at89c51单片机的称重计设计
摘 要本文以智能称重计为研究核心，经过了资料查阅、器件对比选择、软硬件设计以及调试等过程，最终设计了一款能够实现物体高精度称重以及真人语音播报重量值等功能的智能称重计控制系统，本系统突破了目前市面上相关产品的高价格弊端，在主控上使用了51单片机来担任主控核心，由此大大降低成本，并且提升系统的功耗、特性以及使用性能。在软硬件设计上，本文以先搭建硬件系统后进行软件程序代码编写的顺序进行设计，通过Protel、Keil以及Visio等软件平台的辅助，大大加快了毕业设计的进程，最终经过了大量的试验验证以及改进优化，本系统实现了预期拟设的所有功能指标。
目录
一、 引言 1
（一） 重量检测的研究背景及意义 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） AT89C51单片机介绍 4
（三） 压力传感器集成模块简介 4
（四） HX711高精度AD转换芯片介绍 5
（五） 蜂鸣器简介 6
（六） LCD1602液晶显示器介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 语音播报称重计系统的硬件结构框图设计 8
（二） 最小系统设计 8
1. 时钟电路设计 9
2. 复位电路设计 9
（三） HX711转换芯片电路设计 10
（四） 报警电路设计 10
（五） 按键电路 11
（六） SC8035语音芯片电路设计 11
（七） 液晶显示器电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 语音播报称重计系统的软件工作流程设计 13
（二） 单片机读取HX711工作流程图 14
（三） 报警电路工作流程设计 14
（四） 语音芯片驱动流程设计 15
（五） 液晶显示器工作流程设计 15
总 结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
br /> 附录二 PCB图 21
附录三 实物图 22
附录四 元件列表 23
附录五 程序 24
引言
重量检测的研究背景及意义
重量检测技术是伴随着半导体技术的出现和发展而实现的，这种技术能够实现模拟重量值得快速测量并通过特定方式进行显示，并伴有一定的报警信号等常见功能，目前重量检测技术已经形成了模拟电路检测以及数字电路检测两种大类，其中模拟电路检测具有检测速度快、响应时间短以及功耗低等显著特点，而数字电路检测具有检测清晰度高以及显示效果好等特点。最早的重量检测得益于法拉第电磁感应效应的发现，当一定的电流流过导线时，导线周围将产生一定的磁感应效应，科学家通过对这种现象的应用，发明了能够实现对电磁感应的测量，这种测量方式也就是我们今天经常使用到的机械式重量表，机械式重量表中的表头是一种能够对电磁场做出迅速反应的一种机械结构，表头中的指针会随着磁场强度的不同大小发生不同角度的旋转，这种重量表由于不需要消耗任何电能，并且对被测电路不会产生任何影响，因此在将其推向市场后并经过不断的改进和优化，一直沿用至今。当半导体技术在二十世纪出现后，许多的测量技术已经能够很方便的通过电路来实现，这种测量电路由于只依靠半导体器件的连接来实现，因此在外观上比机械式测量表的体积要小得多，许多半导体公司对电子式重量测量技术进行了大量的研发并推出相关的产品，这些产品在进入市场后迅速赢得了用户的喜爱。这些被植入电子测量技术的系统在使用时能够呈现出比机械式重量表更好地显示效果，通过相应的数字技术，将LCD等液晶屏嵌入到电子式重量表中，不但能够对测量结果进行直接的显示，不但省去了在使用机械式重量表时读取测量结果的时间，并且还大大降低了认为误读因素等导致的错误测量结果率，因此电子式重量表在其发展过程中不断地将机械式重量表进行淘汰。目前电子式重量表的测量前端有两种主要实现的方式；第一种是通过模拟电路来实现，将待测电压信号通过前端的衰减、放大、滤波、波形整形以及比较等处理，能够在很短的响应时间下快速得到测量数据，将测量数据传送到后端的数字处理模块进行显示以及报警等操作；第二种是通过高清晰度或者高速的A/D（模数转换器）来进行采集待测重量的数据，并将采集结果转换为相应位数的数字信号，传送到后续的单片机等控制芯片内，对采集结果进行解码、显示以及报警等处理，这种纯数字式的重量检测相比模拟电路检测来说，响应时间较长并且系统的整体功耗高，然而近些年随着模数转换技术的不断发展，纯数字式重量检测系统也在得到不断的普及和发展。
