单片机的电子秤设计
摘 要本文结合了大学所学的专业知识，设计了一款以STC89S52作为核心元件的电子秤系统，实现了毕业设计预期所设定的各个指标，完成了大学学习生涯里的最后一门作业,最终设计了一款能够实现重量检测、单价输入、价格计算以及参数显示等功能的电子秤控制系统，本系统突破了目前市面上相关产品的高价格弊端。本系统的主要特点是采用了模拟电路与数字电路相互配合的控制模式，通过模拟电路的高速特性以及数字电路的准确特性，将检测过程快速性以及输出结果高精度性等优点表现地淋漓尽致，另外本系统在成本、功耗以及使用稳定度上皆有很高的表现，不但如此，电路中的芯片全部采用了直插引脚封装，当出现损坏等情况时，能够快速地实现维修和更换等操作。经过了多次的实验验证以及电路改进，本系统表现出了很高的准确性和实用特点，适合推向未来的电子秤控制市场，能够大幅度降低目前电子秤系统的生产成本并且降低性价比大幅度提高。
目录
一、 引言
（一） 重量检测的研究背景及意义
（二） 国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 方案选择及元器件介绍
（一） 主控器件的选择
（二） STC89S52单片机简要介绍
（三） 压力传感器集成模块简介
（四） HX711高精度AD转换芯片介绍
（五） LCD1602点阵显示器简介
三、 硬件系统设计
（一） 电子秤系统的硬件结构框图设计
（二） STC89S52单片机最小系统设计
1. 晶振电路设计
2. 复位电路设计
（三） HX711转换芯片电路设计
（四） 点阵显示器电路设计
（五） 机械键盘电路设计
四、 软件系统设计
（一） 电子秤系统的软件工作流程设计
（二） 单片机读取HX711工作流程设计
（三） 点阵显示工作流程设计
（四） 动态扫描键盘工作流程设计
五、 实物制作与安装
（一） 实物调试
（二） 问题总结
总 结 <
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 PCB图
附录三 元件列表
附录四 程序 引言
重量检测的研究背景及意义
所谓的“智能电子秤控制系统”是指重量测量系统内部被植入了一定程度软件代码的控制系统，它已经不再是传统意义上的重量测量系统了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能电子秤系统对内部的参数识别和检测、显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于电子秤系统的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能电子秤系统控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。
图1智能电子秤
智能电子秤系统的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟，在半导体技术成熟之前，无论是模拟电子技术还是数字电子技术，都只能停留在理论阶段，很多中设想都得不到实现，因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代，果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中，科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。本文介绍的这种智能电子秤系统也得益于半导体器件的出现，通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片，这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能电子秤系统就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态，如集成传感器、红外探头、显示器、报警器以及无线数据收发模块等，通过这些模块的有序配合，从而实现了我们所说的智能系统。智能电子秤系统的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它在一定程度上突破了人们对重量检测系统的想象，通过实现无线数据收发、控制等新型功能或者极快的检测速度来打破传统的重量检测系统，因此设计出性能更高、功能更强的智能电子秤检测系统控制系统是非常必要的。
国内外发展现状
目前国内外对于智能电子秤检测系统的研究可谓是处于一种如火如奈的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能温度检测系统的研究小组，这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能电子秤系统带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现精度达到0.001摄氏度精度的重量检测系统，如此高的检测精度已经突破了现有系统所能实现的性能指标，将其应用在航空航天领域，能够大大促进人类的科学发展脚步；在国内，东部沿海高校也推出了类似的智能电子秤检测系统控制系统，但是距离千分之一的检测精度指标还有一小段距离。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统电子秤系统的发展基础上，设计出一款能够实现电子秤功能的智能电子秤控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对电子秤系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述，本课题最终设计了一款能够实现重量检测和超重报警功能的控制系统并实现了如下的技术指标：
1、能够实现0~10kg重量的快速测量；
2、实时显示待测物体的重量，通过高清晰度液晶屏进行显示;
3、具有价格输入、总价计算功能；
4、重量以及总价可通过液晶屏进行显示；
方案选择及元器件介绍
主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是最关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本，另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片来作为本控制系统的控制芯片。
如果采用单片机芯片来作为主控器件，那么首选当然是大学期间熟知的STC89S52/STC89C51等基础51芯片，这些被冠以相类似型号却出自不同厂家的51单片机在内部结构上大同小异，全部都采用了MCS51的CPU来作为运算部分，因此这些51单片机都具有8位数据处理能力。51单片机的开发成本在目前的微处理器届来说相对是属于最低的一个款式，无论是单片机还是FPGA，开发成本主要包含芯片自身成本、烧写仿真器购买成本、电路构建以及PCB绘制成本、开发环境成本以及开发者自身掌握的知识成本等，在这几个方面，都能够在本次毕业设计中降到最低程度。在51单片机的处理性能方面，相对于FPGA来说处于劣势状态，51单片机目前最高的时钟频率能够达到40M，并且其内部具有机器周期的概念，即为了提高51单片机的工作稳定性能，必须将时钟频率除以12，才能在此速度下执行指令，因此对于数据的处理能力来说相对较慢。在内置功能模块方面，它内部集成了常用的定时器、串口以及中断等功能，并且具有32个相互独立的GPIO管脚可供用户使用。
