stc89c52的电子秤设计毕业设计
目录
一 引言 1
二 数字式电子秤的总体方案设计 1
（一）方案的选择 1
（二）系统总体设计方案 2
三 电子秤的硬件设计 2
（一）STC89C52单片机主控模块 2
（二）振荡电路模块 3
（三）普通电阻应变式传感器SP20C-G501 4
（四）HX711模数转换器模块 5
（五）蜂鸣器报警模块 5
（六）4×4键盘模块 6
（七）JLX12864液晶显示器模块 7
四 系统软件设计 8
（一）系统主程序流程图设计 8
（二）系统子程序流程图设计 9
五 系统实现及功能调试 10
（一）系统初始界面图 10
（二）单价显示界面图 10
（三）金额显示界面图 11
（四）超重报警界面图 11
六 总结 12
致谢 13
参考文献 13
附录一 原理图 14
附录二 元器件清单 15
附录三 程序 16
一 引言
电子称重器是集控制技术和电子技术等多门学科于一身的自动化设计。在上个世纪50年代电子技术的发展主要涉及重量测量装置，由于工业革命的影响，电子技术和机电技术迅猛发展，机电结合式电子衡器在此背景下被研发出来。电子秤从产生到成熟，经历了40多年的改进和升级，从最初较为笨重的机电结合式到现代的全数字智能式，电子秤可谓是多门学科共同的智慧结晶。
电子秤被广泛应用在航天航空、医药卫生、轻工食品、冶金矿工、能源交通以及工商贸易等场合。在古代中国，衡器便在古人的智慧下被创 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
造出来，从它产生开始，就广受社会各界的青睐。它作为各个场合下的一种称重标准，如内外贸易、交通、科研以及工农业等领域，在人们的日常生活中，扮演着不可或缺的角色。
作为商业管理和工业控制系统的一个构成部分，电子衡器不仅提供了一种标准，更促进了贸易以及工业的发展，因为只有有重量标准可循时，贸易和经济才可以有条不紊的进行与发展。另外，电子秤的发展去除了传统杆秤的糟粕，更是提取了现代各种学科的精华，为工业活动、商业活动以及人们的生活节省了大量的时间，电子秤的出现无疑是对自动化一个完美的诠释。所以，随着科学技术的迅猛发展，社会各界不断对电子秤提出了更高的要求，它的性能和功能直接影响着各门各业的发展。
本设计采用HX711数模转换器，它可独自完成将内部信号放大及模数转换，使电子秤的采样数据分辨率和精确度都非常高。并且采用JLX12864液晶显示器作为显示部分，它具有分辨率高以及画质清晰的特点。
二 数字式电子秤的总体方案设计
（一）方案的选择
方案一：采用FPGA或CPLD芯片作为控制核心，主要构成模块有片外结合SP20C-G501型电阻应变式传感器模块、HX711模数转换器模块、超重报警模块、键盘模块、液晶屏显示器模块、晶振电路模块、复位电路模块以及电源模块。FPGA的显著特点是速度远高于单片机，其主频动辄上百兆的速度，是数字信号处理的首选，然而本次设计的数字式电子秤对于处理速度没有过高的要求，并且考虑到过高的数字信号会给整体系统带来不稳定性，使设计在性能上得不到最有效的保障。
方案二：采用DSP芯片作为控制核心，TI公司生产的TMS320F28335芯片性能优良，片内集成了大量的常用模块，如16路AD采样通道以及高精准的PWM输出，是工控领域的新型宠儿，但是成本较高，对于此次的设计来说，增加额外的负担，并且TMS320F28335的优秀性能用在本次设计中有点大材小用。另外其开发资料片目前较少，不利于系统的开发。
方案三：采用STC89C52单片机作为控制核心，主要构成模块有片外结合SP20C-G501型电阻应变式传感器模块、HX711模数转换器模块、蜂鸣器报警模块、键盘模块、12864液晶显示器模块、晶振电路模块以及电源模块。由于STC89C52单片机在电子业界内已经具备了相当成熟的开发技术并且开发资料丰富，对于完成本次毕业设计是绝对有利的，另外该方案成本相对比较低廉，且模块分明、稳定性强。
综合上述三个方案的分析，本次设计采用方案三作为数字式电子秤的最终设计方案。
（二）系统总体设计方案
SP20C-G501型电阻应变式传感器的主要作用是实现对重物的感应并将其转化为电压信号，实现非电量和电量的转换，电压传感器输出的微弱电压信号由放大器放大。HX711模数转换器模块的主要作用是将模拟电压信号转化为数字信号并传送给单片机，单片机在接收到带有重量信息的数字信号后，通过JLX12864液晶显示器将重量显示给使用者，并将重量跟上限重量进行对比，当物体重量超过系统上限时，系统通过单片机进行报警，避免电子秤被压坏。如下图2-1所示：
