简易宽量程高精度数字称重器的研究与设计(附件)【字数：9928】
摘 要本文研究并设计实现了一个简易宽量程高精度数字称重器。该称重器由三部分模块构成，包括控制器模块、数据采集模块、人机交互模块。其中，控制器模块是以单片机STC89C52为核心控制单元。数据采集模块是采用应变式压力传感器将采集出物体重量的模拟量传输到AD转换芯片HX711，然后转换芯片会将模拟量转换成数字量，转换完成后再将数据传送到单片机中处理。人机交互模块是用户通过矩阵键盘输入称重物体单价后经系统计算，最后用户想看到的数据由LCD12864液晶显示。其软件部分在keil中使用的C语言，程序主要功能为采集称重模块数据，然后对数据进行滤波处理，最后经过公式将AD值转换为实际的重量。此设计实现称重范围为10.0g~500g，称重误差2g左右。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的背景和意义 1
1.2国内外的发展状况 1
1.3课题研究的内容 2
第二章 称重系统方案设计 3
2.1系统设计总体方案 3
2.2主要元器件的选取 3
2.2.1主控芯片的选择 3
2.2.2 AD转换芯片的选择 4
2.2.3称重传感器的选择 4
2.2.4显示器的选择 5
2.2.5输入器件的选择 5
第三章 称重系统的硬件电路设计 6
3.1 STC89C52单片机系统设计 6
3.2 LCD12864液晶显示电路设计 7
3.3 A/D转换电路模块 8
3.4键盘电路模块 8
3.5系统整体原理图 9
第四章 称重系统的软件设计 10
4.1软件设计概述 10
4.2主程序设计 10
4.2.1液晶显示设计 10
4.2.2 HX711数据采集程序设计 12
4.2.3键盘程序设计 13
4.2.4中位值滤波设计 14
第五章 系统调试 15
5.1系统软件调试 15
5.2系统硬件调试 16
结束语 19
致 谢 20
参考文献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
21
附录A 源程序 22
第一章 绪论
1.1选题的背景和意义
从古至今称重工艺作为一种计量本领，它普遍应用于工农业、商业、科学技术研究等各个领域中[1]。1960年初期，我国开始研究并成功生产出电子秤，那时的电子秤用的是模拟指针式的，然而模拟式的称重传感器其电阻转换原理限制了其输出的模拟信号和传输的间隔，并且在抗干扰的能力和调试上也有很缺乏的地方。后面随着时代科技的迅速发展翻新，计算机与微电子学等电子技术的翻新为后面测量仪器的革新带来了庞大的影响，人们就使之前传感器的缺点转换成了优点。到了21世纪初，我国研制出了微机式电子秤。在80年代的末尾，数字传感器推出来。数字传感器的出现也使得称重器再一次变革，几年后美国公司在衡器展览会上推出了一款备受瞩目的名叫整体式数字传感器的新式传感器，其最主要的改变是在普通的模拟式称重传感器中加入了AD转换器。此传感器输出的是数字信号，降低了以前模拟信号出现的各种错误频率。数字信号它是由一组组有规律有格局的高低凹凸电平组成的信号。数字称重器属于电子衡器中的一种，它不仅仅是作为提供数据的仪表，它还是商业与工业系统中的重要部分，在工业生产自动化中，它缩短了作业时间，减少了对能源与材料的浪费，从而提高了产品的质量。但随着时代的发展，人们对衡器的功能需求也日益增多，而电子技术的发展也使得电子衡器的品质有了很大的提升。现代的数字称重器早已具有了快速、准确、使用简易方便、功能多样等特点了。除此之外，当代的称重器还具备构造简单、利便维护的特点。纵观世界的发展程度，衡器技术发展历经了四个阶段，它从传统的纯机械元器件到电子线路替代局部机械元器件再到集成式最后到目前的全电子。
1.2国内外的发展状况
