基于单片机的电子秤设计【字数：9433】
摘 要在智能电子产品日益发展的今天，为了让传统称重工具与时俱进。本课题除了保留了传统称重工具的基础功能之外，还对其功能进行了智能性的优化。本系统以MSP430F5529单片机为处理数据的微控制器、HX711转换模块为信号采集和模/数转换部件、OLED12864为液晶显示部件、按键电路为外部输入控件。利用传感器采集质量信号，A/D转换器将此信号转换为数字量交给单片机处理，使得该款电子秤可以数字显示被称物体的质量，称质范围在5g—500g之间，当质量小于50g时，称质误差小于0.5g，当质量大于50g小于500g时，称质误差小于1g，此外，通过按键的调控还可以对单价（元/克），物品金额和金额累加等功能进行设置。相对于传统式的电子秤，该设计具有便携、多功能、抗干扰能力强、精度高以及适用范围广等优点。
Key words: single chip microcomputer;sensor;lcd 目录
1. 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 电子秤的现状及发展方向 1
1.3 本设计的研究内容及关键问题 2
2. 系统设计方案 4
2.1 系统总体设计 4
2.2 总体方案流程图 4
3. 硬件电路设计 5
3.1 单片机最小系统 5
3.1.1 单片机主要性能 5
3.1.2 功能特性描述 5
3.2 显示系统 7
3.3 用户输入系统 7
3.4 质量采集系统 8
3.4.1传感器电路 8
3.4.2 A/D转换电路 9
3.4.3 I2C协议 10
4. 系统软件设计 13
4.1 MSP430开发环境 13
4.2 系统软件设计框架 15
4.3 界面显示系统软件设计 15
4.4 用户输入系统软件设计 16
4.5 质量采集系统软件设计 18
4.6 主程序软件设计 18
5. 系统调试 20
结束语 21
参考文献 22
致谢 23 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
1. 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
质量，是衡量物体所含物质的参量。质量可以通过工具来体现出具体的数值。秤就是一种可以衡量物体质量的工具。在生活方面、商用市场、工业领域，到处可见秤的踪影。秤的普及带给了我们极大的便利，秤的发明也让科技文明有了更广阔的进步空间。早在三国时期，传统杆秤的理念就已经渗入到寻常百姓的生活中了，曹冲称象的故事便是一个很好的例证，虽然该故事中使用的是“等量替换法”的原理，但是从搭建的物理模型角度来说，他用的却是杠杆平衡的原理。由此可见，秤的思想悠久，秤的历史也悠久。
称重技术作为一种计量的方法，从本质上来说，它的原理、实现方式以及如何改进就具有着重要的研究价值。中国早在春秋晚期的时候就使用了天平与砝码，由于当时社会生产力低下，民间使用度并未普及，主要被官府用作征收和储粮等一些以石为单位计算的大物件。到了东汉时期，全国各地转型成立了商业中心，随着商品经济的到来，就淘汰了用天平称重，取而代之的是使用杆秤，由于它制作简易，使用方便，杆秤便在民间普及开来，一直使用到清朝末年。随着科学与技术的发展、社会的进步和国际单位的标准统一化，电子秤、双面弹簧度盘秤、案秤凭借其稳定性好、示数显示清晰和不易作弊等优点，渐渐取代了杆秤。
因此，革新称重技术，提高秤的精度，扩大秤的功能对实现现代化生产制造具有很重大的意义。
1.2 电子秤的现状及发展方向
据相关资料记载，有考古人员曾发现，埃及第三王朝的天平杠杆是历史上最悠久的秤。称重工具属于二次式仪表，将压力传感器信号转换为重量并用数字显示出来，广泛用于工农业、商业、公路运输等领域。称重仪器主要分为两类：静态和动态，作为衡器的核心部件，在整个衡器行业占据着重要地位。
