【文章內(nèi)容簡介】 拉電阻。 在 flash 編程 時(shí)， P0口也用來接收指令 字節(jié) ；在 程序 校驗(yàn)時(shí) ，輸出指令字節(jié)。 程序 校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 此外， 和 分別作 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 在 flash 編程 和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 引腳 號(hào)第二功能： T2（ 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在 系統(tǒng)編程 用） MISO（ 在系統(tǒng)編程 用） SCK（ 在系統(tǒng)編程 用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) AT89S52 引腳圖 PLCC 封裝 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在訪問外部 程序存儲(chǔ)器 或用 16 位地址讀取 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 （例如執(zhí)行 MOVX @DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的高精度電子秤設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 33 頁 地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí)， P2口輸出 P2 鎖存器 的內(nèi)容。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2口也接收高 8位地址字節(jié) 和一些 控制信號(hào) 。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 P3口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功 能）使用，如下表所示。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些 控制信號(hào) 。 端口 引腳 第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存 編程 和 程序 校驗(yàn)的 控制信號(hào) 。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出 現(xiàn)兩個(gè) 機(jī)器周期 以上高電平將是 單片機(jī) 復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部 程序存儲(chǔ)器 或數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 時(shí)， ALE（ 地址鎖存 允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。對FLASH 存儲(chǔ)器 編程 期間，該 引腳 還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 如有必要，可通過對 特殊功能寄存器 （ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該 引腳 會(huì)被微弱拉高， 單片機(jī) 執(zhí)行外部 程序 時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE禁止位無效。 PSEN： 程序 儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部 程序存儲(chǔ)器 的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè) 機(jī)器周期 兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。 EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部 程序存儲(chǔ)器 （地址為 0000HFFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被 編程 ，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。如EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 FLASH 存儲(chǔ)器 編程 時(shí)，該 引腳上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的高精度電子秤設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 33 頁 加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩 器反相放大器的輸出端。 數(shù)據(jù)采集模塊 選型 壓力傳感器原理 最普遍的電子秤應(yīng)用橋式 壓力 傳感器實(shí)現(xiàn)， 壓力 傳感器的輸出電壓直接與放在其上的重量成比例。圖 23 是一個(gè) 典型的稱重電橋－一個(gè)具有至少兩個(gè)可變橋臂的 4 電阻結(jié)構(gòu)的電橋，所稱重量引起的電阻變化可產(chǎn)生一個(gè)疊加在 V（電源電壓的一半）共模電壓之上的差分電壓。 圖 23 稱重傳感器的基本電路 電橋線路如圖 23 所示，它是以應(yīng)變片或電阻元件作為電橋橋臂?？扇?1R 為應(yīng)變片、 1R 和 2R 為應(yīng)變片或 1R ～ 4R 均為應(yīng)變片等幾種形式。 A 、 C 和 B 、 D 分別為電橋的輸入端和輸出端。根據(jù)電工 學(xué)原理，可導(dǎo)出當(dāng)輸入端加有電壓 IU 時(shí)，電橋的輸出電壓為 : 當(dāng) 0O?U 時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)。因此，電橋的平衡條件為 4231 RRRR ? 。當(dāng)處于平衡的電橋中各橋臂的電阻值分別有 1R? 、 2R? 、 3R? 和 4R? 的變化時(shí)，可近似地求得電橋的輸出電壓為 : ? ?4321IO 4 ???? ???? KUU上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的高精度電子秤設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 33 頁 由此可見，應(yīng)變電橋有一個(gè)重要的性質(zhì)：應(yīng)變電橋的輸出電壓與相鄰兩橋臂的電阻變化率之差 , 相對鄰兩橋臂的電阻變化率之和成正比 .對于平衡電橋，如果相鄰兩橋臂的電阻變化率大小相等、符號(hào)相同 ，或相對兩橋臂的電阻變化率大小相等、符號(hào)相反，則電橋?qū)⒉粫?huì)改變其平衡狀態(tài)，即保持0?OU 。 