早在1980年以前，那些工业发达的德国、美国等国家就已经开始对数字衡器系统进行研究和开展初期的工作了。经过他们的刻苦研究与渴望获得改进与完善下，终于在十多年后推出了震惊电子衡器领域的智能数字式称重传感器及其系统。最显著的代表分别是由美国公司推出的2200系列的数字衡器和摇柱型全密封智能数字衡器，还有由德国公司推出的圆柱型由全不锈钢打造，激光全密封焊接的智能数字衡器。我国发起对智能数字衡器的研究还是在1990年代的后期开始的，虽然起步比那些工业发达的国家较晚，但是在此后的短短几年内，我国研制出的小型的数字化单元能够将模拟信号转化成数字信号，它是用来放在称重传感器的内部的，借助这个数字化单元就可以完成了。在2000年前后，人们在数字称重传感器的基础上做出了更大的改良，他们钻研出了数字智能化电路。然后再借助数字补偿这类的技术，推动发展集成智能和独立式模块化数字称重传感器。几年过后，国内数字智能称重传感器和模块数字称重传感器系统很快出现在电子衡器的数字称重系统中。由于国内的发展和有限的制造水平，在仪器的技术和功能上，尤为在称重精度上存在一些空白，所以依靠国外的资源力量逐渐发展完善了节能、高可靠性、高精度的使用功能。在使用的过程中并不复杂，界面是通过键盘和LED显示器来完成参数的设置。同时，控制器不仅要满足自动称重的要求，还必须要具备信息管理和控制功能，并提供屏幕显示功能。
当前，电子衡器装置已经可以很完美得与计算机相结合来实现自动化控制称重这类的技术了。除此之外，它还具备读数便利、称重快速、顺应顽劣条件等特性。随着传感器技术、其内部的微处理器还有超大规模集成和电子称重技术的进一步成长，电子衡器在能源运输、工矿企业等领域受到了越来越多的关注。随着近年来电子衡器和称重技术的革新发展，以及市场的需求，其应用趋于全面性和组合性。
1.3课题研究的内容
本文所钻研的主要内容是收集压力传感器测量对象的重量，并将其重量转化为电压信号。线性放大的目的是解决输出的电压信号通常都是很小的这类问题，所以有须要的使用前端信号处置电路完成确切的线性增加。系统可以分成三个大模块：控制器模块、数据搜集模块、人机交互模块。数据收集模块由信号处理、压力传感器和V/F转换构成。将转换后的数字信号发送给控制器举行处置，控制器处理完后驱动显示模块完成人与机之间的信息互换。系统的软件部分是可以控制这个系统的大部分性能的，所以在进行软件编写的时候，要求也是有一定高度的。
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第一章 绪论 1
1.1选题的背景和意义 1
1.2国内外的发展状况 1
1.3课题研究的内容 2
第二章 称重系统方案设计 3
2.1系统设计总体方案 3
2.2主要元器件的选取 3
2.2.1主控芯片的选择 3
2.2.2 AD转换芯片的选择 4
2.2.3称重传感器的选择 4
2.2.4显示器的选择 5
2.2.5输入器件的选择 5
第三章 称重系统的硬件电路设计 6
3.1 STC89C52单片机系统设计 6
3.2 LCD12864液晶显示电路设计 7
3.3 A/D转换电路模块 8
3.4键盘电路模块 8
3.5系统整体原理图 9
第四章 称重系统的软件设计 10
4.1软件设计概述 10
4.2主程序设计 10
4.2.1液晶显示设计 10
4.2.2 HX711数据采集程序设计 12
4.2.3键盘程序设计 13
4.2.4中位值滤波设计 14
第五章 系统调试 15
5.1系统软件调试 15
5.2系统硬件调试 16
结束语 19
致 谢 20
参考文献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
21
附录A 源程序 22
第一章 绪论
1.1选题的背景和意义