经过几十年的发展，称重仪器又有了新的发展趋势。众所周知，称重系统在发展趋势的大方向是小型化、模块化、集成化和智能化，在技术层面的追求是速率高、准确度高、稳定性高和可靠性高。但是，在互联网飞速发展的今天，面对高端市场的需求，电子秤的发展也呈现出新的趋势。未来的智能化秤可能会和互联网结合，发展成为计算机组合式秤。电脑式组合秤相较于普通秤的优势在于以下几点：
1.计算机组合秤是由多个称质单元组成，每个单元都是由独立的进料和卸料结构组成。计算机采用布置和组合的原则自动计算每个称质单元的负载，从而获得最接近的定量值，再进行组合包装。十个称质单元的电脑组合式秤，每个称质单元在进行称重的同时，电脑也会同步录入这些称质数据，然后进行排列组合，十个称质单元共有1023种组合，电脑经过比较计算出接近目标值的最优组合。这种方案不仅减免了手动重复搭配的时间，更重要的是它也有助于实现定量值。
2. 计算机组合秤可实现二次采样功能。一台带有十个称质单元的电脑组合秤，在称质期间，每次从十个称质单元中提取数据，该数据被作为第一次采样的数据，电脑将数据整合形成首选组合。例如，3个称质单元的质量最为合适，但电脑组合秤不是立即释放这3个称质单元的被称物，而是在此对这三个称质单元的被称物进行一次质量数据的采样，此为第二次采样；若两次采样的结果一致，电脑组合秤出料，若两次采样的结果不一样，则电脑会重新进行组合，从而确保了排出物料的质量与预设的质量完全相同。
3.实现自动置零功能。由于长期使用，在称质期间，会有一些灰尘粘在称质桶壁上，影响称质的准确性。电脑组合秤处理的方案有两种：一是在释放物料时称质桶通常打开45次，以减少称质材料的残留灰尘量；二是电脑组合式秤可以自动将称质斗的质量归零。
4.防振动和冲击。传统的定量包装秤是在进料时称质，对于传感器来说这是一种动态称质，传感器感应到不稳定的质量数据容易发生称质错误，电脑组合式秤为了克服该问题，在称质传感器之外还添加了感应震动传感器，从称质传感器数据中过滤掉所感测的振动分量以便获得可靠的数据。
5.称质速度快。电脑组合式秤比普通秤要快46倍。更适合现代生产管理的需求。
综上所述，为了有效地与网络技术结合，未来的电子秤在处理速度、开放性、兼容性、数据传输、防护等级等方面需要有进一步的提升，以此来扩大应用领域。
1.3 本设计的研究内容及关键问题
Key words: single chip microcomputer;sensor;lcd 目录
1. 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 电子秤的现状及发展方向 1
1.3 本设计的研究内容及关键问题 2
2. 系统设计方案 4
2.1 系统总体设计 4
2.2 总体方案流程图 4
3. 硬件电路设计 5
3.1 单片机最小系统 5
3.1.1 单片机主要性能 5
3.1.2 功能特性描述 5
3.2 显示系统 7
3.3 用户输入系统 7
3.4 质量采集系统 8
3.4.1传感器电路 8
3.4.2 A/D转换电路 9
3.4.3 I2C协议 10
4. 系统软件设计 13
4.1 MSP430开发环境 13
4.2 系统软件设计框架 15
4.3 界面显示系统软件设计 15
4.4 用户输入系统软件设计 16
4.5 质量采集系统软件设计 18
4.6 主程序软件设计 18
5. 系统调试 20
结束语 21
参考文献 22
致谢 23 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
1. 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
