【正文】 圖 411 ADC 外圍電路設(shè)計(jì) 基于 SN8P19 系列單片機(jī)。 ADCB15 = 0 表示數(shù)據(jù)為正值， ADCB15 = 1 表示數(shù)據(jù)為負(fù)值。 ADCDH [7:0]：輸出 ADC 數(shù)據(jù)的高字節(jié)。 AD轉(zhuǎn)換的模塊電路圖為： A I +A I P G I AA M P C K SA M P MA D CM O D U L EA D C D ER R +A D C MX X +A D C K S圖 410 ADC 模塊的結(jié)構(gòu)原理圖 AD 轉(zhuǎn)換采用的是 16 位的精度， 轉(zhuǎn)換結(jié)果的高八位保存在寄存器 ADCDH 中，低八位保存在寄存器 ADCDL 中。 X+,X之間的電感和芯片內(nèi)部的電阻組成了 RC濾波電路， PGIA是對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大的。 圖 49 電池低電壓檢測(cè) 電路 AD 外圍電路設(shè)計(jì) AD轉(zhuǎn)換部分是體重秤的核心部分 ，壓力傳感器選用的是橋式的， 當(dāng)沒有壓力的時(shí)候橋臂是平衡的，一旦有壓力兩邊的橋臂會(huì)產(chǎn)生壓力差，傳感器將壓力信號(hào)變成電流信號(hào)通過芯片的 AI+,AI腳輸入。 (a) 為 LBT 功能 ，在睡眠模式無(wú)漏電流 (b) 為輸入模式 ，在睡眠模式有漏電流 圖 48 電池低壓檢測(cè)內(nèi)部電路圖 低電壓檢測(cè)功能相關(guān)寄存器功能為： 表 46 低壓檢測(cè)寄存器 09AH Bit7 Bit6 BIt5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 LBTM LBTO P51IO LBTENB R/W R R/W R/W 復(fù)位后 0 0 0 Bit0: LBTENB：電池低電壓檢測(cè)模式控制位 0 = 禁止電池低電壓檢測(cè)功能 1 = 允許電池低電壓檢查功能 Bit1: P51IO： 輸入 /LBT功能控制位 0 = P51為輸入口 1 = P51為 LBT 功能 Bit2: LBTO：電池低電壓檢測(cè)輸出位 0 = () 1 = () 表 47中的電阻值對(duì)應(yīng)的是在不同的檢測(cè)電壓。 陜西科技大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 22 下圖是 LBT應(yīng)用的兩種電路連接方式：一種使用 ，這樣在睡眠模式下不會(huì)產(chǎn)生漏電流，圖 48中的 (a)圖 ；另外一種只使用 ，這種方式會(huì)在省電模式下產(chǎn)生一些漏電流，但是可以把 ，圖 48中的 (b)圖。 表 41是 PGIA的相關(guān)寄存器，各位的功能如下所示： 表 42 PGIA 相關(guān)寄存器 090H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 AMPM BGRENB FDS1 FDS0 GS2 GS1 GS0 AMPENB R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W 復(fù)位后 0 0 0 0 1 1 1 0 Bit0: AMPENB： PGIA 功能允許控制位 0 = 禁止 PGIA 功能 1 = 使能 PGIA 功能 Bit[3:1]: GS [2:0]： PGIA 增 益選擇控制位 ，增益如圖 42 所示 表 43 增益控制寄存器 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 21 GS[2:0] PGIA 增益 000 16 001 32 010 64 011 128 100， 101， 110 保留 111 1 PGIA的時(shí)鐘選擇寄存器如下圖所示： 表 44 PGIA 時(shí)鐘選擇寄存器 092H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 AMPCKS AMPCKS2 AMPCKS1 AMPCKS0 R/W W W W 復(fù)位后 0 0 0 Bit[2:0] AMPCKS[2:0]寄存器設(shè)置 PGIAChopper的工作時(shí)鐘，建議 Chopper的時(shí)鐘選擇為： 4MHZ。在 SCL高電平期間， SDA由低電平變?yōu)楦唠娖?，表示停止條件發(fā)生。一個(gè)數(shù)據(jù)位對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)鐘脈沖。在 SCL高電平期間， SDA由高電平變?yōu)榈碗娖?，表示要開始傳輸數(shù)據(jù)了。 Vcc：電源輸入。 W P：寫保護(hù)輸入腳。 SDA：雙向引腳，用以串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出，漏極開路，需接上拉 電阻（通常頻率為 100kHz時(shí)，阻值為 10Ｋ ，頻率為 400kHz和 1MHz時(shí)，阻值為 2Ｋ ）。以 PDIP/SOIC 封裝為例，各引腳功能如下圖所述 ： 圖 46 AT24C02引腳圖 A0、 A A2：器件選擇輸入腳，部分器件可擴(kuò)展，這三個(gè)引腳配置可尋址同一串行總線上的 8個(gè) EEPROM，如 24XX32/64/128/256/512； 某些 24XX器件是不能擴(kuò)展的，如24XX00/01/02/04/08/16 的這三個(gè)引腳無(wú)效。 24C02 容量為 128*8Bit，由于系統(tǒng)需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)很少，這個(gè)正好滿足系統(tǒng)的要求。