国内外发展现状
目前国内外对于重量检测技术都有着广泛的研究，虽然对于重量检测已经有了非常完善的测量方法并且得到了广泛的普及，但是对于高精度/超高精度的重量测量方法还不能得到普及，尽管ADI以及TI公司等都有推出其独特并且能够对重量进行高精度检测的集成芯片，但是这些芯片的成本较为昂贵，还不能够实现在重量检测系统中的普及，因此目前国内外的科研小组以及研究所对于高精度重量的检测仍在不断地进行攻坚克难。目前国内外对于重量测量技术的实现上，所取得的现状主要表现在能够实现较高位数的测量结果，六位半的重量检测系统造价已经大幅度降低，国外先进的重量检测技术已经能够达到八位。
本文主要的研究内容
本次论文结构安排如下：
第一章是论文设计的绪论部分，对语音播报称重计系统的发展背景以及发展现状做了简要介绍，并通过将国内外相关企业、研究小组对该系统的实现程度进行了对比，最终确立了本文的研究目标和指标。
第二章对控制系统的总体设计方案进行了设计，主要对控制系统所使用的控制器、液晶屏、传感器以及其他一些所需器件进行了简要介绍，为下文的软硬件电路设计做了铺垫。
第三章为语音播报称重计控制系统的硬件电路设计章节，对51单片机最小系统以及外围电路的详细原理图进行了设计。
第四章为语音播报称重计控制系统的软件部分设计，通过对主程序以及子程序的流程图分析来描述系统的设计思路。
本课题将实现如下的功能技术指标：
1、以AT89C51单片机作为主要控制核心，构建起最小系统电路；
2、选用适合的压力传感器，使得系统能够实现0~10kg重量的快速测量；
3、配置液晶屏电路，实时显示待测物体的重量；
4、配置真人语音播报电路，实现对重量值大小的播报功能；
5、配置蜂鸣器电路，使得系统具有超重报警功能，当待测物体的重量大于报警重量时，发出报警信号；
目录
一、 引言 1
（一） 重量检测的研究背景及意义 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） AT89C51单片机介绍 4
（三） 压力传感器集成模块简介 4
（四） HX711高精度AD转换芯片介绍 5
（五） 蜂鸣器简介 6
（六） LCD1602液晶显示器介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 语音播报称重计系统的硬件结构框图设计 8
（二） 最小系统设计 8
1. 时钟电路设计 9
2. 复位电路设计 9
（三） HX711转换芯片电路设计 10
（四） 报警电路设计 10
（五） 按键电路 11
（六） SC8035语音芯片电路设计 11
（七） 液晶显示器电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 语音播报称重计系统的软件工作流程设计 13
（二） 单片机读取HX711工作流程图 14
（三） 报警电路工作流程设计 14
（四） 语音芯片驱动流程设计 15
（五） 液晶显示器工作流程设计 15
总 结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
br /> 附录二 PCB图 21
附录三 实物图 22
附录四 元件列表 23
附录五 程序 24
引言
重量检测的研究背景及意义
