【文章內容簡介】 的領域，以及人們生產生活中的各個方面。它的主要特點有： 與 MCS51 產品兼容；具有 8K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的 Flash 內部程序存儲器，可寫 /擦 1000 次； ～ ；全靜態(tài)操作： 0Hz～24MHz；三級程序存儲器加密； 256 字節(jié)內部 RAM； 32根可編程 I/O 線；三個 16位定時器 /計數(shù)器； 8個中斷源；全雙工異步串行通信通道；低功耗空閑和掉電方式；通過中斷中止掉電方式；看門狗定時器；兩個數(shù)據(jù)指針； AT89S52 單片機較 8051單片機內部多了一個 8K 字節(jié)的 Flash 程序存儲器，一個 16 位的定時器 /計數(shù)器，一個中斷源，還多了 128 字節(jié)內部 RAM，與 8051 完全兼容。 AT89S52 內部結構： 單片機的引腳結構如下圖 41所示，各個引腳功能描述如下： 圖 41 單片機引腳結構圖 E A / V P31X T A L 119X T A L 218R S T V9R D P 17W R P 16I N T 0 P 12I N T 1 P 13T 0 P 14T 1 P 15P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P R O G30T X D P 11R X D P 10 PDV s s20V c c40 9 圖 42 單片機系統(tǒng)結構圖 Hl8 傳感器的電路設計 根據(jù)設計要求，市場情況和請教別人的經驗，我們選擇了濟南金鐘電子衡器股份有限公司生產的 H18型壓力傳感器，為雙孔懸臂梁形式，是電子計價秤的專用產品，也可用于制造由單只傳感器構成的電子案秤，臺秤及專用衡器等，其主要技術指標如表一所示，各項指標較濟南市場上見到的同類傳感器優(yōu)秀的多，只是價格上稍微貴了一些，實際應用的結果表明，物有所值。 壓力傳感器主要技術指標 如表 41所示： 10 表 41 壓力傳感器主要技術指標 H18的內部結構： 圖 43 H18的內部結構圖 H18壓力傳感器的受力方式 : 11 圖 44 壓力傳感器的受力方式圖 H18 傳感器的供電方式： 為了使測量更準確，傳感器的供電采用電壓基準源 TL431 來穩(wěn)定輸入電壓。 1 TL431的簡介 德州儀器公司（ TI）生產的 TL431是一是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從 Vref（ ）到 36V 范圍內的任何值（如圖 2）。該器件的典型動態(tài)阻抗為 ，可廣泛用于單片精密開關電源或精密線性穩(wěn)壓電源中 l 在很多應用中可以用它代替齊納二極管。 圖 45 TL431引腳功能圖： 圖 45 TL431引腳圖 TL431 的 3 個引腳別為：陰極（ CATHODE）、陽極（ ANODE）和參考端（ REF）。TL431 的具體功能可以用圖 46的功能模塊示意。 圖 46 TL431的內部結構示意圖 由圖可以看到 VRef 是一個內部 基準源，接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知，只有當 REF端（同相端）的電壓非常接近 VRef （ ）時，三極 12 管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著 REF 端電壓的微小變化，能過三極管的電流將從 1～ 100mA 變化，當然，該圖絕不是 TL431 的實際內部 結構，所以不能簡單地用這種組合來代替它。 TL431的主要參數(shù)如表 42所示： 表 42 TL431的主要參數(shù) 參數(shù) 符號 數(shù)值 單位 陰極陽極電壓 VKA 37 V 陰極電流范圍，連續(xù) IK 100 to +150 mA 參考輸入電流范圍，連續(xù) Iref to +10 mA 工作結溫 TJ 150 176。 C 操作環(huán)境溫度范圍 TA 40 to +85 176。 C 儲存溫度范圍 Tstg 65 to +150 176。 