单片机的电子称设计与实现
目录
1 绪论 1
1.1课题背景与研究意义 1
1.2系统设计要求 2
1.3系统设计方案 2
1.4电子秤的主要组成 4
1.4.1电子秤的基本结构 4
1.4.2电子秤的工作原理 5
1.4.3电子秤的计量性能 5
2 系统硬件设计 6
2.1 系统元器件选型及参数介绍 6
2.1.1 系统单片机选型 6
2.1.2系统称重传感器选型 7
2.1.3系统AD转换芯片选择 8
2.1.4系统显示器选择 10
2.1.5系统时钟芯片选择 11
2.2 系统硬件电路设计 12
2.2.1系统电源电路设计 12
2.2.2系统单片机主控电路设计 13
2.2.4系统超重报警指示电路设计 15
2.2.5系统按键输入电路设计 15
2.3系统硬件电路的绘制与PCB线路板制作 17
2.3.1 Protell 99 SE软件介绍 17
2.3.2 系统原理图绘制与PCB印刷线路板制作 17
3 系统软件设计 20
3.1 系统软件编程环境介绍 20
3.2系统主程序流程图 21
3.3系统显示部分流程图 22
3.4系统按键调整部分流程图 22
4系统调试 23
4.1电路的绘制与PCB板的制作 23
4.2 系统的调试 23
4.3 系统实物制作效果图 24
结论 25
致 谢 26
参考文 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
献 27
1 绪论
1.1课题背景与研究意义
自古以来，称重技术一直是推动人类进步的关键技术之一，作为一种计量手段，它被广泛应用于科研，农工贸易，进出口，交通等领域，与人们的生活息息相关。电子秤是众多衡器中的一种，是现今社会科学进步发展在秤领域得到体现的标志。衡器不仅仅是提供物体质量数据的仪表，在商业管理系统和工业控制系统中也是一个重要的组成部分，使得生产工业的自动化进程以及管理的现代化进程也大大提升，起到了改良操作条件，提高工作效率，减少能耗，提升产品质量以及改良经营、提高企业管理执行力等多方面的作用。称重装置的广泛应用，使得经济效益取得了显著提升。
电子秤作为新兴称重装置中的一种。比机械秤体积更小，更轻，构造也简化了很多，更便宜，实用性更为强大，也更容易日常维修[1]。电子秤也能够应用于各类工作环境，可以进行数字化显示，可以和计算机远程连接，以此完成生产过程的自动化，提高生产效率。
从世界发展水平看，称规模发展有四个主要部分：传统的机械称，机械装置和电路称，集成电路的规模秤，基于单片机的电子秤。我国电子秤的发展从最早的机械与电气结合秤到如今的电子秤和数字秤。如今电子秤的研制和应用有了新的方向：由静态称重往动态称重发展；测量方式由模拟向数字发展；计量特征由单参数发展至多参数。传统的称重工具被现代化新型秤所取代，新型秤功能多样，测量准确，自动化水平高，与此同时各式各样的控制系统使得现代化电子秤在科研、教育等各方面的自动化有很大的进步。电子秤的实现开始利用压力传感器获取被称物的质量信息，把所得质量信息转化为模拟量，再经由放大模块把它进行线性放大。所得的模拟量经过A/D转换器转换成数字量，最后传输至核心单片机中，最后由译码显示器读取测量物的重量。
根据本设计的基本要求，本系统包括三个模块：数据采集模块，核心控制，人机交流的液晶显示模块接口。数据采集模块由称重传感器、放大模块以及A/D转换部分组成。转换完成后的数字信号发送到控制器进行处理，由控制器对其进行处理，人机间的信息交换由驱动显示模块来完成。本系统还有一个过载报警提示功能使其更具人性化。
1.2系统设计要求
1.2.1基本要求
设计并实现一款基于单片机的电子秤。要求能够显示单价、重量和总价；能够具有去皮测重功能；具有时钟功能；具有设置折扣功能。
1.2.2 具体要求
本设计要求开发一款电子秤，该设计是以单片机AT89C52为核心模块，要求能够称重、计算价格功能和时钟。该系统由以下四个个部分组成：数据采集部分、单片机控制部分、人机接口部分、时钟部分。数据采集模块由称重传感器、放大模块以及模数转换部分组成，HX711用于实现信号放大以及模数转换；键盘输入和液晶显示构成的人机接口部分，考虑到成本和性能，采用4×4矩阵键盘和LCD显示，可以方便使用者输入所需数据以及更直观地显示测量计算数据；时钟芯片DS1302和时钟电路构成时钟模块[5]。
