精品毕业论文--基于at89s52单片机的多功能电子秤设计

精品毕业论文--基于at89s52单片机的多功能电子秤设计内容摘要：

放大器的增益 ， 基于以上分析，我们决 定采用制作方便而且精度很好的专用仪表放大器 INA126。 A/D 转换器 A/D 转换器是一种能把数入模拟电压或电流变成与它成 正比的数字量。 即能把被控对象的各种模拟信息变成计算机可以识别的数字信息。 A/D 转换器的种类很多，从原理上通常可分为以下四种：计数器式 A/D 转换器 ，双积分式 A/D 转换器 ，逐次逼近式 A/D 转换器 ，并行 A/D 转换器。 计数器式 A/D 转换器 的结构很简单，但转换速度也很慢，所以很少采用。 双积分式 A/D 转换器 的抗干扰能力很强，转换精度也很高，但速度不够理想，常用于数字式测量仪表中。 并行 A/D 转换器 的转换速度最快，但因结构复杂而造价较高，故只用于那些转换速度极高的场合。 计算机中广泛采用逐次逼近式A/D 转换 器 作为接口电路，它的结构不太复杂，转换速度也高。 逐次逼近式 A／ D转换器是采样速率低于 5MSPS(百万次采样每秒 )的中高分辨率应用的常见结构，其分辨率一般为 8位～ 16 位， 逐次逼近型 A/D 转换，一般具有采样 /保持功能。 采样频率高， 功耗比较低，是理想的高速、高精度、省电型 A/D 转换器件 ， 因而具有较宽的应用范围，如便携式／电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据／信号采集器等。 顾名思义，逐次逼近式 A／ D转换器实质上是实现二进制搜索算法，内部电路可以运行在几 MHz， A／ D 转换器采样速率是该数值的分数，主要 由逐次逼近算法确定。 ADC0809 是一个 8 通道 8位 逐次逼近式 A／ D转换器 ,带有 8位 A/D 转换器、8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的 CMOS 组件。 它的工作电压范围比较宽，精度也比较高。 它的输入模拟电压是 0~5V，是单极性的。 它的转换速度是 100us。 故我们最终选择 逐次逼近式 A／ D转换器 ADC0809。 11 键盘处理部分方案论证 由于电子秤需要设置单价（十个数字键），还有复位，删除等功能，总共需要设置 24 个键，键盘的扩展有采用以下方案： 采用矩阵式键盘：矩阵式键盘的特点是把检测线分成两组，一组 为行线，一组列线，按键放在行线和列线的交叉点上。 图 给出了一个 3X8 的矩阵键盘结构的键盘接口电路，图中的每一个按键都通过不同的行线和列线与主机相连。 3X8的矩阵式键盘共可安装 24个键，但只需要 11条测试线。 当键盘的数量大于 8 时，一般都采用矩阵式键盘。 图 矩阵式键盘 显示电路部分的选择 方案 一 、 采用带字库的 LCD 显示。 可以采用串行传输， LCD 的全中文界面显示，使得显示内容丰富。 但它的 可视偏转角度过小 ， 往往是只能从正面观看，从侧面看就会出现较大的亮度和色彩失真。 容易产生 影像拖尾现象 ， 足够快的响应时间才能保证画面的连贯。 并且很容易坏，寿命很短，价格相对而言也比较高。 方案 二 、 采用 LED 数码管显示。 数码管只能显示有限的数字和符号， 显示 内容少。 但发光效率高，生产成本低，性能稳定，高效，节能寿命长， 颜色鲜艳，易于观察，经济实惠， 性价比高。 可减少接口数目， 同时 LED还 有节能、安全和环保等优点。 对于该题而言，因为显示的内容并不多，所以选用 LED 显示会更好。 超量程报警部分的选择 智能仪器一般都具有报警和通讯功能，报警主要用于系统运行出错，当测量的数据超过仪表量程或者是 超过用户设置的上下限时为提醒用户而设置。 在本系统中，设置报警的目的就是在超出电子秤测量范围时，发出声光报警信号，提示用户，防止损坏仪器。 12 超限报警电路是由单片机的 I/O口来控制的，当称重物体重量超过系统设计所允许的重量时，通过程序使单片机的 I/O 值为高电平，从而三极管导通，使蜂鸣器 BELL 发出报警声，同时使报警灯发光。 13 3 硬件电路设计 AT89S52 的最小系统电路 根据设计要求与设计思路，此电路由单片机 AT89S52，压力传感器，前端信号处理， A/D转换器，键盘控制，报警电路和 LED 显示等部分组成。 在本系统中，用于称量的主要器件是称重传感器（一次变换元件），称重传感器在受到压力或拉力时会产生电信号，受到不同压力或拉力时产生的电信号也随着变化，而且力与电信号的关系一般为线性关系。 