iap15f2k61s2单片机电子秤的设计与制作
本设计研究的主要内容为电子秤的制作与功能的实现。系统主要由液晶显示电、路键盘输入电路、报警电路、称重模块、语音播报电路、单片机以及电源七个部分组成。单片机采用IAP15F2K61S2作为系统的控制器；显示部分采用12脚的12864液晶屏；输入由4*4矩阵键盘组成；语音播报由专用语音芯片与扬声器构成；称重部分主要由电阻应变片式传感器与24为AD转换模块HX711实现；报警电路由一个红色发光二极管与蜂鸣器组成；系统电源采用5V USB供电。制作的主要过程分为元器件的选择、原理图的绘制与PCB的设计、印制电路板的手工制作、元器件焊接与整机组装、系统调试等部分组成。其中PCB的设计与印制电路板的制作为本设计的重点。PCB设计的好与坏，制版的工艺能否达到要求将直接关系到系统的称重精度。
目录
引言 5
一、设计方案 6
（一）主控芯片的选择 6
（二）设计方案与制作流程 6
1.设计方案 6
2.制作流程 7
二、系统硬件设计 8
（一）主控电路设计 8
1.IAP15K2K61S2单片机介绍 8
2.最小系统的设计 9
（二）显示电路的设计 9
（三）键盘输入电路的设计 10
（四）HX711 AD转换电路的设计 10
1.电阻应变片式称重传感器介绍 11
2.A/D转换电路设计 11
（五）语音播报电路的设计 11
（六）声光报警电路的设计 12
（七）电源电路设计 13
三、系统软件设计 14
（一）系统主程序的设计 14
（二）A/D转换子程序设计 15
（三）键盘子程序的设计 15
（四）显示子程序的设计 16
四、实物制作 17
（一）PCB图的设计 17
1.元器件的绘制 17
2.原理与的绘制 18
3.元器件封装的绘。 18
4.PCB图设计 19
（二）印制板的制作 20
（三）元器件的安装焊接与整机组装 22
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/> 五、程序下载与系统调试 23
（一）系统程序的下载 23
（二）系统各模块的调试 24
1.系统电源的调试 24
2.液晶显示与HX711称重模块的调试 25
3.键盘输入模块的调试 26
4.声光报警电路的调试 26
5.语音播报电路的调试 27
（三）整机调试 27
总结 29
致谢 30
参考文献 31
附录一：原理图 32
附录二：PCB图 33
附录三：元器件清单 34
附录四：实物图 35
附录五：源程序 36
引言
秤是在实际生活与工作中经常用到的一种测量工具。随着电子技术与电子计量技术的不断发展，传统结构的台秤、磅秤、杆秤等一些称重装置将逐渐的被淘汰。电子秤与传统秤相比具有精度高、显示直观、使用方便、速度快等优点，因此电子秤在日常生活中越来越受到人们的追捧，人们在使用的时候也会优先选择电子秤。如今电子秤在超市、商场、家庭等场所以称为必不可少的工具。
目前单片机在我们生活的各个地方以随处可见，小到玩具、电话，大到汽车、工业控制、导弹、甚至在航天器上也有它的身影。单片机以其价格低、体积小、可靠性强等优点而受到很多设计者的青睐。
随着人们的生活水平的不断提高，对秤的精度也提出了新的要求。所以本设计旨在设计制作一款高精度的电子秤。
设计的主要内容及预期的功能如下：
（一）主要设计及制作内容
1.传感器的选择
2.电路原理图绘制与PCB的手工布线
3.电路板的手工制作
（二）技术指标
1.称重范围010kg，分度值0.002kg。
2.01kg称重误差不超过0.005kg，110kg称重误差不超过0.020kg。
（三）预期功能
1.可以显示物体的重量。
2.能通过按键输入物品的单价并计算总价。
3.当物体的重量大于10kg时能够通过蜂鸣器与红色发光二极管发出警报。
一、设计方案
（一）主控芯片的选择
