单片机的电子秤系统的设计与制作
Keywords：SCMC、 Electrnoic Scale、Load sensor; 目录
一、引言 1
二、系统硬件方案设计 1
（一）系统总体设计方案比较与论证 1
三、系统硬件电路设计 3
（一）系统电源电路设计 3
（二）系统串口程序下载电路设计 4
（三）单片机控制电路设计 5
1单片机选型 5
2传感器选择 6
（四）系统显示电路设计 8
1时钟芯片选择 8
2 显示器选择 10
（五）超重报警提示电路设计 12
（六）按键输入电路设计 12
四、系统软件设计 14
（一）系统主程序软件流程图 16
（二）系统显示部分流程图 16
五、系统整体调试 17
（一）硬件电路调试中遇到的问题 17
（二）系统实物调试效果图 17
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录 22
附录1系统整体电路图 22
附录2系统设计PCB图 23
附录3系统部分源程序 24
一、引言
电子秤作为一种称量工具，在很多的场合应用比如说菜市场，超市等。因为它所具有轻便，易于携带而且读数准确等特点所以很受欢迎。电子称的设计首先利用压力传感器接收信息然后转换成电压信号输出。输出小电压信号，通过放大信号处理电路的准确 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
性进行放大。放大后形成大电压信号经A/D转换在转化电路中形成数字电路，进行解码后在控制芯片中显示出来，从而得到被测物体的实际重量。从设计的基本要求，本论文大致可分为三大模块控制模块，数据采集模块，液晶显示模块。其中压力传感器，信号处理和A/D转换部分构成了数据采集模块。转换后的数字信号在处理控制器中处理，处理是利用驱动显示模块完成信息交流。
二、系统硬件方案设计
（一）设计方案比较与论证
在设计系统时，我进行了搜集找到两种设计方法：
方案一 数码管显示：
图1 数码管显示方案
这个方案利用简单的方法将压力传感器固定在某处来实现称重只能实现最简单的称重。不能直观的显示出具体数字需要进行复杂的换算。
方案二 在第一个方案的基础上面进行添加原件，加入一个信号放大部分，时钟芯片和按键部分这样可以进行配置，可以直观的显示出数额，使称重过程变得简单容易。
结构简图如下图2所示：
图2结构简图
三、系统硬件电路设计
（一）系统电源电路设计
该系统需要一个稳定的5V电压输入，所以设计一个稳定的输入电源接口也很重要。本设计采用了双供电模式接口，USB接口，电源调试方便，外部电源，也可以用作系统的电源，但都受到了三端稳压器LM7805装置进行功率调节，保证了系统电压稳定的直流5V电压，如果输出电压低于5V，输入滤波导致电容变高无法工作，所以要确保电压稳定。电源输出接口以及LED电源指示灯，用来判断电源是否工作正常。该系统电源电路设计如图 3 所示。
图3电源接口电路
C1，C2的主要作用是进行电压过滤，剔除在出入过程中产生的噪音，我们在C4中存储一部分的电压，如果电路超载导致电路无法正常工作这时候供电电解电容器C4就会释放存储在它里面的的电压，达到电压一直稳定在5V。使用LED作为电源指示灯，闪烁工作，R0用于限制，以保证LED不被烧毁。
（二）系统串口程序下载电路设计
由于与TTL接口电平标准兼容的RS-232C接口电平是不同的，所以接口与TTL电平转换要求水平连接。 MAX232芯片是常用的转换芯片。MAX232芯片这种芯片主要为了串口进行设计的，工作电源为5V单电源。如图4所示。
图4 MAX232引脚图
电荷泵是第一部分的电路。 4,5,6脚作为电容器结构主要作用是产生12V电压;第二部分是数据转换通道。 7,8,9,10,11,12,13,14脚是数据通道构成整个芯片。
（三）单片机控制电路设计
图5单片机主控电路
1单片机选型
MCU的选择是整个系统设计的关键，以满足大内存，高速，多功能性和经济性的要求，鉴于上述考虑选择单片机STC8955作为系统控制芯片。
