【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑鍵盤是由若干個(gè)按鍵開關(guān)組成鍵的多少根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的用途而定鍵盤由許多鍵組成每一個(gè)鍵相當(dāng)于一個(gè) 機(jī)械開關(guān)觸點(diǎn)當(dāng)鍵按下時(shí)觸點(diǎn)閉合當(dāng)鍵松開時(shí)觸點(diǎn)斷開單片機(jī)接收到按鍵的觸點(diǎn)信號(hào)后作相應(yīng)的功能處理因此相對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來說鍵盤接口信號(hào)是輸入信號(hào) 方案一 Intel8279是一種為 8位微處理器設(shè)計(jì)的比較成熟的通用鍵盤顯示器接口芯片其功能有接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)并作預(yù)處理數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制但是在與單片機(jī)的連接時(shí)占用較多的接口資源 方案二 ZLG7289 是周立功單片機(jī)公司設(shè)計(jì)的串行輸入輸出可編程鍵盤顯示芯片有強(qiáng)大的鍵盤顯示功能支持 64 鍵控制可以比較方便地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)另外ZLG7289 內(nèi)部有譯碼電路大大 簡(jiǎn)化了程序 因此我們選擇功能更好的專用鍵盤顯示芯片 ZLG7289 作為鍵盤掃描顯示芯片 輸出顯示 方案一 全部采用數(shù)碼管顯示數(shù)碼能顯示時(shí)鐘以及被測(cè)物體的重量等信息此方案顯示直觀而且編程簡(jiǎn)單但若要同時(shí)顯示單價(jià)金額售貨員編號(hào)等諸多信息則需要要大量的數(shù)碼管而且不能顯示中文由此增加了電路的復(fù)雜程度也加大了編程的難度方案二可以設(shè)置顯示單金額中文購物日期等具有低功耗可視面大畫面友好抗干擾能力強(qiáng)等功能顯示技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用系統(tǒng)電源需要＋ 5V 電源傳感器需要＋ 10V 以上的線性電源不能用開關(guān)電源否則稱重?cái)?shù)據(jù)不穩(wěn)定方案一采 用三端固定穩(wěn)壓芯片 7805和 7812為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源這個(gè)部分由整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路等組成 圖 210 5V 電源電路圖在這里只給出了＋ 5V 電源電路 12V 電源電路與 5V 相似因此不再畫出方案 LM317 是一種外接很少元件就能工作的三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器它的三個(gè)接線端分別稱為輸入端輸出端和調(diào)整端它的內(nèi)部電路有比較放大器偏置電路恒流源電路和帶隙基準(zhǔn)電路等它的公共端改接到輸出端器件本身無接地端所以消耗的電流都從輸出端流出內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓約 12V 接至比較放大器的同相端和調(diào)整端之間若接上外部的調(diào)整電阻 R1R2 后輸出電壓為 29 LM317 的 VREF 12V I adj 50A 由于調(diào)整端電流 I adjI1 故可以忽略式 29 210 圖 211 LM317 結(jié)構(gòu)圖 001 典型負(fù)載調(diào)整率 0180dB 紋波抑制比輸出短路保護(hù)過流過熱保護(hù)調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù) 系統(tǒng)的傳感器部分傳感器電源的設(shè)計(jì)直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確 度實(shí)踐證明若橋電源采用一級(jí)穩(wěn)壓穩(wěn)壓器采用 78系列稱重誤差為 10屏幕顯示的稱重?cái)?shù)據(jù)變化較大各部分之間協(xié)調(diào)性較差若采用二級(jí)穩(wěn)壓穩(wěn)壓器采用 78 系列稱重誤差為 3 左右各部分之間協(xié)調(diào)性較好由此可見電橋電壓的重要性經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用差動(dòng)式電源可將電源的波動(dòng)部分中和掉大大提高電橋輸出精度及穩(wěn)定性另外系統(tǒng)要求擴(kuò)大輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍故使用它很不方便 所以具體設(shè)計(jì)時(shí)考慮到運(yùn)算放大器的放大能力與工作電壓的大小關(guān)系以及電源芯片的自身優(yōu)勢(shì)等因素最終選用了性價(jià)比比較高的 LM317和 LM337來設(shè)計(jì)電源電路給系統(tǒng)提供正負(fù)電壓滿足系統(tǒng)正常 工作電源的要求 28 具體實(shí)施方案簡(jiǎn)介 根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案硬件部分采用 51 系列單片機(jī) AT89S52 為控制核心部件實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能 AT89S52 是一款 8 位的內(nèi)帶 8K 程序存儲(chǔ)器的微控制器考慮到用軟件實(shí)現(xiàn)電子秤系統(tǒng)的各項(xiàng)功能時(shí)所需的軟件量并不是很大不需要太大的程序存儲(chǔ)空間因此在對(duì) AT89S52 實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)不需要在片外再擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器這樣不僅節(jié)省了硬件資源也優(yōu)化了電路的設(shè)計(jì)在實(shí)際使用電子秤的稱重功能時(shí)考慮到涉及到大量的數(shù)據(jù)而 