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＜一次变换元 件），称重传感器在受到压力或拉力时会产生电信号，受到不同压 力或拉力是产生的电信号也随着变化，而且力与电信号的关系一般 为线性关系由于称重传感器一般的输出范围为0〜20mV，对A/D转换或单片机 的工作参数来说不能使 A/D 转换和单片机正常工作，所以需要对输 出的信号进行放大由于传感器输出的为模拟信号，所以需要对其 进行 A/D 转换为数字信号以便单片机接收单片机根据称重传感器 输出的电信号和速度传感器输出的速度信号计算出物体的重量在本系统中，硬件电路的构成主要有以下几部分： AT89C52 的 最小系统构成、电源电路、数据采集、人-机交换电路等3.1 AT89S52 的最小系统电路3.1.1单片机芯片AT89S52介绍单片机采用MCS-51系列单片机由ATMEL公司生产的AT89S52是 一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。
使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51产品指令和引脚完全兼容在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU 和系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统 提供高灵活、有效的解决方案AT89S52具有以下标准功能：8k字 节Flash，256字节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据 指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工 串行口，片内晶振及时钟电路空闲模式下，CPU停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中 断或硬件复位为止而且，它还具有一个看门狗〈WDT）定时/计数 器，如果程序没有正常工作，就会强制整个系统复位，还可以在程 序陷入死循环的时候，让单片机复位而不用整个系统断电，从而保 护你的硬件电路AT89S52有40个引脚，32个外部双向输入/输出〈I/O）端口，同 时内含2个外中断口， 2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通 信口，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程 器其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复 擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
其芯片引脚图如上图所 示12互332333435363738393.1.2.单片机管脚说明VCC:供电 —GND:接地40「P0 口： P0 口为一个8P12P20P13P21P14P22P15P23P16P17P24P25P26P27AT89S52P07PSENP06TOP05T1P04EN/VPP03TXDP02RESET頤12 AT89S52引脚图P00RXDXIRDX2INTI ALE位漏级开路双向I/O口,INTOP10P11222324252627282914153111g10191821每脚可吸收8TTL门流当P1 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位在FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原 码，此时P0外部必须被拉高P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向1/0口，P1 口缓 冲器能接收输出4TTL门电流P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高， 可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于 内部上拉的缘故在FLASH编程和校验时，P1 口作为第八位地址接 收。
P2口： P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/0口，P2口缓冲器 可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“ 1”时，其管脚被内部上 拉电阻拉高，且作为输入并因此作为输入时，P2口的管脚被外部 拉低，将输出电流这是由于内部上拉的缘故P2口当用于外部程 序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的 高八位在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位 地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容 P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号P3口： P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输 出4个TTL门电流当P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平， 并用作输入作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流 〈ILL ）这是由于上拉的缘故P3 口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如下表所示：表3.1 P3. 0口引脚功能表P3 口引脚第二功能P3.0RXD〈串行口输入）P3.1TXD〈串行口输出）P3.2INT0＜外部中断0输入）P3.3INT1〈外部中断1输入）P3.4T0＜定时器0外部脉冲输入）P3.5T1＜定时器1外部脉冲输入）P3.6WR〈外部数据存储器写脉冲输出）P3.7RD〈外部数据存储器读脉冲输出）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器 周期的高电平时间ALE/PROG :当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用 于锁存地址的地位字节在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉 冲在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振 荡器频率的1/6因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一 个ALE脉 冲如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0此时，ALE只有在 执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用另外，该引脚被略微拉高如 果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效/PSEN：外部程序存储器的选通信号在由外部程序存储器取指 期间，每个机器周期两次/PSEN有效但在访问外部数据存储器时， 这两次有效的/PSE N信号将不出现/EA/VPP :当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器 〈0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器注意加密方式1时， /EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储 器在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源〈VPP）。
XTAL1 :反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入XTAL2 :来自反向振荡器的输出3.1.3 AT89S52 的最小系统电路构成AT89S52 单片机的最小系统由时钟电路、复位电路、电源电路 及单片机构成单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种操作的 时间基准，复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一 种确定的初态开始运行单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和 外部振荡方式在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振〉 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-51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，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PC = 0000H，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U9LM7805FUSE1220J.FU8LM7812VinVoutDN3G2H+12vVinDNVoutU10LM7905VinVoutDNG21C7104》FMFC132C5104gF104pF〜220'电源TRANS1BRIDGELED1T2DNG>D221220, iF104]lF2GE〜220V源C10104,FC11104,F104,FTRANS2v FUSE2H+12V4JMFC2Q?COMPONENT」2Vout Vi]U9 LM7805 +5Vin VouDNBRID士C8 C-LEDrii10k_图 3.3 电源电路图U8LM7812VinVoulDNG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：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。