接口電路如圖 45 所示： 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 19 圖 45 按鍵電路圖 EEPROM外圍電路設(shè)計(jì) EEPROM 作為片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，在整個(gè)系統(tǒng)中的作用就是將系統(tǒng)中一些比較重要的數(shù)據(jù)在掉電的情況下存儲(chǔ)起來，例如線性校正的數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)的軟件較繁瑣。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)， I/O 口線浪費(fèi)較大，且電路結(jié)構(gòu)顯得繁雜。常見的有： 獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)。這種鍵盤易于使用，但硬件比較復(fù)雜，對(duì)于主機(jī)任務(wù)繁重的情況，采用可編程鍵盤管理接口芯片構(gòu)成編碼式鍵盤系統(tǒng)。編碼鍵盤：由硬件邏輯電路完成必要的鍵識(shí)別工作與可靠性措施。如表 41 所示： 表 41 LCD 寄存器 089H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 LCDM1 LCDBNK LCDENB LCDBIAS LCDRATE LCDCLK R/W R/W R/W R/W R/W 復(fù)位后 0 0 0 1 1 Bit5: LCDBNK： LCD 顯示控制位 0 = 正常顯示 1 = 關(guān)閉 LCD. Bit3: LCDENB： LCD 驅(qū)動(dòng)使能寄存器 0 = 禁止 1 = 使能 Bit2: LCDBIAS： LCD 偏壓選擇位 0 = LCD 的偏壓是 1/3 1 = LCD 的偏壓是 1/2 Bit1: LCDRATE： LCD 時(shí)鐘速率控制位（ LCD CLK = 1） 0 = LCD 時(shí)鐘 = 內(nèi)部 RC/ 64 1 = LCD 時(shí)鐘 = 內(nèi)部 RC/ 32 Bit0: LCDCLK： LCD 時(shí)鐘源選擇控制位 . 0 = LCD 時(shí)鐘 = 外部 時(shí)鐘 /2^14，幀比率 = LCD 時(shí)鐘 / 4 高速時(shí)鐘 = 4M， LCD 時(shí)鐘 = Hz，幀比率 = 高速時(shí)鐘 = ， LCD 時(shí)鐘 = Hz，幀比率 = 1 = LCD 時(shí)鐘 = 內(nèi)部 RC /32（ LCDRATE=1）或者內(nèi)部 RC = 64 (LCDRATE=0) 根據(jù)硬件需求設(shè)置相應(yīng)的功能， 顯示部分對(duì)應(yīng)的原理圖為： 陜西科技大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 18 圖 44 液晶顯示接口電路 鍵盤電路設(shè)計(jì) 鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個(gè) 關(guān)鍵的部件，它能實(shí)現(xiàn) 向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。 由于 SN8P1937 有內(nèi)置的 LCD 驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)包括 4 個(gè) mon 引腳和 12 個(gè) segment引腳， LCD 掃描的時(shí)序 占用 1/4 占空比， 1/2 或者 1/3 偏壓，共有 48 點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。 圖 43 傳感器接口電路 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 17 液晶驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) SN8P1937 作為一種新型的 8 位微控制器，其內(nèi)置 4*12（ 48 點(diǎn) ） LCD 驅(qū)動(dòng)器，可直接驅(qū)動(dòng)段位式液晶顯示屏，而不用添加專用芯片，接口電路簡(jiǎn)單。它的缺點(diǎn)是對(duì)于大應(yīng)變有較大的非線性、 輸出信號(hào)較弱，但可采取一定的補(bǔ)償措施。常用的電阻應(yīng)變式傳感器有應(yīng)變式測(cè)力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器、應(yīng)變式扭矩傳感器（轉(zhuǎn)矩傳感器）、應(yīng)變式位移傳感器（位移傳感器）、應(yīng)變式加速度傳感器（加速度計(jì)）和測(cè)溫應(yīng)變計(jì)等。彈性敏感元件受到所測(cè)量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形。 正常模式下是內(nèi)部高速時(shí)鐘提供振蕩，綠色模式下是由 內(nèi)部低速時(shí)鐘提供振蕩的。低速時(shí)鐘則由內(nèi)置低速 RC 振蕩電路產(chǎn)生 ， 高低速時(shí)鐘都可以作為系統(tǒng)時(shí)鐘，當(dāng)系統(tǒng)工作在低速模式下時(shí)，時(shí)鐘信號(hào) 4 分頻之后作為系統(tǒng)指令周期 Fcpu。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路較為簡(jiǎn)單，采用普通的電阻電容式電路即可，復(fù)位電路的 電路圖為： 陜西科技大學(xué) 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 16 圖 42 復(fù)位電路 SN8P1937 是一個(gè)雙時(shí)鐘系統(tǒng)：高速時(shí)鐘和低速時(shí)鐘。如果希望提升電路復(fù)位電平，可將分壓電阻設(shè)置為 R2R1，并選擇 VDD 與集電極 C 之間的結(jié)電壓高于 。 