由于称重传感器一般的输出范围为 0～ 20mv,对 A/D 转换或单片机的工作参数来说不能使 A/D 转换和单片机正常工作，所以需要对输出的信号进行放大。 由于传感器输出的为模拟信号，所以需要对其进行 A/D 转换为数字信号以便单片 机接收。 单片机根据称重传感器输出的电信号计算出物体的重量。 单片机芯片 AT89S52 介绍 单片机的全称为单片微型计算机（ SingleChip Microputer）或微型控制器（ Microcontroller）。 它在一块芯片上集成了中央处理单元 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、定时器 /计数器和多种输入 /输出（ I/O），如并行I/O、串行 I/O 和 A/D 转换器等。 就其组成而言一块单片机就是一台计算机。 典型的结构如图 所示。 由于它具有许多适用于控制的指令和硬件支持而广泛应用于 工业控制、仪器仪表、外设控制、顺序控制器中，所以又称为微控制单元（ MCU）。 MCS51系列单片机，是 Intel 公司继 MCS48系列单片机之后，在 1980 年推出的高档 8 位单片机。 ATMEL89 系列单片机是 ATMEL 公司的以 8031 核构成的 8位 Flash单片机系列。 这个系列单片机的最大特点就是在片内含有 Flash存储器，AT89S52 单片机是 ATMEL 公司新近推出的高档型 AT89S 系列单片机中的增强型产品。 压力传 感器 前端信 号处理 A/D 转换器 单片机 AT89S52 LED 显示 键盘控制 图 硬件电路设计框图 报警电路 14 图 单片机结构框图 AT89S52 单片机是一种低功耗高性能的 CMOS8 位微控制器，内置 8KB可在线编程闪存。 该器件采用 Atmel 公司的高密度非易失性存储技术生产，其指令与工业标准的 80C51 指令集兼容。 片内程序存储器允许重复在线编程，允许程序存储器在系统内通过 SPI 串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。 通过把通用的8位 CPU 与可在线下载的 Flash 集成在一个芯片上， AT89S52 便成为一个高效的微型计算机。 它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。 其结构框图如图 所示。 AT89S52 的主要特性如下： （ 1） 兼容 MCS51 产品 （ 2） 8K字节可擦写 1000 次的 在线可编程 ISP 闪存 （ 3） 到 的工作电源范围 （ 4） 全静态工作： 0Hz ～ 24MHz （ 5） 3级程序存储器加密 （ 6） 256 字节内部 RAM （ 7） 32条可编程 I/O线 （ 8） 3个 16位定时器 /计数器 （ 9） 8个中断源 （ 10) UART 串行通道 （ 11) 低功耗空闲方式和掉电方式 （ 12) 通过中断终止掉电方式 （ 13) 看门狗定时器 （ 14) 双数据指针 （ 15） 灵活的在线编程（字节和页模式 ） 15 图 AT89S52的结构框图 此外 ,AT89S52设计和配置了振荡频率可为 0Hz并可通过软件设置省电模式。 空闲模式下 ,CPU暂停工作 , 而 RAM定时计数器 ,串行口 ,外中断系统可继续工作 ,掉电模式冻结振荡器而保存 RAM的数据 ,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。 同时该芯片还具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三种封装形式 ,以适应不同产品的需求。 在本设计中我们使用的是 PDIP 封装形式。 单片机管脚说明 按照功能， AT89S52 的引脚可分为主电源、外接晶体振荡或振荡器、多功能I/O 口、控制和复位等。 图 AT89S52 的 PDIP 封装结构图。 16 图 AT89S52封装引脚图 引脚功能介绍如下： 1．多功能 I/O 口 AT89S52 共有四个 8位的并行 I/O 口： P0、 P P P3端口，对应的引脚分别是 ～ ， ～ ， ～ ， ～ ，共 32根 I/O线。 每根线可以单独用作输入或输出。 （ 1） P0端口，该口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。 在作为输出口时，每根引脚可以带动 8个 TTL 输入负载。 当把 “1 ” 写入 P0 时，则它的引脚可用作高阻抗输入。 当对外部程序或数据存储器进行存取时， P0 可用作多路复用的低字节地址 /数据总线，在该模式， P0口拥有内部上拉电阻。 