多功能电子称毕业论.doc

毕 业 设 计 论 文题目： 多功能电子秤系 别： 计算机科学与工程专 业： 计算机科学与技术姓 名： 学 号： 指导教师： 河南城建学院2010 年 5 月 29日 摘 要该设计以51系列单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。在设计系统时，为了更好利用AT89S52的资源，系统扩展了电子日历时钟与温度检测模块，系统可以分为最小系统、数据采集、人机交互界面和系统电源、时钟、温度检测和语言报数六大部分。最小系统部分主要包括AT89S52和经典复位电路；数据采集部分由称重传感器、信号放大和A/D转换部分组成，信号放大和A/D转换部分主要由专用型高精度24位AD转换芯片HX711实现；人机交互界面为键盘输入和点阵式液晶显示，主要使用4*4矩阵键盘和太阳人公司的1602液晶显示器，可以方便的输入数据和直观的显示数据；系统电源以外接9V电源和板上电源电路为核心设计电路以提供系统正常工作电源；时钟模块主要由时钟芯片DS1302和时钟电路组成；温度检测主要由DS18B20实现；语音报数模块可语音报读时间和电子秤系统的重量、单价、金额等语音内容，主要由SC1010B实现。软件部分应用单片机C语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该电子秤可以实现基本的称重功能（称重范围为05Kg，重量误差不大于0.005Kg）,并扩展了时钟、温度检测和语音报数的功能，时钟模块还可设置闹钟功能。系统在称量时还具有超量程报警功能。整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。 关键词：单片机；称重传感器；高精度高增益A/D转换器；1602液晶；矩阵键盘；DS1302；DS18B20；语音报数ABSTRACTThe design for the control of 51 computers AT89S52 core, to achieve the basic control functions of electronic scales. In the design of systems, to better use AT89S52 the resources, systems expand the electronic calendar clock with temperature detection module, the system can be defined as Least systems, data acquisition, man-machine interactive interface and the system power supply, clock ,the number of temperature measurement and number of languages reported six parts . Minimum System includes some AT89S52 and classic reset. Data acquisition is achieved by the load cell, signal amplification and A / D conversion components, signal amplification and A / D converter, which consists of specialized high precision 24-bit AD converter chip HX711; Interactive interface for the keyboard input and dot-matrix liquid crystal display, the main use of 4 * 4 matrix keyboard and LCD display 1602 Sun were public, you can easily input data and visual display of data; System power is an external 9V power supply and power supply circuit board designing for the core circuit to provide normal power supply system; Clock module is composed of clock chip DS1302 and the clock circuit; Temperature detection is achieved mainly by DS18B20; Voice reported that the number of modules can enroll in time for voice and electronic weighing system, the weight, unit price, amount and other audio content, primarily achieved by the SC1010B.Software part applies microcontroller C programming language to realize all the control functions of the design. The electronic weighing scales can realize the basic functions (weighing range of 0 5Kg, the weight of the error is not greater