1、苏州大学本科生毕业设计（论文）i本科毕业论文（20 届）智能称重系统的设计与实现所在学院专业班级 电子信息工程学生姓名指导教师完成日期苏州大学本科生毕业设计（论文）ii智能称重系统目录目录 .i摘要 .1前言 .2第 1 章 绪论 .31.1 课题背景 .31.2 研究意义 .3第 2 章 系统方案设计 .42.1 设计任务及要求 .42.2 电子称重系统重要的组成部分 .62.3 主控电路的介绍 .7第 3 章 硬件电路设计 .153.1 单片机控制电路设计 .153.2 系统电源电路设计 .163.3 显示电路设计 .173.4 超重报警提示电路 .183.5 串口通信电路设计 .193.
2、6 键盘电路设计 .20第 4 章 软件设计 .214.1 主程序流程图 .214.2 显示部分流程图 .224.3 键盘部分流程图 .23第 5 章 系统调试与测试 .255.1 调试 .255.2 测试 .255.3 测试结果分析 .29第 6 章 总结与展望 .30致谢 .32附录 .33附录 1：原理图 .33附录 2：部分源程序 .34苏州大学本科生毕业设计（论文）第 1 页智能称重系统摘要电子称重仪器已广泛应用于建筑、化工、超市,如道路、电子秤综合检测与转换技术、计算机技术、信息处理和显示技术,它是一种现代新衡器。它与我们的生活密切相关,在人类生活中有不可替代的地位。智能电子称重仪
3、主要是以单片机为中心控制单元，称重传感器进行模数转换单元，用键盘来实现人机交互、显示电路来显示信息等。电子称不但计量准确、快速方便，而且还可以实现自动称重、数字显示，对人们生活的影响越来越大。本系统设计针对电子称的这些功能如自动称重、数据显示，计价等进行了研究和制作。介绍了单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换、计算问题进行了研究。【关键词】：电子称；单片机；人机交互；数据显示。AbstractElectronic weighing instrument has been widely used in construction, chemical, supermarket, roa
4、ds and other industries, electronic scale integrated detection and conversion technology, computer technology, information processing, display technology, is weighing modern instrument model. It is closely linked with our life, in the life of human beings is indispensable.Intelligent electronic weig
5、hing instrument is mainly based on single-chip microcomputer as the central control unit, the weighing sensor analog digital conversion unit, use the keyboard to achieve human-computer interaction, the display circuit to display information. Electronic said not only accurate measurement, fast and co
6、nvenient, but also can realize automatic weighing, digital display, the impact on peoples lives more and more.The design of the system is known for the electronic these functions such as automatic weighing, data display, the valuation of the research and production. The computer is how to process th
7、e sampled data, data acquisition and conversion, computational problems studied.Key words: electronic; single chip microcomputer; human-computer interaction; data display.苏州大学本科生毕业设计（论文）第 2 页前言称重技术自古以来被人们重视,作为一种测量方法,广泛应用于工业和农业、科研、交通、内外贸易等领域,与人们的生活紧密相连。在我们的生活中经常需要测量物体的重量,随着测量技术和电子技术的发展,传统纯机械结构的杆秤、台秤、
8、称重装置的规模逐步被淘汰,电子称量装置,电子天平,电子天平,以其准确、快速、方便,直接显示,和许多其他优势,得到人们的青睐。通过分析近年来电子衡器产品的发展和国内外市场的需求,电子衡器的总的发展趋势是小型化、模块化、集成、智能,其技术性能趋势是高速,高精度,高稳定性,高可靠性;称重计量控制信息是其功能定位和控制信息和“智能” 功能,其应用程序的性能往往是全面的和组合。称重设备已达到国民经济各领域的应用取得了显著的经济效益。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
9、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。本论文共分为 6 章，具体安排如下。第 1 章讲述了电子称重的背景和研究它的意义。第 2 章介绍了电子秤设计的几种方案。第 3 章介绍了电子秤的硬件电路设计。第 4 章介
10、绍了电子秤的软件设计。第 5 章介绍了电子秤的系统调试与测试。第 6 章叙述了对电子称重的总结和未来的展望。苏州大学本科生毕业设计（论文）第 3 页第 1 章 绪论1.1 课题背景电子秤是日常生活中常用的电子衡器，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点。进入新世纪，电子科技迅猛发展，电子秤电子天平价格明显下降。自从 20 世纪 40 年代初,利用粘贴式电阻应变计的模拟式称重传感器问世以来,经过 60 多年的种种改进与发展,从结构设计、制造工艺到综合性能指标、稳定性和
11、可靠性都达到较高的水平,在各种电子衡器和称重计量与控制系统中得到了广泛的应用。随着科学技术的进步,工业过程自动化水平的提高，特别是数字技术与信息技术的发展，在称重计量与控制系统中，应用数字技术与数字系统的需求越来越多，对衡器行业提出了电子衡器数字化，智能化，用数字称重系统突破模拟称重系统的局限性等要求。众所周知，数字称重系统要求称重传感器和称重仪表系统以数字形式输出。模拟式称重传感器，由于电阻应变转换原理决定了无论采用何种电阻应变计进行制造，其本身都不能产生具有数字特征的输出信号，而且传输距离短，抗干扰能力差，称重显示控制仪表复杂，安装和调试不方便。因此，引起了人们对模拟式称重传感器与数字称重