图2-1 系统结构框图
三 电子秤的硬件设计
本设计是基于STC89C52单片机为控制核心的电子秤，主要构成模块有片外结合SP20C-G501型电阻应变式传感器模块、HX711模数转换器模块、蜂鸣器报警模块、键盘模块、12864液晶显示器模块、晶振电路模块、复位电路模块以及电源模块，下文将对各个模块进行介绍。
（一）STC89C52单片机主控模块
STC89C52是由宏晶公司出产的一种带8K字节FLASH存储器的单片机，它是一种能在低电压场合工作的高性能CMOS类型的8位处理器。它内部集成的只读存储器具有高达1000多次的可擦除性，这样好的性能使得它非常适合我们做实验。STC89C52单片机采用了高密度且非易失储存器的制造技术，它的通用IO管脚能够和工业上广泛采用的MCS-51类型的指令集完美兼容。宏晶公司研发的这种高效率的微控制器将FLASH和性能强大的8位CPU集成在一个芯片里使得它在嵌入式领域有着广泛的应用。基于上述的特点，STC89C52单片机现在在很多嵌入式场合发挥着越来越多的作用。如下图3-1所示：
图3-1 STC89C52单片机引脚图
STC89C52的主要特性：
能够和MCS-51相 兼容
内部集成了一个容量高达8K字节的FLASH
内部集成的只读存储器具有高达1000多次的可擦除性能
全静态工作：0Hz-24MHz
在程序配置下能够使系统进入掉电或者闲置的低功耗模式；
图3-3 重量传感器模块
该模块的输出电压和四个电阻的关系由下式决定：
（四）HX711模数转换器模块
A/D转换主要作用是将模拟信号转换成合适的数字信号送单片机处理，从而完成数据的相关处理。
HX711型模数转换器是一款24位的模数转换芯片，它是专为高精度的数字式电子秤而开发的。这款芯片内部集成了片内震荡模块和稳压模块，所以同其他模数转换模块相比，只需要较少的外围模块即可实现它的所有功能，另外它的抗干扰性强、响应速度快、集成度高等特点使得它能够适应大多数应用场合。如下图3-5所示：
一 引言 1
二 数字式电子秤的总体方案设计 1
（一）方案的选择 1
（二）系统总体设计方案 2
三 电子秤的硬件设计 2
（一）STC89C52单片机主控模块 2
（二）振荡电路模块 3
（三）普通电阻应变式传感器SP20C-G501 4
（四）HX711模数转换器模块 5
（五）蜂鸣器报警模块 5
（六）4×4键盘模块 6
（七）JLX12864液晶显示器模块 7
四 系统软件设计 8
（一）系统主程序流程图设计 8
（二）系统子程序流程图设计 9
五 系统实现及功能调试 10
（一）系统初始界面图 10
（二）单价显示界面图 10
（三）金额显示界面图 11
（四）超重报警界面图 11
六 总结 12
致谢 13
参考文献 13
附录一 原理图 14
附录二 元器件清单 15
附录三 程序 16
一 引言
电子称重器是集控制技术和电子技术等多门学科于一身的自动化设计。在上个世纪50年代电子技术的发展主要涉及重量测量装置，由于工业革命的影响，电子技术和机电技术迅猛发展，机电结合式电子衡器在此背景下被研发出来。电子秤从产生到成熟，经历了40多年的改进和升级，从最初较为笨重的机电结合式到现代的全数字智能式，电子秤可谓是多门学科共同的智慧结晶。
电子秤被广泛应用在航天航空、医药卫生、轻工食品、冶金矿工、能源交通以及工商贸易等场合。在古代中国，衡器便在古人的智慧下被创 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
造出来，从它产生开始，就广受社会各界的青睐。它作为各个场合下的一种称重标准，如内外贸易、交通、科研以及工农业等领域，在人们的日常生活中，扮演着不可或缺的角色。
作为商业管理和工业控制系统的一个构成部分，电子衡器不仅提供了一种标准，更促进了贸易以及工业的发展，因为只有有重量标准可循时，贸易和经济才可以有条不紊的进行与发展。另外，电子秤的发展去除了传统杆秤的糟粕，更是提取了现代各种学科的精华，为工业活动、商业活动以及人们的生活节省了大量的时间，电子秤的出现无疑是对自动化一个完美的诠释。所以，随着科学技术的迅猛发展，社会各界不断对电子秤提出了更高的要求，它的性能和功能直接影响着各门各业的发展。
