【導讀】隨著工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)貿(mào)易的不斷發(fā)展，稱重技術越來越受到人們的重視。進行快速自動稱重計量的有效手段。統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理及顯示，構成一個典型的微處理器靜態(tài)汽車衡稱重系統(tǒng)。I.典型51內(nèi)核的單片機系統(tǒng)（推薦采用Intel公司51系列、Atmel公司89系列、Silabs公司。II.四路差動輸入前置放大電路。III.14-16位數(shù)據(jù)采集電路。IV.12位LED顯示或LCD顯示。VII.常規(guī)可靠性設計。I.熟練掌握專業(yè)電工、電子（模、數(shù)）技術。III.熟練掌握MCS-51系列單片機工作原理及應用技術。V.借助PROTEL技術，繪出系統(tǒng)SCH、PCB圖。VI.搭出系統(tǒng)硬件電路，在完成系統(tǒng)通電調(diào)試的基礎上，進行系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試。VII.寫出畢業(yè)論文（電子版）。說明：1本表一式二份，一份由學生裝訂入附件冊，一份教師自留。2帶*項可根據(jù)學科特點選填。之一，尤其是超載現(xiàn)象十分突出。超載不但對道路造成很大磨損，而且對交通帶來巨大壓。重要的一個環(huán)節(jié)。所以為了有效治理超限超載，對車輛的重量進行計量就顯得十分迫切和必要。

　　

【正文】 三級加密程序存儲器； 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 16 32 個可編程 I/O 口線； 三個 16 位 定時器 /計數(shù)器 ； 六個 中斷源 ； 全雙工 UART 串行通道； 低功耗空閑和掉電模式 ； 1掉電后中斷可喚醒； 1看門狗定時器； 1雙數(shù)據(jù)指針； 1掉電 標識符 。 單片機的管腳說明如圖 所示 ： 圖 單片機的管腳說明 管 腳說明： P0 口： P0 口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL邏輯電平。對 P0 端口寫 “1” 時，引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復用。在 圖 這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。 在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。對 P1端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 17 引腳號第二功能： T2（定時器 /計數(shù)器 T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） 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 4 個TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，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器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí) 行 MOVX @DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2口使用很強的內(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)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗時，P2 口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 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 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3口還接收一些用于 FLASH 閃存 編程和程序校驗的控制信號。 RST： 復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 ALE/PROG： 當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， 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 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 FLASH 存儲器編程期間，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，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。 PSEN： 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89S52 由外西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 18 部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP： 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（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，復位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 FLASH 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當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)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機的復位電路 在設計單片機應用系統(tǒng)時，必須了解單片機的復位狀態(tài)和復位電路的設計。因為單片機只有可靠地復位 后才能進入可靠的工作狀態(tài)，所以系統(tǒng)的復位電路必須能準確、可靠地工作。另外，單片機的復位狀態(tài)與應用系統(tǒng)的復位狀態(tài)又是密切相關的，因此必須熟悉單片機的復位狀態(tài)。 (l)單片機的復位狀態(tài) 為了保證 CPU 可靠的復位，本設計的復位電路采用外部電路實現(xiàn)。在時鐘電路工作后，只要在單片機的 RST 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘振蕩脈沖 (2 個機器周期 )以上的高電平。單片機便實現(xiàn)初始化狀態(tài)復位。為了保證應用系統(tǒng)無誤地復位，在設計復位電路時。通常使 RST引腳保持 10ms 以上的高電平。只要 RST 保持高電平，則單片機就循環(huán)復位。當 RST 從高電平 變?yōu)榈碗娖揭院螅瑔纹瑱C從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 (2)復位電路 單片機通常都采用上電自動復位和開關復位二種方式。復位電路的核心就是如前所述的必須保證 RST 引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期以上穩(wěn)定的高電平，這樣就能可靠地復位。