1、目 录摘 要 .IABSTRACT .II1 绪论 .12 系统方案论证与选型 .12.1 控制器部分 .22.2 数据采集部分 .32.2.1传感器的选择 .32.2.2放大电路选择 .52.2.3A/D转换器的选择 .72.2.4键盘处理部分方案论证 .92.3显示电路部分的选择 .92.4超量程报警部分选择 .103 硬件电路设计 .103.1 AT89S52的最小系统电路 .113.1.1单片机芯片 AT89S52介绍 .113.1.2.单片机管脚说明 .123.1.3 AT89S52的最小系统电路构成 .143.2 电源电路设计 .143.3 数据采集部分电路设计 .153.3.1
2、传感器和其外围以及放大电路设计 .153.3.2 A/D转换芯片与 AT89S52单片机接口电路设计 .173.3.3 测量算法 .203.4显示电路与 AT89S52单片机接口电路设计 .213.5键盘电路与 AT89S52单片机接口电路设计 .22基于单片机的电子秤设计13.6报警电路的设计 .244 系统软件设计 .244.1主程序设计 .254.2 子程序设计 .264.2.1 A/D转换启动及数据读取程序设计 .264.2.2数制转换子程序设计 .264.2.3显示子程序设计 .284.2.4 键盘扫描 子程序的设计 .284.2.5报警子程序的设计 .30设计总结 .31致 谢 .
3、32参考文献 .33附 录 .34基于单片机的电子秤设计0基于单片机的电子秤设计摘 要随着微电子技术的应用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。为了改变传统称重工具在使用上存在的问题，在本设计中将智能化、自动化、人性化用在了电子秤重的控制系统中。本系统主要由单片机来控制，测量物体重量部分由称重传感器及 A/D转换器组成，加上显示单元，此电子秤俱备了功能多、性能价格比高、功耗低、系统设计简单、使用方便直观、速度快、测量准确、自动化程度高等特点。本系统以 AT89S52单片机为主控芯片，外围附以称重电路、显示电路、报警电路、键盘电路等构成智能称重系统电路板，从而实现自动称重系统的各种控
4、制功能。可以说,此设计所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求。关键词 SP20C-G501，AT89S52，称重传感器，A/D 转换器，LCD 显示器基于单片机的电子秤设计1THE ELECTRONIC SCALE DESIGN BASED ON MICROCONTROLLERABSTRACTWith the application of micro-electronics technology, tradition ponderation instrument used in market has been not satisfaction with hunman requirements
5、already. In order to make up for the traditional apparatus shortcoming, we improve the apparatuss control system with intelligence and automation. This system is mainly controlled by microcontroller, the section of height measurement accomplish by supersonic sensor, the section of weight measurement
6、 accomplish by weight sensor and A/D transformer, this apparatus have many characteristic such as having more function, consume less energy, small and move easily, low price, measure precisely, the speed is quick, automatic work without people and so on.The system is mainly controlled by the microco
7、ntroller AT89S52, the periphery is consist of the circuit of clock and calendar, the circuit of measure height and weight, the circuit of display and print, all of these comprise the circuit board of the intelligent apparatus of height and weight. It can achieve all function of the apparatus.KEYWORD
8、S:SP20C-G501，AT89S52，ponderation sensor，A / D converter，LCDDisplay基于单片机的电子秤设计2第一章 绪论 1.1 称重技术和衡器的发展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
9、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。因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60 年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过 40多年的不断改进与完善，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，特
10、别是对快速称重和动态称重的研究与应用。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。电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。1.2 电子秤的组成1.2.1 电子秤的基本结构电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来
11、确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电子秤均由以下三部分组成：基于单片机的电子秤设计3（1）承重、传力复位系统 它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。(2)称重传感器即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感
12、器。对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。(3)测量显示和数据输出的载荷测量装置即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转换、电流源或电压源、调节器、补尝元件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印、数据传输和存贮器件等） 。这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中，通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显示等环节。1.2.2 电子秤的工作原理当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器