单片机STC8955作为一种新型产品，其特点是耗能低，系能强，存储能力大。可以高密度的存储而且不易损失，因此有了这个单片机的加入让这个电路的性价比更高。
选用的单片机有40个引脚，其中有32个输入输出脚，其他6个控制接口。
STC8955单片机引脚图如图6所示：
图6 STC8955单片机引脚图
2传感器选择
电阻应变传感器的电阻应变效应是一个使用力学量转变成电信号的传感器。其中机械变形阻力变化现象以及导体的电阻称为应变效应。因此，变换电路是将压力改变为电压或电流的转换过程。这种方法的特点是可以很小的解决外部的干扰，电路中利用的是小电流的传输，遇到干扰时候可以很快做出调整、图7为一直流供电的平衡电阻电桥，接直流电源E：
图7 传感器内部连接图
该称量范围0?5公斤，满刻度误差小于0.005千克，考虑到称重平台，振动和冲击部件的重量，最终额定负载为5千克。我们选择了电阻应变仪压力传感器为5千克的范围内，0.01％的精度，以满足该系统的精度要求。
晶体通常被称为晶体谐振器，是一种机电装置，在电极上进行精密研磨和切割焊接的石英晶体会产生功率损耗。石英晶体的特点是可以根据外部给的是电信号还是压力信号进行相互转换。石英晶体的密度大因此性质相当稳定，不会因为外部因素发生膨胀且震荡的频率也很稳定。我们可以把它认为是一个电磁振荡电路，即，谐振电路。
（四）系统显示电路设计
1 时钟芯片选择
DS1302是作为一款比较优秀的芯片其特殊的功能可以达到很好的实现此电路的运作。实时时钟提供秒，分钟，小时，天，周，月和年，一个月31天小可以自动调整，闰年补偿。 2.5?5.5V的宽工作电压。DS1302实物和管脚图分别如图8图9所示。
图8 DS1302实物图
图9 管脚定义
LCD液晶显示模块有16个引脚外接两个引脚其中第3引脚VL外接一个滑动变阻器做到可调节电阻功能。电路如图10所示
Data 1/0
6
E
使能信号
14
D7
Data 1/0
一、引言 1
二、系统硬件方案设计 1
（一）系统总体设计方案比较与论证 1
三、系统硬件电路设计 3
（一）系统电源电路设计 3
（二）系统串口程序下载电路设计 4
（三）单片机控制电路设计 5
1单片机选型 5
2传感器选择 6
（四）系统显示电路设计 8
1时钟芯片选择 8
2 显示器选择 10
（五）超重报警提示电路设计 12
（六）按键输入电路设计 12
四、系统软件设计 14
（一）系统主程序软件流程图 16
（二）系统显示部分流程图 16
五、系统整体调试 17
（一）硬件电路调试中遇到的问题 17
（二）系统实物调试效果图 17
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录 22
附录1系统整体电路图 22
附录2系统设计PCB图 23
附录3系统部分源程序 24
一、引言
电子秤作为一种称量工具，在很多的场合应用比如说菜市场，超市等。因为它所具有轻便，易于携带而且读数准确等特点所以很受欢迎。电子称的设计首先利用压力传感器接收信息然后转换成电压信号输出。输出小电压信号，通过放大信号处理电路的准确 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
性进行放大。放大后形成大电压信号经A/D转换在转化电路中形成数字电路，进行解码后在控制芯片中显示出来，从而得到被测物体的实际重量。从设计的基本要求，本论文大致可分为三大模块控制模块，数据采集模块，液晶显示模块。其中压力传感器，信号处理和A/D转换部分构成了数据采集模块。转换后的数字信号在处理控制器中处理，处理是利用驱动显示模块完成信息交流。
二、系统硬件方案设计
（一）设计方案比较与论证
在设计系统时，我进行了搜集找到两种设计方法：
方案一 数码管显示：
图1 数码管显示方案
这个方案利用简单的方法将压力传感器固定在某处来实现称重只能实现最简单的称重。不能直观的显示出具体数字需要进行复杂的换算。
