舌体湿分含量测量仪的设计与研究 第7页
3.4单片机最小系统
单片机系统是测量仪的核心。ATMEL公司的AT89S8252是一个低功耗、高
性能的CMOS 8位单片机，正常运行时的最大电源电流为25mA，其主要特性如
下[28,29]：
片内含有8KB的Flash程序内存和256字节的片内RAM。
具有32线可编程I/O口（P0，P1，P2和P3）。
含有3个定时器T0，T1和T2。
中断系统是含9个中断源、6个中断向量、2级中断优先权的中断结构。
可编程的UART串行通信口。
低功耗节电方式为空闲模式和掉电模式。
3级程序锁定位。
工作电源为4～6V，最高工作频率为24MHZ。
可编程看门狗定时器WDT。
双数据指针DPTR0和DPTR1。
SPI外围扩展串行口。
特别的是AT89S8952不需要加装内存，2KB的EEPROM可以用来存储各种
校正和补偿表格，采集的温度和湿度数据以及LCD显示字符表。
单片机的最小系统包括了晶振、复位电路等模块，如图3-4所示。图3-4 AT89S8252单片机最小系统
-19-天津大学硕士学位论文第三章[硬件电路设计]
使用于电路中，其主要模块的功能分配为：I/O口P1.0和P1.1模拟I
2
C总线用
于温湿度测量；外部中断1作电池欠压监测；TXD口实现RS-232的单向通信；
外部中断0以及I/O口P2.1到P2.5用做键盘中断；P0口和P2.6、P2.7驱动LCD液
晶显示；P1.2到P1.4实现时钟功能。
3.5 RS-232串行接口设计
为了对采集到的舌体湿度和温度信息进行深入处理，需要将数据从测量仪送
至计算机中。
PC机的串口一般采用RS－232接口，+3V～＋15V表示逻辑0，－3V～－
15V表示逻辑1。RS－232在空闲时处于逻辑1状态，在开始传送时，首先产生
一个起始位，起始位时一个宽度的逻辑0，紧随其后为要传送的数据，所要传送
的数据由最低位开始依次送出，并以一个结束位标志该字节传送结束，结束位为
一个宽度的逻辑1状态。PC机一般采用9针的接插件将串行口的信号送出，该
插座的信号定义如表3-1所示。
表3-1 PC机9针插座信号定义
DB9信号名称方向含义
1 DCB输入资料载波检测
2 RXD输入数据接收端
3 TXD输出资料发送端
4 DTR输出数据终端准备就绪（计算机）
5 SG－信号地
6 DSR输入数据设备准备就绪
7 RTS输出请求发送（计算机要求发送数据）
8 CTS输入清除发送（MODEM准备接收资料）
9 RI输入响铃指示
表3-1中信号在通讯过程中可能会被全部或部分使用，由于本测量仪的通信
方式比较简单，只需向计算机发送数据，且通信距离短，因此可以在满足使用要
求的前提下，对RS－232接口做了适当简化，仅使用了其中的RXD及SG两个信
号，其它的握手信号做适当处理或直接悬空，以达到降低功耗的目的[30]。
AT89S8252单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和上位机之间可
以方便地进行串口通讯。但是，单片机的串口是采用TTL接口电平的，因此两
-20-天津大学硕士学位论文第三章[硬件电路设计]
者之间必须有一个电平转换电路，这里采用MAXIM公司生产的MAX232芯片。
该芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的＋5V电源电压变换成为
RS-232输出电平所需的±10V电压。
MAX232接口串行电路原理图如图3－5所示。
在实际应用中，器件对电源噪声很敏感。因此，Vcc必须要对地加去耦电容
C8，其值为0.1μF。电容C4，C5，C6，C7取同样数值的但电容10μF/16V，用以
提高抗干扰能力，在连接时尽量靠近器件。Vcc
图3-5 MAX232接口串行电路原理图
3.6人机界面
人机接口部分主要由键盘、液晶显示器和蜂鸣器三部分组成。
键盘是计算机系统的重要组成部分，同样也是任何一个单片机开发与应用系
统的重要组成部分。
在一般键盘电路设计中，按键按下闭合后应产生一个负的矩形脉冲，但是由
于在按动按键时总会有一些抖动，因此在负脉冲的开始和尾部总要出现一些毛齿
波。这种毛齿波将会影响对按键的识别。毛齿波的长短与按键开关的机械性能有
关，一般为5～10ms。除了按键抖动之外，还可能有重键。所谓重键是指一个按
键刚按下后，紧接着又按下一个键，或者两个按键“同时”按下。这些都需要采
取一定的措施加以消除。目前，用来消除抖动的方法有两种：一种是用硬件电路
来实现，即用RC滤波电路滤除抖动；另一种则是用软件延时的方式来解决。硬
-21-天津大学硕士学位论文第三章[硬件电路设计]
件滤波实际上是用RC电路充放电产生一定的延时，而将波形前后沿处的毛齿滤
除。软件延时则是通过执行延时程序来等候波形稳定，在波形稳定之后查询键码，
从而消除按键输入波前后沿处的抖动。
本课题所设计的系统的键盘电路原理图如图3-6所示。
图3-6键盘接线原理图
1Vcc
图3-7 LCD接线原理图
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