13、随之产生力电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正比关系)的电信号(电压或电流等)。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的 CPU处理，CPU 不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU 发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D 转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。1.2.3 电子秤的计量性能电子秤的计量性能涉及的主要技术指标有：量程、分度值、分度数、准确度等
14、级等。（1）量程：电子衡器的最大称量 Max，即电子秤在正常工作情况下，所能称量的基于单片机的电子秤设计4最大值。（2）分度值：电子秤的测量范围被分成若干等份，每份值即为分度值。用 e或d来表示。（3）分度数：衡器的测量范围被分成若干等份，总份数即为分度数用 n表示。电子衡器的最大称量 Max可以用总分度数 n与分度值 d的乘积来表示，即 Max = n d（4）准确度等级国际法制计量组织把电子秤按不同的分度数分成、四类等级，分别对应不同准确度的电子秤和分度数 n的范围，如下表 1-1所示：标志及等级 电子秤种类 分度数范围特种准确度 基准衡器 n 100 000高准确度 精密衡器 10 00
15、0 n 100 000中准确度 商业衡器 1 000 n 10 000普通准确度 粗衡器 100 n 1 000表 1-1电子秤等级分类1.3 设计思路目前,台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍,但存在较大的局限性：体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。现有的便携秤为杆秤或以弹簧、拉伸变形来实现计量的弹簧秤,居民用户使用的基本是杆秤。弹簧盘秤制造工艺要求较高,弹簧的疲劳问题无法彻底解决,一旦超过弹簧弹性限度,弹簧秤就会产生很大误差,以至损坏,影响到称重的准确性和可靠性,只是一种暂时的代用品,也被列入逐渐取消的行列。 微控制器技术、传感器技术的发展和计算机技术的广泛
16、应用，电子产品的更新速度达到了日新月异的地步。本系统在设计过程中，除了能实现系统的基本功能外，还基于单片机的电子秤设计5增加了打印和通讯功能，可以实现和其他机器或设备（包括上位PC机和数据存储设备）交换数据.除此之外，系统的微控制器部分选择了兼容性比较好的AT89系列单片机，在系统更新换代的时候，只需要增加很少的硬件电路，甚至仅仅删改系统控制程序就能够实现。另外由于实际应用当中，称可以有一定量的过载，但不能超出要求的范围，为此我们还设计了过载提示和声光报警功能。综上所述,本课题的主要设计思路是：利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过模数转换器转换为数字信号
17、，最后把数字信号送入单片机。单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量及总额，然后再显示出来。此外，还可通过键盘设定所称物品的价格。主要技术指标为：称量范围05kg;分度值0.01kg;精度等级级;电源DC1.5V（一节5号电池供电） 。这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便,集质量称量功能与价格计算功能于一体,能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。第二章 系统方案论证与选型按照本设计功能的要求，系统由 6个部分组成：控制器部分、测量部分、报警部分、数据显示部分、键盘部分、和电路电源部分，系统设计总体方案框图如图 2.1所示。基于单片机的电子秤设计6压力传感器A/D转换器放大电路A
18、T89S52单片机 键盘LCD显示语音显示图 2-1设计思路框图测量部分是利用称重传感器检测压力信号，得到微弱的电信号（本设计为电压信号） ，而后经处理电路（如滤波电路，差动放大电路， ）处理后，送 A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出。控制器部分接受来自 A/D转换器输出的数字信号，经过复杂的运算，将数字信号转换为物体的实际重量信号，并将其存储到存储单元中。控制器还可以通过对扩展 I/O的控制，对键盘进行扫描，而后通过键盘散转程序，对整个系统进行控制。数据显示部分根据需要实现显示功能。2.1 控制器部分本设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器,而且以单片机为主控制器的设计，可以容易地
19、将计算机技术和测量控制技术结合在一起，组成新型的只需要改变软件程序就可以更新换代的“智能化测量控制系统” 。这种新型的智能仪表在测量过程自动化、测量结果的数据处理以及功能的多样化方面，都取得了巨大的进展。再则由于系统没有其它高标准的要求，又考虑到本设计中程序部分比较大，根据总体方案设计的分析，设计这样一个简单的的系统，可以选用带 EPROM的单片机，由于应用程序不大，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展存储器，这样电路也可简化。INTEL 公司的 8051和 8751都可使用，在这里选用 ATMENL 生产的 AT89SXX 系列单片机。AT89SXX 系列与 MCS-51 相比有两大优势：
20、第一，片内存储器采用闪速存储器，使程序写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路体积更小。此外价格低廉、性能比较稳定的 MCPU，具有 8K8ROM、2568RAM、2 个 16位定时计基于单片机的电子秤设计7数器、4 个 8位 I/O接口。这些配置能够很好地实现本仪器的测量和控制要求最后我们最终选择了 AT89S52这个比较常用的单片机来实现系统的功能要求。AT89S52内部带有 8KB的程序存储器，基本上已经能够满足我们的需要。2.2 数据采集部分电子秤的数据采集部分主要包括称重传感器、处理电路和 A/D转换电路，因此对于这部分的论证主要分三方面2.2.1 传感器的选择在设计
21、中,传感器是一个十分重要的元件,因此对传感器的选择也显的特别的重要,不仅要注意其量程和参数,还有考虑到与其相配置的各种电路的设计的难以程度和设计性价比等等.传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。传感器量程的计算公式是在充分考虑到影响秤体的各个因素后，经过大量的实验而确定的。其公式如下：
22、CK 0K1K2K3(WmaxW)/N （2.1）C单个传感器的额定量程；W秤体自重；Wmax被称物体净重的最大值；N秤体所采用支撑点的数量；K 0保险系数，一般取值在 1.21.3 之间；K 1冲击系数；K2秤体的重心偏移系数；K 3风压系数。本设计要求称重范围 05kg，重量误差不大于 0.01kg，根据传感器量程计算公式（2.1）可知：C1.2511.031（201.9）1 (2-1)9.01205为保证电子秤称量结果的准确度，克服传感器在低量程段线性度差的缺点。传感器的量程应根据皮带秤的最大流量来选择。在实际工作中，要求称重传感器的有效量程在 20%80%之间，线性好，精度高。重量误差应控制在0.01Kg，又考虑到秤台自
