利用AT89S52型单片机智能电子称系统设计

jf_f8pIz0xS 2018-01-09 6740

嵌入式设计应用

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描述

本文为大家带来利用AT89S52型单片机智能电子称系统设计。

AT89S52型单片机介绍

AT89S52是一个8位单片机，片内ROM全部采用FLASH ROM技术，与MCS-51系列完全兼容，它能以3V的超低电压工作，晶振时钟最高可达24MHz。AT89S52是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，有4个八位的并行双向I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3。第31引脚需要接高电位使单片机选用内部程序存储器；第9引脚是复位引脚，要接一个上电手动复位电路；第40脚为电源端VCC，接+5V电源，第20引脚为接地端VSS，通常在VCC和VSS引脚之间接0.1μF高频滤波电容。第18、19脚之间接上一个12MHz的晶振为单片机提供时钟信号。

AT89S52型单片机引脚功能

电子称

引脚说明

VCC：电源电压

GND：地

P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，作为输出口用时，每个引脚能驱动8个TTL逻辑门电路。当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。

当P0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。在这种模式下，P0口具有内部上拉电阻。

在EPROM编程时，P0口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时。程序校验时需要外接上拉电阻。

P1口：P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1口的输出缓冲能接受或输出4个TTL逻辑门电路。当对P1口写1时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时可以作为输入端使用。当作为输入端使用时，P1口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（IIL）。

P2口：P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P2口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P2口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IIL）。

P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如MOVX ＠ DPTR）时，P2口送出高8位地址数据。在这种情况下，P2口使用强大的内部上拉电阻功能当输出1时。当利用8位地址线访问外部数据存储器时（例MOVX ＠R1），P2口输出特殊功能寄存器的内容。当EPROM编程或校验时，P2口同时接收高8位地址和一些控制信号。

P3口：P3是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P3口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P3口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IIL）。

P3口同时具有多种特殊功能，具体如下表所示：

电子称

RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许是一输出脉冲，用以锁存地址的低8位字节。当在Flash编程时还可以作为编程脉冲输出（PROG）。一般情况下，ALE是以晶振频率的1/6输出，可以用作外部时钟或定时目的。但也要注意，每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

PSEN：程序存储允许时外部程序存储器的读选通信号。当AT89C52执行外部程序存储器的指令时，每个机器周期PSEN两次有效，除了当访问外部数据存储器时，PSEN将跳过两个信号。

EA/VPP：外部访问允许。为了使单片机能够有效的传送外部数据存储器从0000H到FFFH单元的指令，EA必须同GND相连接。需要主要的是，如果加密位1被编程，复位时EA端会自动内部锁存。当执行内部编程指令时，EA应该接到VCC端。

XTAL1：振荡器反相放大器以及内部时钟电路的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。

电子秤的工作原理

当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力－电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系（一般成正比关系）的电信号（电压或电流等）。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。

电子秤设计的基本思路

将电子秤大致能划分为三大部分，数据采集模块、控制器模块和人机交互界面模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。此外添加了一个过载、欠量报警提示的特殊功能。

部分电路

双积分式A/D转换电路

（它由积分器、比较器、模拟电子开关，积分电阻、积分电容、自动回零电阻、电容组成。其中VG是模拟地，VFR是基准电压（相对于VG为负值），VX是检测电压）

电子称

主控电路的设计

P1口和P2.0～P2.6口作为地址总线，其中P1口作为低地址线和数据总线复用，P2.0～P2.6口做高地址线。P2.7作为62256的片选控制总线，ALE接锁存器74LS373的使能端。P3.6和P3.7作为外部数据存储器写/读选通信号输出端分别接62256的/WE和/OE端。

主控电路图如下：

电子称

信号处理电路

以下为滤波放大电路图：

电子称

电容C5、C6用来滤除采样信号电压中的高频噪声，电容C7、C84用来滤除采样信号电压中的低频噪声。

前端信号处理电路设计如下图

电子称

键盘输入控制电路及LCD显示电路

电子称

图中P1.5口接/CS；P1.6口接CLK；P1.0口接DIO；P3.2口接/KEY，利用中断0通知AT89S52读数。

键盘控制芯片ZLG7289 控制键盘的扫描，当监测到有键按下后ZLG7289 的9脚便产生一个低电平通知单片机，单片机可以采用查询或者中断方式将数据通过P3.0口以串行方式读入。