than 0.005Kg), and extended the clock, temperature monitoring and reporting the number of voice features, the module can also set the alarm clock function. The system at weighing has also super-range alarm. The whole system is simple, easy to use, fully functional, high precision, with some development value.Key words: SCM; load cell; precision high-gain A / D converter; 1602LCD; matrix keyboard; DS1302; DS18B20; Voice Number.目 录第一章 绪 论11.1 引言11.2 选题背景与意义11.3 研究现状21.3.1 影响因素21.3.2 产品质量21.3.3 发展方向31.3.4 电子秤的智能化3第二章 系统方案的设计42.1 电子秤的设计要求42.1.1 基本要求42.1.2 特色与创新42.2 实验原理及设计基本思路42.2.1系统工作原理42.2.2 系统设计基本思路52.3 系统总体设计方案比较与论证52.4 单片机的选型62.5 数据采集部分的方案确定72.5.1 传感器72.5.2 运放与A/D转换器部分102.6人机交互部分132.6.1 键盘输入132.6.2 输出显示132.7 系统电源132.8 具体实施方案简介14第三章 系统设计实现173.1 基于AT89S52的主控电路173.1.2 主控电路203.2数据采集与信号处理转换电路213.2.1 数据采集采用HL-8型称重传感器213.2.2 信号处理转换采用24位A/D 转换器HX711213.3 人机交互界面253.3.1 键盘控制电路253.3.2 液晶显示电路263.4系统扩展与创新部分303.4.1语音报数303.4.2时钟部分323.4.3温度检测部分36第四章 软件流程424.1 主程序流程图424.2 主要中断程序流程图44第五章 结 论455.1 论文总结455.2 感想45致 谢47参 考 文 献48附录A：原理图49附录B：PCB板图50附录C：程序工程截图51附录D：电子秤实物图52- V -多功能电子秤第一章 绪 论 1.1 引言质量是测量领域中的一个重要参数，称重技术自古以来就被人们所重视。秤是最普遍、最普及的计量设备，电子秤取代机械秤是科学技术发展的必然规律。低成本、高智能化的电子秤无疑具有极其广阔的市场前景。如今，电子产品变得越来越丰富，给人们带来了很多很多的方便，其中电子秤成了人们生活中不可缺少的一部分。大大小小的市场电子秤能够完成许多工作，为人们节省了时间，提高了工作效率。电子秤不但能很精确的称出商品的重量，还能去除皮重，累计所称物品重量，输入物品单价可快速的计算出金额，可以说非常的智能化，而且非常的精确。由此，顾客在购物的时候非常的放心，商家的效益也提高了，所以有了电子秤，顾客买的放心，商家也卖的开心了。本设计就是为了制作这样一种多功能电子秤，它以单片机为核心在实际使用时达到以下要求：1. 电子秤称重范围：05；重量误差不大于0.005；2. 液晶显示：所称物体重量、输入物品单价、金额、时钟、温度、闹钟等；3. 语音报数：所称物体重量、输入物品单价、金额，另扩展报时功能等；4. 时钟：年月日、时分秒、星期、闹钟；5. 温度：所检测到的温度（保留小数点后两位小数）。本设计的控制功能包括基本的称重功能，显示功能，设置时间日期和设定闹钟功能，还具有超重报警功能。由于系统资源丰富，还可以方便的拓展其他应用。 我相信通过这次对电子秤控制系统的设计，一定能够学到丰富的知识并对电子产品有更深一层的了解。1.2 选题背景与意义电子秤是日常生活中常用的电子衡器，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。电子秤的设计首先是通过称重传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过高精度高增益AD芯片HX711的信号放大与AD转换，转换成数字量被送入到主控电路的单片机中处理，再经过单片机控制显示器，从而显示出被测物体的重量。 而目前市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性地开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。1.3 研究现状1.3.1 影响因素随着科技的进步, 对电子秤的要求也越来越高。影响其精度的因素主要有: 机械结构、传感器和数显仪表。在机械结构方面，因材料结构强度和刚度的限制, 会使力的传递出现误差，而传感器输出特性存在非线性, 加上信号放大、模数转换等环节存在的非线性，使得整个系统的非线性误差变得不容忽视。因此，在高精度的称重场合，迫切需要电子秤能在线自动校正系统的非线性。此外，为了保证准确、稳定地显示, 仪器内部分辨率(主要是ADC 的分辨率) 一般要比外部显示分辨率高4 倍以上, 这就要求所采用的ADC 具有足够的转换位数，而采用高精度的ADC，自然增加了系统的成本。1.3.2 产品质量目前市场上主流的电子秤根据使用功能的不同包括以下几个类型：电子天平、电子计数秤、电子计价秤、电子台秤、电子吊钩秤、定量包装秤以及条形码电子秤等。面对种类如此繁多的电子秤，目前市场上存在许多不合格的电子秤产品。不合格问题主要表现在以下三个方面： 1. 温度试验项目不符合标准规定；2. 湿热试验项目达不到标准要求； 3. 