通常在實際復位電路中都保證出現(xiàn) 10ms 以上的高電平。因此，無論簡單還是復雜的復位電路，都是為了保證這個 10ms 以上的穩(wěn)定的高電平。 復位電路原理圖如圖 所示： 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 19 圖 時鐘電路 89S52的時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利 用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另外一種為外部方式。本論文根據(jù)實際需要和簡便，采用內(nèi)部振蕩方式。 89S52內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。 這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構成一個自激振蕩器。 89S52雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘 ,必須外接元件所以實際構成的振蕩時鐘電路 。 外接晶體以及電容 C1和 C2構成并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋回路中 。 對接電容的值雖然沒有嚴格的要求 ， 但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起 振的快速性和溫度的穩(wěn)定性 。 晶體頻率可在 ～ 12MHz之間任選 ， 電容 C1和 C2的典型值在20pF～ 100pF之間選擇 ， 考慮到本系統(tǒng)對于外接晶體的頻率穩(wěn)定性要求不高 ， 所以采取比較廉價的 12MHz 陶瓷諧振器 。 JTAG 軟件 HJTAG 是一款簡單易用的調(diào)試代理軟件，功能和流行的 MULTIICE 類似。 HJTAG 包括兩個工具軟件： HJTAG SERVER 和 HFLASHER。其中， HJTAG SERVER 實現(xiàn)調(diào)試代理的功能，而 HFLASHER 則實現(xiàn)了 FLASH 燒寫的功能。 HJTAG 的基本結構如下圖所示。 HJTAG 支持所有基于 ARM7 和 ARM9 的芯片的調(diào)試，并且支持大多數(shù)主流的 ARM 調(diào)試軟件，如 ADS、 RVDS、 IAR 和 KEIL。通過靈活的接口配置， HJTAG 可以支持 WIGGLER，SDTJTAG 和用戶自定義的各種 JTAG 調(diào)試小板。同時，附帶 HFLASHER 燒寫軟件還支持常用片內(nèi)片外 FLASH 的燒寫。使用 HJTAG，用戶能夠方便的搭建一個簡單易用的 ARM調(diào)試開發(fā)平臺。 HJTAG 的功能和特定總結如下： 1. 支持 以及 ； 2. 支持所有 ARM7 以及 ARM9 芯片； 3. 支持 THUMB 以及 ARM 指令； 4. 支持 LITTLEENDIAN 以及 BIGENDIAN； 5. 支持 SEMIHOSTING； 6. 支持 WIGGLER,SDTJTAG 和用戶自定義 JTAG 調(diào)試板； 7. 支持 WINDOWS ； 8．支持常用 FLASH 芯片的編程燒寫； 9. 支持 LPC2020 和 AT91SAM 片內(nèi) FLASH 的自動下載； JTAG 芯片管腳圖如圖 所示： 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 20 圖 JTAG芯片管腳 單片機在系統(tǒng)中的應用 在整個系統(tǒng)中 ，單片機的控制功能為： P0 口用于給液晶顯示 1602 輸出數(shù)據(jù)及 AD976 的數(shù)據(jù)端。 ,， ， 用于接收鍵盤輸入給單片機的信號。當按鍵按下時，此 IO 口為低電平，彈起時為高電平。 用于 1602 的 E 使能信號。 1 時讀取信息，當下降沿是讀取指令。 用于 1602 的讀寫信號。 用于 1602 的 RS 信號。 0 時輸入指令， 1 時輸入數(shù)據(jù)。 用于 AD976 的 _________BUSY 信號。 用于 AD976 的 ____CS 信號。 用于 AD976 的 R/ ___S 信號。 用于 AD976 的 BYTE 信號。 ， ， ， 用于引腳的第二功能。即通信和中斷。 單片機在系統(tǒng)中的具體應用如圖 所示： 圖 ． A/D 轉換接口電路設計 AD 轉換器的分類及選擇 AD 轉換器可分為 積分型、逐次逼近型、并行比較型 /串并行型、 Σ Δ 調(diào)制型、電容陣西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 21 列逐次比較型及壓頻變換型 。 1)積分型 (如 TLC7135) 積分型 AD 工作原理是將輸入電壓轉換成時間 (脈沖寬度信號 )或頻率 (脈沖頻率 ),然后由定時器 /計數(shù)器獲得數(shù)字值 .其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分辨率 , 但缺點是由于轉換精度依賴于積分時間 ,因此轉換速率極低 .初期的單片 AD轉換器大多采用積分型 ,現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流 。 2)逐次比較型 (如 TLC0831) 逐次比較型 AD由一個比較器和 DA 轉換器通過逐次比較邏輯構成 ,從 MSB開始 ,順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置 DA轉換器輸出進行比較 ,經(jīng) n次比較而輸出數(shù)字值 .其電 路規(guī)模屬于中等 .其優(yōu)點是速度較高、功耗低 ,在低分辯率 (12 位 )時價格便宜 ,但高精度 (12位 )時價格很高 。 3)并行比較型 /串并行比較型 (如 TLC5510) 并行比較型 AD 采用多個比較器 ,僅作一次比較而實行轉換 ,又稱 FLash(快速 )型 .由于轉換速率極高 ,n位的轉換需要 2n1個比較器 ,因此電路規(guī)模也極大 ,價格也高 ,只適用于視頻 AD 轉換器等速度特別高的領域 。 串并行比較型 AD 結構上介于并行型和逐次比較型之間 ,最典型的是由 2個 n/2 位的并行型 AD 轉換器配合 DA轉換器組成 ,用兩次比較實行轉換 ,所以 稱為 Half flash(半快速 )型 .還有分成三步或多步實現(xiàn) AD 轉換的叫做分級 (Multistep/Subrangling)型 AD,而從轉換時序角度又可稱為流水線 (Pipelined)型 AD,現(xiàn)代的分級型 AD 中還加入了對多次轉換結果作數(shù)字運算而修正特性等功能 .這類 AD 速度比逐次比較型高 ,電路規(guī)模比并行型小 。 4)Σ Δ(Sigma/FONTdelta) 調(diào)制型 (如 AD7705) Σ Δ 型 AD 由積分器、比較器、 1 位 DA 轉換器和數(shù)字濾波器等組成 .原理上近似于積分型 ,將輸入電壓轉換成時間 (脈沖寬度 )信號 ,用數(shù)字 濾波器處理后得到數(shù)字值 .電路的數(shù)字部分基本上容易單片化 ,因此容易做到高分辨率 .主要用于音頻和測量 。 5)電容陣列逐次比較型 電容陣列逐次比較型 AD在內(nèi)置 DA轉換器中采用電容矩陣方式 ,也可稱為電荷再分配型 .一般的電阻陣列 DA 轉換器中多數(shù)電阻的值必須一致 ,在單芯片上生成高精度的電阻并不容易 .如果用電容陣列取代電阻陣列 ,可以用低廉成本制成高精度單片 AD 轉換器 .最近的逐次比較型 AD 轉換器大多為電容陣列式的 。 6)壓頻變換型 (如 AD650) 壓頻變換型 (Voltage