電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)論文--基于單片機(jī)at89s52的數(shù)顯電子秤的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-22 18:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大器 AD623 圖 35 AD623 引腳示意圖 如圖 35 所示為 AD623 引腳示意圖。引腳 7 分別接正負(fù) 5V 電壓，參考端 5 接地，在引腳 1 跟 8 之間接一個(gè)可調(diào)電阻，通過調(diào)節(jié)的阻值來改變放大倍數(shù)。微弱信號(hào)分別從引 腳 3 進(jìn)入放大器放大后從引腳 6 腳輸出。 A/D 轉(zhuǎn)換器ICL7135 的輸入電壓變化范圍是 2V～ +2V，傳感器的輸出電壓信號(hào)在 0～ 20mv，因此放大器的放大倍數(shù)為 100 倍。根據(jù)公式：，可將接成 10K 的滑動(dòng)變阻器。再調(diào)阻值到 ,使其放大 100 倍。 為了減少對(duì)進(jìn)入放大電路的有用信號(hào)的干擾，在放大電路之前，一般會(huì)有濾波電路。兩路信號(hào)都采用 RC 濾波電路形式，電阻 R R2，電容 C C C C4用于濾除前級(jí)的噪聲， C C2 為普通小電容，取 ,可以濾除高頻干擾， CC4 為大的電解電容，取 220uF,主要用于濾除低頻噪聲。電路圖如圖 36 所示。 圖 36 濾波電路 ． A/D 轉(zhuǎn)換模塊 圖 37 A/D 轉(zhuǎn)換電路 如圖 37 所示， A/D 轉(zhuǎn)換電路由 A/D 轉(zhuǎn)換器 ICL713基準(zhǔn)源 MC140分頻器 CD4017 三部分組成。 ． A/D 轉(zhuǎn)換器 ICL7135 圖 38 ICL7135 管腳圖 美國(guó) Intersil 公司的 ICL7135 是較流行的雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，其具有 4 位半的精度（相當(dāng)于 14 位 A/D 轉(zhuǎn)換器），自動(dòng)校零，自動(dòng)極性輸出，單基準(zhǔn)電壓，動(dòng)態(tài)字位掃描 BCD 碼輸出，價(jià)格低等特點(diǎn) [5]。其管腳圖如圖 38 所示。 ICL7135 管腳說明 [6]: V ――負(fù)電源端――外接基準(zhǔn)電壓輸入端 AGND――模擬地 INT――積分器輸出，外接積分電容（ Cint 端 AZ――外接調(diào)零電容（ Caz 端 BUF――緩沖器輸出，外接積分電阻（ Rint 端 Rr+、 Rr――外接基準(zhǔn)電壓電容（ Cr 端 INTO、INHI――被測(cè)電壓（低、高）輸入端 V+――正電源端 D D D D D1――位掃描選通信號(hào)輸出端 B B B B1―― BCD 碼輸出端，采用動(dòng)態(tài)掃描方式輸出 BUST――指示積分器處于積分狀態(tài)的標(biāo)志信號(hào)輸出端 CLK――時(shí)鐘 信號(hào)輸入端 DGNG――數(shù)字電路接地端 R/H――轉(zhuǎn)換 /保持控制信號(hào)輸入端 ST――選通信號(hào)輸出端，主要用作外部寄存器存放轉(zhuǎn)換結(jié)果的選通控制信號(hào) OR――過量程信號(hào)輸出端 UR――欠量程信號(hào)輸出端 圖 39 ICL7135 的 INT 與 BUSY 端的輸出波形 ICL7135 與單片機(jī)連接方式包括并行接法和串行接法，并行接法又包括并行9 線制接法 [7]和 6 線制接法 [8]。為了節(jié)省單片機(jī)端口。本設(shè)計(jì)采用串口連接的方式。 進(jìn)一步分析 ICL7135 的時(shí)序發(fā)現(xiàn)，在模擬輸入積分階段和對(duì)基準(zhǔn)電壓反積分階段， ICL7135 的 BUSY 端輸出均 為高電平，其余均為低電平，如圖 39 所示 ,同時(shí)，模擬輸入積分階段的時(shí)間是固定的，為 10000 個(gè)時(shí)鐘周期（ 10000 s）。如果應(yīng)用單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器檢測(cè)出 BUSY 為高電平的時(shí)間 或計(jì)數(shù)值 ，再減去輸入積分階段和一個(gè)時(shí)鐘周期（其中在反積分階段最早時(shí)有一個(gè)時(shí)鐘脈沖是“無效”的）的時(shí)間之和（ 10001 s）或計(jì)數(shù)值之和（ 10001），即得到基準(zhǔn)電壓反積分的時(shí)間或計(jì)數(shù)值 [9]?