【文章內(nèi)容簡介】 蕩頻率輸出。 （ 6） EA/VPP 該引腳為低電平時，則讀取外部的程序代碼 (存于外部 EPROM 中 )來執(zhí)行程序。因此 在 8031 中， EA 引腳必須接低電位，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 AT89C51 或其它內(nèi)部有程序空間的單片機時，此引腳接成高電平使程序運行時訪問內(nèi)部程序存儲器， 當程序指針 PC 值超過片內(nèi)程序存儲器地址 (如 8051/8751/89C51 的 PC 超過 0FFFH)時，將自 動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器繼續(xù)運行。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM、 89C51 內(nèi)部 FALSH 時 ，可以利用此引 腳來輸入提供編程電壓（ 8751 為 2lV、 AT89C51 為 12V、 8051 是由生產(chǎn)廠方一次性加工好 )。 （ 7） PSEN 此為 Program Store Enable的縮寫。訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪 問外部程序存儲器讀取指令碼時，每個機器周期產(chǎn)生二次 PSEN 信號。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲 器指令時，不產(chǎn)生 PSEN 信號，在訪問外部數(shù)據(jù)時，亦不產(chǎn)生 PSEN 信號。 （ 8） P0 口 (~)是一個 8 位漏極開路雙向輸入輸出端口，當訪問外部數(shù)據(jù)時，它是 地址總 線（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用。外部不擴展而單片應用時，則作一般雙向 I／ O 口用。 P0 口 每一個引腳可以推動 8 個 LSTTL 負載。 （ 9） P1 口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準雙向并行 I/O 口 )，其輸出可 以推動 4 個 LSTTL 負載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。 （ 10） P2 口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準雙向并行 I/O 口 )，當訪問外 部程序存儲器時，它是高 8 位地址。外部不擴展而單片應用時，則作一 般雙向 I／ O 口用。 每一個引腳可以推動 4 個 LSTL 負載。 （ 11） P3 口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準雙向并行 I/O 口 )，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部隨機存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? 單片機控制電路的設計 CPU控制系統(tǒng)的設計電路如圖 ： 圖 CPU 控制電路的設計 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 8 頁 共 47 頁 圖 中， P0 口作為 LCD1602的數(shù)據(jù)端， P1 口接鍵盤控制電路， P2口作為 A/D 轉(zhuǎn)換后的信號輸 入端， 接 報警電路 。 數(shù)據(jù)采集模塊 電阻應變式傳感器 簡介 傳感器實際上是一種 可以 將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號 并且 輸出的裝置。傳感器首先要考慮 它的工作環(huán)境是否適合 ，這 是 正確使用傳感器 并且取得良好的精確度 至關重要 的一點 ，它關系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。因此傳感器外圍電路的抗干擾能力是數(shù)據(jù)采集部分電路設計的關鍵環(huán)節(jié)。 圖 應變式傳感器安裝圖 電阻應變式傳感器 的組成有三部分，即 電阻應變 片 、彈性體和測量電路三部 分 。 如圖 。 檔托盤上放上物體后， 彈性體在外載荷作用下產(chǎn)生應變， 然后 通過粘接劑 將變化 傳給電阻應變 片 ，電阻值 會發(fā)生 改變，使電橋輸出不平衡 電壓信號 ，此輸出與 托盤上物體得到 外載荷成正比。常用的電阻應變 片 有兩種：電阻絲應變 片 和半導體應變 片。 本設計中采用的是電阻絲應變 片 ， 如果要 獲得高電阻值， 可以將 電阻絲排成網(wǎng)狀，并貼在絕緣的基片上，電阻絲兩端引出導線，線柵上面粘有覆蓋層， 可 起 到 保護作用 [10]。 