质量，是衡量物体所含物质的参量。质量可以通过工具来体现出具体的数值。秤就是一种可以衡量物体质量的工具。在生活方面、商用市场、工业领域，到处可见秤的踪影。秤的普及带给了我们极大的便利，秤的发明也让科技文明有了更广阔的进步空间。早在三国时期，传统杆秤的理念就已经渗入到寻常百姓的生活中了，曹冲称象的故事便是一个很好的例证，虽然该故事中使用的是“等量替换法”的原理，但是从搭建的物理模型角度来说，他用的却是杠杆平衡的原理。由此可见，秤的思想悠久，秤的历史也悠久。
称重技术作为一种计量的方法，从本质上来说，它的原理、实现方式以及如何改进就具有着重要的研究价值。中国早在春秋晚期的时候就使用了天平与砝码，由于当时社会生产力低下，民间使用度并未普及，主要被官府用作征收和储粮等一些以石为单位计算的大物件。到了东汉时期，全国各地转型成立了商业中心，随着商品经济的到来，就淘汰了用天平称重，取而代之的是使用杆秤，由于它制作简易，使用方便，杆秤便在民间普及开来，一直使用到清朝末年。随着科学与技术的发展、社会的进步和国际单位的标准统一化，电子秤、双面弹簧度盘秤、案秤凭借其稳定性好、示数显示清晰和不易作弊等优点，渐渐取代了杆秤。
因此，革新称重技术，提高秤的精度，扩大秤的功能对实现现代化生产制造具有很重大的意义。
1.2 电子秤的现状及发展方向
据相关资料记载，有考古人员曾发现，埃及第三王朝的天平杠杆是历史上最悠久的秤。称重工具属于二次式仪表，将压力传感器信号转换为重量并用数字显示出来，广泛用于工农业、商业、公路运输等领域。称重仪器主要分为两类：静态和动态，作为衡器的核心部件，在整个衡器行业占据着重要地位。
经过几十年的发展，称重仪器又有了新的发展趋势。众所周知，称重系统在发展趋势的大方向是小型化、模块化、集成化和智能化，在技术层面的追求是速率高、准确度高、稳定性高和可靠性高。但是，在互联网飞速发展的今天，面对高端市场的需求，电子秤的发展也呈现出新的趋势。未来的智能化秤可能会和互联网结合，发展成为计算机组合式秤。电脑式组合秤相较于普通秤的优势在于以下几点：
1.计算机组合秤是由多个称质单元组成，每个单元都是由独立的进料和卸料结构组成。计算机采用布置和组合的原则自动计算每个称质单元的负载，从而获得最接近的定量值，再进行组合包装。十个称质单元的电脑组合式秤，每个称质单元在进行称重的同时，电脑也会同步录入这些称质数据，然后进行排列组合，十个称质单元共有1023种组合，电脑经过比较计算出接近目标值的最优组合。这种方案不仅减免了手动重复搭配的时间，更重要的是它也有助于实现定量值。
2. 计算机组合秤可实现二次采样功能。一台带有十个称质单元的电脑组合秤，在称质期间，每次从十个称质单元中提取数据，该数据被作为第一次采样的数据，电脑将数据整合形成首选组合。例如，3个称质单元的质量最为合适，但电脑组合秤不是立即释放这3个称质单元的被称物，而是在此对这三个称质单元的被称物进行一次质量数据的采样，此为第二次采样；若两次采样的结果一致，电脑组合秤出料，若两次采样的结果不一样，则电脑会重新进行组合，从而确保了排出物料的质量与预设的质量完全相同。
3.实现自动置零功能。由于长期使用，在称质期间，会有一些灰尘粘在称质桶壁上，影响称质的准确性。电脑组合秤处理的方案有两种：一是在释放物料时称质桶通常打开45次，以减少称质材料的残留灰尘量；二是电脑组合式秤可以自动将称质斗的质量归零。
4.防振动和冲击。传统的定量包装秤是在进料时称质，对于传感器来说这是一种动态称质，传感器感应到不稳定的质量数据容易发生称质错误，电脑组合式秤为了克服该问题，在称质传感器之外还添加了感应震动传感器，从称质传感器数据中过滤掉所感测的振动分量以便获得可靠的数据。
5.称质速度快。电脑组合式秤比普通秤要快46倍。更适合现代生产管理的需求。
综上所述，为了有效地与网络技术结合，未来的电子秤在处理速度、开放性、兼容性、数据传输、防护等级等方面需要有进一步的提升，以此来扩大应用领域。
1.3 本设计的研究内容及关键问题
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