如果電橋的四個(gè)橋臂均接入相同的應(yīng)變片 ，則有 : 式中， 1? ～ 4? 分別為接入電橋四個(gè)橋臂的應(yīng)變片的應(yīng)變值。 壓力傳感器選型 系統(tǒng)采用 壓電傳感器是一種典型的有源傳感器，又稱自發(fā)電式傳感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。 壓電傳感器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，適用于動(dòng)態(tài)力學(xué)量的測量，不適合測頻率太低的被測量，更不能測靜態(tài)量。目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力或壓力的測量。壓電器件的弱點(diǎn)：高內(nèi)阻、小功率。功率小，輸出的能量微弱，電纜的分布電容及噪聲干擾影響輸出特性，這對外接電路要求很高。 電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用 電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的結(jié)構(gòu)型傳感器。電阻應(yīng)變片式電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨(dú)作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。 導(dǎo)體的電阻隨著機(jī)械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)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，難以直接精確測量，且不便處理。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的 △ R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。其轉(zhuǎn)換電路常用測量電橋。 直流電橋的特點(diǎn)是信號(hào)不會(huì)受各元件和導(dǎo)線的分布 電感及電容的影響，抗干擾能力強(qiáng)，但因機(jī)械應(yīng)變的輸出信號(hào)小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放大器放大。 圖 23 為一直流供電的平衡電阻電橋， inE 接直流電源 E： ? ?? ? I4321 4231O URRRR RRRRU ?? ?????????? ???????? 4 43 32 21 1IO 4 RRRRRRRRUU上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的高精度電子秤設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 33 頁 )( 43 421 1 RR RRR RE ????))(( 4321 4231 RRRR RRRRE ?? ??3421 RRRR ?? ?? ?? ?)()()()( )()( 22 RRRRRRRR ERRRRuo ?????????? ??????ERR??? 圖 24 傳感器內(nèi)部連接圖 當(dāng)電橋輸出端接無窮大負(fù)載電阻時(shí)，可視輸出端為開路，此時(shí)直流電橋稱為電壓橋，即只有電壓輸出。 當(dāng)忽略電源的內(nèi)阻時(shí)，由分壓原理有： ADABBDo uuuu ??? = （ ） 當(dāng)滿足條件 R1R3=R2R4 時(shí)，即 （ ） ou =0，即電橋平衡。式（ ）稱平衡條件。 應(yīng)變片測量電橋在測量前使電橋平衡，從而使測量時(shí)電橋輸出電壓只與應(yīng)變片感受的應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。 若差動(dòng)工作，即 R1=R△ R,R2=R+△ R,R3=R△ R， R4=R+△ R,按式（ ），則電橋 輸出為 () 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的高精度電子秤設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 33 頁 Ek?? 應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)： （ 1）應(yīng)用和測量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機(jī)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(qiáng)，可在高溫、高壓、強(qiáng)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化測量。 調(diào)理電路選型 本設(shè)計(jì)采用的是 稱重傳感器專用模擬 /數(shù)字（ A/D）轉(zhuǎn)換器芯片 —— HX771。 HX711 是一款專為高精度稱重傳感器而設(shè)計(jì)的 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。降低了電子秤的整機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性。該芯片與后端 MCU 芯片的接口和編程 非常簡單，所有控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，無需對芯片內(nèi)部的寄存器編程。輸入選擇開關(guān)可任意選取通道 A或通道 B，與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。通道 A的可編程增益為 128 或 64，對應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為177。 20mV 或177。 40mV。通道 B 則為固定的 32 增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的 A/D轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡化了開機(jī)的初始化過程。 上海海洋大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的高精度電子秤設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 33 頁 圖 25 HX711 內(nèi)部方框圖 顯示器選型 本設(shè)計(jì)采用 1602LCD 液晶屏作為顯示模塊。 1602LCD 液晶屏 具有 微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn) ，且外圍電路簡單。 現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)