基于单片机的电子称设计(5)

（2） CE:控制时钟输入端。

（3） R/C:功能选择。R/C为低电平时，起动转换;R/C为高电平时读出。 当派CS=0、CE=1,R/C=O时，启动A/D进行转换。 当CS=0、CE=1,R/C=1时，允许数码读出。 （4） A。端控制转换时间

A。线通常接计算机地址总线的最低位。

进行转换时，若A。为低电平，完成12位转换;A。为高电平，则进行8位转换。在读数据时，A。为低电平，高8位数据有效; A。为高电平，低4位数据有效。 （5） 12/8脚决定数据输出格式

12/8接低电平时，数据输出由两个8位字节构成。 12/8接高电平时，数据输出由一个12位字节构成。 （6） 状态输出信号STS(28脚)

输出信号STS表示转换状态，当转换开始时，STS是高电平;当转换结束时，STS是低电平。

4.4.2 AD574的工作原理

AD574内部由两个芯片混合集成，一片是12位D/A转换器AD565，包括高速电流源电路，激光微调精密电阻网络，参考电压源，输入比例电阻(包括双极性偏移电阻)。

另一片是采用线性相容的集成注入逻辑工ZL工艺制造的，包括低功耗逐次比较寄存器、转换控制电路、时钟电路、输出缓冲器和高分辨率的比较器等。图4-8给出了AD574的内部结构原理图。

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图4-8 AD574的内部结构原理图

AD574采用逐次比较方式完成转换。当逻辑控制电路接到转换指令时，立刻启动时钟电路，同时将逐次比较寄存器SAR清0。这时输入信号首先同D/A转换器的最高位输出的电压相比较。判断取舍，然后在时钟的控制下，按顺序进行逐次比较，一直到A/D转换器输出的数码都被确定，SAR向逻辑控制电路送回结束信号时，转换结束，时钟脉冲使输出状态变低。当外部加入读数据指令时，逻辑控制电路可以发出指令读出数据。 4.4.3 单片机和AD574的接口设计

AD574和单片机系统的基本组成主要有单片机、A/D转换器和计算机接口。其中单片机是系统的核心部分,主机通过接口启动单片机工作,以使CPU资源向其它请求开放。单片机发出控制信号以启动A/D转换器进行采样,然后将转换结果存入双端口SRAM。当RAM中的数据达到一定数量时,单片机向计算机发出中断请求。主机接到请求后进入中断服务程序,并向单片机发出命令,以决定是否继续采样,同时将SRAM内的数据读入内存。

系统的硬件设计在连接上应主要考虑三总线(控制总线、地址总线、数据总线)的连接。图4-9所示是一个A/D转换器与单片机的接口电路。

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图4-9 AD574与AT89S52的接口电路

图中A/D转换器选用的是美国AD公司的AD574,单片机则选用AT89S52。其中,AD574是1个完全的单片式12位逐次比较型A/D转换器,它带有可以直接与8位或16位总线接口的三态缓冲器,因而不需要再加锁存器。由于AD574片内自带高精度参考电压和时钟,因此不需要外部电路和时钟就可以全速工作,是一种比较常用的中速A/ D转换芯片。AD574完成1次全12位转换最多需要35μs,适合于转换速率低于30kb/s的应用领域。

由于该接口系统要求各路信号测量同步,即同时启动各A/D转换器进行转换。因此, 8031必须完成同时启动、分别读出转换结果的任务。 现将AT89C51的主要任务分述如下:

(1)接收主机的采样命令。即利用P1.7口并采用查询方式等待主机发出采样命令,当其为低电平时,启动采样过程。

(2)启动采样。AT89S52利用P2.7经过反相后控制AD574的读出和启动转换控制线R/C,并再经过一与非门和反相器来控制片选线CS(低电平有效)。当P2.7为高电平时,所有AD574都处于待启动状态,即设定各AD的启动地址均为#FFFFH。AT89S52的WR、RD经过与非门接到AD574的使能端,任意有效信号都会使能AD。