在对 Flash 存储器进行编程时， P0 用于接收代码字节；在校验时，则输出代码字节；此时需要外加上拉电阻。 （ 2） P1端口，该口是带有内部上拉电阻的 8位双向 I/O 端口， P1 口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4个 TTL 输入。 对端口写 “1” 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。 P1口作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉 低的引脚会输出一个电流。 在对 Flash编程和程序校验时， P1 口接收低 8位地址。 另外， 与 可以配置成定时 /计数器 2的外部计数输入端（ ）与定时 /计数器 2的触发输入端（ ），如表 31所示。 17 表 31 P1口管脚复用功能 端口引脚 复用功能 T2（定时器 /计算器 2的外部输入端） T2EX（定时器 /计算器 2的外部触发端和双向控制） MOSI（用于在线编程） MISO（用于在线编程） SCK（用于在线编程 ） （ 3） P2端口，该口是带有内部上拉电阻的 8位双向 I/O端口， P2 口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4个 TTL 输入。 对端口写 “1” 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。 P2口作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 在访问外部程序存储器或 16 位的外部数据存储器（ 如执行 MOVX @DPTR 指令 ）时， P2口送出高 8 位地址，在访问 8 位地址的外部数据存储器（ 如执行MOVX @RI 指令 ）时， P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（ SFR）区中 P2 寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。 在对 Flash 编程和程序校验期间， P2口也接收高位地址或一些控制信号。 （ 4） P3端口，该口是带有内部上拉电阻的 8位双向 I/O端口， P3 口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4个 TTL 输入。 对端口写 “1” 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。 P3口作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那 些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 在 AT89S52 中，同样 P3 口还用于一些复用功能，如表 32所列。 在对 Flash编程和程序校验期间， P3口还接收一些控制信号。 表 32 P3端口引脚与复用功能表 端口引脚 复用功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外部中断 0） INT1（外部中断 1） T0（定时器 0 的外部输入） T1（定时器 1 的外部输入） WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通） 2． RST 复位输入端。 在振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使其单片机复位。 看门狗定时器（ Watchdog）溢出后，该引脚会保持 98个振荡周期的高电平。 在SFR AUXR（地址 8EH）寄存器中的 DISRTO 位可以用于屏蔽这种功能。 DISRTO 位的默认状态，是复位高电平输出功能使能。 3． ALE/PROG 地址锁存允许信号。 在存取外部存储器时，这个输出信号用于锁存低字节地址。 在对 Flash 存储器编程时，这条引脚用于输入编程脉冲 PROG。 一般情况下， ALE 是振荡器频率的6分频信号，可用于外部定时或时钟。 但是，在对外部数据存储器每次存取中，会跳过一个 ALE 脉冲。 在需要时，可以把地址 8EH中的 SFR寄存器的 0 位置为 18 “1” ，从而屏蔽 ALE 的工作；而只有在 MOVX 或 MOVC 指令执行时 ALE才被激活。 在单片机处于外部执行方式时，对。