设计的主要任务是设计的主要任务如下：单片机的系统作为核心器件，电子秤系统的设计与开发，实现对物体的质量测量的主要功能。要求能够显示单价、重量和总价；能够具有去皮测重功能；具有时钟功能；具有设置折扣功能。本课题分为硬件部分和软件部分。
1.3系统设计方案
根据所学知识结合所查阅的资料内容，在经过论证，可以使用以下方案来实现课题所需功能。
方案一：数码管显示
图1-1 方案一硬件框图
这个方案是使用数码管来显示所测物体的质量，虽简单但不失可行性。针对这个方案，可以使用自带数模转换功能的单片机。该方案电子秤的特点是硬件部分比较简易，电路的连接也比较容易完成，程序的编写也较少。显而易见，这个方案可以实现最简单的称重功能，可是由于硬件部分过于简易，无法输入外部数据，无法设置价格参数，更无法实现计算价格功能，不可显示字符。且因为使用的单片机功能有限，系统的简易使得扩展功能不能实现，效用太简单达不到本设计预计的标准。
方案二：方案一的方法虽然简单，但可以在方案一的基础上进行适当的扩展，增加一个键盘实现输入功能，并且对单片机内部数据进行设定，使得电子秤能计算价格。
图1-2方案二硬件框图
用这个方法设计出的电子秤可以实现称重并且计算价格的功能。虽然可以实现电子秤基本功能，可是闲置于数码管功效特性，只能显示物品价格，物品重量和简单的代码。数码管显示物品质量时，如果对物品质量准确度要求较高，则要求数码管位数要有足够多，因此，这个方案需要充足数量数码管接入。这就需要在输入输出口扩展足够多的I/O接口，使得这个方案较为不便。
方案三：在称重传感器获得物体重量信息之后，使用放大及信号转换等措施，这样会增加相应的设计硬件成本；显示方面由之前方案的数码管替换成LCD显示器，能显示字符图文。这样就能显示所秤量物体重量信息，物品单价等内容。若需要增加功能，可切换液晶显示界面来实现。
图1-3 案三硬件框图
以上三种方案各有优缺点，本设计充分考虑了整个系统的实用性以及成本还有可行性，加入部分扩展功能，设计完成了最终的电子秤方案，方案如下图所示，该方案增加了时钟功能。
表2-2系统按键配置表
1 2 3 去皮
4 5 6 清零
1 绪论 1
1.1课题背景与研究意义 1
1.2系统设计要求 2
1.3系统设计方案 2
1.4电子秤的主要组成 4
1.4.1电子秤的基本结构 4
1.4.2电子秤的工作原理 5
1.4.3电子秤的计量性能 5
2 系统硬件设计 6
2.1 系统元器件选型及参数介绍 6
2.1.1 系统单片机选型 6
2.1.2系统称重传感器选型 7
2.1.3系统AD转换芯片选择 8
2.1.4系统显示器选择 10
2.1.5系统时钟芯片选择 11
2.2 系统硬件电路设计 12
2.2.1系统电源电路设计 12
2.2.2系统单片机主控电路设计 13
2.2.4系统超重报警指示电路设计 15
2.2.5系统按键输入电路设计 15
2.3系统硬件电路的绘制与PCB线路板制作 17
2.3.1 Protell 99 SE软件介绍 17
2.3.2 系统原理图绘制与PCB印刷线路板制作 17
3 系统软件设计 20
3.1 系统软件编程环境介绍 20
3.2系统主程序流程图 21
3.3系统显示部分流程图 22
3.4系统按键调整部分流程图 22
4系统调试 23
4.1电路的绘制与PCB板的制作 23
4.2 系统的调试 23
4.3 系统实物制作效果图 24
结论 25
致 谢 26
参考文 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
献 27
1 绪论
1.1课题背景与研究意义
自古以来，称重技术一直是推动人类进步的关键技术之一，作为一种计量手段，它被广泛应用于科研，农工贸易，进出口，交通等领域，与人们的生活息息相关。电子秤是众多衡器中的一种，是现今社会科学进步发展在秤领域得到体现的标志。衡器不仅仅是提供物体质量数据的仪表，在商业管理系统和工业控制系统中也是一个重要的组成部分，使得生产工业的自动化进程以及管理的现代化进程也大大提升，起到了改良操作条件，提高工作效率，减少能耗，提升产品质量以及改良经营、提高企业管理执行力等多方面的作用。称重装置的广泛应用，使得经济效益取得了显著提升。
电子秤作为新兴称重装置中的一种。比机械秤体积更小，更轻，构造也简化了很多，更便宜，实用性更为强大，也更容易日常维修[1]。电子秤也能够应用于各类工作环境，可以进行数字化显示，可以和计算机远程连接，以此完成生产过程的自动化，提高生产效率。