抗电脉冲串试验和抗静电放电试验项目不合格。造成产品不合格的原因主要有以下几个方面： 1. 称重传感器的质量不达标，制约了电子秤产品整体质量的提高；2. 关键元器件未进行筛选和通电老化，造成电子计价秤质量失控； 3. 部分产品设计上抗干扰能力不强；4. 产品检验把关不严。面对目前市场上电子秤产品的总体质量不高的局面，除了加强对电子秤产品的日常监督管理之外，还要从根本上推动技术的发展，促进电子秤产品质量的提高，更好地保护消费者的合法权益。1.3.3 发展方向电子秤不仅要向高精度、高可靠方向发展，而且更需向多种功能的方向发展。据悉, 目前电子秤的附加功能主要有以下几种：1. 电子秤附加了计算机信息补偿处理装置，可以进行自诊断、自校正和多种补偿计算和处理；2. 具有皮重、净重显示等特种功能。电子秤有些已具备了动态称量模式, 即通过进行算术平均、积分处理和自动调零等方法, 消除上述的误差；3. 附加特殊的数据处理功能。目前的电子秤有附加多种计算和数据处理功能, 以满足多种使用的要求。1.3.4 电子秤的智能化电子秤的称重功能是基于微电脑控制芯片处理器这一核心技术来实现的。由于目前在设计电子秤系统时大量地采用集成芯片，因此电子秤系统已经摆脱了以往的电子模式，正趋向智能化多元化方向发展。在此基础上可以实现系统功能的扩展，比如与上位机的通讯，在上位机上利用图形化界面的操作软件实现数据库管理等。电子秤由于自身的精度高、功能强和使用方便，实际使用的电子秤有较高的性价比，在很多领域完全可以取代那些机械式的称重工具。在具体开发电子秤的系统时应该根据用户的客观需要，再结合系统硬件和软件，从而可以开发出一套实际使用价值极大的电子秤系统。目前，随着电子技术的飞速发展，微处理器应用技术的日趋成熟，必将推进基于微处理器为核心的电子秤系统功能的日趋完善，因此多元化智能电子秤具有广泛的应用前景和开发价值！第二章 系统方案的设计电子秤的应用系统是由硬件和软件所组成。硬件指单片机、扩展的输入输出设备等部分；软件是各种工作程序的总称。硬件和软件只有紧密配合、协调一致，才能提高系统的性能价格比。从一开始设计硬件时，就应考虑相应软件的设计方法，而软件设计是根据硬件原理和系统的功能要求进行的。2.1 电子秤的设计要求2.1.1 基本要求1. 电子秤称重范围：05Kg；重量误差不大于0.005Kg；2. 液晶显示：所称物体重量、输入物品单价、金额、时钟、温度、闹钟2.1.2 特色与创新1. 使用单片机为控制核心，大大简化了系统的组成构造，且单片机可拓展性强，可以很方便的对系统进行拓展和应用。2. 使用键盘输入数据，操作简单，方便。3. 液晶显示所称量的物品重量，同时还可显示物品的单价，金额。4. 具有去皮功能和重量累加计算功能。5. 当物品重量超过电子秤量程，即过载情况，具有超重报警功能。6. 时钟功能。7. 温度检测功能。8. 语音报数功能。2.2 实验原理及设计基本思路2.2.1系统工作原理电子秤的工作原理。首先是通过称重传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过高精度高增益AD芯片HX711的信号放大与AD转换，转换成数字量被送入到主控电路的单片机中处理，再经过单片机控制显示器，从而显示出被测物体的重量。扩展模块：1. 时钟模块。首先程序对时钟芯片DS1302初始化，单片机从时钟芯片DS1302读出时间数据，按键的指定动作可读时钟芯片DS1302中寄存器数据的修改，从而达到修改时间的要求。2. 温度模块。主要是单片机从温度传感器DS18B20中读取温度相关数据，再经过单片机的处理转换为华氏温度。3. 语音报数模块。语音报数模块采用了专用的电子秤语音芯片SC1010B，单片机通过对语音芯片SC1010B地址的访问，达到语音报数的功能。 2.2.2 系统设计基本思路按照设计的基本要求，系统可以分为最小系统、数据采集、人机交互界面和系统电源、时钟、温度检测和语言报数六大部分。其中数据采集模块由称重传感器、专用型高精度24位AD转换芯片HX711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。此部分对软件的设计要求比较高，系统的大部分功能都需要软件来控制。在扩展功能上，本设计增加了一个过载报警提示、时钟、温度检测和语言报数。2.3 系统总体设计方案比较与论证在设计系统时，针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种：方案一 在前一种方案的基础上进行扩展，增加一键盘输入装置，增加外界对单片机内部的数据设定，使电子秤实现称重计价的功能。 结构简图如下图2.1所示：图2.1 带有键盘输入的结构简图此方案设计的电子秤，可以实现称物计价功能，但是局限于数码管的功能，在显示时只能显示单价、购物总额以及简单的货物代码等。在显示重量时，如果数码管没有足够的位数，那么称量物体重量的精度必受到限制，所以此方案需要较多的数码管接入电路中。这样在处理输入输出接口时需要另行扩展足够多的I/O接口供数码管使用，比较麻烦。方案二 前端信号处理时，选用放大、A/D转换等措施，尤其在显示方面采用LCD显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力，而且满足设计要求。可以显示所称量的物体信息相关内容。结构简图如下图2.2所示： 图2.2 LCD显示的方案目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，被测信号经放大整形后送入单片机，由单片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系显示出被测物体的重量。由于系统需要的按键较多，因此要采用4*4矩阵键盘。