基于單片機的簡易電子稱畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 器或用 16位地址讀取外部數據存儲器（例如執行 MOVX @DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2 口使用很強的內部上拉發送 1。在使用 8位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數據存儲器時， P2口輸出 P2鎖存器的內容。在 flash編 程和校驗時， P2口也接收高 8位地址字節和一些控制信號。 P3口： P3 口是一個有內 部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1” 時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3口亦作為 AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash編程和校驗時， P3口也接收一些 控制信號。 表 2： 引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出 ） INT0 (外部中斷 0) INT1 (外部中斷 1) T0（定時器 0外部輸入） T1定時器 1外部輸入） WR (外部數據存儲器寫選通 ) RD (外部數據存儲器寫選通 ) RST： 復位輸入。晶振工作時， RST腳持續 2 個機器周期高電平將使單片機復位 。看門狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。 DISRTO默認狀態下，復位高電平有效。 ALE/PROG ： 地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低第 3 章 系統硬件電路設計 16 8 位地址的輸出脈沖。在 flash編程時，此引腳 (PROG )也用作編程輸入脈沖。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。 然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時， ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH的 SFR的第 0位置 “1” ， ALE操作將無效。這一位置 “1” ， ALE 僅在執行 MOVX 或 MOVC指令時有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址為 8EH的 SFR的第 0位）的設置對微控制器處于外部執行模式下無效。 PSEN ： 外部程序存儲器選通信號 (PSEN )是外部程序存儲器選通信號。當AT89S52從外部 程序存儲器執行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時， PSEN 將不被激活。 EA /VPP： 訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。為了執行內部程序指令， EA 應該接 VCC。在 flash編程期間， EA 也接收 12伏 VPP電壓。 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。 XTAL2： 振蕩 器反相放大器的輸出端。 ? AT89S52的最小系統電路 AT89S52的最小系統電路 AT89S52單片機的最小系統由時鐘電路、復位電路等與單片機構成。單片機的時鐘信號用來提供單片機片內各種操作的時間基準，復位操作則使單片機的片內電路初始化，使單片機從一種確定的初態開始運行。 本次設計使用 AT89S52單片機的時鐘振蕩功能，因為時鐘電 路為單片機提供時鐘周期，如果沒有時鐘電路，單片機就沒有時鐘周期，就無法執行程序代碼，單片機就無法工作。 AT89S52中有一個用于構成內部震蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是該放大器的輸入和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器 [3]。如圖 2所示，外接石英晶體或者陶瓷諧振器以及電容 C1， C2接在放大器的反饋電路中構成并聯諧振電路。諧振器本身對外接電容 C C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小第 3 章 系統硬件電路設計 17 會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩定性、起振 的難易程度以及溫度的穩定性，所以本設計使用石英晶體，每個電容大小為 30pF。晶振的振蕩頻率是— 12MHZ之間，本設計選擇 12MHZ，因為晶振的頻率越高，則系統的時鐘頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快。 圖 2 時鐘振蕩電路 因為很多用戶設計完單片機系統，并在調試的過程中，可能會出現 “ 死機 ”或 “ 程序走飛 ” 等現象，所以本設計需要采用復位電路來使單片機復位，來防止這一現象的發生，復位電路設計的好壞，將直接影響系統的可靠性。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕 復位兩種方式，復位是單片機的初始化操作，除進入系統的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統處于死鎖狀態時，為擺脫困境，可以按復位鍵以重新啟動，也可以通過監視定時器來強迫復位。只需給單片機的復位引腳 RST加上大于 2個機器周期的高電平就可使單片機復位[3]，本設計采用的是上電復位電路，其主要特點是簡單，適用于簡單的電路，做起來還是比較方便的。 本設計采用的上電復位電路如圖 3所示，上電復位電路是通過外部復位電路的電容充電來實現的。當電源接通時只要 VCC的上升時間不超過 1ms。就可以實現自動上電復位。本 設計采用時鐘頻率為 6MHz，電容取 22μf, 電阻取 1KΩ 。 第 3 章 系統硬件電路設計 18 圖 3 上電復位電路 在本設計中，當電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。單片機的復位操作使單片機進入初始化狀態。 系統復位對于本系統是執行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬件狀態下。單片機的復位是由 RESET引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過 24個振蕩周期后， 51單片機即進入芯片內部復位狀態，而且一直在此狀態下等待，直到RESET引腳轉為低電平后，再檢查 EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執行芯片內部的程序代碼，若為低電平便會執行外部程序。 A/D 轉換器 ADC0832與 AT89S52單片機的接口電路 ADC0832 的介紹 ADC0832是美國國家半導體公司生產的一種 8位分辨率、雙通道 A/D轉換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受 單片機 愛好者及企業歡迎，其目前已經有很高的普及率。 