基于单片机的升力检测仪系统设计

该系统的完成所涉及的知识：

（1）Altium Designer软件的使用及系统原理图的绘制和PCB板的设计。

（2）AT89S52单片机及外围配套电路的基础知识。

（3）C语言程序设计基础。

（4）Proteus仿真软件的应用

（5）Keil 4软件的应用及调试方式。

（6）压力传感器模块及液晶显示模块的使用。

功能描述：

以AT89S52单片机为MCU，通过编写相应的C语言控制程序，当施加外力于压力传感器时，该力大小可以以具体数值的形式显于LCD1602液晶显示屏，完成对外力大小的测试。

系统构成：

数据采集模块：压力传感器。

转换模块：24位A/D转换器芯片HX711。

主控模块：AT89S52单片机。

显示模块：LCD1602液晶显示。

单片机的方案选择：

单片机是整个系统的控制核心，对单片机的选择应从整体去考虑，根据需要实现的功能、硬件的匹配、系统的性能指标、经济因素以及实际情况去考虑。

采用方案：AT89S52单片机；

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 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。片上Flash允许程序存储器在系统内编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

功能划分：

使用AT89S52对输出模块进行控制，就必须有相应的其他模块做支撑，系统中包含信号的传输、数据的处理、信号反馈等具体功能。具体系统功能划分如图2所示。

单片机最小系统设计

AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-s ystem
programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。最小系统电路图如图3所示.

传感器电路

电路图如图4所示。

LCD1602

显示电路采用LCD1602，电路图如图5所示。

程序下载接口

电路图如图6所示。

PCB设计流程

（1）设置原理图设计环境。其中，工作环境设置是使用Design/Options和Tool和Preferences菜单进行的，画原理图环境的设置主要包括图纸大小、捕捉栅格、电气栅格、模板设置等。

（2）放置元件，将电气和电子元件放置在图纸上。

（3）原理图布线。元件一旦放置在原理图上，不需要用导线将元件连接起来，连接时一定要符合电气规则。

（4）编辑和调整。编辑元件的属性。包括元件名、参数、封装图等。调整元件和导线的位置等操作。

（5）检查原理图。使用电气规则功能(ERC)检查原理图的连接是否合理和正确。给出检查报告，若有错误则要根据错误进行改正。

（6）生成网络表。所谓网络表就是元件名、封装、参数及元件之间的连接表，通过该表可以确认各个元件和它们之间的关系。

l 对电路板的设计主要分为以下几个步骤；

（1）使用原理图编辑器设计原理图，进行电气检查(ERC)并生成原理图的网络表。

（2）进入电路板(PCB)环境，使用电路向导确定电路板的层数、尺寸等电路板参数。

（3）使用Design/Netlist菜单，调入网络表。

（4）布置元件，就是将元件合理地分布在电路板上。自动布置元件或人工布置元件，多次布置直到自己满意为止。

原理图如图7所下：

Proteus仿真软件的应用：

Proteus是英国著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。

仿真步骤：

1．原理布图

2．PCB自动或人工布线

3．SPICE电路仿真

Proteus仿真图：

单片机最小系统控制LCD1602液晶模块系统仿真图：

主程序设计流程图如图11所示:

最后展示一下成果图：

给升力检测仪系统供电后达到了预期的设想，下面两张图分别是该系统供电后的正面和反面照片。

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