C 總耗散功率 常溫 PD W 總耗功率 外殼溫 度 PD 30. W 圖 47 為 TL431的應用電路圖： 圖 47 TL431的應用電路圖 13 信號放大 電路的設計 傳感器輸出電壓為毫伏級，而 A/D轉換器所能處理的電壓是 0～ 5V，所以必須在 A/D轉換器前加入一個前置差動放大電路以實現(xiàn)電壓的放大，放大倍數(shù)為 100～1000倍，使輸出電壓為 0～ 5V。 由于單運放在應用中要求外圍電路匹配精度高、增益調整不便、差動輸入阻抗低，故采用三運放結構。 三運放結構具有差動輸入阻抗高、共膜抑制比高、偏置電流低等優(yōu)點，且有良好的溫度穩(wěn)定性，低噪單端輸出 和和增益調整方便，適于在傳感器電路中應用。 本次課程設計中，我們采用 AD620放大電路進行傳感器的信號的放大。 AD620 儀表放大器介紹： AD620是一款低成本，高精度儀表放大器，僅需要一個外部電阻來設計增益，怎一范圍為 1至 ， AD620采用 8引腳 SOIC和 DIP封裝，尺寸小于分立電路設計，并且功耗更低（最大工作電流 ） ,因而非常適合電池供電及便攜帶（或遠程）應用。 AD620具有高精度（最大非線性都 10ppV/ c? ）特性，是電子秤和傳感器接口等精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的理想之選，此外， AD620還具有低噪聲，低輸入偏置電流和低功耗特性，使之非常適合 ECG和無創(chuàng)血壓監(jiān)測儀等醫(yī)療應用。 由于其輸入級采用 SuperBeta處理，因此可以實現(xiàn)最大 流。 AD620在 1KHz時具有 9nV/√ Hz的第輸入電壓噪聲，在 10Hz帶寬上的噪聲為 ，輸入電流噪聲為 √ Hz,因而作為前置放大器使用效果很好。 AD620還非常適合多路復用應用，其 %建立時間為 15us,而 成成本很低，足以實現(xiàn)每通道一個一起放大器的設計。 圖 48 AD620引腳功能圖 14 AD620的 的主要參數(shù)如下： 178。增益范圍 1100000，（ G=1+ /RG） 178。電源范圍 VCC=VEE=177。 177。 18V 178。失調電壓 Uos=35125μ V 178。失調電流 Ios= 178。輸入電流 IB= 178。輸入阻抗 Zin=10GΩ /2pF 圖 49 AD620的 工作原理： 圖 49 AD620內部方框圖 AD620是一款單芯片儀表放大器， 采用經典的三運放改進設計。通過調整片內電阻的絕對值，用戶只需一個電阻便可實現(xiàn)對增益的精確編程（ G=100時精度可達%）。單芯片結構和激光晶圓調整允許對電路元件進行嚴格匹配與跟蹤，從而可確保電路本省具有的高性能特性。 輸入晶體管 Q1和 Q2提供一路高精度差分對雙極性輸入如圖 2，同時由于采用Superbeta處理，因此輸入偏置電路減小 10倍。反饋環(huán)路 Q1A1R1和 Q2A2R2使輸入器件 Q1和 Q2的集電極電流保持恒定，從而可將輸入電壓作用于外部增益設置電子 Rg上。這樣就產生了從輸入至 A1/A2輸 出的差分增益，其計算公式為 G=（ R1+R2）/Rg+ A3用來消除任何共模信號，以獲得折合到 REF引腳電位的單端輸出。 Rg值還可以決定前置放大器級的跨導。當減小 Rg以獲得更大增益時，改跨導 15 將漸近增大到輸入晶體管的跨導。這會帶來三大好處：（ a）開環(huán)增益提升以提供更大的編程增益，以減小與增益相關的誤差；（ b）增益帶寬積隨著編程增益提高而增大，從而優(yōu)化頻率響應；（ c）輸入電壓噪聲降至 9n/√ Hz，它主要由輸入器件的集電極電流和基極電阻決定。內部增益電阻 R1和 R2已調整至絕對值 姆，因此利用一個外部電阻便可以實現(xiàn)對增益的精度編程。 增益公式為： G= /RG+1 RG= /(G1) 我們可以從以上公式得出要放大的倍數(shù)，這樣就更加方便選擇所要放的電阻的大小。如 410 為 AD620應用電路圖 圖 410 AD620應用電路圖 為了減小干擾所以采用電容 C11和 C13組成的濾波電路進行濾波的作用，進一 16 步減小干擾所引起的誤差。 信號 A/D 轉換器 設計中 A/D 轉換器用的是 MAX187 A/D 轉換器，它是 12位串行逐次逼近式 ADC，快速 采樣 /保持（ ），片內時鐘，高速 3 線串行接口 A／ D 轉換器 。 5V 單電源供電，允許 0~5V 模擬輸入。 