基于AT89S52单片机包装称重控制系统的设计
基于AT89S52单片机包装称重控制系统的设计[20200131184526]
摘 要
新型单片机的出现和集成电路技术的发展,为研制高性能价格比的称重控制器提供了条件。本文以AT89S52为控制核心，设计一个多功能的包装称重控制系统，该系统采用模块化的设计，分为最小系统、数据采集、键盘部分和系统电源四大部分。系统具有称重功能，显示购物清单功能，设置日期和重新设定10种商品单价，超重与欠量程报警等功能。同时基于单片机的设计，使系统具备了集成性和可扩展性。
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关键字:】单片机；采样电路；A/D转换器；液晶显示。
一、引言 1
二、系统设计原理 1
（一）功能要求 1
（二）系统总框图 1
三、系统硬件电路设计 2
（一） 主控电路 2
1. 芯片62256 2
2. 芯片AT89S52 3
3. 主控电路图 3
（二） 前端信号处理电路 2
1．AD620放大器 4
2．芯片ICL7135 4
3. 称重传感器 4
4. 电路设计 4
（三）键盘设计 3
（四）系统电源 6
1. 芯片LM317 6
2. 电源电路 7
（五）报警电路 8
四、软件设计 8
（一）主程序流程图 8
（二）中断程序流程图 9
1.基于ZLG7289键盘中断程序流程图 9
2.基于ICL7135的A/D转换中断程序流程图 10
五、总结 11
谢辞 12
参考文献 13
附录一 14
附录二 15
一、引言
如今，电子称重已经进入各行各业，并得到了快速发展和广泛应用。称重控制系统是有输出、显示、定值控制等功能的、传感器与执行机构组成可构成多种定值秤、配料秤等，用微控制器作为操作核心称重控制装置，是包装称重控制和生产过程自动化必不可少的检测和控制装置。七十年代以来，发达国家在品种和规模，技术水平，电子称重等达到了很高的水平。技术水平主要标志为长期稳定，准确度和可靠。稳定性要求一年内不允许超过误差，可靠性传感器称重正常使用下寿命超过十年。
本文基于单片机来设计一个多功能的包装称重系统，系统具有称重功能，显示购物清单功能，设置日期和重新设定10种商品单价，超重与欠量程报警等功能。
二、系统设计原理
（一）功能要求
1．称重误差小于 0.005Kg；
2. 系统的称重范围0～9.999Kg；
3. 系统具有液晶显示功能，能够显示所称物体重量，物品账单等；
4. 超重或重量不够有报警功能。
（二）系统总框图
本系统采用模块化设计，有数据采集部分，单片机控制部分，键盘部分及报警装置，主要基于AT89S52单片机控制。系统总框图如图1所示：
图1 系统总框图
系统的设计原理是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。因为输出的电压信号通常很小，所以要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的信号经A/D转换成数字信号被送入到主控电路单片机中，再经过单片机控制译码显示器显示，进而显示出被测物体的重量。
三、系统硬件电路设计
系统所需与设计要求要实现的功能，设计系统可分以下几部分：单片机的控制模块,主要基于AT89S52进行控制。信号采集、处理、转换模块包括滤波电路，称重传感器，A/D转换器组成，放大器。键盘部分包括键盘控制芯片ZLG7289，键盘以及带有中文字库的点阵式LCD，系统的电源等。系统硬件结构框图如图2所示：
图2 系统硬件结构框图
（一）主控电路
1. 芯片62256
芯片62256是组成主控电路的一部分。存储器简称RAM，使用RAM时既能从任一指定地址读取数据，也可写入数据，又名读写存储器。写，读方便，由于一旦断电，存储的数据也会丢失，所以不利于数据的长期保存。数据存储器可用于存储采集系统的最初数据、计算结果等，因此外部数据存储器能随机读/写。引脚62256功能如下图所示:
表3.4 62256功能表
引脚符号 功能
A0～A14 地址输入线
D0～D7 双向三态数据线
片选信号输入线，低电平有效
读选通信号输入线
写选通信号输入线
工作电源+5V
GND 线路接地
2. 芯片AT89S52
?主控电路芯片AT89S52是高性能，低功耗的CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。采用密度高、兼容标准MCS-51指令系统，非易失性存储技术制造和引脚80C51结构组成的。芯片内部有存储单元和通用的中央处理器，AT89S52的芯片功能很强大，可以为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