在制作過程中，由于有些電阻應變 片 本身就存在誤差， 就會產(chǎn)生很多誤差因素。 在測量時一定要特別注意，尤其以溫度的影響最 為 重要， 傳感 器工作的 環(huán)境溫度影響電阻值變化的原因主要 有 ：① 應變 片 敏感絲柵電阻溫度系數(shù)； ② 應變 片 絲柵的線膨脹系數(shù)與彈性體的線膨脹系數(shù)不一致 [11]。因此在被測體受力狀態(tài)及大小不變 ， 溫度 發(fā)生 變化時，輸出電壓會有一定的變化。 即使采用同一批應變 片， 對于因溫度變化對橋路零點輸出及靈敏度的影響，也會因應變 片 之間稍有 一定的 溫度特性之差而引起誤差，所以對精度較高的傳感器，必須進行溫度補償 。 解決的方法是在被粘貼的基片上采用適當溫度系數(shù)的自動補償片，并從外部對它加以適當?shù)难a償。傳感器特性中最重要的一點是非線性誤差。很多原因 都可以 產(chǎn)生非線 性誤差，一般來說主要是由結(jié)構(gòu)設計決定，通過線性補償， 誤差 也可得到 明顯的 改善 [12]。 傳感器原理 原理圖如圖 ： 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 9 頁 共 47 頁 圖 傳感器原理圖 AD轉(zhuǎn)換模塊 hx711的簡介 本設計采用 hx711作為 A/D 轉(zhuǎn)換 器件 。 hx711 是一款專為高精度稱重傳感器而設計的 24位 A/D轉(zhuǎn)換器芯片。該芯片與 單片機控制系統(tǒng) 的接口和編程非常簡單，無需對芯片內(nèi)部的寄存器編程 ， 所有控制信號由管腳驅(qū)動。輸入選擇開關可任意選取通道 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 128dB 或 64dB，對應的滿額度差分輸入信號幅值分別為 177。20mV 或177。40mV 。通道 B則為固定的 64增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。 SOP16管腳封裝 SOP16封裝如表 ： 表 16 個管腳的封裝 管腳號 名稱 性能 描述 1 VSUP 電源 穩(wěn)壓電路提供電壓 ~。（不用時接 AVDD） 2 BASE 模擬輸出 穩(wěn)壓電路控制輸出（不 用時為無連接） 3 AVDD 電源 模擬電源： ~ 4 VFB 模擬輸入 穩(wěn)壓電路控制輸入（不用時應接地） 5 AGND 地 模擬地 6 VBG 模擬輸出 參考電源輸出 7 INA 模擬輸入 通道 A 負輸入端 8 INA+ 模擬輸入 通道 A 正輸入端 9 INB 模擬輸入 通道 B 負輸入端 10 INB+ 模擬輸入 通道 B 正輸入端 11 PD_SCK 數(shù)字輸入 斷電控制（高電平有效）和串口時鐘輸入 12 DOUT 數(shù)字輸出 串口數(shù)據(jù)輸出 13 X0 數(shù)字輸入輸出 晶振輸入 （不用時為無連接） 14 X1 數(shù)字輸入 外部時鐘或晶振輸入， 0：使用片內(nèi)振蕩器 15 RATE 數(shù)字輸入 輸出數(shù)據(jù)速率控制， 0。10HZ， 1:80HZ 16 DVDD 電源 數(shù)字電源： ~ 模擬輸入 通道 A 模擬差分輸入可直接與橋式傳感器的差分輸出相接。該通道的可編程增益較大，為 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 10 頁 共 47 頁 128dB 或 64dB。這些增益所對應的滿量程差分輸入電壓分別 177。20mV 或 177。40mV 。通道 B 為固定的64dB 增益，所對應的滿量程差分輸入電 壓為 177。40mV 。通道 B 應用于包括電池在內(nèi)的 系統(tǒng)參數(shù)檢測。 供電電源 數(shù)字電源 (DVDD) 應使用與 MCU 芯片相同的數(shù)字電源。 HX711 芯片內(nèi)的穩(wěn)壓電路可同時向 A/D 轉(zhuǎn)換器和外部傳感器提供模擬電源。穩(wěn)壓電源的供電電壓 (VSUP) 與數(shù)字電源 (DVDD)相同。穩(wěn)壓電源的輸出電壓值（ VAVDD）由外部分壓電阻 R R2 和芯片的輸出參考電壓 VBG 決定（圖 ）， VAVDD=VBG(R1+R2)/R2。應選擇該輸出電壓比穩(wěn)壓電源的輸入電壓 (VSUP)低至少 100mV 。如果不使用芯 片內(nèi)的穩(wěn)壓電路，管腳 VSUP 和管腳 AVDD 應相連，并接到電壓為 ～ 的低噪聲模擬電源。管腳 VBG 上不需要外接電容，管腳 VFB 應接地，管腳 BASE 為無連接。 時鐘選擇 如果將管腳 XI 接地， HX711 將自動選擇使用內(nèi)部時鐘振蕩器，并自動關閉外部時鐘輸入和晶振 的相關電路。