MCU 復(fù)位引腳上電壓的變化與 VDD電壓變化之間的差值為 。 二極管的作用是當(dāng)電源掉電的時(shí)候，電容上的電荷可以通過電阻 R 快速放電，從而保證系統(tǒng)再次上電時(shí) 的正常復(fù)位。這個(gè)復(fù)位信號(hào)的上升速度低于 VDD 的上電速度，為系統(tǒng)提供合理的復(fù)位時(shí)間，當(dāng)復(fù)位引腳達(dá)到高電平時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位結(jié)束，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 典型的外部復(fù)位電路有一下幾種： (a) 基本 RC 復(fù)位電路 (b) 二極管 amp。綠色模式是通過寄存器設(shè)置的， 具體將會(huì)在軟件部分介紹。 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 15 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 上一章中對(duì)系統(tǒng)的整體方案進(jìn)行了闡述 ，本章將詳細(xì)說明各個(gè)模塊電路的原理及設(shè)計(jì)方法。一般地，由于采用了數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)，這種交流電場(chǎng)是通過脈沖電壓信號(hào)來建立的。 液晶的顯示是由于在顯示象素上施加了電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)由顯示像素前后兩電極上的電位信號(hào)合成產(chǎn)生。 方案二：液晶顯示 液晶顯示顯示功能比較強(qiáng)大 ，除可以顯示數(shù)字外，還可以顯示文字和圖像。 數(shù)碼管比較廉價(jià)，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，壽命較長(zhǎng)，且不易出現(xiàn)故障，但在背景光較強(qiáng)的時(shí)候顯示不清晰，耗電比較高。電阻應(yīng)變式傳感器完全滿足本系統(tǒng)的精度要求?？紤]到要測(cè)量的體重的量程，精度和避免超重?fù)p壞傳感器等因素。 (d)商品化，使用方便，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離，自動(dòng)化測(cè)量。 (b)分辨力和靈敏度高，精度較高。 直流電橋的特點(diǎn)是信號(hào)不會(huì)受各 元件和導(dǎo)線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強(qiáng)，但因機(jī)械應(yīng)變的 輸出信號(hào)小，要求采用高增益和高穩(wěn)定性的放大器放大。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變 先 轉(zhuǎn)換為 △ R/R 后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變 化一般都很微小，難以直接精確測(cè)量，且不便處理。電阻應(yīng)變片是電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片既可單獨(dú)作為傳感器使用后，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。 (b) 初始電容很小，電纜電容、線路的雜散電路所構(gòu)成的寄生電容影響很大。因?yàn)?C 太小，故容抗很大，為高阻抗元件，負(fù)載能力差。 雖然電容式傳感器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和良好的動(dòng)態(tài)特性等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有不利因素： (a) 功率小，阻抗高。 電容傳感器的基本工作員立刻用最普通的平行極板電容來說明。它有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有 平 均效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。功率小，輸出的能量微弱， 電纜的分布電容及噪聲干擾影像輸出特性，這對(duì) 電路要求很高。目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力或壓力的測(cè)量。其工作原理是基于默寫材料受理后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。對(duì)于體重秤系統(tǒng)來說，傳感器的選擇尤為重要。通常傳感器有敏感元件很熱轉(zhuǎn)換元件組成。 圖 35 SN8P1937 的引腳圖 引腳 說明如表 31 基于 SN8P19 系列單片機(jī) AutoRun 功能體重秤的設(shè)計(jì) 11 表 31 SN8P1937引腳說明 引腳名稱 類型 說明 VDD,VSS,AVSS P 數(shù)字 /模擬電路電源輸入端 VLCD P LCD 電源輸入端 V2,V3 P LCD 偏置電壓 V1 P LCD 偏置電流激活 /無(wú)效控制端 AVDDR P Regulator 電源輸出引腳， V=， AVE+ P 傳感器的 Regulator 輸出 =，最大輸出電流為 10mA ACM P BandGap 電源輸出為 R+ AI ADC 參考源輸入的正極 R AI ADC 參考源輸入 的負(fù)極 X+ AI ADC 差分輸入的正極，和 X引腳之間連接一個(gè) 的電容 X AI ADC 差分輸入的負(fù)極 AI+ AI 模擬輸入通道的正極 AI AI 模擬輸入通道的負(fù)極 CL+ A chargepumpregulator 電極電容的正極 CL A cha