单片机控制适合于功能比较简单的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟等优点。但其缺点是外围电路比较复杂,编程复杂。使用这种方案会给系统设计带来一定的难度。称重传感器电子称专用高精度高增益24位A/D转换芯片HX711MCUAT89S52LCD1602显示器4*4矩阵键盘电路时钟芯片温度传感器语音报数电路蜂鸣器报警图2.3 单片机实现方案原理框图鉴于本电子秤设计的功能要求，所以在具体设计时采用了第二种设计方案。2.4 单片机的选型选择单片机型号的出发点有以下几个方面：1、 市场货源系统设计者只能在市场上能够提供的单片机中选择，特别是作为产品大批量生产的应用系统，所选的单片机型号必须有稳定、充足的货源。2、 单片机性能应根据系统的功能要求和各种单片机的性能，选择最容易实现系统技术指标的型号，而且能达到较高的性能价格比。单片机性能包括片内硬件资源、运行速度、可靠性、指令系统功能、体积和封装形式等方面。影响性能价格比的因素除单片机的性能价格外，还包括硬件和软件设计的容易程度、相应的工作量大小，以及开发工具的性能价格比。3、 研制周期在研制任务重、时间紧的情况下，还要考虑所选的单片机型号是否熟悉，是否能马上着手进行系统的设计。与研制周期有关的另一个重要因素是开发工具，性能优良的开发工具能加快系统地研制进程。AT89S52单片机是AT89S系列中的增强型高档机产品，它片内存储器容量是AT89S51的一倍，即片内8KB的Flash程序存储器和256B的RAM。另外，它还增加了一个功能极强的、具有独特应用的16位定时计数器2等多种功能。在工程应用中AT89S52有一显著的优势：不需要烧写器，只借助PC 机的并口输出和极为简单的下载电路，便可将程序通过串行方式写入单片机。并且下载电路可设计在系统中，可以随时修改单片机的软件而不对硬件做任何改动。 由此，通过对目前主流型号的比较，我们最终选择了AT89S52通用的普通单片机来实现系统设计。AT89S52是一种兼容MCS51微控制器，工作电压4.0V到5.5V，全静态时钟0 Hz 到33 MHz，三级程序加密，32个可编程I/O口，2/3个16位定时/计数器，6/8个中断源，全双工串行通讯口，低功耗支持Idle和Power-down模式，Power down模式支持中断唤醒, 看门狗定时器，双数据指针，上电复位标志。我们在外面扩展了32K数据存储器，以满足系统要求。2.5 数据采集部分的方案确定2.5.1 传感器传感器的定义：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换部分指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。现代科技的快速发展使人类社会进入了信息时代，在信息时代人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发和获取、传输和处理，而传感器处于自动检测与控制系统之首，是感知获取与检测信息的窗口；传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，因此，传感器的地位与作用特别重要。方案一 压电传感器压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度和动态力或压力的测量。压电器件的弱点：高内阻、小功率。功率小，输出的能量微弱，电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。方案二 电阻应变式传感器电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为R/R后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的R/R变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。下图为一直流供电的平衡电阻电桥，接直流电源E：图2.4 传感器结构原理图当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出。当忽略电源的内阻时，由分压原理有： = （2.2）当满足条件R1R3=R2R4时，即（2.3）=0，即电桥平衡。式（2.3）称平衡条件。应变片测量电桥在测量前使电桥平衡，从而使测量时电桥输出电压只与应变片感受的应变所引起的电阻变化有关。若差动工作，即R1=R-R,R2=R+R,R3=R-R，R4=R+R,按式（2.2），则电桥输出为 (2.4) 应变片式传感器有如下特点：1. 应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。2. 分辨力和灵敏度高，精度较高。3. 结构轻小，对试件影响小， 对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。4. 商品化，使用方便，便于实现远距离、自动化测量。 通过以上对传感器的比较分析，最终选择了第二种方案。题目要求称重范围05Kg，重量误差不大于0.005Kg，于是我选择的是HL-8型称重传感器，量程5Kg，精度为 0.01%，满量程时误差0.005Kg，完全满足本系统的精度要求。HL-8型称重传感器主要技术参数如下2.1表所示：表2.1 HL-8型称重传感器主要技术参数表受力方式：图2.5 HL-8型传感器受力方式图2.5.2 运放与A/D转换器部分经由传感器或敏感元件转换后输出的信号一般电平较低；经由电桥等电路变换后的信号亦难以直接用来显示、记录、控制或进行A/D转换。为此，测量电路中常设有模拟放大环节。这一环节目前主要依靠由集成运算放大器的基本元件构成具有各种特性的放大器来完成。