本设计采用HX711数模转换器，它可独自完成将内部信号放大及模数转换，使电子秤的采样数据分辨率和精确度都非常高。并且采用JLX12864液晶显示器作为显示部分，它具有分辨率高以及画质清晰的特点。
二 数字式电子秤的总体方案设计
（一）方案的选择
方案一：采用FPGA或CPLD芯片作为控制核心，主要构成模块有片外结合SP20C-G501型电阻应变式传感器模块、HX711模数转换器模块、超重报警模块、键盘模块、液晶屏显示器模块、晶振电路模块、复位电路模块以及电源模块。FPGA的显著特点是速度远高于单片机，其主频动辄上百兆的速度，是数字信号处理的首选，然而本次设计的数字式电子秤对于处理速度没有过高的要求，并且考虑到过高的数字信号会给整体系统带来不稳定性，使设计在性能上得不到最有效的保障。
方案二：采用DSP芯片作为控制核心，TI公司生产的TMS320F28335芯片性能优良，片内集成了大量的常用模块，如16路AD采样通道以及高精准的PWM输出，是工控领域的新型宠儿，但是成本较高，对于此次的设计来说，增加额外的负担，并且TMS320F28335的优秀性能用在本次设计中有点大材小用。另外其开发资料片目前较少，不利于系统的开发。
方案三：采用STC89C52单片机作为控制核心，主要构成模块有片外结合SP20C-G501型电阻应变式传感器模块、HX711模数转换器模块、蜂鸣器报警模块、键盘模块、12864液晶显示器模块、晶振电路模块以及电源模块。由于STC89C52单片机在电子业界内已经具备了相当成熟的开发技术并且开发资料丰富，对于完成本次毕业设计是绝对有利的，另外该方案成本相对比较低廉，且模块分明、稳定性强。
综合上述三个方案的分析，本次设计采用方案三作为数字式电子秤的最终设计方案。
（二）系统总体设计方案
SP20C-G501型电阻应变式传感器的主要作用是实现对重物的感应并将其转化为电压信号，实现非电量和电量的转换，电压传感器输出的微弱电压信号由放大器放大。HX711模数转换器模块的主要作用是将模拟电压信号转化为数字信号并传送给单片机，单片机在接收到带有重量信息的数字信号后，通过JLX12864液晶显示器将重量显示给使用者，并将重量跟上限重量进行对比，当物体重量超过系统上限时，系统通过单片机进行报警，避免电子秤被压坏。如下图2-1所示：
图2-1 系统结构框图
三 电子秤的硬件设计
本设计是基于STC89C52单片机为控制核心的电子秤，主要构成模块有片外结合SP20C-G501型电阻应变式传感器模块、HX711模数转换器模块、蜂鸣器报警模块、键盘模块、12864液晶显示器模块、晶振电路模块、复位电路模块以及电源模块，下文将对各个模块进行介绍。
（一）STC89C52单片机主控模块
STC89C52是由宏晶公司出产的一种带8K字节FLASH存储器的单片机，它是一种能在低电压场合工作的高性能CMOS类型的8位处理器。它内部集成的只读存储器具有高达1000多次的可擦除性，这样好的性能使得它非常适合我们做实验。STC89C52单片机采用了高密度且非易失储存器的制造技术，它的通用IO管脚能够和工业上广泛采用的MCS-51类型的指令集完美兼容。宏晶公司研发的这种高效率的微控制器将FLASH和性能强大的8位CPU集成在一个芯片里使得它在嵌入式领域有着广泛的应用。基于上述的特点，STC89C52单片机现在在很多嵌入式场合发挥着越来越多的作用。如下图3-1所示：
图3-1 STC89C52单片机引脚图
STC89C52的主要特性：
能够和MCS-51相 兼容
内部集成了一个容量高达8K字节的FLASH
内部集成的只读存储器具有高达1000多次的可擦除性能
全静态工作：0Hz-24MHz
在程序配置下能够使系统进入掉电或者闲置的低功耗模式；
图3-3 重量传感器模块
该模块的输出电压和四个电阻的关系由下式决定：
（四）HX711模数转换器模块
A/D转换主要作用是将模拟信号转换成合适的数字信号送单片机处理，从而完成数据的相关处理。
HX711型模数转换器是一款24位的模数转换芯片，它是专为高精度的数字式电子秤而开发的。这款芯片内部集成了片内震荡模块和稳压模块，所以同其他模数转换模块相比，只需要较少的外围模块即可实现它的所有功能，另外它的抗干扰性强、响应速度快、集成度高等特点使得它能够适应大多数应用场合。如下图3-5所示：
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