1、毕业设计（论文）题目基于单片机的高精度电子秤设计学院专业班级姓名学号指导教师2013年6月上海海洋大学2013届毕业设计（论文）基于单片机的高精度电子秤设计I目录绪论311称重技术和称重仪器的历史发展312电子秤的组成4121电子秤的基本结构4122电子秤的工作原理4123电子秤的计量性能513本论文研究主要内容5131基本内容5132具体要求52高精度电子秤系统方案设计621系统方案设计622控制器选型7221AT89S52管脚说明723数据采集模块选型10231压力传感器原理10232压力传感器选型1124调理电路选型1325显示器选型143硬件设计1531电源电路设计1532单片机控制电
2、路设计1533显示部分电路设计1734系统超重报警指示电路设计1735系统按键输入电路设计1836系统总电路原理图194软件设计2141主程序流程图2142系统显示部分流程图2143系统按键调整部分流程图22上海海洋大学2013届毕业设计（论文）基于单片机的高精度电子秤设计II44系统程序错误未定义书签。结论23谢辞24参考文献25上海海洋大学2013届毕业设计（论文）基于单片机的高精度电子秤设计第1页共33页基于单片机的高精度电子秤设计摘要称重技术自古以来就和人们的生活息息相关，其被广泛应用于工业、农业、交通、科研、内外贸易等各个领域，因此也成为了人们生活中不可缺少的一部分。随着科学技术的发
3、展与人类生产力的不断提高，人们对计量准确度的要求也越来越高。因此，担任绝大多数称重任务的电子秤，现在也受到越来越多的重视。称重技术的技术水平直接影响着现代化和专业水平，以及社会经济效益的提高。近年来，电子称重技术取得了突飞猛进的发展，电子称重技术也发挥着越来越重要的作用，其应用领域也在不断地扩大。特别是由于商业用电子称具有精度高，反应灵敏，结构简单等特点，已经被广泛应用于工业和商业贸易，轻工食品，医药和卫生等各个方面。现如今，电子称正在逐步取代目前较常使用的机械秤。这就促使电子秤的研究需要进一步的深入。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细阐述。硬件电路主要是
4、基于单片机AT89S52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。关键词电子称；单片机；称重传感器；HX711HIGHPRECISIONELECTRONICSCALEDESIGNBASEDONMCUABSTRACTSINCEANCIENTTIMES,THEWEIGHINGTECHNOLOGYISCLOSELYRELATEDWITHPEOPLESLIVESITISWIDELYUSEDINVARIOUSFIELDSOFINDUSTRY,
5、AGRICULTURE,TRANSPORTATION,SCIENTIFICRESEARCH,INTERNALANDEXTERNALTRADESOITHASALSOBECOMEANINDISPENSABLEPARTOFPEOPLESLIVESWITHTHEDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGYANDTHECONTINUOUSIMPROVEMENTOFHUMANPRODUCTIVITY,MEASUREMENTACCURACYREQUIREMENTSAREALSOINCREASINGTHEREFORE,THEELECTRONICSCALESWHICHTAKESTHEVAS
6、TMAJORITYOFWEIGHINGTASKS,HASALSOGOTMOREANDMOREATTENTIONTHEACCURACYOFWEIGHINGTECHNOLOGYREQUIREMENTSAREINCREASINGLYHIGH,ELECTRONICPRODUCTS,TECHNOLOGYLEVEL,DIRECTLYINFLUENCESTHELEVELOFMODERNIZATIONANDPROFESSIONSTOIMPROVETHEECONOMICBENEFITSOFTHESOCIETYINRECENTYEARS,THEELECTRONICWEIGHINGTECHNOLOGYACHIEVE
7、DRAPIDDEVELOPMENT,ELECTRONICWEIGHINGINTHEMETROLOGYAREAALSOPLAYSMOREANDMOREIMPORTANTPOSITION,ANDITSAPPLICATIONSARECONSTANTLYEXPANDINGESPECIALLY,BECAUSEOFITSCOMMERCIALELECTRONICWITHHIGHACCURACY,SENSTIVEREACTION,SIMPLESTRUCTURE,ETC,HAVEBEENWIDELYAPPLIEDININDUSTRYANDCOMMERCETRADE,LIGHTFOOD,MEDICINEANDHE
8、ALTH,ETCATPRESENT,MECHANICALSCALESAREGRADUALLYREPLACEDBYELECTRONIC,THISHASLEDTOTHEFURTHERSTUDYOFELECTRONICELECTRONICSCALESAREONEOFTHEELECTRONICWEIGHINGINSTRUMENTSTHEDESIGNOFTHISSYSTEMGIVESITSELABORATIONFROM3PARTSHARDWARECIRCUITDESIGN,SOFTWAREPROGRAMDEBUGGINGANDENTITYWELDDEBUGGINGHARDWARECIRCUITREACH
9、ESDATAPROCESSINGBYTHECONTROLUNITWHICHBASEDONAT89S52，ANDGATHERSDATABYWEIGHTINGSENSOR,THENMAKESADTRANSFORMBYHX711TOTHEDATAGATHERED,ANDTHETRANSFORMEDDATATHENTRANSFERREDTOAT89S52FORDISPLAYPROCESSING,ATLASTLCD1602WOULDSHOWITOUTSTEADILYWITHOUTTWINKLING上海海洋大学2013届毕业设计（论文）基于单片机的高精度电子秤设计第2页共33页KEYWORDSELECTR
10、ONICSCALES；MCU；WEIGHINGSENSOR；HX711上海海洋大学2013届毕业设计（论文）基于单片机的高精度电子秤设计第3页共33页绪论11称重技术和称重仪器的历史发展称重技术自古以来就受到全世界各地区人们的重视。在古代由于没有完善的称重技术，导致在商品贸易进行时没有统一的标准，在各行各业的劳动生产过程中也达不到一个固定的精确度，从而制约了生产力的发展。现在称重技术已经成为了一种计量手段被广泛应用于工业、农业、交通、科研等各个领域，与我们的日常生活紧密相连。电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是关系到国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易等等领域所不可缺少的计量