(3)读取并存储转换结果。所有AD转换结束与否的判断均由P1口的低4位来进行,当低4位均为低电平时,表示所有转换都已结束。需要对转换器分配地址,以逐一读出转换结果。进行读取操作时,地址应为对应存储器单元的操作地址,因为存储器单元地址的末尾2位数依次为00、01、10、11,因此,对单元操作也就是表示对相应编号的A/ D转换器进行了读操作。这种方式可以使系统所能操作的A/D数达10片之多。

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(4)向主机发出中断申请。在当前存储区满后,要向主机发出中断请求,以向主机传送数据。因为每一存储区为1kB,所以,利用存储数据时,P2.2的状态可以判断是否已被完全占用。

在图4-9中由于AD574片内有时钟,故无需外加时钟信号。该电路采用单极性输入方式,可对0~10V或0~20V模拟信号进行转换。转换结果的高8位从D11~D4输出,低4位从D3~D0输出,并且直接和单片机的数据总线相连。转换遵循左对齐原则,D3~D0应接单片机数据总线的高半字节。为了实现启动A/D转换和转换结果的读出,AD574的片选信号CS由地址总线的次低位A1(P0.1)提供,在读写时,A1应设置为低电平。AD574的CE信号由单片机的WR和A7(P0.7)经一级或非门产生。R/C则由RD和A7经一级或非门提供。可见在读写时,A7亦应为低电平。输出状态信号STS接到P3.2端可供单片机查询判断A/ D转换是否结束。AD574的A0由地址总线的最低位A0(P0.0)控制,可用于实现全12位转换,并将12位数据分两次送入数据总线。

理论上, AD574的功耗是390mW,但连续工作时,由于AD574升温较快而影响测量精度,所以最好加上一定的散热措施,如加散热器或风扇等。 4.4.4 使用AD574应用注意事项

(1) AD574内部模拟地和数字地是分开的，分别经两个端子引出。在外部应把模拟直接引至输入模拟量的零线。全装置的模拟地和数字地只允许在一点相连以防止数字零线回路上通过电流造成的压降窜入模拟量输入回路而引起A/D转换的噪声。

(2) 在8位工作状态时，A。高电平时，寻址位的低四位全是O。

(3) 建议在读数据期间，A。不要改变状态。因为这可能产生不平衡和扰乱三态门的时序，引起争用外部总线的现象，而且还可能引起AD574的损坏。 (4 ) 12/8脚与TTL不兼容，必须直接接到V。或数字地上。

(5) 要保证AD574的高精度，使用时必须特别注意电源滤波、高频噪声抑制和进行细心调整，三组电源引脚都必须加接退藕电容，可采用47pF与0.1pF电容并联的办法。

(6) 系统布线时，模拟输入信号要尽量远离逻辑电路。

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第五章 结论与体会

5.1设计结论

在基于单片机的电子秤设计中，单片机，AD转换器，传感器等的选型至关重要。 关系着电子称的的精密度与准确度。

本次设计通过称重传感器将信号传输至放大电路，经过放大电路处理后，送至AD转换器，经过AD转换器实现数/模转换后送至单片机中，再由单片机来接收和处理，最后经过显示电路由LCD显示出来，实现电子称的称重。

5.2 设计体会

在本次设计中，由于在开始设计之前我对整体的设计思路要有一个清晰的认识，通过与队友以及老师的交流，我体会到了很多。

本次设计中的电子称就是在传感器的基础上设计而成的，传感器的优劣关系着电子秤的成败。因此，充分了解有关智能仪器、单片机、传感器以及各部分之间的关系才能达到要求。传感器的精密度，它将直接影响电子称的称重准确度。课设时如果传感器发出的信号不是很稳定，称重时误差就会很大。如果使用精密度较高的传感器，效果会好的多。在数据采集处理阶段时，是对传感器发出的信号进行量化、采集，主要分为信号放大、采集，然后进行A/D转换。在对传感器输出的信号进行放大时，应选取合适的运算放大电路。最好是预先计算好应放大的位数，以便选取。

通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我对单片机、传感器、AD转换器等的基本原理和使用向前迈了一大步，为以后踏入社会打下良好的基础。

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