12、系统接口和数字式智能称重传感器的重视，国外一些著名的称重传感器生产厂家对此开展了许多研究。并取得突破性的科技成果。1.2 研究意义早在 1983 年为适应工业过程自动化的需要，美国 TOLEDO 公司引入了“数字式”概念并逐步将其应用于称重领域。致力于研究采用微处理器、数字补偿技术，使其与传统的应变式称重传感器技术相结合，经过多年的努力，开发出摇柱型数字式智能称重传感器。美国 STS 公司也在 1988 年全美衡器展会上，推出了整体型数字式智能称重传感器。两者都是以模拟式称重传感器的基本原理为基础，利用现代电子技术及计算机软件技术而开发出的新型称重传感器。即在模拟式称重传感器内部增加放大、滤波
13、、A/D 转换、微处理器芯片和温度敏感元件等器件。现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展，传统的电子测量仪器在远离、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苏州大学本科生毕业设计（论文）第 4 页智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。苏州大学本科生毕业设计（论文）第 5 页第 2 章 系统方案设计2.1 设计任务及要求使用电阻应变片、电桥电路、放大及 A/D 转换实现称重，结合单片机技术，实现数据采集、计算与显示。2.1.1 方案一数码管显示L图 2-1 数码管显示方案这个方案可实现简单的称重功能，硬件电路简单，接口电路易于实现，在编写程
14、序时大大减少了工作量，方便简单。但是此方案虽然可以实现电子称基本的称重功能，但是却不能实现人机交互，外部数据无法输入，不能根据实际情况灵活地设定各种控制参数。本方案设计的电子秤的功能过于简单，达不到设计的标准。2.1.2 方案二带键盘的输入图 2-2 带键盘方案本方案的设计是在方案一得基础上增加了键盘功能的电子秤，可以实现人机交互，称物计价功能。但是局限于数码管的功能，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会到限制，所以如果要设计一个数据采集 A/D 转换 LED 显示单片机处理A/D 转换按键处理单片机处理 LED 显示数据采集苏州大学本科生毕业设计（论文）第 6 页
15、精确的电子称选用此方案的话，则需要接入较多的数码管。但这样在处理输入输出接口时又会遇到很多麻烦，另行扩展供数码管使用的 I/O 接口会增加很多，后期处理带来不必要的麻烦。2.1.3 方案三 LCD 显示体信图 2-3LCD 显示方案本方案在方案二的基础上又增加了信号放大功能，采用本方案在前端信号处理时可增加信号采集强度；显示方面也采用具有字符图文显示功能的 LCD 显示器。此方案不仅加强了人机交互的能力，而且可以显示购物清单、所称量的物息等相关内容。被测信号经放大整形后送入单片机，由单片机对输入信号进行处理，并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。综上所述的三种方案，充分考虑到系统的实用
16、性及成本的可行性等，在分析利弊后决定在本次设计中选用第三种方案，从而使本系统的设计功能得到了很好的扩展与应用。信号放大压力传感器按键处理A/D 转换 单片机处理 LCD 显示苏州大学本科生毕业设计（论文）第 7 页2.2 电子称重系统重要的组成部分2.2.1 压力传感器压力是工业生产中重要的工艺参数，许多控制过程对压力的变化有着严格的要求。压力传感器是一种将压力信号转变为电信号的装置。压力传感器的类型有很多，按工作原理分为应变式、压阻式、电容式、压电式。2.2.2 A/D 转换在工程设计中，系统处理的信号除了数字信号之外，还有模拟信号。单片机只能接受、处理数字信号，所以模拟信号在送入单片机前必
17、须通过相应的装置转换为数字量，A/D 转换器就实现了这一功能。根据 A/D 转换器的原理和特点分为双积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型等。2.2.3 单片机系统单片微型计算机简称单片机，单片机内部含有 CPU、ROM、RAM、并行 I/O、串行 I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线功能部件。由于单片机具有体积小、功能全、性价比高、开发性强等优点，因此在生产和生活中都得到了广泛的应用。2.2.4 显示模块为及时的了解系统的运行情况，现在通常会在设计中加入显示模块及相关程序，现在单片机系统中常见的显示器件有 LED、LCD。2.2.5 键盘模块键盘是单片机系统设计中不可缺少的
18、组成部分，是系统与用户之间信息交流的途径之一，操作人员可以通过键盘向单片机输入数据、地址、指令或其他控制命令，实现人机对话。苏州大学本科生毕业设计（论文）第 8 页2.3 主控电路的介绍2.3.1 单片机的介绍STC89C52 是一种低损耗、高性能、CMOS 八位微处理器，片内有 4k 字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除 1000 次，数据保存时间为十年。它与 MCA-51 系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替 MCS-51 系列单片机，而且能使系统具有许多 MCS-51 系列产品没有的功能。STC89C52 可构成真正的单片机最小应用系统，缩
19、小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于 4K，四个 I/O 口全部提供给用户。可用 5V 电压编程,而且擦写时间仅需 10 毫秒，仅为 8751/87C51 的擦除时间的百分之一,与 8751/87C51 的 12V 电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽（2.7V6V） ，全静态工作，工作频率宽在 0Hz24MHz 之间，比 8751/87C51 等51 系列的 6MHz12MHz 更具有灵活性,系统能快能慢。STC89C52 芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。P0 口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。主要功能介绍如下表 2-1 描述。表 2-1 STC89C52 功能特性主要功能特性兼容 MCS51 指令系统 8K 可反复擦写 FlashROM32 个双向 I/O 口 256*8bit 内部 RAM3 个 16 位可编程定时/计数器中断 时钟频率 0-24MHZ2 个串行中断 可编程 UART 串行通道2 个外部中断源 共 6 个中断源2 个读写中断口线 3 级加密位低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能