报警电路的设计

电子称

程序

1　主程序设计

uint max_weight;//最大称量

uchar dsel;//分度值

uchar dp;//小数点

float beilv;//倍率

ulong zero_save;//传感器零位值

}bdf;

uint code num_ten［4］={1，10，100，1000};

uchar code adcount2［4］={2，4，5};//数据处理进平均次数

uchar code tab_dsel［4］={1，2，5，10};//分度值表

//0 ， 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 5 ， 6 ， 7 ， 8 ， 9

uchar code tab［］={0xB7，0x03，0xD6，0xC7，0x63，0xE5，0xF5，0x83，0xF7，0xE7，

//A ， b ， C ， d ， E ， F ，暗， - ， t ， P

0xF3，0x75，0xB4，0x57，0xF4，0xF0，0x00，0x40，0x74，0xF2，

//H ， L ， o ， J ， r ， n ， U， =， - i

0x73，0x34，0x55，0x07，0x50，0x51，0x37，0x44，0x04，0x01};

//显示位码表

//0， 1， 2， 3， 4， 5， 6

uchar code digit［］={0xfe，0xdf，0xef，0xfd，0xfb，0xbf，0xF7};//显示位码表

sbit P_OE =P2^1;//显示控制

sbit P_LE =P2^0;

sbit buz0 =P3^6;//蜂鸣器

sbit buz1 =P3^7;

/******************************************************/

bit b_follow;//启动零位跟踪标记

bit b_serial;//串口发送完标记

bit b_followdelay;//第一次不进行零位跟踪

bit b_steady;//稳定标记

void （* data task）（void）;//函数指针变量，接受下一步要做的任务

uint idata fendushu;//分度数

uchar weight_led［6］ ;//重量窗显示缓存

uchar idata temp_var;

uchar weight_dp;//小数点位数

uchar fu_number;//负号显示位置

uchar wdcount;//稳定计数

uchar adup_count;//异常值计数

uchar addcount3;//累加次数

extern void key_scan（void）;//按键扫描

extern void weight_disp（void）;//重量计算，超载报警

extern void start_set（void）;//单片机初始化设置

extern void adc （void）;//读取AD值

extern void ad_processor（void）;//AD数据滤波处理

extern void fun_weight（void）;//正常称重状态

extern void bd_start（void）;//重量或电压标定选择

extern void dy_disp（void）;//电压显示

extern void led_disp（ulong temp，uchar num）;

extern uchar get_jiaoyan（uchar *address，uchar num）;//计算校验字

extern void neima（void）;

void delay60ms（uchar time）;//40ms延时

void fendu_val（void）;//分度数运算

void check_canshu（void）;//读参数，并校验是否正确

void ver_disp（void）;//显示版本号

void seg_check（void）;//笔画检测

/******************************************/

void main （void）

{

start_set（）; //单片机初始化

beep_time=3; //开机鸣叫

flash_num=6; //没有闪烁位

spi_sys（）; //ad芯片初始化

check_canshu（）; //读参数，并校验是否正确

if（bdf.shuduval》2） //若是异常值，用默认值

bdf.shuduval=1;

addcount3=4;

bdf_dp_temp=bdf.dp; //保存小数点（标定修改参数时用）

bdf_dsel_temp=bdf.dsel;//保存分度值（标定修改参数时用）

key_scan（）; //标定按键扫描

switch（key_temp） //功能键处理函数

case 0xc0:b_biaoding=1;task=bd_start ; break;//

default：

bdf.dp=0;

ver_disp（）;//显示版本号

seg_check（）;//笔画检测

fendu_val（）;//分度数运算

zero_current=ad_steady;//保存当前零位值

task=fun_weight;

break;

}

{ //主循环程序

adc（）; //A/D采样

ad_processor（）;//数据处理

zero_follow（）; //零位跟踪程序

neima（）; //内码计算

weight_disp（）; //重量显示

key_scan（）; //按键扫描

（* task）（）; //任务切换函数

while（1）;

