发布时间 : 星期四 文章基于单片机HX711电子称设计更新完毕开始阅读aafda9403069a45177232f60ddccda38366be15f
第三章电子秤硬件设计
一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，STC89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
STC89C52最小系统简单、可靠，仅由时钟电路、复位电路、电源电路构成，如
图10所示。
1、时钟电路：
STC89C52虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。STC89C52
单片机的时钟产生方法有两种。内部时钟方式和外部时钟方式。
本设计采用最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHZ到12MHZ之间选择。电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，可在20pF到100pF之间取值。所以本设计中，振荡晶体选择12MHZ,电容选择22pF。
2、复位电路：
STC89C52的复位电路是由外部的复位电路来实现的。只需给复位引脚RST加
上大于2个机器周期的高电平就可使其复位。复位电路通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。本设计就是用的按键手动复位。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的。
3、电源电路：
STC89C52的电源脚分别为20脚Vss和40脚Vcc（图中已默认连接，未显示出
来）。这两个脚分别接地和+5V直流电源，31脚EA为内外存储器的控制端，接+5V允许访问外部存储器。
3.3 A/D转换电路
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，本设计中选用的是CZAF-350电阻应变式称重传感器，因为通过其得到的电压信号很小，通常只有几十mV。所以需要放大器放大信号，本次设计中我们选用了海芯科技公司的HX711A/D转换器，它内部包含了放大器，可以将信号放大128倍。如图9所示：
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
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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部件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。在本电路中，三极管9012起到的调节作用。R1/R2/R5/R6起到分压作用，C2/C3起到隔直通交的作用。
图9 A/D转换电路
表1 引脚功能表
HX711管脚说明 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
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入电压分别±20mV或±40mV。通道B为固定的增益，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。 供电电源 数字电源（DVDD）应使用与MCU芯片相同的数字供电电源。HX711芯片内额稳压电路可同时向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2.6~5.5V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。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，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150 mV。
复位和断电 当芯片上电时，芯片内的上电自动复位电路会使芯片自动复位。管脚PD-SCK输入来控制HX711的断电。当PD-SCK为低电平时，芯片处于正常工作状态。
图10 引脚图
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3.4 键盘电路
在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成3×4=12个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显。矩阵键盘电路与
STC89C52单片机接口电路如图11所示。
图11 键盘电路与单片机的连接图
3.5 显示电路
本设计采用的是LCD1602显示。1602采用标准的16脚接口，其中1和2脚为电源正负极，3脚为对比度调整端，4脚RS为寄存器选择，5脚RW为读写信号线，
6脚为使能端，7到14脚为8为双向数据端。15和16脚为电源背光极。3脚VEE接
一个滑动变阻器，滑动变阻器两端接电源和地。
图12 单片机与LCD1602接线图
调试滑动变阻器的值可以改变LCD的对比度。因为LCD为共阳极，为加大输出引脚的驱动能力，所以D0到D7有加入上拉电阻，要保证上拉电阻明显小于负载的阻抗，以使高电平输出有效，负载阻抗是10k，供电电压是5v要求高电平不小于4.5v，那么上拉电阻R：（5-4.5）=10:5，R为1k，如图12所示。
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