目录
一、 引言
（一） 重量检测的研究背景及意义
（二） 国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 方案选择及元器件介绍
（一） 主控器件的选择
（二） STC89S52单片机简要介绍
（三） 压力传感器集成模块简介
（四） HX711高精度AD转换芯片介绍
（五） LCD1602点阵显示器简介
三、 硬件系统设计
（一） 电子秤系统的硬件结构框图设计
（二） STC89S52单片机最小系统设计
1. 晶振电路设计
2. 复位电路设计
（三） HX711转换芯片电路设计
（四） 点阵显示器电路设计
（五） 机械键盘电路设计
四、 软件系统设计
（一） 电子秤系统的软件工作流程设计
（二） 单片机读取HX711工作流程设计
（三） 点阵显示工作流程设计
（四） 动态扫描键盘工作流程设计
五、 实物制作与安装
（一） 实物调试
（二） 问题总结
总 结 <
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 PCB图
附录三 元件列表
附录四 程序 引言
重量检测的研究背景及意义
所谓的“智能电子秤控制系统”是指重量测量系统内部被植入了一定程度软件代码的控制系统，它已经不再是传统意义上的重量测量系统了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能电子秤系统对内部的参数识别和检测、显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于电子秤系统的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能电子秤系统控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。
图1智能电子秤
智能电子秤系统的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟，在半导体技术成熟之前，无论是模拟电子技术还是数字电子技术，都只能停留在理论阶段，很多中设想都得不到实现，因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代，果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中，科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。本文介绍的这种智能电子秤系统也得益于半导体器件的出现，通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片，这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能电子秤系统就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态，如集成传感器、红外探头、显示器、报警器以及无线数据收发模块等，通过这些模块的有序配合，从而实现了我们所说的智能系统。智能电子秤系统的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它在一定程度上突破了人们对重量检测系统的想象，通过实现无线数据收发、控制等新型功能或者极快的检测速度来打破传统的重量检测系统，因此设计出性能更高、功能更强的智能电子秤检测系统控制系统是非常必要的。
国内外发展现状
目前国内外对于智能电子秤检测系统的研究可谓是处于一种如火如奈的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能温度检测系统的研究小组，这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能电子秤系统带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现精度达到0.001摄氏度精度的重量检测系统，如此高的检测精度已经突破了现有系统所能实现的性能指标，将其应用在航空航天领域，能够大大促进人类的科学发展脚步；在国内，东部沿海高校也推出了类似的智能电子秤检测系统控制系统，但是距离千分之一的检测精度指标还有一小段距离。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统电子秤系统的发展基础上，设计出一款能够实现电子秤功能的智能电子秤控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对电子秤系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述，本课题最终设计了一款能够实现重量检测和超重报警功能的控制系统并实现了如下的技术指标：
1、能够实现0~10kg重量的快速测量；
2、实时显示待测物体的重量，通过高清晰度液晶屏进行显示;
3、具有价格输入、总价计算功能；
4、重量以及总价可通过液晶屏进行显示；
方案选择及元器件介绍
主控器件的选择
主控器件的选择对于设计一款自动控制系统来说是最关键的一部分，该器件的控制性能、处理速度以及内部资源模块将在很大程度上决定了控制系统的软硬件结构以及开发成本，另外不同类型的主控器件要求开发者具备不同的开发功底，下面就对单片机以及FPGA这两款性能卓越的微处理器进行介绍和分析，从中选择出一款具体型号的芯片来作为本控制系统的控制芯片。
如果采用单片机芯片来作为主控器件，那么首选当然是大学期间熟知的STC89S52/STC89C51等基础51芯片，这些被冠以相类似型号却出自不同厂家的51单片机在内部结构上大同小异，全部都采用了MCS51的CPU来作为运算部分，因此这些51单片机都具有8位数据处理能力。51单片机的开发成本在目前的微处理器届来说相对是属于最低的一个款式，无论是单片机还是FPGA，开发成本主要包含芯片自身成本、烧写仿真器购买成本、电路构建以及PCB绘制成本、开发环境成本以及开发者自身掌握的知识成本等，在这几个方面，都能够在本次毕业设计中降到最低程度。在51单片机的处理性能方面，相对于FPGA来说处于劣势状态，51单片机目前最高的时钟频率能够达到40M，并且其内部具有机器周期的概念，即为了提高51单片机的工作稳定性能，必须将时钟频率除以12，才能在此速度下执行指令，因此对于数据的处理能力来说相对较慢。在内置功能模块方面，它内部集成了常用的定时器、串口以及中断等功能，并且具有32个相互独立的GPIO管脚可供用户使用。
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