从世界发展水平看，称规模发展有四个主要部分：传统的机械称，机械装置和电路称，集成电路的规模秤，基于单片机的电子秤。我国电子秤的发展从最早的机械与电气结合秤到如今的电子秤和数字秤。如今电子秤的研制和应用有了新的方向：由静态称重往动态称重发展；测量方式由模拟向数字发展；计量特征由单参数发展至多参数。传统的称重工具被现代化新型秤所取代，新型秤功能多样，测量准确，自动化水平高，与此同时各式各样的控制系统使得现代化电子秤在科研、教育等各方面的自动化有很大的进步。电子秤的实现开始利用压力传感器获取被称物的质量信息，把所得质量信息转化为模拟量，再经由放大模块把它进行线性放大。所得的模拟量经过A/D转换器转换成数字量，最后传输至核心单片机中，最后由译码显示器读取测量物的重量。
根据本设计的基本要求，本系统包括三个模块：数据采集模块，核心控制，人机交流的液晶显示模块接口。数据采集模块由称重传感器、放大模块以及A/D转换部分组成。转换完成后的数字信号发送到控制器进行处理，由控制器对其进行处理，人机间的信息交换由驱动显示模块来完成。本系统还有一个过载报警提示功能使其更具人性化。
1.2系统设计要求
1.2.1基本要求
设计并实现一款基于单片机的电子秤。要求能够显示单价、重量和总价；能够具有去皮测重功能；具有时钟功能；具有设置折扣功能。
1.2.2 具体要求
本设计要求开发一款电子秤，该设计是以单片机AT89C52为核心模块，要求能够称重、计算价格功能和时钟。该系统由以下四个个部分组成：数据采集部分、单片机控制部分、人机接口部分、时钟部分。数据采集模块由称重传感器、放大模块以及模数转换部分组成，HX711用于实现信号放大以及模数转换；键盘输入和液晶显示构成的人机接口部分，考虑到成本和性能，采用4×4矩阵键盘和LCD显示，可以方便使用者输入所需数据以及更直观地显示测量计算数据；时钟芯片DS1302和时钟电路构成时钟模块[5]。
设计的主要任务是设计的主要任务如下：单片机的系统作为核心器件，电子秤系统的设计与开发，实现对物体的质量测量的主要功能。要求能够显示单价、重量和总价；能够具有去皮测重功能；具有时钟功能；具有设置折扣功能。本课题分为硬件部分和软件部分。
1.3系统设计方案
根据所学知识结合所查阅的资料内容，在经过论证，可以使用以下方案来实现课题所需功能。
方案一：数码管显示
图1-1 方案一硬件框图
这个方案是使用数码管来显示所测物体的质量，虽简单但不失可行性。针对这个方案，可以使用自带数模转换功能的单片机。该方案电子秤的特点是硬件部分比较简易，电路的连接也比较容易完成，程序的编写也较少。显而易见，这个方案可以实现最简单的称重功能，可是由于硬件部分过于简易，无法输入外部数据，无法设置价格参数，更无法实现计算价格功能，不可显示字符。且因为使用的单片机功能有限，系统的简易使得扩展功能不能实现，效用太简单达不到本设计预计的标准。
方案二：方案一的方法虽然简单，但可以在方案一的基础上进行适当的扩展，增加一个键盘实现输入功能，并且对单片机内部数据进行设定，使得电子秤能计算价格。
图1-2方案二硬件框图
用这个方法设计出的电子秤可以实现称重并且计算价格的功能。虽然可以实现电子秤基本功能，可是闲置于数码管功效特性，只能显示物品价格，物品重量和简单的代码。数码管显示物品质量时，如果对物品质量准确度要求较高，则要求数码管位数要有足够多，因此，这个方案需要充足数量数码管接入。这就需要在输入输出口扩展足够多的I/O接口，使得这个方案较为不便。
方案三：在称重传感器获得物体重量信息之后，使用放大及信号转换等措施，这样会增加相应的设计硬件成本；显示方面由之前方案的数码管替换成LCD显示器，能显示字符图文。这样就能显示所秤量物体重量信息，物品单价等内容。若需要增加功能，可切换液晶显示界面来实现。
图1-3 案三硬件框图
以上三种方案各有优缺点，本设计充分考虑了整个系统的实用性以及成本还有可行性，加入部分扩展功能，设计完成了最终的电子秤方案，方案如下图所示，该方案增加了时钟功能。
表2-2系统按键配置表
1 2 3 去皮
4 5 6 清零
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/2217.html
