Protues仿真平台电子称电路设计范文

摘要:电路设计失败是每个电子爱好者都碰到过的问题。在经过了购买元器件，焊接，调试失败后再回头调整电路设计比较麻烦。作者以电子称电路为例，在焊接电路之前先对其进行了仿真，验证电路的可行性，大大提高了实验效率，节约了成本。

关键词:Protues仿真;电路设计;提高效率Protues

是一款优秀的EDA工具软件。它能仿真多种单片机及其器件，大家只要有一台电脑就可以随时随地进行电路设计。本文设计了一款电子称，在电路焊接之前以Protues仿真软件为平台对其进行了仿真。电子称电路设计的思路是:电阻式传感器采集因压力变化产生的模拟信号，模拟信号再传送给模/数转换芯片，模数电路把模拟信号转换成数字信号后传送到单片机，单片机将数字信号经过相应的处理传给液晶显示器，同时按键电路把设置好的单价传送给单片机，最后可以通过液晶显示出物品的重量和金额。当物体重量超过传感器能检测到的范围时报警电路工作。

1电路硬件设计

该电路主要由五部分组成:电阻传感器、A/D转换电路、单片机、液晶显示、报警电路。具体电路框架如图1。MCU单片机采用AT89C52。AT89C52是一种高性能的8位微控制器，它具有成本低，功耗低、技术成熟的优点。AT89C52内部有4个输入/输出口，称为I/O口，即P0、P1、P2、P3口，每个口都是8位。在此电路中用了4个P口。P1口接4*4矩阵，P0口和P2口接液晶显示器，P3口接模数转换芯片和报警电路。另外单片机还设置了时钟电路和复位电路。时钟电路引脚18脚和19脚分别接了石英振荡器的两端和电容，石英振荡器的振荡频率设置为11．0592MHz。复位引脚9脚接一个电容和电阻构成的复位电路。在加电瞬间，复位端出现一定时间的高电平就可以使单片机有效复位。信号采集采用了桥式测量电路。由4个滑动电阻器采用全桥连接，四个节点分别接电源，地，0832的模拟输入通道CH0端和模拟输入通道CH1端。当滑动电阻器的电阻值发生改变时，转化为电压或者电流的变化，这种电路结构的缺点是对于大应变有较大的非线性。实际电路操作时可采用电阻应变片。它的测量原理是:当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。信号处理器采用模数模块ADC0832。ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，它能对两路模拟信号进行模拟转换，其最高分辨可达256级。ADC0832与单片机的接口为CS、CLK、DO、DI4条数据线。电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上接单片机17脚，CS接单片机15脚，CLK接单片机16脚。A/D转换时，使能端CS置低电平。ADC0832的模拟输入通道CH0和CH1接电阻应变片的全桥的两端完成采集模拟信号。按键采用4×4的矩阵按键。它是用4条I/O线作行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。行线接单片机P1．0－P1．3口，列线接单片机P1．4－P1．7口。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。这十六个键依次设置为0～9十个数，小数点，#备用键，A，B，C，D。A具有去皮功能，B是清除键，C是输入单价错误时返回上一步，D是计算总价。报警器电路连单片机10脚，该电路通过一个电阻和二极管完成。当电路检测到称重的物体超过仪器的测量限制时，单片机10脚即P3．0口输出高电平从而点亮二极管。液晶显示电路采用1602．1602可以显示两行，每行16个字符。Protues仿真中用LM016L。LM016L中D0—D7是并行数据输入/输出引脚，可接单片机的P0—P3任意的8个I/O口。此电路中接P0口，在P0口加了10K的电阻排。RS是命令/数据选择引脚，接单片机的P2．1口，当RS为低电平时，选择命令;当RS为高电平时，选择数据。RW是读/写选择引脚，接单片机的P2．1口，当RW为低电平时写入命令或数据;当RW为高电平时读取状态或数据。E为使能端，接单片机的P2．2口和P2．3口，当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块工作。此电路采用了两个1602，一个显示重量和单个商品的总价，另一个显示单个商品的单价和所有商品的总价。

2软件设计

程序设计是一件复杂的工作，为了把复杂的工作条理化可以先画出程序流程图。系统软件设计包括主程序和子程序设计。子程序设计包括0832的数模转换程序、4×4按键程序、1602显示程序。本文中程序的编写是基于C语言编写的。主程序的主要任务是获得物体的重量和总价，然后更新显示即可。当物体重量超出250g时黄灯点亮实时报警。由于篇幅的原因本文只做了主流程图。

3Protues仿真联调

在Keil中编译好程序，编译成功后输出HEX文件。打开Protues软件，鼠标单击单片机AT89C52，点击ProgramFile添加HEX文件，点击RunSimulation开始仿真。电路仿真界面见图3。

4结论

通过仿真结果表明该电路理论上切实可行，可以进行下一步实际操作。实际焊好电路后发现电阻应变片受温度影响比较大，究其原因Protues仿真软件中每个元器件的选择都是理想型元件，不受外界的影响，为了改善电路测试结果可以在原来的基础上增加温度补偿电路。

参考文献

［1］于飞，李擎，员乾乾．基于HX711的电子称设计［J］．传感器世界，2016，(12):33－36．

［2］唐慧莹．基于ATmega16智能人体电子称设计［J］．硅谷，2012，(6):59．

［3］王瑞琦，刘向阳，邹星兴，等．基于STC89C52单片机的电子称设计［J］．国外电子测量技术，2017，(36):94－97．

作者：梁美丽 王爱国 陈立杰 单位：山西轻工职业技术学院