从古至今称重工艺作为一种计量本领，它普遍应用于工农业、商业、科学技术研究等各个领域中[1]。1960年初期，我国开始研究并成功生产出电子秤，那时的电子秤用的是模拟指针式的，然而模拟式的称重传感器其电阻转换原理限制了其输出的模拟信号和传输的间隔，并且在抗干扰的能力和调试上也有很缺乏的地方。后面随着时代科技的迅速发展翻新，计算机与微电子学等电子技术的翻新为后面测量仪器的革新带来了庞大的影响，人们就使之前传感器的缺点转换成了优点。到了21世纪初，我国研制出了微机式电子秤。在80年代的末尾，数字传感器推出来。数字传感器的出现也使得称重器再一次变革，几年后美国公司在衡器展览会上推出了一款备受瞩目的名叫整体式数字传感器的新式传感器，其最主要的改变是在普通的模拟式称重传感器中加入了AD转换器。此传感器输出的是数字信号，降低了以前模拟信号出现的各种错误频率。数字信号它是由一组组有规律有格局的高低凹凸电平组成的信号。数字称重器属于电子衡器中的一种，它不仅仅是作为提供数据的仪表，它还是商业与工业系统中的重要部分，在工业生产自动化中，它缩短了作业时间，减少了对能源与材料的浪费，从而提高了产品的质量。但随着时代的发展，人们对衡器的功能需求也日益增多，而电子技术的发展也使得电子衡器的品质有了很大的提升。现代的数字称重器早已具有了快速、准确、使用简易方便、功能多样等特点了。除此之外，当代的称重器还具备构造简单、利便维护的特点。纵观世界的发展程度，衡器技术发展历经了四个阶段，它从传统的纯机械元器件到电子线路替代局部机械元器件再到集成式最后到目前的全电子。
1.2国内外的发展状况
早在1980年以前，那些工业发达的德国、美国等国家就已经开始对数字衡器系统进行研究和开展初期的工作了。经过他们的刻苦研究与渴望获得改进与完善下，终于在十多年后推出了震惊电子衡器领域的智能数字式称重传感器及其系统。最显著的代表分别是由美国公司推出的2200系列的数字衡器和摇柱型全密封智能数字衡器，还有由德国公司推出的圆柱型由全不锈钢打造，激光全密封焊接的智能数字衡器。我国发起对智能数字衡器的研究还是在1990年代的后期开始的，虽然起步比那些工业发达的国家较晚，但是在此后的短短几年内，我国研制出的小型的数字化单元能够将模拟信号转化成数字信号，它是用来放在称重传感器的内部的，借助这个数字化单元就可以完成了。在2000年前后，人们在数字称重传感器的基础上做出了更大的改良，他们钻研出了数字智能化电路。然后再借助数字补偿这类的技术，推动发展集成智能和独立式模块化数字称重传感器。几年过后，国内数字智能称重传感器和模块数字称重传感器系统很快出现在电子衡器的数字称重系统中。由于国内的发展和有限的制造水平，在仪器的技术和功能上，尤为在称重精度上存在一些空白，所以依靠国外的资源力量逐渐发展完善了节能、高可靠性、高精度的使用功能。在使用的过程中并不复杂，界面是通过键盘和LED显示器来完成参数的设置。同时，控制器不仅要满足自动称重的要求，还必须要具备信息管理和控制功能，并提供屏幕显示功能。
当前，电子衡器装置已经可以很完美得与计算机相结合来实现自动化控制称重这类的技术了。除此之外，它还具备读数便利、称重快速、顺应顽劣条件等特性。随着传感器技术、其内部的微处理器还有超大规模集成和电子称重技术的进一步成长，电子衡器在能源运输、工矿企业等领域受到了越来越多的关注。随着近年来电子衡器和称重技术的革新发展，以及市场的需求，其应用趋于全面性和组合性。
1.3课题研究的内容
本文所钻研的主要内容是收集压力传感器测量对象的重量，并将其重量转化为电压信号。线性放大的目的是解决输出的电压信号通常都是很小的这类问题，所以有须要的使用前端信号处置电路完成确切的线性增加。系统可以分成三个大模块：控制器模块、数据搜集模块、人机交互模块。数据收集模块由信号处理、压力传感器和V/F转换构成。将转换后的数字信号发送给控制器举行处置，控制器处理完后驱动显示模块完成人与机之间的信息互换。系统的软件部分是可以控制这个系统的大部分性能的，所以在进行软件编写的时候，要求也是有一定高度的。
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