单片机的电子秤的系统设计
【摘要】本课题设计一个简易的电子秤。硬件电路以AT89C51单片机为核心，配合压力传感器，放大电路、A/D转换电路、LCD显示电路、矩阵键盘电路、报警电路、电源电路，来实现称重、计价，以及超重报警功能。压力传感器采用电阻应变片，物体的重量转换成应变片的电阻值，通过放大器和A/D转换电路变成数字信号给单片机处理。矩阵键盘输入物体的单价，经过单片机内部程序的计算，最终计算出物体的重量及总价。在超限时会进行自动报警。在软件上通过C语言编写了程序代码，并通过Keil软件环境进行了程序代码的优化和编译。在硬件系统和软件系统都设计完毕后，对电子秤进行了实物制作与调试，相关功能均得到了实现。
目 录
一、绪 论 1
（一）课题的来源及课题的意义 1
（二）本系统的主要内容 1
（三）小结 1
二、方案论证与元器件的选择 2
（一）方案设计 2
（二）单片机的选择 2
（三）压力传感器 3
（四）悬臂梁 3
（五）应变片测量电路 4
（六）放大电路 4
（七）AD转换电路 6
（八）按键电路 7
（九）液晶显示电路 7
（十）电源电路 8
三、硬件电路设计 9
（一）单片机最小系统 9
（二）应变片测量电路 9
（三）AD转换电路 9
（四）4X4矩阵键盘 10
（五）液晶显示电路 10
（六）报警电路 10
（七）电源电路 11
四、系统软件设计 12
（一）主程序设计思想 12
（二）子程序设计思想 12
五、实物制作与调试 15
（一）实物制作 15
（二）实物调试 15
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录A：原理图 19
附录B：程序 20
一、绪 论
（一）课题的来源及课题的意义
自古以来，人们的生活就与重量密切相关。随着科技的不断创新
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
，那些古时的落后的称重手段已经不能满足大家的需求了，所以人们开始不断的思索创新着新的计量手段—电子秤。相对于传统的称重技术，电子秤所带来的的优势可谓是巨大的。精确度高，功能多样化，操作简易易上手，重量轻便于携带，价格低，节省了大量时间，方便了周边生活，提高了生活质量，促进了社会经济效益。特别是处在高科技发展的时代，合理的运用对工业来说可以缩短作业时间，改善操作条件，降低能源的损耗，提升产品的质量。所以说，电子秤是新型的一种称重技术，已经广泛运用于社会中了。而我们本人所要介绍的电子秤是人们日常生活中随处可见的称重器材，原理上代替了以前用杠杆原理的称量工具。在进行交易时同时方便着买方与卖方。
本课题设计一个简易的电子秤。硬件电路以AT89C51单片机为核心，配合压力传感器，放大电路、A/D转换电路、LCD显示电路、矩阵键盘电路、报警电路、电源电路，来实现称重、计价，以及超重报警功能。压力传感器采用电阻应变片，物体的重量转换成应变片的电阻值，通过放大器和A/D转换电路变成数字信号给单片机处理。矩阵键盘输入物体的单价，经过单片机内部程序的计算，最终计算出物体的重量及总价。
（二）本系统的主要内容
在接到这个研究课题的时候，我立马投入到紧张却有条理的系统设计工作中去，先是查找相关资料，接着是介绍本课题的来源及课题的意义，紧接着是本系统主要技术参数的说明。
本文共分为五个部分，内容为：
第一部分绪论：本课题的来源及课题的意义和本论文的工作安排和相关论文内容。
第二部分系统设计方案论证：单片机选择的机型及比较、压力传感器的解释说明及工作原理、存储器扩展电路方案预设、LCD显示电路的方式及特点、键盘输入简述，结构方式，接口类型及其特点等。
第三部分系统的介绍：系统中各种硬件的设计说明，系统的结构原理图，AD转换电路模式，按键电路的设计介绍设计，系统的主控制电路，电源电路，时钟电路。
第四部分系统软件设计：系统的主程序C语音的介绍，系统主程序的流程图，系统子程序的流程。
第五部分：总结。
（三）小结
这部分主要介绍了本课题的来源及课题的意义和本论文的工作安排和相关的论文内容。并对本文的主要内容进行了简单的陈述以及对本系统设计的主要参数进行说明，使读者在阅读本文时对本文的内容有了大致的了解，并且对本系统设计也有初步了解，从而达到高效快速的阅读。
二、方案设计与元器件的选择
（一）方案设计
本课题硬件电路以AT89C51单片机为核心，配合压力传感器，放大电路、A/D转换电路、LCD显示电路、矩阵键盘电路、报警电路、电源电路，来实现称重、计价，以及超重报警功能。压力传感器电路物体的重量转换成电压，通过放大器和A/D转换电路变成数字信号给单片机处理。矩阵键盘输入物体的单价，经过单片机内部程序的计算，最终计算出物体的重量及总价，在LCD液晶屏上显示出来。在程序内部，设置超限报警值为5KG，如果称重超限了，蜂鸣器就报警。
图2.1 系统框图
（二）单片机的选择
本课题采用选用ATMEL公司的AT89C51单片机作为主控制器。大学两年的专业课程学习使我对51单片机的使用有了一定的了解，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历。目前AT89C51单片机的平均价格为35RMB左右，即使是购买开发板，也只需要几十元人民币。并且它的体积较大，40个管脚全部采用直插形式，对于PCB的布局以及焊接都能够大大降低难度。
AT89C51是一款应用最为广泛的8051单片机，它是带有4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的8位微处理器，具有32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源。引脚功能如图2.2所示。
图2.2 AT89C51引脚功能
P0口有两种功能如下：
通用I/O接口：无片外存储器时，P0口可作通用I/O接口使用。
地址/数据口：在访问外部存储器时，用作地址总线的低8位和数据总线。
