2.2 A/D转换模块
2.2.1 AD7705的结构
AD7705是一个完整的16位A/D转换器，其内部由多路模拟开关（MUX）、缓冲器、可编程增益放大器（PGA）、∑-△调制器、数字滤波器、基准电压输入、时钟电路及串行接口组成。其中串行接口包括寄存器组，它由通讯寄存器、设置寄存器、时钟寄存器、数据输出寄存器、零点校正寄存器和满程校正寄存器等组成。该芯片包括2通道差分输
入。
Vcc REF IN(-) REF IN(+)
电荷平衡型AIN1(+) AIN1(-)
AIN2(+) AIN2(-)
MUX A/D转换器 缓冲器 PGA A=1-128 ∑-△调制器 数字滤波器
串行接口 寄存器组 MCLK IN MCLK OUT
SCLK
时钟发生器 CS
DIN DOUT
GND DRDY RESET
图2-2 AD7705的内部结构图
2.2.2 器件功能
AD7705可编程增益放大器（PGA）可通过指令设定，对不同幅度的输入信号实现1、2、4、8、16、32、64、128倍的放大，因此AD7705即可接受从传感器送来的低电平输入信号，然后产生串行的数字输出。利用Σ-Δ转换技术实现了16位无丢失代码性能。选定的输入信号被送到一个基于模拟调制器的增益可编程专用前端。片内数字滤波器处理调制器的输出信号。通过片内控制寄存器可调节滤波器的截止点和输出更新速率，从而对数字波器的第一个陷波进行编程。
AD7705串行接口可配置为三线SPI接口。增益值、信号极性以及更新速率的选择可
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用串行输入口由软件来配置。该器件还包括自校准和系统校准选项，以消除器件本身或系统的增益和偏移误差。CMOS结构确保器件具有极低功耗，掉电模式减少等待时的功耗至20μW（典型值）。
其主要特点如下：
(1) 可将输入信号范围从0～＋20mV到0～＋2.5V和±20mV～±2.5V的信号进行
处理；
(2) 2个全差分输入通道的ADC（16位无丢失代码、0.003%非线性）； (3) 可编程增益前端 增益：1～128； (4) 有对模拟输入缓冲的能力；
(5) 2.7～3.3V或4.75～5.25V工作电压； (6) 3V电压时，最大功耗为1mW； (7) 等待电流的最大值为8μA； 2.2.3 AD7705 各引脚功能 SCLK:串行接口时钟输入端。
MCLK IN：芯片工作时输入端。可以是晶振或外部时钟，其频率范围为500KHz到5MHz。 MCLK OUT：时钟信号输出端。当用晶振作为芯片的工作始终时，晶振必须接在MCLK IN 和MCLK OUT: 之间。如果采用外部时钟，则MCLK OUT 可用于输出反相时钟信号，以作为 其 他芯片的时钟源。该时钟输出可以通过编程来关闭。
CS:片选端，低电平有效。
RESET:片选复位端。当该端为低电平时，AD7705芯片内的接口逻辑、自校准、数据滤波器等均为上电状态。
AIN1(+),AIN1(-)：分别为第1个差分模拟输入通道的正端与负端。 AIN2(+),AIN2(-)：分别为第2个差分模拟输入通道的正端与负端。 REF IN(+),REF IN(-)：分别为参考输入通道的正端与负端。
DIN：串行数据输入端。向片内的输入移位寄存器写入的串行数据由此输入。根据通讯寄
存器中的寄存器选择位，输入移位寄存器中的数据被传送到设置寄存器、时钟寄存器或通讯寄存器。
DOUT: 串行数据输出端。从片内的输出移位寄存器读出的串行数据由此端输出。根据通
讯寄存器中的寄存器选择位，移位寄存器可容纳来自通讯寄存器、时钟寄存器或数据寄存器的信息转换结果输出端。
DRDY:A/D 转换结束 标志。
AD7705输出移位寄存器读数时序如图2-3所示
AD7705 向输入移位寄存器写入数据时序写如图2-4所示
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AD7705电路如图如2-5所示
图2-3 AD7705输出移位寄存器读数时序图
图2-4 AD7705 向输入移位寄存器写入数据时序图
图2-5 AD7705模块
2.3 单片机模块
该智能电子秤采用ATM公司的AT89C52作为CPU，它是一种低功耗高性能的八位CMOS微控制器，与MCS-51微控制器件兼容本设计的控制电路。以单片机89C52为控制中心，负责接收数据和外接设备的信号，再处理数据，发出控制信号，以达到所需的要求。 （1） AT89C52输入输出端口定义如下：
