基于单片机的电子秤系统设计【字数：8045】
称重技术随着电子技术而发展,在现代生活中，电子秤起到非常重要的作用。电子秤不仅仅对日常生活和企业生产的影响越来越大，更是衡器检定工作中重要部分。过去的非自行指示秤和模拟指示秤的精度已经不能达到使用要求,同时还存在诸如繁琐的操作，不能计价和容易作弊的问题。本次设计以单片机为主控模块，通过称重传感器和A/D转换器完成采集和转换，另外还搭配键盘扫描，显示界面以及过载报警。论文主要包含各模块的硬件选型，软件编写以及实物的调试。
目录
1.绪论 1
2.系统硬件方案设计 1
2.1系统总体方案设计 1
2.2各功能模块的分析与选型 3
2.2.1单片机选型 3
2.2.2传感器选择 4
2.2.3 显示器选择 6
2.2.4 AD转换芯片选择 7
2.2.5 报警模块的选择? 8
2.2.6编程语言及开发工具选择? 8
3系统硬件电路设计 8
3.1系统电源电路设计 8
3.2单片机主控电路设计 9
3.3显示模块设计 10
3.4超重报警提示电路设计 10
3.5按键输入电路设计 11
3.6系统硬件电路的绘制与PCB制作 12
3.7.1 Protel2004概述 12
3.7.2系统原理图绘制 12
4 系统软件设计 13
4.1Keil的简单使用 13
4.2系统软件部分程序流程 13
4.3系统显示模块流程图 14
4.4按键扫描部分流程图 15
5 系统整体调试 16
5.1系统调试 16
5.1.1开机初始化 16
5.1.2称重功能 17
5.1.3矩阵键盘扫描 19
5.1.4计价功能 21
5.1.5过载报警功能 21
5.1.6 称重结果测试 22
5.2硬件电路调试中遇到的问题 22
5.3系统设计总结 23
参考文献 24
致谢 25< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
br /> 1.绪论
众所周知，秤在人们日常生活、工农业生产以及科学研究中，都扮演了不可或缺的角色。从秤的产生、发展演变过程中，可以看到人类利用工具，改造自然不懈努力[1]。衡器的发展贯穿于整个人类文明,称重仪表被广泛应用于工业,农业,科研,交通,内外贸易,医药领域等,是生产和生活中不可或缺的一部分。现代电子秤与传统的非自指示秤和模拟指示秤进行比较，拥有体积更小、质量更轻、整体结构简单、价格便宜、校准更加方便等特点,并且工作环境要求相对更低,称量结果更是方便传递,同时实现重量的数字显示,促进了数据网络管理,并用自动生产配合，带动工厂的生产速率。
近年，称重技术取得了十分惊人的进展，主要表现有称重测量技术由静态测量向动态测量、在线测量和模型化测量方向发展，尤其在动态数学模型的建立、系统理论、模糊理论、人工智能、神经网络、数字滤波、振动理论、阻尼技术[2]。从以前只能静态称重到现在的自动化生产中的自动检重机的动态称重,从由人工估读模拟量变成现在自动显示数字量，精度更高,从只能单一称重到如今密度计以及水分仪。目前,电子秤进步飞速，就称重技术而言,国外产品创新和技术应用范围较广，比如国际上出名的梅特勒托利多和赛多利斯，在传统的测试仪器上结合称重控制技术诞生了更加先进的智能仪器。
本设计初步思路首先是通过传感器采集信息，然后输出信号发送到单片机，液晶显示器再接收由单片机处理过的信号，因此，需要显示被测对象的质量。根据设计要求，系统可分为数据采集、液晶显示和单片机控制三个模块。此外，为了防止称重过大，对传感器造成损伤，本设计还加入了过载报警功能。
2.系统硬件方案设计
2.1系统总体方案设计
电子秤设计的原理就是：当放上物体时，重量转为电信号，经过模数转换，由单片机进行处理。本设计采用模块化设计法，将硬件结构分功能划成了数据采集、矩阵键盘、显示、报警和单片机最小系统控制模块。其中，数据采集模块包括称重传感器和A/D转换电路。为了保证秤的基本功能，键盘部分除去基本的0~9数字键，还需要包括置零/去皮键，清除键和计价键，4*4矩阵键盘的按键数量刚好满足设计要求，剩余2个备用按键方便后期设定其他功能；显示部分选择一块LCD液晶显示；报警功能外接一个蜂鸣器实现。[3]
