1、Abstract1毕业论文题 目: 基于单片机的电子秤系统设计 所属系、部 : 年级、 专业: 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 完 成 时 间: 2015 年 5 月 19 日 Abstract2摘要电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。它与我们日常生活紧密结合息息相关。电子称主要以单片机作为中心控制单元，通过称重传感器进行模数转换单元，在配以键盘、显示电路及强大软件来组成。电子称不但计量准确、快速方便，更重要的自动称重、数字显示，对人们生活的影响越来越大，广受欢迎。本系统的设计主要从硬件电路设计，软件编程调试，实物焊接调试三部分进行详
2、细阐述。硬件电路主要是基于单片机 STC89C52 为核心的控制单元实现数据的处理，采用压力传感器对数据进行采集，电子秤专用 24 位 AD 转换芯片HX711 对传感器采集到的模拟量进行 AD 转换，转换后的数据送到单片机进行处理显示，数据显示由 LCD1602 液晶实现，液晶显示效果稳定无闪烁。关键字：STC89C52单片机；电子秤；压力传感器；HX711。Abstract3Electrnoic Scale Design Based on MCUAbstractIntelligent electronic scale is the detection and conversion tech
3、nology, computer technology, information processing, digital technology, an integrated modern technology of new weighing equipment. Ectronic scale takes SCM as its central controling unit,and achieves AD transform through weighting transducer,then adds keybord,display circuit and powerful softerwear
4、. It is not only accurate,swift,and convenient, but also makes an important effect to peoples life by its automatic weightment and digital display, so it becomes more and more popular.The design of this system gives its eleboration from 3 parts: Hardwear circuit design,softwear programme debugging a
5、nd entity weld debugging.Hardwear circuit reaches data processing by the controling unit which based on STC89C52，and gathers data by weighting transducer,then makes AD transform by HX711 to the data gathered, and the transformed data then transferred to STC for display prosessing, at last LCD1602 wo
6、uld show it out steadily without twinklingKey words：STC89C52 SCMC；Electrnoic Scale；Load sensor; HX711基于单片机的电子秤系统设计41 绪论 .52 系统硬件方案设计 .72.1 系统总体设计方案比较与论证 .72.2 系统元器件选型及器件参数介绍 .112.2.1 单片机选型 .112.2.2 传感器选择 .122.2.3 显示器选择 .142.2.4 AD 转换芯片选择 .153 系统硬件电路设计 .193.1 系统电源电路设计 .193.3 单片机控制电路设计 .213.4 系统显示电路设计
7、 .223.5 超重报警提示电路设计 .233.6 按键输入电路设计 .234 系统软件设计 .274.1 系统主程序软件流程图 .284.2 系统显示部分流程图 .284.3 系统按键检测部分流程图 .295 系统整体调试 .305.1 硬件电路调试中遇到的问题 .305.2 系统实物调试效果图 .305.3 系统设计总结 .31参考文献 .32附录 .33附录 1 系统整体电路图 .33附录 2 系统部分源程序 .35致 谢 .40基于单片机的电子秤系统设计51 绪论称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电
8、子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。电子秤是称重技术中的一种新型仪表，广泛应用于各种场合。电子秤与机械秤比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价
9、值强、维护方便等特点，可在各种环境工作，重量信号可远传，易于实现重量显示数字化，易于与计算机联网，实现生产过程自动化，提高劳动生产率。从世界水平看，衡器技术已经经历了四个阶段，从传统的全部由机械元器件组成的机械称到用电子线路代替部分机械元器件的机电结合秤，再从集成电路式到目前的单片机系统设计的电子计价秤。我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展：电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远