ADC0832具有以下特點： ● 8 位分辨率； ● 雙通道 A/D轉換； ● 輸入輸出電平與 TTL/CMOS相兼容； 第 3 章 系統硬件電路設計 19 ● 5V 電源 供電時輸入電壓在 0~5V之間； ● 工作頻率為 250KHZ，轉換時間為 32μS ； ● 一般功耗僅為 15mW； ● 8P 、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC多種封裝； ● 商用級芯片溫寬為 0176。C to +70176。C? ，工業級芯片溫寬為 40℃ to +85℃ 下面 介紹 0832的引腳功能： ? CS 片選使能，低電平芯片使能 ? CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用 ? CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用 ? GND 芯片參考 0電位（接地） ? DO 數據信號輸出，轉換數據輸出 ? DI 數據信號輸入，選擇通道控制 ? CLK 芯片時鐘輸入 ? Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（ 復用） 圖 5 ADC0832芯片 ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉換芯片，其最高分辨可達 256 級，可以適應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。芯片轉換時間僅為 32μS ，據有雙數據輸出可作為數據校驗，以減少數據誤差，轉換速度快且穩定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數據輸入端，可以輕易的實現通道功能 的選擇。 這是我選擇 ADC0832 的主要原因。 第 3 章 系統硬件電路設計 20 ADC0832 與單片機接口電路設計 ADC0832 的 CS 作為選通信號，在時序圖中可以看到，以 CS 置為低電平開始，一直到置為高電平結束。 CLK 提供時鐘信號，我們要注意看 CLK 的信號的箭頭指向，向上為上升沿有效，向下為下降沿有效。 DI、 DO作為數據端口。當ADC0832 未工作時其 CS 輸入端應為高電平，此時芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當要進行 A/D 轉換時，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時 由處理器向芯片時鐘輸入端 CLK 輸入時鐘脈沖， DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數據信號。在第 1個時鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號。在第 3 個脈沖下沉之前 DI端應輸入 2位數據（ SGL、 Odd）用于選擇通道功能，當此 2位數據為 “1” 、 “0” 時，只對 CH0 進行單通道轉換。當 2位數據為 “1” 、“1” 時，只對 CH1 進行單通道轉換。當 2位數據為 “0” 、 “0” 時，將 CH0作為正輸入端 IN+， CH1 作為負輸入端 IN進行輸入。當 2 位數據為 “0” 、 “1”時，將 CH0 作為負輸入端 IN， CH1 作為正 輸入端 IN+進行輸入。 在完成輸入啟動位、通道選擇之后，就可以開始讀出數據，轉換得到的數據會被送出二次，一次高位在前傳送，一次低位在前傳送，連續送出。在 程序讀取二個數據后，我們可以加上檢驗來看看數據是否被正確讀取。 ADC0832 與單片機的接口應為 4條數據線，分別是 CS、 CLK、 DO、 DI。但由于 DO 端與 DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以 電路設計 時可以將DO 和 DI 并聯在一根數據線上使用 。 第 3 章 系統硬件電路設計 21 圖 6 ADC0832與 AT89S52的接口電路 顯示模塊 的設計 顯示模塊 的選擇與介紹 本設計所設計的電子秤系統需要顯示一些數據，例如商品的重量，單價及其總價等等，所以本設計得采用顯示模塊達到其功能指標，數據顯示部分可以有以下兩種方案供選擇。的組成有以下兩種方案可供選擇：一是 LED 數碼管顯示 ,二是采用可以設置顯示重量，單價，金額等的 LCD，它具有低功耗、可視面大及抗干擾能力強等功能，其顯示技術已得到廣泛應用。所以本設計采用 LCD1602，LCD1602 的主要技術參數：顯示容量 :162 個字符，芯片工作電壓 :— ，電流 :()，模塊最佳工作電壓 :，字符尺寸 :(WH)mm 。其引腳圖如圖 6 所示。 圖 7 LCD1602 引腳圖 LCD 顯示器的工作原理：液晶顯示器的主要材料是液態晶體。它在特定的溫度范圍內，既具有液體的流動性，又具有晶體的某些光學特性，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。因此，用液晶做成顯示器件，就可以把上訴外界條件的變化反映出來從而形成現實的效果。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內容豐富等特點，現在字符型液晶顯示模塊已經第 3 章 系統硬件電路設計 22 是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件。 LCD1602 與 AT89S52 單片機接口電路的設計 本設計中的 LCD 液晶顯示模塊采用 LCD1602 型號，具有很低的功耗，正常工作時電流僅 。通過編程實現自動關閉屏幕能夠更有效的降低功耗。LCD1602 分兩行顯示，每行可顯示多達 16 個字符。 LCD1602 液晶模塊內部的字符發生存儲器（ CGROM）已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，通過內部指令可實現對其顯示多樣的控制，并且還能利用空余的空間自定義字符。這些都比較符合本系統的要求。本設計中 AT89S52 的 ~ 口分別與 LCD1602 的DB0~ DB7 口相接作為數據線，每個口接上拉電阻后接 +5V 電源，要求從電源高電平引出的電阻接到輸出。上拉電阻同時也起穩定信號的作用，如果太小那么功耗比較大，太大的話就起不到上拉的作用了，所以本設計選擇上拉電阻阻值為 1K。系統中的 VSS 和 E1 接地電源， VDD 和 E2接 +5V 電源， E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令， RS 為寄存器選擇， RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW 為高電平時可 以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數據。 LCD1602 與 AT89S52 的接線圖如圖 7所示。 圖 8 LCD1602 與 AT89S52 的接線圖 第 3 章 系統硬件電路設計 23 鍵盤電路與 AT89S52單片機接口電路的設計 鍵盤與單片機的連接方式選擇 通常，鍵盤有編碼和非編碼兩種。編碼鍵盤通過硬件電路產生被按按鍵的鍵碼和一個選通脈沖。選通脈沖可作為 CPU 的中斷請求信號。這種鍵盤使用方便，所需程序簡單，但硬件電路復雜，常不被單片機采用。 非編