；鶞?zhǔn)電壓反積分階段的計(jì)數(shù)值 設(shè)為 N 則，由此可得。由于基準(zhǔn)電壓是已知的，因此求出 N 后，就不難計(jì)算出模擬輸入信號(hào)的大小。由于ICL7135 的輸入電壓的范圍為最大即 2 V～ +2 V；能夠分辨電壓變化的最小值為 mV，即。如上所述的原理，當(dāng) BUSY 為高電平，此時(shí)啟動(dòng) T0 計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng) BUSY 為低電平時(shí)，中斷計(jì)數(shù)停止，此時(shí)的計(jì)數(shù)值（設(shè)為 N），則電壓可知。其中 POL 端為極性判斷，當(dāng)存在雙極性情況，就需要用到此端口 [1011]。 R/ H 始終懸空或接高電平，則 ICL7135 按自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式工作，若要控制轉(zhuǎn)換，可以將R/ H 端接入單片機(jī)一個(gè) I/O 口加以控制。 ．基準(zhǔn)源 MC1403 圖 310 基準(zhǔn)源 MC1403 ICL7135 還需要外接基準(zhǔn)電源，這是因?yàn)樾酒瑑?nèi)部的基準(zhǔn)源一般容易受到溫度的影響，而基準(zhǔn)電源的變化會(huì)直接影響轉(zhuǎn)換精度。所以當(dāng)精度要求較高時(shí)，應(yīng)采用外接基準(zhǔn)源。在 ICL7135 應(yīng)用中最常用的是將輸入電壓范圍接為最大即為2V+2V,此時(shí)基準(zhǔn)電壓源應(yīng)該選擇 1/2 滿量程電壓，即 +1V[12]。 利用基準(zhǔn)源 MC1403 可以準(zhǔn)確達(dá)到 1V 電壓， MC1403 是美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的高精度、低溫漂、采用激光修正的帶隙基準(zhǔn)電壓源。一般用作 812bit 的D/A 芯片的基準(zhǔn)電壓等一些需要精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓的場(chǎng)合。其具有極佳的溫度穩(wěn) 定性，長(zhǎng)期穩(wěn)定性和低噪音，為了配置 8P 插座，還專門設(shè)置了 5 個(gè)空腳。其電路接法如圖 310 所示，電路非常簡(jiǎn)單， 1 端輸入 5V 電壓， 3 端接地，輸出端 2 端輸出固定 電壓，再由 10KΩ滑動(dòng)電阻分壓得到 1V 電壓。 ．分頻器 CD4017 圖 311 分頻電路 由于 ICL7135 內(nèi)部沒有振蕩器，所以需要外接。 ICL7135 的時(shí)鐘頻率典型值為 200kHz，最高允許為 1200kHz，時(shí)鐘頻率越高，轉(zhuǎn)換速度越快。每輸出一位BCD 碼的時(shí)間為 200 個(gè)時(shí)鐘周期，選通脈沖位于數(shù)據(jù)脈沖的中部，如果時(shí)鐘頻率太高，則數(shù)據(jù)的接受程序還沒有 接受完畢，數(shù)據(jù)就已經(jīng)消失了。為了使 50Hz 或60Hz 干擾的抑制為最大，應(yīng)當(dāng)選擇時(shí)鐘頻率以便在信號(hào)積分相期間內(nèi) 50Hz 或60Hz 的周期按整倍數(shù) [13]?？紤]到此系統(tǒng)頻率要求不是太高，且單片機(jī)的工作頻率也不是很高，因此我們?nèi)r(shí)鐘頻率的典型值： 125kHz。轉(zhuǎn)換速度為 3 次 /s左右。在本設(shè)計(jì)中我們采用單片機(jī)口 ALE 產(chǎn)生的 1MHz 的時(shí)鐘頻率再經(jīng)過分頻器CD4017 的 8 分頻產(chǎn)生準(zhǔn)確的 125KHz 供給 A/D 轉(zhuǎn)換器的。 如圖 311為 CD1407分頻電路 , CD4017 是 5 位 Johnson 計(jì)數(shù)器，具有 10 個(gè)譯碼輸出 ， CP， CR， INH 輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無限制， INH 為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之計(jì)數(shù)功能無效。 CR 為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。其波形圖如圖 312所示。
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