单片机以其体积小、功耗低、易于开发等优点而被广泛应用与生活中的各个方面。目前使用较多的单片机为STM32系列单片机与51系列单片机，STM32单片机与51系列单片机相比具有处理速度快，内部资源更加丰富，但是STM32单片机较51单片机而言价格较高且开发上有一定的难度。51单片机虽然在性能上没有STM32单片机强大，但是51单片机也有其自身的优点价格低，开发起来比较容易。而51系列单片机又分为stc51、stc12、stc15等系列，stc15单片机为与其它51单片机相比速度更快，资源更丰富，其价格与其它51单片机价格相当，所以本设计将采用IAP15F2K61S2单片机作为主控芯片。
（二）设计方案与制作流程
1.设计方案
本设计主要分为单片机最小系统设计、电源电路设计、液晶显示电路设计、键盘输入电路设计、AD转换电路设计、语音播报电路设计、声光报警电路设计七个部分。系统框如图如图121所示：
图121：系统框图
2.制作流程
本设计的制作流程大致可以分为元器件的选择、原理图与PCB图的设计、印制电路板的制作与焊接、系统调试等部分组成。具体流程如图122所示：
图122：设计制作流程图
二、系统硬件设计
（一）主控电路设计
1.IAP15K2K61S2单片机介绍
IAP15K2K61S2单片机采用STC第八代加密技术，超强抗干扰、无法加密。IAP15K2K61S2单片机无需外部时钟电路与复位电路即可工作，利用了IAP技术可以省略掉外部EEPROM，可实现在线编程，无需仿真器；IAP15K2K61S2单片机具有大容量2K字节SRAM；双串口，两个独立串口；高度10位A/D转换器，8通道；一个时钟/机器周期。IAP15K2K61S2单片机封装如图211所示，引脚图如图212所示：
图211：单片机封装图
图212：单片机引脚图
2.最小系统的设计
单片机最先系统一般包括cpu、时钟电路、复位电路与电源，而IAP15F2K61S2单片机其内部已经集成了时钟电路与复位电路，只需要外加电源即可工作。考虑到系统难免会有死机的现象，所以本设计采用了外部时钟与复位电路。
复位电路与单片机的P5.4口链接，P5.4口为低电平是系统正常工作，当按键K0按下时，电容C1开始充电，P5.4口为高电平系统将重启。
外部时采用12M晶振，外部时钟与单片机的P1.6与P1.7口相链接。
单片机最小系统电路如图213所示：
目录
引言 5
一、设计方案 6
（一）主控芯片的选择 6
（二）设计方案与制作流程 6
1.设计方案 6
2.制作流程 7
二、系统硬件设计 8
（一）主控电路设计 8
1.IAP15K2K61S2单片机介绍 8
2.最小系统的设计 9
（二）显示电路的设计 9
（三）键盘输入电路的设计 10
（四）HX711 AD转换电路的设计 10
1.电阻应变片式称重传感器介绍 11
2.A/D转换电路设计 11
（五）语音播报电路的设计 11
（六）声光报警电路的设计 12
（七）电源电路设计 13
三、系统软件设计 14
（一）系统主程序的设计 14
（二）A/D转换子程序设计 15
（三）键盘子程序的设计 15
（四）显示子程序的设计 16
四、实物制作 17
（一）PCB图的设计 17
1.元器件的绘制 17
2.原理与的绘制 18
3.元器件封装的绘。 18
4.PCB图设计 19
（二）印制板的制作 20
（三）元器件的安装焊接与整机组装 22
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/> 五、程序下载与系统调试 23
（一）系统程序的下载 23
（二）系统各模块的调试 24
1.系统电源的调试 24
2.液晶显示与HX711称重模块的调试 25
3.键盘输入模块的调试 26
4.声光报警电路的调试 26
5.语音播报电路的调试 27
（三）整机调试 27
总结 29
致谢 30
参考文献 31
附录一：原理图 32
附录二：PCB图 33