??? 芯片AT89S52有这些特点：两个全双工串行通信口，引脚有40个，中断优先级5个中断嵌套中断2层，8k字节的片内程序存储器，256个字节的随机存取数据存储器，外部双向输入/输出口有32个， 48位可编程定时计数器，还有片内时钟振荡器等部件组成强大的功能。
图3 AT89S52的引脚
3. 主控电路图
主控电路图如图4所示：P1口和P2.0～P2.6口作为地址总线，P2口(除P2.7)做高地址线，P1口为数据总线和低地址线复用。62256的片选控制总线为P2.7，接锁存器ALE的使能端。 P3.7和P3.6作为外部数据存储器读选通信号输出端分别接62256的/OE和/WE端。
图4 主控电路图
(二)前端信号处理电路
1．AD620放大器
芯片AD620 是一种低耗高精度仪表放大器。外接一个电阻即可得到1～1000范围内的任意增益； 2.3V～ 18V的电源电压；最大电源电流1.3mA ，低功耗，最大输入偏移电流20nA；输入最大失调电压125uV；最小共模抑制比93d（增益=10）；输入电压噪声1KHz；时间建立为15微秒。AD620的增益是用电阻R来决定的，也就是说用1引脚和8引脚之间阻抗决定的。0.1%～1%电阻，AD620可提供精确的增益。
2．芯片ICL7135
图5 ICL7135引脚图
3. 称重传感器
铝制称重传感器L-PSⅢ型是双孔悬臂梁形式，可用于制造台秤，专用衡器和由单只传感器组成的电子案秤等，是电子计价秤的专用产品，。
4. 电路设计
前端信号处理电路设计原理：模数转换即A/D转换时引脚BUSY为低电平，转换完毕后Busy变为高电平。A/D转换结束后即刻更新输出锁存器并不断地扫描输出BCD码。A/D转换结束后即刻顺序并连续不断地输出位驱动信号D5、D4、D3、D2、D1（都为正脉冲）。D5为高电平时，B1，B2、B4、B8为万位BCD码。D4为高电平时，，B1，B2、B4、B8为千位BCD码。同样D1，D2、D3是正脉冲期间对应的百，十，个位BCD码。A/D转换结束后，连续输出5个/STB负脉冲，分别于D5，D4，D3，D2，D1正脉冲中间，T/2为脉冲的宽度。
图6 信号模数转换
设计期间，需要考虑用另一种的接口电路，巧妙地运用了ICL7135 的引脚Busy的功能，一个I/O口和单片机内部的一个定时器就可把ICL7135的数据送入单片机，可省大量的单片机资源，系统体积得以减小。“Busy”输出端高电平的宽度等于积分和反积分时间之和。虽然该方案能减轻硬件部分工作量，同时也会增加软件部分工作量，所以只作为参考。
摘 要
新型单片机的出现和集成电路技术的发展,为研制高性能价格比的称重控制器提供了条件。本文以AT89S52为控制核心，设计一个多功能的包装称重控制系统，该系统采用模块化的设计，分为最小系统、数据采集、键盘部分和系统电源四大部分。系统具有称重功能，显示购物清单功能，设置日期和重新设定10种商品单价，超重与欠量程报警等功能。同时基于单片机的设计，使系统具备了集成性和可扩展性。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机；采样电路；A/D转换器；液晶显示。
一、引言 1
二、系统设计原理 1
（一）功能要求 1
（二）系统总框图 1
三、系统硬件电路设计 2
（一） 主控电路 2
1. 芯片62256 2
2. 芯片AT89S52 3
3. 主控电路图 3
（二） 前端信号处理电路 2
1．AD620放大器 4
2．芯片ICL7135 4
3. 称重传感器 4
4. 电路设计 4
（三）键盘设计 3
（四）系统电源 6
1. 芯片LM317 6
2. 电源电路 7
（五）报警电路 8
四、软件设计 8
（一）主程序流程图 8
（二）中断程序流程图 9
1.基于ZLG7289键盘中断程序流程图 9
2.基于ICL7135的A/D转换中断程序流程图 10
五、总结 11
谢辞 12
参考文献 13
附录一 14
附录二 15
一、引言
如今，电子称重已经进入各行各业，并得到了快速发展和广泛应用。称重控制系统是有输出、显示、定值控制等功能的、传感器与执行机构组成可构成多种定值秤、配料秤等，用微控制器作为操作核心称重控制装置，是包装称重控制和生产过程自动化必不可少的检测和控制装置。七十年代以来，发达国家在品种和规模，技术水平，电子称重等达到了很高的水平。技术水平主要标志为长期稳定，准确度和可靠。稳定性要求一年内不允许超过误差，可靠性传感器称重正常使用下寿命超过十年。
本文基于单片机来设计一个多功能的包装称重系统，系统具有称重功能，显示购物清单功能，设置日期和重新设定10种商品单价，超重与欠量程报警等功能。
二、系统设计原理
（一）功能要求
1．称重误差小于 0.005Kg；
2. 系统的称重范围0～9.999Kg；
3. 系统具有液晶显示功能，能够显示所称物体重量，物品账单等；
4. 超重或重量不够有报警功能。
（二）系统总框图
