单片机电子秤硬件电路设计方案.docx

《单片机电子秤硬件电路设计方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机电子秤硬件电路设计方案.docx（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、单片机电子秤硬件电路设计方案 基于单片机电子秤硬件电路设计根据设计要求与设计思路，此电路由一块AT89S52、按键输入电路、时钟电路、复位电路、LCD显示段码驱动电路、LCD显示位码驱动电路、12位LCD显示器电路、蜂鸣器电路。 图3.1硬件电路设计框图 在本系统中用于称量的主要器件是称重传感器或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。 当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。根据应用的要求，

2、复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。 上电或开关复位要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。单片机的复位操作 使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。 系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。51单片机的复位是由RESET引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过24个振荡周期后，51单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到RESET引脚转为低电平后，才检查EA引脚是高电平或低电平，若为高电

3、平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。 3.2 电源电路设计 根据设计需要，本系统中需要设计两种不同级别的电源，即传感器需要+12V的电源，而系统其他芯片使用的是5V电源。考虑本次设计的实际要求，使系统稳定工作，提高产品的性价比，电源电路的设计决定采用如下方案： 图3.3 电源电路图 220V的交流电经过变压器后输出15V的电压，经整流滤波电路后，通过LM7812和LM7905进行DC/DC变换得到12V和+5V、-5V 供器和系统的其他芯片使用。在变压器的原边加入熔断保护装置和 MFC网络，使得系统获得的电源更稳定，效果更好，且电路短路时，熔断装置会迅速切断电源，保护其他电

4、路元件不被损坏，供电电路如图3.3所示。 3.3 数据采集部分电路设计 数据采集部分电路包括传感器输出信号放大电路、A/D转换器与单片机接口电路。 3.3.1 传感器和其外围以及放大电路设计 传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确使用传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。因此传感器外围电路的抗干扰能力是数据采集部分电路设计的关键环节。 传感器检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出，由于惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力

5、干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，又因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵消，所以在本设计中选用最终方案我们选择的是上海开沐自动化有限公司生产的NS-TH1系列称重传感器，额定载荷20Kg，该称重传感器均采用全桥式等臂电桥。 由于传感器输出的电压信号很小，是mV级的电压信号，因此为了提高系统的抗干扰能力，在传感器外围电路的设计过程中，增加了由普通运放设计的差动放大器增益调节电阻Rg选用10K 电阻，是为了满足系统抗干扰的要求而设计。其电路图如3.2所示。 图3.2传感器和其外围电路图 这是一个电阻应变片式称重传感器，将电阻应变片贴在金属的弹性体 把

6、3-1、3-1代入3-3可以得到其输出电压为： (3-4 其中F 为压力 SP20C-G501的输出电压为1-5V相应压力为1-50KPa。供电电流变动会直接影响传感器的输出电压，因此希望电流变动要小。此外，增大或减小驱动电流可调整输出电压，但电流过小，输出电压降低同时抗噪声能力减弱；电流过大，会使传感器发热等，将对传感器特性影响加大。因此在电路中使用1mA的驱动电流。即使用的电流为1mA左右。电路中，采用通用运算放大器LM324，由稳态二极管VS提供2.5V的输出电压经电阻R2和R3分压得到基准电压，作为运放A1输入电压，并供给1mA的电流。传感器的驱动电流流过基准电阻R4，其上的压降等于输

7、入电压。 R13和R14为失调电压的温度补偿电阻，阻值选择500k- 1.5M。输入采用高输入阻抗的差动输入方式，再有差动放大器电路进行放大，输出1-5V的电压。RP2用于调整电路输入的灵敏度，RP1用于失调电压的调整，调整时，压力为0KPa时输出电压为1V，调整RP1，当压力为达到20Kg的力时，输出电压为5V即可。 而有式(3-5得三运放放大电路的输出信号与输入信号的关系式为： (3-6 通过上式可以看出，放大系数为 (3-7 代入数值可以计算出，其放大系数在70150之间，完全符合设计要求。 有(3-6可以得到电桥输入电压U0与被测重量x成正比，即 3-8） 式中：电桥的电源电压 传感器系数 3.3.2 A/D转换芯片与AT89S52单片机接口电路设计 AD574是美国Analog Device公司生产的12位单片A/D转换器。它采用逐次逼近型的A/D转换器，最大转换时间为25us，转换精度为0.05%，所以适合于高精度的快速转换采样系统。芯片内部包含微处理器借口逻辑有三态输出缓冲器），故可直接与各种类型的8位或者16位的微处理器连接，而无需附加逻辑接口电路，切能与CMOS及TTL电路兼容。AD574采用28脚双列直插标准封装，其引脚图如下: 图3.5 AD574管脚图 A/D574有5根控制线，逻辑控制输入信号有： A0：字节选择控制信号。