AT89S52 片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間有限因此在片外擴(kuò)展一片 32K 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用 62256 實(shí) 現(xiàn) 系統(tǒng)的硬件部分不僅包括以單片機(jī) AT89S52 為核心的最小系統(tǒng)部分而且還包括數(shù)據(jù)采集人機(jī)接口界面系統(tǒng)電源部分 數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器信號(hào)的濾波放大處理和 ADAD620 在選擇 AD 轉(zhuǎn)換器時(shí)根據(jù)系統(tǒng)精度的要求選擇了具有很強(qiáng)抗干擾能力的雙積分型 AD 轉(zhuǎn)換器ICL7135 雖然轉(zhuǎn)換速 度慢但精度高輸入阻抗高可自動(dòng)調(diào)零具有超量程信號(hào)全部輸出的 TTL 電平信號(hào)兼容作為電子秤系統(tǒng)對(duì) AD 轉(zhuǎn)換的速度要求不高而且ICL7135 的轉(zhuǎn)換精度足以滿足系統(tǒng)的誤差要求 人機(jī)交互部分的鍵盤在系統(tǒng)中可以輸入數(shù)字和已經(jīng)固定的控制命令等在這次設(shè)計(jì)中我們采用了廣州周立功單片機(jī)公司生產(chǎn)的專用鍵盤控制芯片 ZLG7289并且擴(kuò)展了其中的 64 個(gè)鍵盤供系統(tǒng)使用顯示用的 LCD 我們根據(jù)要求選用了字符點(diǎn)陣式液晶顯示器 OCM4x8C 可以一次滿屏幕顯示 4 行 8 列的 32 個(gè)中文字符或 4行 16 列的英文字符滿足電子秤在稱物時(shí)的購物清單顯示要求 系統(tǒng)硬 件的結(jié)構(gòu)框圖如下所示 部分不包括系統(tǒng)電源部分 圖 212 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)可以分成以下幾個(gè)部分單片機(jī)控制模塊前端信號(hào)采集處理轉(zhuǎn)換模塊人機(jī)接口界面以及系統(tǒng)電源部分為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)超量程與欠量程的報(bào)警功能還擴(kuò)展了報(bào)警電路 31 基于 AT89S52 的主控電路 紹 1 芯片 AT89S52 AT89S52 單片機(jī)是 ATMEL 公司新近推出的高檔型 AT89S 系列單片機(jī)中的增強(qiáng)型產(chǎn)品 ATMEL公司是美國 20世紀(jì) 80年代中期成立并發(fā)展起來的半導(dǎo)體公司該公司的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于推出 Flash 存儲(chǔ)器技術(shù)和高質(zhì)量高可靠性的生產(chǎn)技術(shù)它率先將獨(dú)特的 Flash 存儲(chǔ)技術(shù)注入于單片機(jī)產(chǎn)品中其推出的 AT89 系列單片機(jī)在世界電子技術(shù)行業(yè)中引起了極大的反響在國內(nèi)也受到廣大用戶歡迎 AT89S52 是一個(gè)低功耗高性能 CMOS 8 位單片機(jī)片內(nèi)含 8k Bytes ISP Insystem programmable 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器器件采用 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案 AT89S52 具有如下特點(diǎn) 40 個(gè)引腳 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM32 個(gè)外部雙向輸入輸出 IO 口 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 2 個(gè)全雙工串行通信口看門狗 WDT 電路片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器此外 AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式空閑模式下 CPU暫停工作而 RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器串行口外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作掉電模式 凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位同時(shí)該芯片還具有 PDIPTQFP和 PLCC等三種封裝形式以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 1000 次 ISP Flash ROM 32 個(gè)雙向 IO 口 4555V 工作電壓 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 033MHz 全雙工 UART 串 行 中 斷 口 線 256x8bit 內(nèi)部 RAM 2 個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級(jí)加密位 看門狗 WDT 電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 VCCGND 電源接地引腳 Port 0 P0P0 還可以用作總線方式下的地址數(shù)據(jù)復(fù)用管腳用來操作外部存儲(chǔ)器在這種工作模式下 P0 口具有內(nèi)部上拉作用對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)接收指令字節(jié)校驗(yàn)程序輸出指令字節(jié)時(shí)要求外接上拉電阻 Port 1 P1 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I0 