/*****************************************************************/

void fendu_val（void）//分度数运算

{ uchar i;

ulong temp;

temp=（ulong）bdf.max_weight*num_ten［bdf_dp_temp］;

fendushu=temp/bdf.dsel;

i=fendushu/3000;

if （i==0）

i=1;

half_sel_bound=5/bdf.beilv;//半个分度的原始码

follow_bound=i*half_sel_bound;//计算零位跟踪时的原始码，按3000分度

time_weight=200;

void ver_disp（void）//显示版本号及最大量程

weight_led［0］=7;// 7

weight_led［1］=1;// 1

weight_led［2］=2;// 2

weight_led［3］=17;// -

weight_led［4］=0;// 0

weight_led［5］=5;// 5

fun_led=0xff;

delay60ms（15）;//40ms延时

beep_time=3;

led_disp（bdf.max_weight，5）;//显示最大量程

weight_led［0］=15;// F

delay60ms（20）;//40ms延时

2、信号采样与A/D转换子程序的设计

extern uchar code adcount2［3］;

extern bit bAd;//已产生AD值

extern bit b_warnled;

extern bit b_steady;

extern bit b_up_last;

extern uchar adup_count;

extern ulong idata ad_steady;//AD数据处理后的稳定值

extern uchar add_count;//AD累加计数器

extern ulong idata add_val;//AD累加值

extern uchar wdcount;

extern uchar adup_count;//AD异常值计数

extern uchar addcount3;

extern ulong idata up_val;

extern ulong idata adval;//AD芯片采样值

extern ulong idata lvbo［6］;

extern uchar idata follow_time;//零位跟踪时间

extern uchar idata time_weight;//重量为0时，消隐时间

void time（void）;

ulong buf_left（ulong temp）;

/*******************************************/

void ad_processor（void）

{ ulong temp1;

ulong temp2;

uchar i;

bit b_up;

if（bAd）

bAd=0;

time（）;//时间计数器自减

//--------------------------------------------------------

adval=adval》》4;

add_val=add_val+adval;//传感器累加滤波

add_count++;

if（add_count《addcount3）

return;

temp1=add_val/addcount3; //累加n次平均

add_count=0;

add_val=0;//传感器累加清零

i=（uchar）（temp1》》16）+1;

3、键盘/显示子程序设计

extern bit b_keyok;//有按键产生标记

extern bit b_longdown;//长按下标记

extern uchar key_num;//键值

extern uchar key_temp;//临时键值

extern uchar key_count;//键长按计数

extern uchar key_dly;//键去抖动延时

extern uchar beep_time;//蜂鸣时间

void key_scan1（）;////按键松开或没有按下处理

/****************************************************/

oid disp_t1（void） interrupt 3 using 1//显示中断程序

uchar temp;

TR1 =0;

P_OE=1;//高阻态，禁止输出

if（（disp_number==（5-bdf.dp））&（bdf.dp！=0））//这一位是否有小数点

temp=0x08;//小数点段码

else

temp=0;

if（disp_number==6）//指示灯显示不用查表

P0=fun_led;//

if（（disp_number==fu_number）&&b_fuhao）

temp=temp|0x40;

if（（disp_number==flash_num）&b_flash）//是否有闪烁位

P0=0x0;

P0=tab［weight_led［disp_number］］|temp;//查表取段码

P_LE=1;

P_LE=0;//573锁存段码

P0=digit［disp_number］;//送位码

P_OE=0;//573输出有效

disp_number++;

if（disp_number==7）//是否显示最后一位

disp_number=0;

if（beep_time）//是否要鸣叫

if（！TR0）

{buz0=~buz1;TR0 =1;}

beep_time--;

{TR0=0;buz0=1;buz1=1;}//不鸣叫时置高，减小电流

if（key_dly）//按键去抖动延时

key_dly--;

if（flash_num《6）

if（flash_time）//闪烁计时

flash_time--;

{ b_flash=！b_flash;flash_time=20;}//时间到，置闪烁标记

TH1 =0xf8;

TL1 =0x18;

TR1 =1 ;

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