放大器的输入信号一般是由传感器输出的。传感器的输出信号不仅电平低，内阻高，还常伴有较高的共模电压。因此，一般对放大器有如下一些要求：1. 输入阻抗应远大于信号源内阻。否则，放大器的负载效应会使所测电压造成偏差。2. 抗共模电压干扰能力强。3. 在预定的频带宽度内有稳定准确的增益、良好的线性，输入漂移和噪声应足够小以保证要求的信噪比。从而保证放大器输出性能稳定。A/D转换器选用的原则：1. A/D 转换器的位数。A/D 转换器决定分辨率的高低。在系统中，A/D 转换器的分辨率应比系统允许引用误差高一倍以上。2. A/D 转换器的转换速率。不同类型的A/D 转换器的转换速率大不相同。积分型的转换速率低，转换时间从几豪秒到几十毫秒，只能构成低速A/D 转换器，一般用于压力、温度及流量等缓慢变化的参数测试。逐次逼近型属于中速A/D 转换器，转换时间为纳秒级，用于个通道过程控制和声频数字转换系统。3. A/D 转换器的有关量程引脚。有的A/D 转换器提供两个输入引脚，不同量程范围内的模拟量可从不同引脚输入。4. A/D 转换器的晶闸管现象。其现象是在正常使用时，A/D 转换器芯片电流骤增，时间一长就会烧坏芯片。为防止这种现象，可采取如下措施：1) 加强抗干扰措施，尽量避免较大的干扰电流进入电路；2) 加强电源稳压滤波措施， 在A/D 转换器电源入口处加退耦滤波电路，为防止窄脉冲波窜入在电解电容上再接一高频滤波电容；3) 在A/D 转换器的电源端接一限流电阻，可在出现晶闸管现象时，有效地把电流限定在允许范围内，以防止烧坏器件。选择A/D 转换器除考虑上述要点外，为防止对A/D 转换器的技术指标的影响，还要注意以下几个问题：1) 工作电源电压是否稳定；2) 外接时钟信号的频率是否合适；3) 工作环境温度是否符合器件要求；4) 与其它器件是否匹配；5) 印刷线路板布线是否合理。总上分析，我选择了高精度高增益24位A/D芯片HX711，HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D 转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU 芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A 或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A 的可编程增益为128 或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为20mV 或40mV 。通道B 则为固定的64 增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D 转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。高精度高增益24位A/D芯片HX711具有以下特点：1) 两路可选择差分输入；2) 片内低噪声可编程放大器，可选增益为64 和128； 3) 片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D 转换器提供电源；4) 片内时钟振荡器无需任何外接器件，必要时也可使用外接晶振或时钟；5) 上电自动复位电路；6) 简单的数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程；7) 可选择10Hz 或80Hz 的输出数据速率；8) 同步抑制50Hz 和60Hz 的电源干扰；9) 耗电量（含稳压电源电路）：典型工作电流： 1.7mA, 断电电流：1000次）ISP Flash ROM 32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压 3个16位可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHz 全双工UART串行中断口线 256x8bit内部RAM 2个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3级加密位 看门狗（WDT）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的ISP字节和分页编程 双数据寄存器指针表3.1 AT89S52功能引脚封装如下图3.1所示：图3.1 AT89S52的引脚图引脚功能说明：VCC/GND：电源/接地引脚；Port 0：P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1(对端口写1)时作高阻抗输入端；P0还可以用作总线方式下的地址数据复用管脚，用来操作外部存储器。在这种工作模式下，P0口具有内部上拉作用。对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节、校验程序、输出指令字节时，要求外接上拉电阻；Port 1：P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口，输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用； 另外，P1.0、P1.1可以分别被用作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和触发输入(P1.1/T2EX)；对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息；Port 