附录三：元器件清单 34
附录四：实物图 35
附录五：源程序 36
引言
秤是在实际生活与工作中经常用到的一种测量工具。随着电子技术与电子计量技术的不断发展，传统结构的台秤、磅秤、杆秤等一些称重装置将逐渐的被淘汰。电子秤与传统秤相比具有精度高、显示直观、使用方便、速度快等优点，因此电子秤在日常生活中越来越受到人们的追捧，人们在使用的时候也会优先选择电子秤。如今电子秤在超市、商场、家庭等场所以称为必不可少的工具。
目前单片机在我们生活的各个地方以随处可见，小到玩具、电话，大到汽车、工业控制、导弹、甚至在航天器上也有它的身影。单片机以其价格低、体积小、可靠性强等优点而受到很多设计者的青睐。
随着人们的生活水平的不断提高，对秤的精度也提出了新的要求。所以本设计旨在设计制作一款高精度的电子秤。
设计的主要内容及预期的功能如下：
（一）主要设计及制作内容
1.传感器的选择
2.电路原理图绘制与PCB的手工布线
3.电路板的手工制作
（二）技术指标
1.称重范围010kg，分度值0.002kg。
2.01kg称重误差不超过0.005kg，110kg称重误差不超过0.020kg。
（三）预期功能
1.可以显示物体的重量。
2.能通过按键输入物品的单价并计算总价。
3.当物体的重量大于10kg时能够通过蜂鸣器与红色发光二极管发出警报。
一、设计方案
（一）主控芯片的选择
单片机以其体积小、功耗低、易于开发等优点而被广泛应用与生活中的各个方面。目前使用较多的单片机为STM32系列单片机与51系列单片机，STM32单片机与51系列单片机相比具有处理速度快，内部资源更加丰富，但是STM32单片机较51单片机而言价格较高且开发上有一定的难度。51单片机虽然在性能上没有STM32单片机强大，但是51单片机也有其自身的优点价格低，开发起来比较容易。而51系列单片机又分为stc51、stc12、stc15等系列，stc15单片机为与其它51单片机相比速度更快，资源更丰富，其价格与其它51单片机价格相当，所以本设计将采用IAP15F2K61S2单片机作为主控芯片。
（二）设计方案与制作流程
1.设计方案
本设计主要分为单片机最小系统设计、电源电路设计、液晶显示电路设计、键盘输入电路设计、AD转换电路设计、语音播报电路设计、声光报警电路设计七个部分。系统框如图如图121所示：
图121：系统框图
2.制作流程
本设计的制作流程大致可以分为元器件的选择、原理图与PCB图的设计、印制电路板的制作与焊接、系统调试等部分组成。具体流程如图122所示：
图122：设计制作流程图
二、系统硬件设计
（一）主控电路设计
1.IAP15K2K61S2单片机介绍
IAP15K2K61S2单片机采用STC第八代加密技术，超强抗干扰、无法加密。IAP15K2K61S2单片机无需外部时钟电路与复位电路即可工作，利用了IAP技术可以省略掉外部EEPROM，可实现在线编程，无需仿真器；IAP15K2K61S2单片机具有大容量2K字节SRAM；双串口，两个独立串口；高度10位A/D转换器，8通道；一个时钟/机器周期。IAP15K2K61S2单片机封装如图211所示，引脚图如图212所示：
图211：单片机封装图
图212：单片机引脚图
2.最小系统的设计
单片机最先系统一般包括cpu、时钟电路、复位电路与电源，而IAP15F2K61S2单片机其内部已经集成了时钟电路与复位电路，只需要外加电源即可工作。考虑到系统难免会有死机的现象，所以本设计采用了外部时钟与复位电路。
复位电路与单片机的P5.4口链接，P5.4口为低电平是系统正常工作，当按键K0按下时，电容C1开始充电，P5.4口为高电平系统将重启。
外部时采用12M晶振，外部时钟与单片机的P1.6与P1.7口相链接。
单片机最小系统电路如图213所示：
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