重量检测技术是伴随着半导体技术的出现和发展而实现的，这种技术能够实现模拟重量值得快速测量并通过特定方式进行显示，并伴有一定的报警信号等常见功能，目前重量检测技术已经形成了模拟电路检测以及数字电路检测两种大类，其中模拟电路检测具有检测速度快、响应时间短以及功耗低等显著特点，而数字电路检测具有检测清晰度高以及显示效果好等特点。最早的重量检测得益于法拉第电磁感应效应的发现，当一定的电流流过导线时，导线周围将产生一定的磁感应效应，科学家通过对这种现象的应用，发明了能够实现对电磁感应的测量，这种测量方式也就是我们今天经常使用到的机械式重量表，机械式重量表中的表头是一种能够对电磁场做出迅速反应的一种机械结构，表头中的指针会随着磁场强度的不同大小发生不同角度的旋转，这种重量表由于不需要消耗任何电能，并且对被测电路不会产生任何影响，因此在将其推向市场后并经过不断的改进和优化，一直沿用至今。当半导体技术在二十世纪出现后，许多的测量技术已经能够很方便的通过电路来实现，这种测量电路由于只依靠半导体器件的连接来实现，因此在外观上比机械式测量表的体积要小得多，许多半导体公司对电子式重量测量技术进行了大量的研发并推出相关的产品，这些产品在进入市场后迅速赢得了用户的喜爱。这些被植入电子测量技术的系统在使用时能够呈现出比机械式重量表更好地显示效果，通过相应的数字技术，将LCD等液晶屏嵌入到电子式重量表中，不但能够对测量结果进行直接的显示，不但省去了在使用机械式重量表时读取测量结果的时间，并且还大大降低了认为误读因素等导致的错误测量结果率，因此电子式重量表在其发展过程中不断地将机械式重量表进行淘汰。目前电子式重量表的测量前端有两种主要实现的方式；第一种是通过模拟电路来实现，将待测电压信号通过前端的衰减、放大、滤波、波形整形以及比较等处理，能够在很短的响应时间下快速得到测量数据，将测量数据传送到后端的数字处理模块进行显示以及报警等操作；第二种是通过高清晰度或者高速的A/D（模数转换器）来进行采集待测重量的数据，并将采集结果转换为相应位数的数字信号，传送到后续的单片机等控制芯片内，对采集结果进行解码、显示以及报警等处理，这种纯数字式的重量检测相比模拟电路检测来说，响应时间较长并且系统的整体功耗高，然而近些年随着模数转换技术的不断发展，纯数字式重量检测系统也在得到不断的普及和发展。
国内外发展现状
目前国内外对于重量检测技术都有着广泛的研究，虽然对于重量检测已经有了非常完善的测量方法并且得到了广泛的普及，但是对于高精度/超高精度的重量测量方法还不能得到普及，尽管ADI以及TI公司等都有推出其独特并且能够对重量进行高精度检测的集成芯片，但是这些芯片的成本较为昂贵，还不能够实现在重量检测系统中的普及，因此目前国内外的科研小组以及研究所对于高精度重量的检测仍在不断地进行攻坚克难。目前国内外对于重量测量技术的实现上，所取得的现状主要表现在能够实现较高位数的测量结果，六位半的重量检测系统造价已经大幅度降低，国外先进的重量检测技术已经能够达到八位。
本文主要的研究内容
本次论文结构安排如下：
第一章是论文设计的绪论部分，对语音播报称重计系统的发展背景以及发展现状做了简要介绍，并通过将国内外相关企业、研究小组对该系统的实现程度进行了对比，最终确立了本文的研究目标和指标。
第二章对控制系统的总体设计方案进行了设计，主要对控制系统所使用的控制器、液晶屏、传感器以及其他一些所需器件进行了简要介绍，为下文的软硬件电路设计做了铺垫。
第三章为语音播报称重计控制系统的硬件电路设计章节，对51单片机最小系统以及外围电路的详细原理图进行了设计。
第四章为语音播报称重计控制系统的软件部分设计，通过对主程序以及子程序的流程图分析来描述系统的设计思路。
本课题将实现如下的功能技术指标：
1、以AT89C51单片机作为主要控制核心，构建起最小系统电路；
2、选用适合的压力传感器，使得系统能够实现0~10kg重量的快速测量；
3、配置液晶屏电路，实时显示待测物体的重量；
4、配置真人语音播报电路，实现对重量值大小的播报功能；
5、配置蜂鸣器电路，使得系统具有超重报警功能，当待测物体的重量大于报警重量时，发出报警信号；
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