端口輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 端口置 1 時(shí)內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用 另外 P10P11 P10T2 和觸發(fā)輸入 P11T2EX 對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)接收低 8 位地址信息 Port 2 P2I0 端口輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 端口置 1 時(shí)內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用 P2口在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)可作為高位地址輸出內(nèi)部 Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)接收高 8 位地址和控制信息 Port 3 P3I0 端口輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 端口置 1 時(shí)內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平作輸入用 P3 引腳功能復(fù)用見下表 表 32 P3 引腳功能復(fù)用 P30 串行通訊輸入 RXD P31 串行通訊輸出 TXD P32 外部中斷 0 INT0 P33 外部中斷 1 INT1 P34 定時(shí)器 0 輸入 T0 P35 定時(shí)器 1 輸入 T1 P36 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 WR P37 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 RD RST ROM 的 00H 處開始運(yùn)行程序 XTAL1XTAL2 XTAL2 則是輸出端使用外部振蕩器時(shí)外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1 而XTAL2懸空內(nèi)部方式時(shí)時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻如晶振為 12MHz時(shí)鐘頻率就為 6MHz 晶振的頻率可以在 1MHz 至 24MHz 內(nèi)選擇電容 取 30PF 左右 ALEPROG 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí) ALE 地址鎖存允許 的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)即使不訪問外部存儲(chǔ)器 ALE 端仍以不變的頻率輸出脈沖信號(hào) 此頻率是振蕩器頻率的 16 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)出現(xiàn)一個(gè) ALE 脈沖 PSEN 該引腳是外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)輸出端當(dāng) AT89S52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令或常數(shù)時(shí)每個(gè)機(jī)器周期輸出 2 個(gè)脈沖即兩次有效但訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將不會(huì)有脈沖輸出 EAVpp AT89S52 只訪問外部程序存儲(chǔ)器 地址為 0000HFFFFH 這時(shí)該引腳必須保持低電平 2 芯片 74LS373 鎖存器是具有保存功能的芯片常用于通過一些引線傳送信號(hào)時(shí)保存記 憶這些引線上在時(shí)鐘作用前一時(shí)刻出現(xiàn)的地址信息這種保存地址信息的鎖存器稱為地址鎖存器 74LS373是典型的鎖存器芯片它是三態(tài)輸出的八位鎖存器芯片內(nèi)含八個(gè) D型觸發(fā)器其集成電路引腳如下圖 圖 32 74LS373 的引腳圖 表 33 74LS373 功能表 輸出控制 時(shí)鐘端 CP 數(shù)據(jù)輸入 D 三態(tài)輸出 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 高阻態(tài) 當(dāng)時(shí)鐘端 CP 1高電平時(shí) Q 端輸出將隨數(shù)據(jù)輸入 D 而變 當(dāng) CP 0 低電平時(shí) D 觸發(fā)器輸出將鎖存已建立的電平 當(dāng)輸出控制端 E 0低電平時(shí)將使八個(gè)輸出處于正常工作狀態(tài)高電平或低電平輸出 當(dāng) E 1高電平時(shí)將使鎖存器輸出處于高阻狀態(tài)從而不多總線加載即不會(huì)影響總線上的數(shù)據(jù)輸出控制端不影響觸發(fā)器的內(nèi)部鎖存功能即已有的鎖存數(shù)據(jù)仍然保留甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉新的數(shù)據(jù)也可被置入 芯片 62256 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱 RAM Random Access Memory 使用 RAM 時(shí)既能從任一指定地址讀取取出數(shù)據(jù)也能寫入存入數(shù)據(jù)所以又叫讀寫存儲(chǔ)器它讀寫方便但一旦斷電所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也隨即丟失因此不利于數(shù)據(jù)的長(zhǎng) 期保存 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果等所以外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器能隨機(jī)讀寫 62256 的引腳符號(hào)功能如下 表 34 62256 功能表 引腳符號(hào) 功能 A0～ A14 地址輸入線 D0～