(chǎn)生復(fù)位信號輸出。 MAX813 的各引腳功能： MR（ 1 腳）：手動復(fù)位端。當(dāng)該端輸入低電平保持 140ms 以上， MAX813就能產(chǎn)生復(fù)位信號，該復(fù)位信號脈寬為 200ms。 Vcc（ 2 腳）：工作電源接 +5V。 GND（ 3 腳）：電源接地端。 PFI（ 4 腳）：電源故障輸入端。當(dāng)該端輸入電壓低于 ， MAX813 使電源故障輸出端產(chǎn)生的信號由高電平變?yōu)榈碗娖健? PFO（ 5 腳）：電源故障輸出端 。電源正常時，保持高電平，電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健? WDI（ 6 腳）：看門狗信號輸入端（喂狗信號）。程序正常運(yùn)行時，必須每隔 之內(nèi)向該端送一次信號，若超過 ， MAX813 接收不到喂狗信號，則產(chǎn)生看門狗輸出（見 8 腳）。 WDO(8 腳 )：看門狗信號輸出端。正常工作時輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖健? 看門狗復(fù)位的原理 當(dāng)干擾信號進(jìn)入系統(tǒng)時，常導(dǎo)致程序的跑飛，而程序跑飛的根本原因是由于程序計數(shù)器 PC 錯位引起的，在程序存儲器中，指令碼與存放指令的地址是一一對 應(yīng)的，有的指令碼是單字節(jié)，有的二字節(jié)，單片機(jī)最多三字節(jié)， PC 的內(nèi)容正是要執(zhí)行的指令碼的地址，若修改了 PC 內(nèi)容，打破單片機(jī)正常的取指操作，導(dǎo)致了程序的非正常運(yùn)行，甚至出現(xiàn)至命故障（便修改重要的數(shù)據(jù)等），因此為克服這一問題，可用看門狗監(jiān)視程序運(yùn)行，若程序跑飛，則看門狗產(chǎn)生復(fù)位信號，使單片機(jī)重新返回程序正常運(yùn)行。 3 自動稱重系統(tǒng)的設(shè)計 硬件的選擇 轉(zhuǎn)換電路芯片選擇 采用 8位 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809。 ADC0809是逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換 器 ，雙列直插式，最快的轉(zhuǎn)換速度為 100us，其引腳圖如圖 21所示： 15 I N 026m s b2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714lsb2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10 圖 31 ADC0809引腳圖 它由 8路模擬開關(guān)， 8位 A/D轉(zhuǎn)換器，三態(tài)輸出鎖存器以及地址鎖存器譯碼器等組成。但由于其抗工頻干擾能力較弱，因此綜合考慮下來，我們決定采用雙積分 A/D轉(zhuǎn)換器。 雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗工頻干擾能力。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 [5]。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。 作為稱重儀，系統(tǒng)對 AD 的轉(zhuǎn)換速度要求并不高，精度上 11 位的 AD 足以滿足要求。另外雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器較強(qiáng)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(diǎn)和缺點(diǎn)，我最終選擇了 MC14433。 MC14433 是美國 Motorola 公司推出的單片 3 1/2 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其 中集成了雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器所有的 CMOS 模擬電路和數(shù)字電路。具有外接元件少，輸入阻抗高，功耗低，電源電壓范圍寬，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動校零和自動極性轉(zhuǎn)換功能，只要外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個完整的 A/D 轉(zhuǎn)換器，其主要功能特性如下： ：讀數(shù)的 177。%177。1 字 ； ： 和 兩檔 ； ： 2— 25次 /