這種情況下，典型輸出數(shù)據(jù)速率為 10Hz 或 80Hz 。如果需要準確的輸出數(shù)據(jù)速率，可將 外部輸入時鐘通過一個 20pF 的隔直電容連接到 XI 管腳上，或?qū)⒕д襁B接到 XI 和 XO 管腳上。這種情況下，芯片內(nèi)的時鐘振蕩器電路會自動關閉，晶振時鐘或外部輸入時 鐘電路被采用。此時，若晶振頻 率為 , 輸出數(shù)據(jù)速率為準確的 10Hz 或 80Hz 。輸出數(shù)據(jù)速率與晶振頻率以上述關系按比例 增加或減少。使用外部輸入時鐘時，外部時鐘信號不一定需要為方波?？蓪?MCU 芯片的晶振輸出管腳 上的時鐘信號通過 20pF 的隔直電容連接到 XI管腳上，作為外部時鐘輸入。外部時鐘輸入信號的幅值 可低至 150mV 。 串口通訊 串口通訊線由管腳 PD_SCK和 DOUT 組成，用來輸出數(shù)據(jù)，選擇輸入通道和增益。當數(shù)據(jù)輸出管 腳 DOUT 為高電平時，表明 A/D 轉(zhuǎn)換器還 未準備好輸出數(shù)據(jù)，此時串口時鐘輸入信號 PD_SCK應為低 電平。當 DOUT 從高電平變低電平后， PD_SCK 應輸入 25 至 27 個不等的時鐘脈沖。其中第 一個時鐘脈沖的上升沿將讀出輸出 24 位數(shù)據(jù)的最高位（ MSB），直至第 24 個時鐘脈沖完成， 24 位輸出數(shù)據(jù)從最高位至最低位逐位輸出完成。第 25至 27 個時鐘脈沖用來選擇下一次 A/D 轉(zhuǎn)換的輸入通道和增益。 hx711內(nèi)部電路 內(nèi)部電路如圖 ： 圖 hx711 內(nèi)部電路 顯示 模塊 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 11 頁 共 47 頁 液晶顯示的原理說明 利用液晶的物理特性，通過電壓控制顯示區(qū)域，有電就 會在顯示屏上 有顯示， 就 可以顯示出圖形。液晶顯示器 的優(yōu)點 有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示，目前在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、 PDA移動通信工具等眾多領域已經(jīng)被廣泛應用。 LCD1602的結(jié)構(gòu)及引腳功能 LCD1602的結(jié)構(gòu)圖如 圖 ： 圖 LCD1602 的結(jié)構(gòu)圖 第 1腳： VSS為地電源。 第 2腳： VDD接 5V正電源。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度 最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6腳： E端為使能端，當 E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15腳：背光源正極。 第 16腳：背光源負極 顯示電路的硬件設計 LCD1602 電路設計圖如 圖 所示 ： 圖 LCD1602 的電路圖 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 12 頁 共 47 頁 報警 模塊 本設計采用蜂鳴器作為報警器，從而實現(xiàn)閾值報警功能。將蜂鳴器的正極接 VCC，負極接三極管的集電極，基極串聯(lián)一個限流電阻 R3 再接到 CPU 的 口，當 為高電平時，三極管無法導通，蜂鳴器不叫，當 ，三極管導通，蜂鳴器報警。 電路圖如圖 。 圖 報警電路 圖 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 13 頁 共 47 頁 4 軟件設計 keil軟件 單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，匯編語言源程序要變?yōu)?CPU 可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編 [13]，機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機的軟件 。 Keil提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通 過一個集成開發(fā)環(huán)境（ ?Vision）將這些部份組合在一起。 Keil 51 編譯指南： 第 1步： 打開 Keil51軟件，首先彈出一個開機啟動畫面。 第 2步： 然后進入 Keil51的開發(fā)界面。 下面簡要介紹一下 Keil51開發(fā)環(huán)境中各個區(qū)域的功能。 Keil51 開發(fā)環(huán)境可以分為四個區(qū)域，分別為：菜單條、項目文件管理窗口、代碼編譯窗口和代碼