【正文】 當(dāng) AT89S52 由外部程序存。晶振的頻率可以在 1MHz 至 24MHz 內(nèi)選擇，電容取 30PF 左右。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為 ROM 的 00H 處開始運行程序； 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，外部振蕩信號應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。只要這個管腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。端口置 1 時，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器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入 ()和觸發(fā)輸入南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 ()；對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接收低 8位地址信息； Port 2： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口；輸出時可驅(qū)動 4個 TTL。在這種工作模式下， P0 口具有內(nèi)部上拉作用。 靈活的 ISP字節(jié)和分頁編程 看門狗（ WDT）電路 中斷喚醒省電模式 2個外部中斷源 全雙工 UART串行中斷口線 3個 16位可編程定時 /計數(shù)器 32個雙向 I/O口 兼容 MCS51指令系 統(tǒng) 同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式 ，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 此外 ， AT89S52 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz， 并可通過軟件設(shè)置省電模式。 芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元 ， 功能強大的微型計算機的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S52 是一個低功耗 ,高性能 CMOS 8 位單片機 ， 片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的 可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器 。該公司的技術(shù)優(yōu)勢在于推出 Flash 存儲器技術(shù)和高質(zhì)量、高可靠性的生產(chǎn)技術(shù)，它率先將獨特的 Flash 存儲技術(shù)注入于單片機產(chǎn)品中。 基于 AT89S52 的主控電路 芯片介紹 芯片 AT89S52 AT89S52單片機是 ATMEL公司新近推出的高檔型 AT89S系列單片機中的增強型產(chǎn)品 。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)框圖如下所示 ： 。在這次設(shè)計中我們采用了廣州周立功單片機公司生產(chǎn)的專用鍵盤控制芯片ZLG7289，并且擴展了其中的 64 個鍵盤供系統(tǒng)使用。作為電子秤，系統(tǒng)對 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。這時需要共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度好，而且外部接口簡單的專用儀表放大器 AD620。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)實際情況進行取舍。一般選擇為實際要求量程的兩倍，且需要滿足精度要求，滿量程時候的誤差不能大于規(guī)定量。在具體選擇傳感器時，考慮到在稱量物品時必要的精度、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) 。 系統(tǒng)的硬件部分不僅包括以單片機 AT89S52 為核心的最小系統(tǒng)部分，而且還包括數(shù) 據(jù)采集、人機接口界面、系統(tǒng)電源部分。 AT89S52 是一款 8位的內(nèi)帶 8K 程序存儲器的微控制器，考慮到用軟件實現(xiàn)電子秤系統(tǒng)的各項功能時，所需的軟件量并不是很大，南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 不需要太大的程序存儲空間，因此在對 AT89S52 實際設(shè)計時不需要在片外再擴展程序存儲器，這樣不僅節(jié)省了硬件資源，也優(yōu)化了電路的設(shè)計。 所以， 具體設(shè)計時考慮到運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)勢等因素，最終選用了性價比比較高的 LM317 和 LM337 來設(shè)計電源電路，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。經(jīng)反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)，采用差動式電源可將電源的波動部分中和掉，大大提高電橋輸出精度及穩(wěn)定性。