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P0.3——超重报警电路
P2口——芯片8279与单片机的接口 P1.6 ——8279的片选端 P1口——AD转化模块
（2） 外部中断INT1用于键盘中断服务程
单片机外部中断INT1完成对键盘显示接口功能芯片8279的按键和数据状态显示的控制，并可输入单价，各种命令处理，显示价格、重量等参数。 （3） 定时中断T0用于A/D转换中断延时
电子秤作为一种称重仪器，对所称精确度要求颇高，所以必须通过数值滤波求的有效采样值，通过定时来完成这一系列的操作。我们定时0.5S，即定时为50ms，分10次来累计结果。
（4） 定时中断T2用于键盘中断延时
T2设为定时器状态，定时时间为13ms。在中断服务中首先扫描键盘，判断有无键按下。若有，则执行键识别程序。然后返回主程序进行其他操作。
单片机总电路图件附录二[7]
2.4 键盘显示模块 2.4.1 键盘键的功能
键盘输入是实现电子秤人机交互部门。根据仪器要求的功能，设计了由16个按键（4×4矩阵键盘）和1个板键开关组成的键盘、开关输入电路，如图2-6所示.扳键开关控制仪器电源的通断：16个按键分别是10个数字键0～9、小数点键和5个功能键：清零、去皮重、转换/校正、累计、保持。
图2-6 4×4矩阵键盘
(1) 称重前， 若显示的值不为00.00， 则按“ 去皮” 键清除为00.00； 若被称物品需用盛器装载， 先将盛器放在秤盘板上， 按“ 去皮” 键， 屏幕显示为00.00， 然后装入被称物品进行称量。
称重过程。将被称物品放在秤盘上， 稳定后， 被称物品重量称好， 按“ 保持” 键储存； 取下被称物品， 显示屏显示物品净重量数值并自动保持（ 一旦进入重量保持状态后， 只有按“ 去皮” 键才能退回到正常称重状态） 。
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在显示单价状态下， 应先按“ 转换” 键， 再按“ 去皮” 键， 才可进入正常称重状态， 不在显示单价状态下， 直接按“ 去皮” 键即可。
当重量显示超过最大秤量值10kg 时，报警器响，表示仪器处于超载状态。电子秤不允许超载使用。
(2) 单价输入及清除。称重结束取下物品（ 已在重量保持状态下），再直接按数字键输入单价。单价清除按“ 清除” 键。
(3) 显示金额。当单价置入后， 按“ 转换” 键， 则显示本次称量的金额； 若显示“ E” 表示超出计价范围。按“ 去皮” 键， 又可进行称量。
(4) 金额累计。如果需要将几种金额累加就得使用“ 累计” 键。在每次称完物品显示金额状态下， 按“ 累计” 键， 就把该次金额累加到总额中去。若显示“ E” ， 表示累计总额值超出计价范围。
（5）校正。按“校正”键超过1分钟，仪器修正信息处理中拟合函数的系数，完成非线性校正。
2.4.2 键盘和显示电路
本系统中有16位LED显示器，4×4键盘和8279的接口电路。图中键盘的行线接8279的RL0～RL3，8279选用外部译码方式，SL0～SL3经74LS138译码输出，连接键盘的列线，通过读取行列电平来确定哪个键按下。因显示位数比较多，所以要用到4线-16线译码器74LS154，SL0～SL3又由74LS154译码输出，经7407驱动后到显示器LED的各个位的公共阴极。输出线OUTB0～OUTB3、OUTA0～OUTA3作为一个8位段选码数据输出端口，控制LED显示器每一位数码管显示的内容，当从一位LED数码管向下一位切换时，由消隐输出线BD输出低电平，74LS154译码产生低电平，使74LS138输出全为高电平。此时，在8位段数据输出端口输出下一个LED显示位的显示内容。74LS138译码循环产生低电平，8位段数据输出端口也依次把公共阴极为低电平位的显示位中的内容显示出来，当这一过程很快显示时，人们就会在几个LED中看到了显示出来的不同内容。在连接32键以内的简单键盘时，CNTL、SHIFT输入端可接地。74LS07芯片是8279作为LED数码管显示器的段选码输出端口的同相驱芯片。
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