方案二 在第一个方案的基础上面进行添加原件，加入一个信号放大部分，时钟芯片和按键部分这样可以进行配置，可以直观的显示出数额，使称重过程变得简单容易。
结构简图如下图2所示：
图2结构简图
三、系统硬件电路设计
（一）系统电源电路设计
该系统需要一个稳定的5V电压输入，所以设计一个稳定的输入电源接口也很重要。本设计采用了双供电模式接口，USB接口，电源调试方便，外部电源，也可以用作系统的电源，但都受到了三端稳压器LM7805装置进行功率调节，保证了系统电压稳定的直流5V电压，如果输出电压低于5V，输入滤波导致电容变高无法工作，所以要确保电压稳定。电源输出接口以及LED电源指示灯，用来判断电源是否工作正常。该系统电源电路设计如图 3 所示。
图3电源接口电路
C1，C2的主要作用是进行电压过滤，剔除在出入过程中产生的噪音，我们在C4中存储一部分的电压，如果电路超载导致电路无法正常工作这时候供电电解电容器C4就会释放存储在它里面的的电压，达到电压一直稳定在5V。使用LED作为电源指示灯，闪烁工作，R0用于限制，以保证LED不被烧毁。
（二）系统串口程序下载电路设计
由于与TTL接口电平标准兼容的RS-232C接口电平是不同的，所以接口与TTL电平转换要求水平连接。 MAX232芯片是常用的转换芯片。MAX232芯片这种芯片主要为了串口进行设计的，工作电源为5V单电源。如图4所示。
图4 MAX232引脚图
电荷泵是第一部分的电路。 4,5,6脚作为电容器结构主要作用是产生12V电压;第二部分是数据转换通道。 7,8,9,10,11,12,13,14脚是数据通道构成整个芯片。
（三）单片机控制电路设计
图5单片机主控电路
1单片机选型
MCU的选择是整个系统设计的关键，以满足大内存，高速，多功能性和经济性的要求，鉴于上述考虑选择单片机STC8955作为系统控制芯片。
单片机STC8955作为一种新型产品，其特点是耗能低，系能强，存储能力大。可以高密度的存储而且不易损失，因此有了这个单片机的加入让这个电路的性价比更高。
选用的单片机有40个引脚，其中有32个输入输出脚，其他6个控制接口。
STC8955单片机引脚图如图6所示：
图6 STC8955单片机引脚图
2传感器选择
电阻应变传感器的电阻应变效应是一个使用力学量转变成电信号的传感器。其中机械变形阻力变化现象以及导体的电阻称为应变效应。因此，变换电路是将压力改变为电压或电流的转换过程。这种方法的特点是可以很小的解决外部的干扰，电路中利用的是小电流的传输，遇到干扰时候可以很快做出调整、图7为一直流供电的平衡电阻电桥，接直流电源E：
图7 传感器内部连接图
该称量范围0?5公斤，满刻度误差小于0.005千克，考虑到称重平台，振动和冲击部件的重量，最终额定负载为5千克。我们选择了电阻应变仪压力传感器为5千克的范围内，0.01％的精度，以满足该系统的精度要求。
晶体通常被称为晶体谐振器，是一种机电装置，在电极上进行精密研磨和切割焊接的石英晶体会产生功率损耗。石英晶体的特点是可以根据外部给的是电信号还是压力信号进行相互转换。石英晶体的密度大因此性质相当稳定，不会因为外部因素发生膨胀且震荡的频率也很稳定。我们可以把它认为是一个电磁振荡电路，即，谐振电路。
（四）系统显示电路设计
1 时钟芯片选择
DS1302是作为一款比较优秀的芯片其特殊的功能可以达到很好的实现此电路的运作。实时时钟提供秒，分钟，小时，天，周，月和年，一个月31天小可以自动调整，闰年补偿。 2.5?5.5V的宽工作电压。DS1302实物和管脚图分别如图8图9所示。
图8 DS1302实物图
图9 管脚定义
LCD液晶显示模块有16个引脚外接两个引脚其中第3引脚VL外接一个滑动变阻器做到可调节电阻功能。电路如图10所示
Data 1/0
6
E
使能信号
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Data 1/0
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