【導(dǎo)讀】在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，為了更好地采用模塊化設(shè)計(jì)法，分步的設(shè)計(jì)各個(gè)單元功能模塊，最小系統(tǒng)部分主要包括AT89S52和擴(kuò)展的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；數(shù)據(jù)采集部分由。系統(tǒng)電源以LM317和LM337為核心設(shè)計(jì)電路以提供系統(tǒng)正常工作電源。實(shí)現(xiàn)基本的稱重功能,具有超量程和欠量程的報(bào)警功能。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，功能齊全，精。度高，具有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值。

　　

【正文】 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(lái)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。 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， 20 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 A/D 轉(zhuǎn)換部分組成。在具體選擇傳感器時(shí)，考慮到在稱量物品時(shí)必要的精度、準(zhǔn)確性要求，所稱物品的重量誤差必須要控制在一定的范圍之內(nèi) 。另外由于 秤臺(tái)的自身重量、振動(dòng)和沖擊分量 ， 以及 還要避免物體超重時(shí)對(duì)傳感器的損壞，所以在選擇傳感器時(shí)要保證有一定的承重裕量，所選的傳感器量程應(yīng)該比系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的要大。一般選擇為實(shí)際要求量程的兩倍，且需要滿足精度要求，滿量程時(shí)候的誤差不能大于規(guī)定量。由于傳感器的輸出信號(hào)中含有一定的干擾噪聲，所以必須要對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，在濾波電路的設(shè)計(jì)時(shí)利用普通小電容濾除高頻干擾，利用大的電解電容濾除低頻干擾。由于在選用的放大器中內(nèi)帶濾波電路環(huán)節(jié)，所以利用電容濾波可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行取舍。傳感器輸出的電信號(hào)比較微弱，一般為毫伏級(jí)，必須采用適當(dāng)?shù)碾娐愤M(jìn)行信號(hào)放 大處理，這樣才能保證整個(gè)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性能。這時(shí)需要共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度好，而且外部接口簡(jiǎn)單的專用儀表放大器 AD620。在選擇 A/D 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 A/D 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) A/D 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(gòu)物清單顯示要求。 21 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 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 稱重傳感器 LPSIII 濾波電路 放大器 AD620 A/D轉(zhuǎn)換器 ICL7135 AT89S52 單片機(jī) 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 62256 （ 32K） 鍵盤控制芯片 ZZLG7289 64鍵 鍵盤 帶有中文字庫(kù)的點(diǎn)陣式128x64型的LCD OOCM4X8C 數(shù)據(jù)采集 部分 人機(jī)交互 界面 單片機(jī) 控制模塊 22 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：?jiǎn)纹瑱C(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） 。 基于 AT89S52 的主控電路 芯片介紹 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(guó) 20世紀(jì) 80 年代中期成立并發(fā)展起來(lái)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(guó)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（ RAM） ， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口 ， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷 ， 3 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(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e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 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式 ，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 23 主要功能特性 見(jiàn)下表 ： 表 AT89S52功能 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 I/O口 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(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 引腳封裝如下圖所示： 圖 AT89S52的引腳圖 引腳功能說(shuō)明： VCC/GND： 電源 /接地 引腳； Port 0： P0 是一個(gè) 8位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 端口，端口置 1(對(duì)端口寫 1)時(shí)作高阻抗輸入端； P0 還可以用作總線方式下的地址數(shù)據(jù)復(fù)用管腳，用來(lái)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 I/0 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， 、 可以分別被用作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入 ()和觸發(fā)輸入 24 ()；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： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 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： P3 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 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(jiàn)下表： 表 P3引腳功能復(fù)用 串行通訊輸入 (RXD) 串行通訊輸出 (TXD) 外部中斷 0( INT0) 外部中斷 1(INT1) 定時(shí)器 0輸入 (T0) 定時(shí)器 1輸入 (T1) 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 RD RST： 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )以上的高電平出現(xiàn)在此管腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位。只要這個(gè)管腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后 P0— P3 口均置 1，管腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR全部清零。當(dāng)復(fù) 位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 ROM 的 00H 處開(kāi)始運(yùn)行程序； XTAL XTAL2 ： XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端， 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。 ALE/PROG： 訪問(wèn)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(wèn)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 1/6)，在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，出現(xiàn)一個(gè) ALE 脈沖； 25 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(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不會(huì)有脈沖輸出； EA/Vpp： 外部訪問(wèn)允許端。當(dāng)該引腳訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，應(yīng)輸入低電平。要使AT89S52 只訪問(wèn)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； 芯片 74LS373 鎖存器是具有保存功能的芯片，常用于通過(guò) 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 74LS373的引腳圖 表 74LS373功能表 輸出控制 E 時(shí)鐘端 CP 數(shù)據(jù)輸入 D 三態(tài)輸出 1?nQ 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 nQ 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。 26 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 62256功能表 引腳符號(hào) 功能 A0～ A14 地址輸入線 D0～ D7 雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線 CE 片選信號(hào)輸入線，低電平 有效 OE 讀選通信號(hào)輸入線 WE 寫選通信號(hào)輸入線 CCV 工作電源 +5V GND 線路接地 主控電路 P1 口 和 ～ 口作為地址總線，其中 P1口 作為 低地址線和 數(shù)據(jù)總線 復(fù)用 ， ～ 口做高地址線 。 作為 62256 的片選控制總線， ALE 接鎖存器74LS373 的使能端 。 和 作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫 /讀選通信號(hào)輸出端 分別接 62256 的 /WE 和 /OE 端。 主控電路圖如下： 圖 主控電路圖 27 基于 ICL7135 的前端信號(hào)處理電路 芯片介紹 LPSIII 型稱重傳感器 LPS