电子秤的设计毕业设计(3)

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图3-2AT89C52与IC7109的连接

A/D转换器ICL7109的输入电压变化范围是-10V～+10V，传感器的输出电压信号在0～20mv左右，因此放大器的放大倍数在500～600左右。由于 ICL7109对高频干扰不敏感，所以滤波电路主要针对工频及其低次谐波引入的干扰。因为压力信号变化十分缓慢，所以滤波电路可以把频率做得很低。ICL7109 主要有如下特性：(1)高精度(精确到 1/212=1/4096)；(2) 低噪声(典型值为 15μVP-P)；(3)低漂移(<1μV/℃)；(4)高输入阻抗(典型值 1012?)；(5)低功耗 (<20mW)；(6)转换速度最快达 30 次/秒，当采用 3.58MHz 晶振作振源时，速度为 7.5 次/秒；(7)片内带有振荡器，外部可接晶振或RC 电路以组成不同频率的时钟电路；(8)12 位二进制输出，同时还有一位极性位和一位溢出位输出；(9)输出与 TTL 兼容，以字节方式(分高低字节)三 态输出，并且具有 VART 挂钩方式，可以用简单的并行或串行口接到微处理系统；(10)可用 RVNHOLD(运行/保持)和 STATUS(状态)信号监视 和控制转换定时；(11)所有输入端都有抗静电保护电路。

本系统采用直接接口方式，7109 的 MODE 端接地，使 7109 工作于直接输出方式。振荡器选择端(即OS 端，24 脚)接地，则 7109 的时钟振荡器以晶体振荡器工作。由传感器传来的微弱信号经放大器放大后为 0～5V，这时噪声的影响不是主要的，可把积分电容 CINT选大一些，使 CINT=2CAZ，选 CINT= 0.33μF，CAZ=0.15μF，通常 CINT 和 CAZ 可在 0.1μF 至 1μF 间选择。积分电阻 RINT 等于满度电压时对应 的电阻值(当电流为 20μA、输入电压=4.096V 时，RINT=200k?)，此时基准电压 V+RI 和 V-RI 之间为 2V，由电阻 R1、R3 和电位器 R2 分压取得。本电路中，CE/LOAD 引脚接地，使芯片一直处于有效状态。RUN/HOLD(运行/保持)引脚接+5V，使A/D 转换连续进行。

A/D 转换正在进行时，STATUS 引脚输出高电平，STATUS 引脚降为低电平时，由 P2.6 输出低电平信号到 ICL7109 的 HBEN，读高 4 位数 据、极性和溢出位；由 P2.7 输出低电平信号到 LBEN，读低 8 位数据。本系统中尽管 CE/LOAD 接地，RUN/HOLD 接+5V，A/D 转换连续进 行，然而如果 89C52 不查询 P1.0引脚，那么就不会给出 HBEN、LBEN 信号，A/D 转换的结果不会出现在数据总线 D0～D7 上。不需要采集数据 时，不会影响 89C52 的工作，因此这种方法可简化设计，节省硬件和软件。STATUS作为中断请求信号与单片机的中断输入端相连。由于采用了3.58MHz的晶振并经58分频，故7109完成一次转换所需的时间为T=8192（脉冲周期）×58/3.58=132.72ms,即转换速率为7.5次/秒。7109输出的12位数据及极性、过量程标志分别由HBEN和LBEN控制，分两次送入单片机。

3.2 单片机控制系统

该智能电子秤采用ATM公司的AT89C52作为CPU，它是一种低功耗高性能的八位CMOS微控制器，与MCS-51微控制器件兼容本设计的控制电路。以单片机89C52为控制中心，负责接收数据和外接设备的信号，再处理数据，发出控制信号，以达到所需的要求。89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用

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INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。80C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。

89C52单片机的引脚功能

本系统控制电路所采用的单片机是89C52，它是40引脚，DPI封装的集成电路芯片。随着半导体工艺的成熟和生产的工业化，使它的价格越来越低，是经济型系统首选机型。89C52具有丰富的I/O接口，内置定时计数器和中断系统。各引脚分布和功能如下: 1.主电源引脚

单片机能够工作，需要电能，就少不了通过一个引脚给单片机提供电源。单片机使用的是+5V电源，在本系统中，有专门的辅助电源，产生+5V电压，从40脚VCC接入，一般要接+5V电源，加引脚是一个接地引脚。 2.外接晶体振荡器的引脚

单片机是一种时序电路，只有在提供脉冲信号的作用下，才能正常工作。因为不同用户对单片机的速度要求的不一样，因此在单片机的内部，并没有集成晶体振荡器，而由用户根据具体的控制情况和要求选择外接。但外接的晶体振荡器的振荡信号，还不足以驱动单片机内部的时钟电路，因此，在89C52的内部，都设计一个高增益的放大器将外接的晶体振荡器产生的信号放大。在原理图的18和19引脚，X1和X2就分别是放大器的输出和输入端。在本系统中，我们选用单片机的振荡周期为12MHZ。所以，采用外接12MHz晶体振荡器，同时外加30PF电容，构成时钟振荡。 3.I/O口第一功能

89C52有强大的I/O接口分别是P0.0－P0.7，Pl.0－P1.7，P2.0-P2.7，P3.0-P3.7，一共有32个引脚，这32个引脚都可以作为输入/输出用，这32个引脚，就构成了89C52的4个并行I/O接口，完成数据的传送和控制。 4.控制信号引脚:

ALE:地址锁存允许输出信号。ALE信号是以晶体振荡频率的六分之一的固定频度周期性出现的正脉冲信号。每出现一次，就意味着CPU要进行一次从程序存储器取指令字节的操作。即使不访问外部存储器，也会在ALE引脚上以同样的频率了出现正脉冲。因此可以将这个正脉冲作为外部时钟或外部定脉冲使用。RST:复位信号，用于单片机的初始化操作。EA:内部和外部程序存储器的访问控制信号。当EA为高电平时，既可访问片内程序存储器，也可访问外部的程序存储器。这就取决于PC值的大小。若PC值在内部程序存储器的容量范围内，就访问内部的程序存储器。所以当EA为高平时，如果地址小于8K(89C52内部有8K的程序存储器)，访问内部程序存储器。本系统的程序大约占2K的程序存储器，所以没有扩展外部程序存储器，故EA接为+5V高电平。 5.I/O口第二功能

由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚数目是有限的。MCS-52系列把芯片引脚数目

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定为40个，但单片机为实现其功能所需要的信号数目却远远超过这个数，为解决这个矛盾，当引脚数量有限时，唯一可行的办法，即给其中的一些信号引脚赋以双重功能。对于同一系列中各种型号的单片机，其引脚的基本功能是相同的，所不同的是引脚的第二功能。有的引脚的第二功能比它的第一功能还有用，有时可以不利用它的基本功能，但是不能没有它的第二功能，缺少了它的第二功能，单片机甚至不能工作。P0~P3口的基本功能都是作为通用的双向I/O口，它们的第二功能分别如下: P0口:该压力水罐智能供水系统仅用内部存储器时，所以仅使用P2口的通用I/O口的功能。

Pl口:P1口只能作为通用的I/O口使用。P2口:该压力水罐智能供水系统仅用内部存储器时，所以仅使用P2口的通用I/O口的功能。

P3:在51单片机中，P3口的8引脚都具有特定的第二功能，而且都是很重 要的功能。

P3口的第二功能

引脚 信号名称 第二功能

P3.0 RXD 串行接收时，串行数据的输入口 P3.1 TXD 串行发送时，串行数据的输出口 P3.2 /INT0 外部中断0的中断请求信号输入端 P3.3 /INT1 外部中断1的中断请求信号输入端

P3.4 T0定时器0 作为外部计数时，外部计数脉冲输入端 P3.5 T1定时器1 作为外部计数时，外部计数脉冲输入端 P3.6 /WR 访问外部数据存储器写信号输出端 P3.7 /RD 访问外部数据存储器读信号输出端

单片机各端口的第二功能完全是自动的，不需要用指令来转换。如P3.6、P3.7分别是WR、RD信号，当单片机外接RAM或有外部I/O口时，它们被用作第二功能，它们就自动充当着传输“写”或“读”信号的作用，不能作为通用I/O口时，也就是说，只要CPU执行到MOVX指令，就会有相应的信号从P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令说明.P3口的第二功能信号都是单片机的重要控制信号.因此在实际使用时，都是按需要选用其第二功能信号，剩下的才以第一功能的身份做数据I/O口使用.

单片机的P0口与A/D转换器的数据线、控制线直接相连。键盘、显示器通过8279与单片机相接，单片机的P1口与8279的数据口相接，键盘的行线接8279的RL0—RL3， SL0—SL3经74LS138译码输出，连接键盘的列线， SL0—SL3又由74LS154译码输出到显示器LED的各个位的公共阴极。输出线OUTB0—OUTB3、OUTA0—OUTA3作为一个8位段选码数据输出端口，在连接32键以内的简单键盘时，CNTL、SHIFT输入端可接地。74ALS244芯片是8279作为LED数码管显示器的段选码输出端口的同相驱动芯片。

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图3-3AT89C52引脚接线图

3.3键盘显示接口电路

本设计系统除了前面所述的四个结构外，还需要用到人机联系部件以便接收各种命令和数据，即价格，重量的数据输入清零。集成芯片8279就是如上所述的一种功能较完善的键盘接口电路，它还具备显示接口的功能。8279芯片作为通用接口电路，一方面接受来自键盘的输入数据并进行预处理，另一方面实现对显示数据的管理和对数码显示器的控制。

本系统中有13位LED显示器，4×4键盘和8279的接口电路。图中键盘的行线接8279的RL0—RL3，8279选用外部译码方式，SL0—SL3经74LS138译码输出，连接键盘的列线，因显示位数比较多，所以要用到4线-16线译码器74LS154，SL0—SL3又由74LS154译码输出，经7407驱动后到显示器LED的各个位的公共阴极。输出线OUTB0—OUTB3、OUTA0—OUTA3作为一个8位段选码数据输出端口，控制LED显示器

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每一位数码管显示的内容，当从一位LED数码管向下一位切换时，由消隐输出线BD输出低电平，74LS154译码产生低电平，使74LS138输出全为高电平。此时，在8位段数据输出端口输出下一个LED显示位的显示内容。74LS138译码循环产生低电平，8位段数据输出端口也依次把公共阴极为低电平位的显示位中的显示内容分别显示出来，当这一过程很快显示时，人们就会在几个LED中看到了显示出来的不同内容。在连接32键以内的简单键盘时，CNTL、SHIFT输入端可接地。74LS07芯片是8279作为LED数码管显示器的段选码输出端口的同相驱动芯片。

图3-4芯片8279的引脚接线

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