若采用二級穩(wěn)壓，穩(wěn)壓器采用 78 系列，稱重誤差 為 3%左右，各部分之間協(xié)調(diào)性較好。 系統(tǒng)的傳感器部分，傳感器電源的設(shè)計直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。若接上外部的調(diào)整電阻 R R2 后，輸出電壓為 = () LM317 的 VREF =, I adj =50? A，由于調(diào)整端電流 I adj?? I1, 故可以忽略，式（ ） 可簡化為 （ ） 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 LM317 結(jié)構(gòu) 圖 LM337 穩(wěn)壓器是與 LM317 對應(yīng)的負(fù)壓三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器，它的工作原理和電路結(jié)構(gòu)與 LM317 相似。它的內(nèi)部電路有比較放大器、偏置電路、恒流源電路和帶隙基準(zhǔn)電路等，它的公共端改接到輸出端，器件本身無接地端。選用初級220V、次級 18V，功率為 10W 的變壓器兩只提供交流電源，經(jīng)過整流穩(wěn)壓濾波后，再分別由 LM317 和 LM337 提供系統(tǒng)所需的直流穩(wěn)壓電源。 78 系列是輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器，輸出為正電壓，輸出電流可達(dá) 1A。這個部分由整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等組成 。 穩(wěn)壓電源的 技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 )1( 12RRVV R E FO ??21 )( RIRVVV adjR E FR E FO ???212 )1( RIRRV adjREF ??出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。 系統(tǒng) 需要多種 電源， 單片機 需要＋ 5V 電源， A/D 轉(zhuǎn)換器需要177。 雖然 ZLG7289 具有控制數(shù)碼管顯示的功能，但考慮到本題目要求中文顯示，數(shù)碼管無法滿足，只能考慮用帶有中文字庫的液晶顯示器。它在特定的溫度范圍內(nèi)，既具有液體的流動性，又具有晶體的某些光學(xué)特性，其透明度和顏色隨電場、磁場、光照度等外界條件變化而變化 。 方案二 采用 可以設(shè)置顯示單 價 ，金額，中文，購物日期等 的 LCD，它 具有低功耗、可視面大、畫面友好 及 抗干擾能力強等功能， 其 顯示技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。 此方案顯示直觀，而且編程簡單，但若要同時顯示單價，金額售貨員編號等諸多信息則需要要大量的數(shù)碼管，而且不能顯示中文。 因此，我們選擇功能更好的 專用鍵盤顯示芯片 ZLG7289 作為鍵盤掃描顯示芯片。 方案二 ZLG7289 是周立功單片機公司設(shè)計的串行輸入輸出可編程鍵盤 /顯示芯片，有強大的鍵盤顯示功能，支持 64 鍵控制，可以比較方便地擴展系統(tǒng)。 方案 一 Intel8279 是一種 為 8 位微處理器設(shè)計的 比較成熟的 通用 鍵盤 /顯示器接口 芯片， 其功能有：接收來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)，并作預(yù)處理；數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。單片機接收到按鍵的觸點信號后作相應(yīng)的功能處理。 鍵盤是由若干個按鍵開關(guān)組成，鍵的多少根據(jù)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的用途而定。 綜合的分析其優(yōu)點和缺點，我們最終選擇了精度為 10Kg/ ? 20210= ? 的 ICL7135。 作為電子秤，系統(tǒng)對 AD 的轉(zhuǎn)換速度要求并不高，精度上 14 位的 AD 足以滿足要求。尤其對本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號，很容易受到工頻信號的影響。 對正負(fù)對稱的工頻干擾信號積分為零，所以對 50HZ 的工頻干擾抑制能力 特 強，對高于工頻干擾（例如噪聲電壓） 也 具有良好的濾波作用。其輸入阻抗高，可自動調(diào)零，具有超量程信號，全部輸出與 TTL電平兼容。 用高頻率時鐘脈沖來測量標(biāo)準(zhǔn)電壓積分時間，即可得到輸入電壓對應(yīng)的數(shù)字代碼。 雙積分型 ADC 是間接型 A/D 轉(zhuǎn)換器，其 基本原理是 首先對未知的輸入電壓進行固定時間的 積分 ，然后轉(zhuǎn)向?qū)?biāo)準(zhǔn)電壓進行反相積分至積分輸出電壓為零（返回起始值）， 則標(biāo)準(zhǔn)電壓積分的時間正比與輸入電壓。所以此方案并不是理想的選擇。 高精度逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器一般都帶有內(nèi)部基準(zhǔn)源和內(nèi)部時鐘，基于 51系列單片機構(gòu)成的系統(tǒng)設(shè)計時僅需要外接幾個電阻、電容。 ‘ 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換，一般具有采樣 /保持功能。