电子秤系统设计.doc(3)

2019-04-23 20:17

图8 HX711典型应用电路

3系统硬件电路设计

3.1系统电源电路设计

由于该系统中 51 单片机及 AD 转换芯片及液晶显示器所需供电电压均为 5V 电压,所以要保证系统稳定可靠的工作,需要设计一个可以稳定提供 5V 电压的供电系统。本设计采用双电源接口供电方式,USB 接口供电方便程序调试,也可采用外置电源作为系统的供电电源,但是需另加三端稳压器件 LM7805 作为系统电源的稳压器件以保证系统电压为稳定的直流 5V 电压,同时外置电源的输出电压要高于 5V输出,系统电源输入接口要加滤波电容以确保工作电压稳定。电源输出接口加上LED 电源指示灯,用来判定电源是否正常工作。该系统电源电路设计如图 11 所示。

C1,C2实现对电源滤波,以滤除可能存在的高频杂波对电源的影响,C4实现对电源电压的平滑稳定作用[10],当USB接口输出电压高时C4用来储能,当后续电路负载过高USB供电不足时电解电容C4通过释放储存的电能来保证电源电压不跌落。LED0用作电源指示,其亮灭代表电源工作与否,R0用来限流,以保证LED不被烧坏[13]。

3.2系统串口程序下载电路设计

由于RS-232C的接口电平与TTL兼容接口电平标准不同,所以该接口与TTL兼容电平连接时需要电平转换。MAX232 芯片是常用的转换芯片。MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电,该芯片引脚图如图12所示。

3.3单片机控制电路设计

系统主控电路由AT89S52单片机及晶振电路和复位电路组成,该电路作为整个系统功能实现的核心单元,其连接方式如图14所示。

图14单片机主控电路

晶振全称为晶体振荡器,其作用在于产生原始的时钟频率,这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。晶振一般叫做晶体谐振器,是一种机电器件,是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性,如果给它通电,它就会产生机械振荡,反之,如果给它机械力,它又会产生电,这种特性叫机电效应。他们有一个很重要的特点,其振荡频率与他们的形状,材料,切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定,热膨胀系数非常小,其振荡频率也非常稳定,由于控制几何尺寸可以做到很精密,因此,其谐振频率也很准确。根据石英晶体的机电效应,我们可以把它等效为一个电磁振荡回路,即谐振回路。他们的机电效应是机-电-机-电..的不断转换,由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小,即Q值非常高,做振荡器用时,可以产生非常稳定的振荡,作滤波器用,可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线[10]。

复位电路是用来让单片机返回到初始状态的辅助电路,其作用是当单片机程序跑飞或系统出现死机状态时可以让系统从新恢复工作。本系统复位电路的设计具有上电复位和手动按键复位两种复位方式。 3.4系统显示电路设计

显示部分采用LCD1602液晶显示模块,液晶板上排列着若干 5×7或 5×10点阵的字符显示位,每个显示位可显示1个字符,从规格上分为每行 8、16、20、24、32、40位,有一行、两行及四行三类。其与单片机的连接电路如图15所示

图15系统状态显示电路图

1脚和2脚为液晶1602地和电源引脚,3脚为背光调节引脚,通过10K电位器接地,背光可通过电位器来调节亮度;4脚、5脚、6脚为液晶片选控制引脚,分别连接到单片机的P2.0、P2.1、P2,2端口,7~14脚为数据接口,与单片机的P0口相连实现数据的传输,15、16、脚为液晶的背光控制脚,分别接到电源和地[9]。

3.5超重报警提示电路设计

报警指示电路用来在称重测量超出最高值时报警提示,以免重量太高的情况下损坏传感器。报警指示电路由PNP三极管9012驱动蜂鸣器来实现,单片机IO口控制三极管的基极,当单片机的IO口输出为低电平时,三极管导通,蜂鸣器的正极与电源接通,蜂鸣器通电发出报警声,当单片机IO口输出高电平时,三极管截止,蜂鸣器停止报警。报警指示电路如图16所示。


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