针对各个模块的功能来设计电子秤流程：
首先基本实现LCD显示功能，如图2.1：
图2.1 LCD显示功能
此过程仅使用显示被测对象的重量。硬件部分相对简单,并且所述编程程序是比较小的,并且输出和输入关系很容易实现。它的缺点也是明显的，虽然电子秤的计量功能得以实现，就不可能输入的外部数据并进一步处理数据。无法在实际使用中根据使用情况设定不同的控制参数。
其次在基础显示功能上的基础上进行扩展,加入矩阵键盘输入模块,当外部使用增加时,MCU的内部数据被设置,以使得系统能够实现称重和称重的功能。如图2.2
图2.2带有键盘输入
项目最后把信号放大和信号转换加入,另外加入了蜂鸣器报警电路,保护传感器,保证称重的准确度。如图2.3。
图2.3整体硬件框图
2.2各功能模块的分析与选型
系统分成以下不同模块：
模数转换电路，主要实现转换信号；
单片机作为整个系统的核心，处理信号；
LCD显示电路，显示通过控制器的处理的数据；
报警电路，当重量超过量程时,就产生报警；
按键输入电路，实现置零扣重和价格输入。
2.2.1单片机选型
单片机的选型，决定了本次设计的总体方向。内存大,速度快,功能多和价格低的STC89C52在这方面拥有显著优势。因此,通过目前的主流模式的比较,最终选择STC89C52实现系统设计。 STC89C52是一种低耗高性能微处理器。其内部集成8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，具有3个16位定时器计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构。此芯片与12Mhz晶振、22μF电容、电阻及复位开关共同组成单片机最小系统。使用此系统进行数据处理及各模块的驱动。[4]
引脚图如图2.4所示：
图2.4 STC89C52单片机引脚图
2.2.2传感器选择
目录
1.绪论 1
2.系统硬件方案设计 1
2.1系统总体方案设计 1
2.2各功能模块的分析与选型 3
2.2.1单片机选型 3
2.2.2传感器选择 4
2.2.3 显示器选择 6
2.2.4 AD转换芯片选择 7
2.2.5 报警模块的选择? 8
2.2.6编程语言及开发工具选择? 8
3系统硬件电路设计 8
3.1系统电源电路设计 8
3.2单片机主控电路设计 9
3.3显示模块设计 10
3.4超重报警提示电路设计 10
3.5按键输入电路设计 11
3.6系统硬件电路的绘制与PCB制作 12
3.7.1 Protel2004概述 12
3.7.2系统原理图绘制 12
4 系统软件设计 13
4.1Keil的简单使用 13
4.2系统软件部分程序流程 13
4.3系统显示模块流程图 14
4.4按键扫描部分流程图 15
5 系统整体调试 16
5.1系统调试 16
5.1.1开机初始化 16
5.1.2称重功能 17
5.1.3矩阵键盘扫描 19
5.1.4计价功能 21
5.1.5过载报警功能 21
5.1.6 称重结果测试 22
5.2硬件电路调试中遇到的问题 22
5.3系统设计总结 23
参考文献 24
致谢 25< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
br /> 1.绪论
众所周知，秤在人们日常生活、工农业生产以及科学研究中，都扮演了不可或缺的角色。从秤的产生、发展演变过程中，可以看到人类利用工具，改造自然不懈努力[1]。衡器的发展贯穿于整个人类文明,称重仪表被广泛应用于工业,农业,科研,交通,内外贸易,医药领域等,是生产和生活中不可或缺的一部分。现代电子秤与传统的非自指示秤和模拟指示秤进行比较，拥有体积更小、质量更轻、整体结构简单、价格便宜、校准更加方便等特点,并且工作环境要求相对更低,称量结果更是方便传递,同时实现重量的数字显示,促进了数据网络管理,并用自动生产配合，带动工厂的生产速率。