11、设备。通常，衡器产品技术水平的高低，将会直接影响到各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。电子秤的发展过程经历了由简单到复杂，由粗糙到精密、再由机械到机电结合、最后到全电子化、由单一功能到多功能的过程。尤其是近30年以来，工艺流程中的现场称重、配料定量称重、以及产品质量的监测等工作，都已离不开电子秤。这是由于电子秤不仅能给出质量或重量的信号，而且也能作为总系统中的一个检测和控制的单元，从而推进工业生产和贸易交往的自动化和合理化。近年来，电子秤已愈来愈多地参与到数据处理和过程控制中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收货业务及商业销售领域中不可缺少的组成部分。随着称
12、重传感器各项性能的不断突破，为电子秤的发展奠定了基础，国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了01称量准确度的电子秤，并在70年代中期约对75的机械秤进行了机电结合式的电子化改造。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，推进了工业生产和管理过程中的自动化以及现代化。称重装置能够缩短作业的时间、能够改善操作的条件、还能够降低生产材料的消耗以及能产能源的浪费、提高产品质量的同时加强企业的经营管理。称重装置的应用已经非常普遍，几乎涵盖了国民经济的各领域，并且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。在50年代
13、中期，电子技术被应用于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，到现在的40多年里，电子衡器有了很大的改变。最初，我国的的电子衡器以机电结合型为主，现如今已经被全电子型和数字智能型的衡器所取代。如今电子衡器制造技术及应用有了新的发展趋势。电子称重技术更注重动态称重，而非静态称重计量方法也趋向于数字测量，而非模拟测量；测量特点也是向多参数测量发展，取代单参数测量。快速称重和动态称重更是成为了研究与应用的重点。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、智能上海海洋大学2013届毕业设计（论文）基于单片机的高精度电子秤
14、设计第4页共33页化；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。12电子秤的组成121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了秤均由以下三部分组成（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
15、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、卢表面谐振式）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（包括放人器、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
16、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。122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，传感器随之产生力一电效应，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，上海海洋
17、大学2013届毕业设计（论文）基于单片机的高精度电子秤设计第5页共33页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。123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MAXND4准确度等
18、级国际法制计量组织把电子秤按不同的分度数分成T、II、III、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，如表11所示表11不同准确度的电子秤和分度数13本论文研究主要内容131基本内容设计并制作一款基于单片机的电子秤重系统。132具体要求本课题研究的内容是以单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本策略及价格计算功能。本课题在电子称的基本功能基础上扩展了电子日历及时钟功能。该系统可以分为单片机最小系统、数据采集系统、人机交互界面系统、电源系统、时钟五大部分组成。单片机最小系统部分主要包括AT89S52和经典复位电路；数据采集部分由称重传感器、信号放大和A/D转换部分组成，信号
19、放大和A/D转换部分主要由专用型高精度24位AD转换芯片HX711实现；人机交互界面为键盘输入和点阵式液晶显示，主要使用44矩阵键盘和1602液晶显示器，可以方便的输入数据和直观的显示数标志及等级电子秤分类分度数范围特种准确度基准衡器N100000高准确度精密衡器10000TEMP4BREAKAREADCOUNTAAUINTA/100TEMPWEIGHTUINTFLOATAA/44005WEIGHTWEIGHTQI_WEIGHT/去皮IFWEIGHT0IFWEIGHT5000CHAOZHONG_FLAG1TR01/重量大于5000G，超重报警ELSECHAOZHONG_FLAG0TR00CLO
20、CK1WEIZHI_ZIFU0X00,ELSEWEIZHI_ZIFU0X00,VOIDPRESSUCHARSUNSIGNEDCHARDATNNP30XF0/保存第一位WHILEP30XF0上海海洋大学2013届毕业设计（论文）基于单片机的高精度电子秤设计第28页共33页GET_WEIGHT/得到重量IFWEIGHT0WEIGHT_SHUZHIWEIGHT/显示重量ELSEWEIGHT_SHUZHIWEIGHTDATKEY_SCANIFDAT0/显示重量ELSEWEIGHT_SHUZHIWEIGHTDATKEY_SCANIFDAT0PRICE_SHUZHI2,DAT0X30/显示SIFDAT16/去皮QI_WEIGHTWEIGHTQI_WEIGHTGOTOMMIFDAT12/清除SS0PRICE_SHUZHI1,GOTONNIFDAT15/置零SQI_WEIGHT0WEIGHT0PRICE0MONEY0上海海洋大学2013届毕业设计（论文）基于单片机的高精度电子秤设计第30页共33页PRICETABLE20PRICETABLE10PRICETABLE00LEIJI_FLAG0LEIJI_WEIGHT0LEIJI_COUNT0CHAOZHONG_FLAG0CLOCK1TR00WRITE_COM0X01/清屏INIT_1602SYSTEMGOTONN
