电气毕业论文_基于单片机的高精度电子秤设计(编辑修改稿)

电气毕业论文_基于单片机的高精度电子秤设计(编辑修改稿)内容摘要：

拉电阻。 在 flash 编程 时， P0口也用来接收指令 字节 ；在 程序 校验时 ，输出指令字节。 程序 校验 时，需要外部上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 此外， 和 分别作 定时器 /计数器 2的外部计数输入（ ）和 定时器 /计数器 2 的触发输入（ ）。 在 flash 编程 和校验时， P1 口接收低 8 位地址字节。 引脚 号第二功能： T2（ 定时器 /计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出 T2EX（定时器 /计数器 T2 的捕捉 /重载触发信号和方向控制） MOSI（在 系统编程 用） MISO（ 在系统编程 用） SCK（ 在系统编程 用） P2 口： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 AT89S52 引脚图 PLCC 封装 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写 “1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 在访问外部 程序存储器 或用 16 位地址读取 外部数据 存储器 （例如执行 MOVX @DPTR） 时， P2 口送出高八位上海海洋大学 2020 届毕业设计（论文） 基于单片机的高精度电子秤设计 第 9 页 共 33 页 地址。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据 存储器时， P2口输出 P2 锁存器 的内容。 在 flash 编程和校验时， P2口也接收高 8位地址字节 和一些 控制信号。 P3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p3 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 P3口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功 能）使用，如下表所示。 在 flash 编程和校验时，P3 口也接收一些 控制信号。 端口 引脚 第二功能： RXD(串行输入口 ) TXD(串行输出口 ) INTO(外中断 0) INT1(外中断 1) TO(定时 /计数器 0) T1(定时 /计数器 1) WR(外部数据 存储器 写选通 ) RD(外部数据 存储器 读选通 ) 此外， P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存 编程 和 程序 校验的 控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出 现两个 机器周期 以上高电平将是 单片机 复位。 ALE/PROG：当访问外部 程序存储器 或数据 存储器 时， ALE（ 地址锁存 允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问 外部数据 存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对FLASH 存储器 编程 期间，该 引脚 还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对 特殊功能寄存器 （ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该 引脚 会被微弱拉高， 单片机 执行外部 程序 时，应设置 ALE禁止位无效。 PSEN： 程序 储存允许（ PSEN）输出是外部 程序存储器 的读选通信号，当 AT89S52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个 机器周期 两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据 存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP：外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部 程序存储器 （地址为 0000HFFFFH）， EA端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1 被 编程 ，复位时内部会锁存 EA 端状态。 如EA 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储器的指令。 FLASH 存储器 编程 时，该 引脚上海海洋大学 2020 届毕业设计（论文） 基于单片机的高精度电子秤设计 第 10 页 共 33 页 加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2：振荡 器反相放大器的输出端。 数据采集模块 选型 压力传感器原理 最普遍的电子秤应用桥式 压力 传感器实现， 压力 传感器的输出电压直接与放在其上的重量成比例。 图 23 是一个 典型的称重电桥－一个具有至少两个可变桥臂的 4 电阻结构的电桥，所称重量引起的电阻变化可产生一个叠加在 V（电源电压的一半）共模电压之上的差分电压。 图 23 称重传感器的基本电路 电桥线路如图 23 所示，它是以应变片或电阻元件作为电桥桥臂。 可取 1R 为应变片、 1R 和 2R 为应变片或 1R ～ 4R 均为应变片等几种形式。 A 、 C 和 B 、 D 分别为电桥的输入端和输出端。 根据电工 学原理，可导出当输入端加有电压 IU 时，电桥的输出电压为 : 当 0OU 时，电桥处于平衡状态。 因此，电桥的平衡条件为 4231 RRRR 。 当处于平衡的电桥中各桥臂的电阻值分别有 1R 、 2R 、 3R 和 4R 的变化时，可近似地求得电桥的输出电压为 :  4321IO 4   KUU上海海洋大学 2020 届毕业设计（论文） 基于单片机的高精度电子秤设计 第 11 页 共 33 页 由此可见，应变电桥有一个重要的性质：应变电桥的输出电压与相邻两桥臂的电阻变化率之差 , 相对邻两桥臂的电阻变化率之和成正比 .对于平衡电桥，如果相邻两桥臂的电阻变化率大小相等、符号相同 ，或相对两桥臂的电阻变化率大小相等、符号相反，则电桥将不会改变其平衡状态，即保持0OU。 如果电桥的四个桥臂均接入相同的应变片 ，则有 : 式中， 1 ～ 4 分别为接入电桥四个桥臂的应变片的应变值。 压力传感器选型 系统采用 压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。 其工作原理是基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。 压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。 目前多用于加速度和动态力或压力的测量。 压电器件的弱点：高内阻、小功率。 功率小，输出的能量微弱，电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。 电阻应变式传感器是一种利用 电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。 电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。 导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。 电阻应变片把机械应变信号转换为 △ R/R 后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。 因此，要采用转换电路把应变片的 △ R/R 变化转换成电压或电流变化。 其转换电路常用测量电桥。 直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布 电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。 图 23 为一直流供电的平衡电阻电桥， inE 接直流电源 E：    I4321 4231O URRRR RRRRU    4 43 32 21 1IO 4 RRRRRRRRUU上海海洋大学 2020 届毕业设计（论文） 基于单片机的高精度电子秤设计 第 12 页 共 33 页 )( 43 421 1 RR RRR RE ))(( 4321 4231 RRRR RRRRE  3421 RRRR    )()()()( )()( 22 RRRRRRRR ERRRRuo  ERR 图 24 传感器内部连接图 当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出。 当忽略电源的内阻时，由分压原理有： ADABBDo uuuu  = （ ） 当满足条件 R1R3=R2R4 时，即 （ ） ou =0，即电桥平衡。 式（ ）称平衡条件。 应变片测量电桥在测量前使电桥平衡，从而使测量时电桥输出电压只与应变片感受的应变所引起的电阻变化有关。 若差动工作，即 R1=R△ R,R2=R+△ R,R3=R△ R， R4=R+△ R,按式（ ），则电桥 输出为 () 上海海洋大学 2020 届毕业设计（论文） 基于单片机的高精度电子秤设计 第 13 页 共 33 页 Ek 应变片式传感器有如下特点： （ 1）应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。 （ 2）分辨力和灵敏度高，精度较高。 （ 3）结构轻小，对试件影响小， 对复 杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。 （ 4）商品化，使用方便，便于实现远距离、自动化测量。 调理电路选型 本设计采用的是 称重传感器专用模拟 /数字（ A/D）转换器芯片 —— HX771。 HX711 是一款专为高精度称重传感器而设计的 24 位 A/D 转换器芯片。 与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。 降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。 该芯片与后端 MCU 芯片的接口和编程 非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。 输入选择开关可任意选取通道 A或通道 B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。 通道 A的可编程增益为 128 或 64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为177。 20mV 或177。 40mV。 通道 B 则为固定的 32 增益，用于系统参数检测。 芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的 A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。 芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。 上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。 上海海洋大学 2020 届毕业设计（论文） 基于单片机的高精度电子秤设计 第 14 页 共 33 页 图 25 HX711 内部方框图 显示器选型 本设计采用 1602LCD 液晶屏作为显示模块。 1602LCD 液晶屏 具有 微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点 ，且外围电路简单。 现在字符型液晶显示模块已经是单片机应。