所以我們需要選擇 14位或者精度更高的 A/D轉(zhuǎn)換器。 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 由 上 面對傳感器量程和精度的分析可知： A/D轉(zhuǎn)換器誤差應(yīng)在 3g 以下。為防止這種現(xiàn)象，可采取如下措施： （ 1）加強抗干擾措施，盡量避免較大的干擾電流進入電路； （ 2）加強電源穩(wěn)壓濾波措施， 在 A/D 轉(zhuǎn)換器電源入口處加退耦濾波電路，為防止窄脈沖波竄入在電解電容上再接一高頻濾波電容； （ 3） 在 A/D 轉(zhuǎn)換器的電源端接一限流電阻，可在出現(xiàn)晶閘管現(xiàn)象時，有效地把電流限定在允許范圍內(nèi)，以防止燒壞器件。 A/D 轉(zhuǎn)換器 的晶閘管現(xiàn)象。轉(zhuǎn)換結(jié)束后 A/D 轉(zhuǎn)換器內(nèi)部轉(zhuǎn)換結(jié)束信號觸發(fā)器置位，并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志電平。 A/D 轉(zhuǎn)換器的啟動轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)束。 A/D 轉(zhuǎn)換器的有關(guān)量程引腳。逐次逼近型屬于中速A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為納秒 級，用于個通道過程控制和聲頻數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。不同類型的 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率大不相同。在系統(tǒng)中， A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率應(yīng)比系統(tǒng)允許引用誤差高一倍以上。 A/D 轉(zhuǎn)換器 A/D 轉(zhuǎn)換器 選用 的原則： A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。 18V；最大電源電流為 ；最大輸入失調(diào)電壓為 125? V；頻帶寬度為 120kHz（在G=100 時）。 AD620 在外接南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 電阻 Rg 時，可實現(xiàn) 1~1000 范圍內(nèi)的任意增益；工作電源范圍為177。 在接口圖（ ）中， 通過改變可變電阻 R3 的阻值大小來改變放大器的增益，放大器增益計算公式如下： 13KG R ??? （ ） AD620 具有體積小、功耗低、精度高、噪聲低和輸入偏置電流低的特點。因此 （ ） 設(shè)圖（ ）中電阻 R1=R2=R，則 A A2 兩輸出端的電壓差 U12 為 )( 2112 RgRRiU G ??? （ ） 將式（ ）代入式（ ）得 放大器的增益 Av 為 （ ） 可見，僅需調(diào)整一個電阻 Rg，就能方便的調(diào)整放大器的增益。 以 AD620 為例， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示： 南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 RgVVi ininG ????)21)(( RgRVV inin ??? ??))(21(12 ?? ?????? ininO VVRgRUV)( ?? ?? inin OV VV UA)21( RgR???圖 AD620的內(nèi)部等效圖 接口如下圖所示： 圖 AD620的接口圖 電路的工作原理： A A2 工作在負(fù)反饋狀態(tài)，其反向輸入端的電壓與同相輸入端的電壓相等 。 方案三 采用專用儀表放大器，如： AD620， INA126 等。 缺點：此電路要求 R R4 相等，誤差將 會影響輸出精度，難度較大。 優(yōu)點：輸入級加入射隨放大器，增大了輸入阻抗，中間級為差動放大電路，滑動變阻器 R6 可以調(diào)節(jié)輸出零點，最后一級可以用于微調(diào)放大倍數(shù)，使輸出滿足滿量程要求。 方案二 由高精度低漂移運算放大器構(gòu)成差動放大器。由于 A/D 轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號就會直接影響最后的測量精度。 我們 考慮 了 以下幾種方案： 方案一 利用普通低溫漂運算放大器構(gòu)成多級放大器。 能附加一些適應(yīng)特定要求的電路。 在預(yù)定的頻帶寬度內(nèi)有穩(wěn)定準(zhǔn)確的增益、良好的線性，輸入漂移和噪聲應(yīng)足夠小以保證要求的信噪比。 否則，放大器的負(fù)載效應(yīng)會使所測電壓造成偏差。傳感器的輸出信號不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。這一環(huán)節(jié)目前主要依靠由集成運算放大器 的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放大器來完成。 前級放大器部分 經(jīng)由傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)換后輸出的信號一般電平較低；經(jīng)由電橋等電路變換后的信號亦難以直接用來顯示、記錄、控制或進行 A/D 轉(zhuǎn)換