MAX187為逐次逼近式的 ADC，快速采樣 /保持（ ），片內時鐘串行接口。其轉換速度為 75Ksps。通過一個外部時鐘從內部讀取數(shù)據(jù)，并可省卻外部硬件而與絕大多數(shù)的數(shù)字信號處理器或微控制處理器通訊。接口與SPI， QSPI，和 Microwire 兼容。 411 所示： 圖 411 MAX187引腳功能圖 MAX187用采樣／保持電路和逐次比較寄存器將輸入的模擬信號轉換為 12位的數(shù)字信號，其采樣／保持電路不需要外接電容。 MAX187有 2種操作模式：正常模式和休眠模式，將置為低電平進入休眠模式，這時的電流消耗降到 10μ A以下。置為高電平或懸空進入正常操作模式。 完整的操作時序如圖 2所示。使用內參考時，在電源開啟后，經過 20ms 后參考引腳的 4． 7μ F 電容充電完成，可進行正 常的轉換操作。 A/D 轉換的工作過程是：當為低電平時，在下降沿 MAX187的 T／ H 電路進入保持狀態(tài)，并開始轉換， 8． 5μ s后 DOUT 輸出為高電平作為轉換完成標志。這時可在 SCLK 端輸入一串脈沖將結果從 DOUT 端移出，讀入單片機中處理。數(shù)據(jù)讀取完成后將置為高電平。要注意的是：在置為低電平啟動 A/D 轉換后，檢測到 DOUT 有效（或者延時 s 以上）， 17 才能發(fā) SCLK 移位脈沖讀數(shù)據(jù)， SCLK 至少為 13個。發(fā)完脈沖后應將置為高電平。MAX187的完整操作時序如下： 圖 412 MAX187操作時序圖 圖 413 MAX187應用電路圖 圖 413 MAX187應用電路圖 DS1302 時鐘電路的設計 為實現(xiàn)購物清單的時間顯示，設計的時鐘芯片采用 DSl3020 DSl302 為 18 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片，內部含一個實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM ，通過簡單的串行接口即可與單片機進行通信。 實時時鐘，日歷電路提供秒、分、時、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調整，時鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時格式。 DSl302 與單片機之間簡單地采用同步串行的方式進行通信，采用 3 個口線，即 RES 復位、 I/O 數(shù)據(jù)線和 SCLK( 串行時鐘線 ) ，同時鐘 /日歷 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達 31 個字節(jié)的字符方式通信， DSl302 工作時功耗很低，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于 1mW。 DS1302 的引腳功能說明如圖 414 所示。 圖 414 DS1302管腳封裝圖 DS1302 的應用電路圖如圖 415 所示。 圖 415 DS1302應用電路圖 鍵盤和過量程報警電路設計 鍵盤輸入模塊 采用標準的 4 179。 4 矩陣鍵盤，設置 0 ～ 9 數(shù)字、確認、刪除鍵，時鐘設計共 16個鍵和一個復位鍵，用動態(tài)掃描方式讀取外部按鍵動作，設計可靠，同時配合 8 位單片機，可以很輕松的實現(xiàn)按鍵輸入。如圖 416所示。 19 圖 416 按鍵原理圖 過量程報警電路： 由于壓力傳感器 H18的最大承受壓力為 5kG ，若重物的重量超過了限定值，則將會影響壓力傳感器的正常使用，甚至可能會使壓力傳感器的輸出電壓信號嚴重偏離實際測量值，即輸出的非線性。輸出的非線性將直接影響稱重精度，文中采用報警電路如 所示， 用于及時告知是否超量程使用。若以超量程，則避免之。 圖 417 過量報警電路圖 12864 液晶顯示電路的設計 20 12864液晶 帶中文字庫的 128X64是一種具有 4位 /8位并行、 2線或 3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 128179。 64, 內置 8192個 16*16點漢字，和 128個 16*8點 A