P1口仅用作I/O口。
P2口有两种功能如下：
通用I/O接口：无片外存储器时，P0口可作通用I/O接口使用。
地址/数据口：在访问外部存储器时，用作地址总线的高8位。
P3口其有两种功能如下：
通用I/O接口。
特殊功能，详见表2.1所示。
目 录
一、绪 论 1
（一）课题的来源及课题的意义 1
（二）本系统的主要内容 1
（三）小结 1
二、方案论证与元器件的选择 2
（一）方案设计 2
（二）单片机的选择 2
（三）压力传感器 3
（四）悬臂梁 3
（五）应变片测量电路 4
（六）放大电路 4
（七）AD转换电路 6
（八）按键电路 7
（九）液晶显示电路 7
（十）电源电路 8
三、硬件电路设计 9
（一）单片机最小系统 9
（二）应变片测量电路 9
（三）AD转换电路 9
（四）4X4矩阵键盘 10
（五）液晶显示电路 10
（六）报警电路 10
（七）电源电路 11
四、系统软件设计 12
（一）主程序设计思想 12
（二）子程序设计思想 12
五、实物制作与调试 15
（一）实物制作 15
（二）实物调试 15
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录A：原理图 19
附录B：程序 20
一、绪 论
（一）课题的来源及课题的意义
自古以来，人们的生活就与重量密切相关。随着科技的不断创新
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
，那些古时的落后的称重手段已经不能满足大家的需求了，所以人们开始不断的思索创新着新的计量手段—电子秤。相对于传统的称重技术，电子秤所带来的的优势可谓是巨大的。精确度高，功能多样化，操作简易易上手，重量轻便于携带，价格低，节省了大量时间，方便了周边生活，提高了生活质量，促进了社会经济效益。特别是处在高科技发展的时代，合理的运用对工业来说可以缩短作业时间，改善操作条件，降低能源的损耗，提升产品的质量。所以说，电子秤是新型的一种称重技术，已经广泛运用于社会中了。而我们本人所要介绍的电子秤是人们日常生活中随处可见的称重器材，原理上代替了以前用杠杆原理的称量工具。在进行交易时同时方便着买方与卖方。
本课题设计一个简易的电子秤。硬件电路以AT89C51单片机为核心，配合压力传感器，放大电路、A/D转换电路、LCD显示电路、矩阵键盘电路、报警电路、电源电路，来实现称重、计价，以及超重报警功能。压力传感器采用电阻应变片，物体的重量转换成应变片的电阻值，通过放大器和A/D转换电路变成数字信号给单片机处理。矩阵键盘输入物体的单价，经过单片机内部程序的计算，最终计算出物体的重量及总价。
（二）本系统的主要内容
在接到这个研究课题的时候，我立马投入到紧张却有条理的系统设计工作中去，先是查找相关资料，接着是介绍本课题的来源及课题的意义，紧接着是本系统主要技术参数的说明。
本文共分为五个部分，内容为：
第一部分绪论：本课题的来源及课题的意义和本论文的工作安排和相关论文内容。
第二部分系统设计方案论证：单片机选择的机型及比较、压力传感器的解释说明及工作原理、存储器扩展电路方案预设、LCD显示电路的方式及特点、键盘输入简述，结构方式，接口类型及其特点等。
第三部分系统的介绍：系统中各种硬件的设计说明，系统的结构原理图，AD转换电路模式，按键电路的设计介绍设计，系统的主控制电路，电源电路，时钟电路。
第四部分系统软件设计：系统的主程序C语音的介绍，系统主程序的流程图，系统子程序的流程。
第五部分：总结。
（三）小结
这部分主要介绍了本课题的来源及课题的意义和本论文的工作安排和相关的论文内容。并对本文的主要内容进行了简单的陈述以及对本系统设计的主要参数进行说明，使读者在阅读本文时对本文的内容有了大致的了解，并且对本系统设计也有初步了解，从而达到高效快速的阅读。
二、方案设计与元器件的选择
（一）方案设计
本课题硬件电路以AT89C51单片机为核心，配合压力传感器，放大电路、A/D转换电路、LCD显示电路、矩阵键盘电路、报警电路、电源电路，来实现称重、计价，以及超重报警功能。压力传感器电路物体的重量转换成电压，通过放大器和A/D转换电路变成数字信号给单片机处理。矩阵键盘输入物体的单价，经过单片机内部程序的计算，最终计算出物体的重量及总价，在LCD液晶屏上显示出来。在程序内部，设置超限报警值为5KG，如果称重超限了，蜂鸣器就报警。
图2.1 系统框图
（二）单片机的选择
本课题采用选用ATMEL公司的AT89C51单片机作为主控制器。大学两年的专业课程学习使我对51单片机的使用有了一定的了解，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历。目前AT89C51单片机的平均价格为35RMB左右，即使是购买开发板，也只需要几十元人民币。并且它的体积较大，40个管脚全部采用直插形式，对于PCB的布局以及焊接都能够大大降低难度。
AT89C51是一款应用最为广泛的8051单片机，它是带有4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的8位微处理器，具有32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源。引脚功能如图2.2所示。
图2.2 AT89C51引脚功能
P0口有两种功能如下：
通用I/O接口：无片外存储器时，P0口可作通用I/O接口使用。
地址/数据口：在访问外部存储器时，用作地址总线的低8位和数据总线。
P1口仅用作I/O口。
P2口有两种功能如下：
通用I/O接口：无片外存储器时，P0口可作通用I/O接口使用。
地址/数据口：在访问外部存储器时，用作地址总线的高8位。
P3口其有两种功能如下：
通用I/O接口。
特殊功能，详见表2.1所示。
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