本系统采用模块化设计，有数据采集部分，单片机控制部分，键盘部分及报警装置，主要基于AT89S52单片机控制。系统总框图如图1所示：
图1 系统总框图
系统的设计原理是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。因为输出的电压信号通常很小，所以要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的信号经A/D转换成数字信号被送入到主控电路单片机中，再经过单片机控制译码显示器显示，进而显示出被测物体的重量。
三、系统硬件电路设计
系统所需与设计要求要实现的功能，设计系统可分以下几部分：单片机的控制模块,主要基于AT89S52进行控制。信号采集、处理、转换模块包括滤波电路，称重传感器，A/D转换器组成，放大器。键盘部分包括键盘控制芯片ZLG7289，键盘以及带有中文字库的点阵式LCD，系统的电源等。系统硬件结构框图如图2所示：
图2 系统硬件结构框图
（一）主控电路
1. 芯片62256
芯片62256是组成主控电路的一部分。存储器简称RAM，使用RAM时既能从任一指定地址读取数据，也可写入数据，又名读写存储器。写，读方便，由于一旦断电，存储的数据也会丢失，所以不利于数据的长期保存。数据存储器可用于存储采集系统的最初数据、计算结果等，因此外部数据存储器能随机读/写。引脚62256功能如下图所示:
表3.4 62256功能表
引脚符号 功能
A0～A14 地址输入线
D0～D7 双向三态数据线
片选信号输入线，低电平有效
读选通信号输入线
写选通信号输入线
工作电源+5V
GND 线路接地
2. 芯片AT89S52
?主控电路芯片AT89S52是高性能，低功耗的CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。采用密度高、兼容标准MCS-51指令系统，非易失性存储技术制造和引脚80C51结构组成的。芯片内部有存储单元和通用的中央处理器，AT89S52的芯片功能很强大，可以为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
??? 芯片AT89S52有这些特点：两个全双工串行通信口，引脚有40个，中断优先级5个中断嵌套中断2层，8k字节的片内程序存储器，256个字节的随机存取数据存储器，外部双向输入/输出口有32个， 48位可编程定时计数器，还有片内时钟振荡器等部件组成强大的功能。
图3 AT89S52的引脚
3. 主控电路图
主控电路图如图4所示：P1口和P2.0～P2.6口作为地址总线，P2口(除P2.7)做高地址线，P1口为数据总线和低地址线复用。62256的片选控制总线为P2.7，接锁存器ALE的使能端。 P3.7和P3.6作为外部数据存储器读选通信号输出端分别接62256的/OE和/WE端。
图4 主控电路图
(二)前端信号处理电路
1．AD620放大器
芯片AD620 是一种低耗高精度仪表放大器。外接一个电阻即可得到1～1000范围内的任意增益； 2.3V～ 18V的电源电压；最大电源电流1.3mA ，低功耗，最大输入偏移电流20nA；输入最大失调电压125uV；最小共模抑制比93d（增益=10）；输入电压噪声1KHz；时间建立为15微秒。AD620的增益是用电阻R来决定的，也就是说用1引脚和8引脚之间阻抗决定的。0.1%～1%电阻，AD620可提供精确的增益。
2．芯片ICL7135
图5 ICL7135引脚图
3. 称重传感器
铝制称重传感器L-PSⅢ型是双孔悬臂梁形式，可用于制造台秤，专用衡器和由单只传感器组成的电子案秤等，是电子计价秤的专用产品，。
4. 电路设计
前端信号处理电路设计原理：模数转换即A/D转换时引脚BUSY为低电平，转换完毕后Busy变为高电平。A/D转换结束后即刻更新输出锁存器并不断地扫描输出BCD码。A/D转换结束后即刻顺序并连续不断地输出位驱动信号D5、D4、D3、D2、D1（都为正脉冲）。D5为高电平时，B1，B2、B4、B8为万位BCD码。D4为高电平时，，B1，B2、B4、B8为千位BCD码。同样D1，D2、D3是正脉冲期间对应的百，十，个位BCD码。A/D转换结束后，连续输出5个/STB负脉冲，分别于D5，D4，D3，D2，D1正脉冲中间，T/2为脉冲的宽度。
图6 信号模数转换
设计期间，需要考虑用另一种的接口电路，巧妙地运用了ICL7135 的引脚Busy的功能，一个I/O口和单片机内部的一个定时器就可把ICL7135的数据送入单片机，可省大量的单片机资源，系统体积得以减小。“Busy”输出端高电平的宽度等于积分和反积分时间之和。虽然该方案能减轻硬件部分工作量，同时也会增加软件部分工作量，所以只作为参考。
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