近年，称重技术取得了十分惊人的进展，主要表现有称重测量技术由静态测量向动态测量、在线测量和模型化测量方向发展，尤其在动态数学模型的建立、系统理论、模糊理论、人工智能、神经网络、数字滤波、振动理论、阻尼技术[2]。从以前只能静态称重到现在的自动化生产中的自动检重机的动态称重,从由人工估读模拟量变成现在自动显示数字量，精度更高,从只能单一称重到如今密度计以及水分仪。目前,电子秤进步飞速，就称重技术而言,国外产品创新和技术应用范围较广，比如国际上出名的梅特勒托利多和赛多利斯，在传统的测试仪器上结合称重控制技术诞生了更加先进的智能仪器。
本设计初步思路首先是通过传感器采集信息，然后输出信号发送到单片机，液晶显示器再接收由单片机处理过的信号，因此，需要显示被测对象的质量。根据设计要求，系统可分为数据采集、液晶显示和单片机控制三个模块。此外，为了防止称重过大，对传感器造成损伤，本设计还加入了过载报警功能。
2.系统硬件方案设计
2.1系统总体方案设计
电子秤设计的原理就是：当放上物体时，重量转为电信号，经过模数转换，由单片机进行处理。本设计采用模块化设计法，将硬件结构分功能划成了数据采集、矩阵键盘、显示、报警和单片机最小系统控制模块。其中，数据采集模块包括称重传感器和A/D转换电路。为了保证秤的基本功能，键盘部分除去基本的0~9数字键，还需要包括置零/去皮键，清除键和计价键，4*4矩阵键盘的按键数量刚好满足设计要求，剩余2个备用按键方便后期设定其他功能；显示部分选择一块LCD液晶显示；报警功能外接一个蜂鸣器实现。[3]
针对各个模块的功能来设计电子秤流程：
首先基本实现LCD显示功能，如图2.1：
图2.1 LCD显示功能
此过程仅使用显示被测对象的重量。硬件部分相对简单,并且所述编程程序是比较小的,并且输出和输入关系很容易实现。它的缺点也是明显的，虽然电子秤的计量功能得以实现，就不可能输入的外部数据并进一步处理数据。无法在实际使用中根据使用情况设定不同的控制参数。
其次在基础显示功能上的基础上进行扩展,加入矩阵键盘输入模块,当外部使用增加时,MCU的内部数据被设置,以使得系统能够实现称重和称重的功能。如图2.2
图2.2带有键盘输入
项目最后把信号放大和信号转换加入,另外加入了蜂鸣器报警电路,保护传感器,保证称重的准确度。如图2.3。
图2.3整体硬件框图
2.2各功能模块的分析与选型
系统分成以下不同模块：
模数转换电路，主要实现转换信号；
单片机作为整个系统的核心，处理信号；
LCD显示电路，显示通过控制器的处理的数据；
报警电路，当重量超过量程时,就产生报警；
按键输入电路，实现置零扣重和价格输入。
2.2.1单片机选型
单片机的选型，决定了本次设计的总体方向。内存大,速度快,功能多和价格低的STC89C52在这方面拥有显著优势。因此,通过目前的主流模式的比较,最终选择STC89C52实现系统设计。 STC89C52是一种低耗高性能微处理器。其内部集成8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，具有3个16位定时器计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构。此芯片与12Mhz晶振、22μF电容、电阻及复位开关共同组成单片机最小系统。使用此系统进行数据处理及各模块的驱动。[4]
引脚图如图2.4所示：
图2.4 STC89C52单片机引脚图
2.2.2传感器选择
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