10、离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。电子称重的实现首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号经 A/D 转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中，再经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。基于单片机的电子秤系统设计6按照设计的基本要求，系统可分为三大模块，数据采集模块、控制器模块、人机交互液晶显示界面模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和 A/D 转换部分组
11、成。转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高，系统的大部分功能都需要软件来控制。在扩展功能上，本设计增加了一个过载报警提示功能使本电子称的设计更人性化智能化。2 系统硬件方案设计2.1 系统总体设计方案比较与论证在设计系统时，针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种：方案一 数码管显示：数据采集 AD 转换 单片机处理 LED 显示图 1 数码管显示方案此方案利用数码管显示物体重量，简单可行，可以采用内部带有模数转换功能的单片机。由此设计出的电子秤系统，硬件部分简单，接口电路易于实现，并且在编程时大大
12、减少程序量，在电路结构上只有简单的输出输入关系。缺点是：硬件部分简单，虽然可以实现电子称基本的称重功能，但是不能实现外部数据的输入，无法根据实际情况灵活地设定各种控制参数。由于数码管只能实现简单的数字和英文字符的显示，不能显示汉字以及其他的复杂字符，不能达到显示购物清单的要求。又因为采用了具有模数转换功能的单片机，系统电路过于简单，系统硬件的扩展必受到限制，电子秤的功能过于单一，达不到设计的标准。方案二 在前一种方案的基础上进行扩展，增加一键盘输入装置，增加外界对单片机内部的数据设定，使电子称实现称重计价的功能。基于单片机的电子秤系统设计7结构简图如图 2 所示：数据采集 AD 转换 单片机处
13、理 LED 显示按键处理图 2 带有键盘输入的结构简图此方案设计的电子秤，可以实现称物计价功能，但是局限于数码管的功能，在显示时只能显示单价、购物总额以及简单的货物代码等。在显示重量时，如果数码管没有足够的位数，那么称量物体重量的精度必受到限制，所以此方案需要较多的数码管接入电路中。这样在处理输入输出接口时需要另行扩展足够多的 I/O 接口供数码管使用，比较麻烦。方案三 前端信号处理时，选用放大、信号转换等措施来增加信号采集强度但会增加相应的设计成本；显示方面采用具有字符图文显示功能的 LCD 显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力，而且满足设计要求，可以显示购物清单、所称量的物体信息等相关
14、内容，当需要增加扩展功能时可以通过切换液晶显示界面的方式来实现。结构简图如下图 3 所示：基于单片机的电子秤系统设计8数据采集AD 转换 单片机处理 LCD 显示按键处理信号放大图 3 带有键盘输入及液晶显示的结构简图鉴于上述三种方案的优缺点，本系统在设计时充分考虑到系统的实用性及成本的可行性的前提下，设计完成了最终的电子称方案，最终的硬件设计方案图如图 4 所示，数据采集AD 转换 单片机处理LCD 显示时钟显示计量显示按键处理信号放大预设报警值图 3 系统设计硬件框图基于单片机的电子秤系统设计92.2 系统元器件选型及器件参数介绍2.2.1 单片机选型单片机的选择在整个系统设计中至关重要，
15、要满足大内存、高速率、通用性、价格便宜等要求，鉴于以上考虑本课题选择 ST89C52 作为整个系统的主控芯片。ST89C52 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 10000 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 1，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 ST89C52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。ST89C
16、52 芯片具有以下特性 2：指令集和芯片引脚与 Intel 公司的 8051 兼容；8KB 片内在系统可编程 Flash 程序存储器；时钟频率为 033MHz；128 字节片内随机读写存储器（RAM） ；32 个可编程输入/输出引脚；2 个 16 位定时/计数器；6 个中断源，2 级优先级；全双工串行通信接口；监视定时器；2 个数据指针。ST89C52 单片机的 40 个引脚中有 2 个专用于主电源引脚，2 个外接晶振的引脚，4 个控制或与其它电源复用的引脚，以及 32 条输入输出 I/O 引脚。ST89C52 单片机引脚图如图 4 所示：基于单片机的电子秤系统设计10图 4 ST89C52
17、单片机引脚图2.2.2 传感器选择 压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度和动态力或压力的测量。压电器件的弱点：高内阻、小功率。功率小，输出的能量微弱，电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为R/R 后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的R/R 变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器