2： P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口；输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用； P2口在存取外部存储器时，可作为高位地址输出；内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息； Port 3： P3是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口，输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 P3引脚功能复用见下表3.2所示：P3.0 串行通讯输入(RXD) P3.1串行通讯输出(TXD) P3.2外部中断0( INT0) P3.3外部中断1(INT1) P3.4 定时器0输入(T0) P3.5定时器1输入(T1)P3.6 外部数据存储器写选通WR P3.7外部数据存储器写选通RD 表3.2 P3引脚功能复用RST：在振荡器运行时，有两个机器周期(24个振荡周期)以上的高电平出现在此管脚时，将使单片机复位。只要这个管脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0P3口均置1，管脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序；XTAL1、XTAL2 ：XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz至24MHz内选择，电容取30PF左右。ALE/PROG：访问外部存储器时，ALE(地址锁存允许)的输出用于锁存地址的低位字节，即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率输出脉冲信号(此频率是振荡器频率的1/6)，在访问外部数据存储器时，出现一个ALE脉冲； PSEN：该引脚是外部程序存储器的选通信号输出端。当AT89S52由外部程序存储器取指令或常数时，每个机器周期输出2个脉冲，即两次有效。但访问外部数据存储器时，将不会有脉冲输出；EA/Vpp：外部访问允许端。当该引脚访问外部程序存储器时，应输入低电平。要使AT89S52只访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH)， 这时该引脚必须保持低电平； 3.1.2 主控电路 P0接1602液晶的8数据口；P3接4*4矩阵键盘；P2.0、P2.1分别接高精度高增益24位A/D芯片的HX711的数据端口DOUT与时钟端口SCK；P2.2、P2.3、P2.4分别接语音芯片SC1010B的RST、CNT与BUSY端口；P2.5、P2.6、P2.7分别接1602液晶的控制端RS、RW与EN端口；P1.0接蜂鸣器；P1.2接温度检测模块DS18B20的DS端；P1.2、P1.3、P1.4分别接时钟模块DS1302的串行时钟端SCL、I/O数据端SDA与复位端RST；P1.5与P1.6接两个独立按键；P1.7接继电器。主控电路图如下：图3.3 主控电路图3.2数据采集与信号处理转换电路3.2.1 数据采集采用HL-8型称重传感器561、HL-8型称重传感器的安装方法2、HL-8型称重传感器的内部原理以及与HX711实验板的连线图3.4 HL-8型称重传感器的安装图 图3.5 HL-8称重传感器内部原理图3.2.2 信号处理转换采用24位A/D 转换器HX711HX711 是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D 转换器芯片。HX711管脚说明：图3.6 HX711管脚图HX711管脚描述：表3.3 HX711管脚描述表1. 模拟输入通道A 模拟差分输入可直接与桥式传感器的差分输出相接。由于桥式传感器输出的信号较小，为了充分利用A/D 转换器的输入动态范围，该通道的可编程增益较大，为128 或64。这些增益所对应的满量程差分输入电压分别20mV 或40mV 。通道B为固定的64 增益，所对应的满量程差分输入电压为40mV 。通道B 应用于包括电池在内的系统参数检测。2. 供电电源数字电源(DVDD) 应使用与MCU 芯片相同的的数字供电电源。HX711 芯片内的稳压电路可同时向A/D 转换器和外部传感器提供模拟电源。稳压电源的供电电压(VSUP) 可与数字电源(DVDD) 相同。稳压电源的输出电压值（VAVDD）由外部分压电阻R1、R2和芯片的输出参考电压VBG决定（图1），VAVDD=VBG(R1+R2)/R2。应选择该输出电压比稳压电源的输入电压(VSUP)低至少100mV 。如果不使用芯片内的稳压电路，管脚VSUP 和管脚AVDD 应相连，并接到电压为2.65.5V 的低噪声模拟电源。管脚VBG 上不需要外接电容，管脚VFB 应接地，管脚BASE 为无连接。3. 时钟选择如果将管脚XI 接地，HX711 将自动选择使用内部时钟振荡器，并自动关闭外部时钟输入和晶振的相关电路。这种情况下，典型输出数据速率为10Hz 或80Hz 。如果需要准确的输出数据速率，可将外部输入时钟通过一个20pF 的隔直电容连接到XI管脚上，或将晶振连接到XI 和XO 管脚上。这种情况下，芯片内的时钟振荡器电路会自动关闭，晶振时钟或外部输入时钟电路被采用。此时，若晶振频率为11.0592MHz, 输出数据速率为准确的10Hz 或80Hz 。输出数据速率与晶振频率以上述关系按比例增加或减少。使用外部输入时钟时，外部时钟信号不一定需要为方波。可将MCU 芯片的晶振输出管脚上的时钟信号通过20pF 的隔直电容连接到XI管脚上，作为外部时钟输入。外部时钟输入信号的幅值可低至150mV 。4. 串口通讯串口通讯线由管脚PD_SCK 和DOUT