at89c51的小型电子称重器设计
目 录
一 引言 4
(一)选题的背景和意义 4
（二）国内外研究现状 4
二 小型称重系统方案设计 6
（一）系统概述 6
（二）系统组成 6
1． AT89C51单片机 6
2．传感器的选择 7
三 系统硬件的设计 9
（一）主控制电路设计 9
（二）电源电路 9
（三）晶振电路及复位电路 10
（四）传感器放大电路 10
（五） 键盘电路的设计 11
（六）报警电路的设计 11
（七）液晶显示电路设计 12
四 系统程序的设计 14
（一）C语言在单片机中的应用 14
（二） 电子称重器的软件设计与实现 14
（三）主程序流程图 14
（四）液晶显示程序设计 17
（五）实物制作过程及效果图 18
五 总结和展望 20
六 致谢 21
七 参考文献 22
附录一 实物原理图及系统PCB线路板图 23
附录二 液晶显示子程序 25
附录三 元器件清单 34
一 引言
(一)选题的背景和意义
随着社会主义现代化建设的发展，我国各基础设施建设水平有了飞跃式提高。目前商用的各种各样的称重设备已经非常普遍，并深入各大商品市场。电子称重器是现代化的称量仪器，其发展技术水平的高低，将直接影响商品市场以及各产业的关联式发展。
随着微电子技术的飞跃发展，对电子称重仪器的精度要求越来越严格。影响其精度的因素主要有：微处器性能、重力传感器灵敏度 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
以及液晶显示屏显示效果，语音输出功能等。传统的电子称重器在便携化、智能化、灵敏度方面都难以满足快节奏的人们生活需求，特别是对那些高精度、小质量的称量需求难以实现。通过对当前市场上的各种称量设备进行调查，发现电子称量设备正在不断向微型化、智能化的方向发展。
电子称重器是电子称量仪器的一种，随着社会主义现代化技术的进一步完善和社会经济的快速发展，人们对称量设备的要求也越来越高。
电子称重器主要以微处理器为控制单元，通过重力传感器探测物体的重力信息。微处器将重力信息通过模数转换转化为数字信号，用算法进一步分解分析，将所需要称量物体的测量值通过显示屏显示出来，最后通过语音控制输出其重量数。电子称重器需要满足反应灵敏、携带方便等便民化的需求，小型电子称重器的设计对人民生活水平的提高有一定的影响。
随着高精度集成技术的飞速发展，逐渐迅速广泛使用微型化、智能化的单片微机技术。单片机以其高性价比、高智能化的优点深受广大开发者喜爱，并运用于各种小型化的电子设备，不但降低了其成本，更优化了产品功能。单片微机的使用已经发展到人民生活的各个角落，并深受广大人民的欢迎。随着电子技术的进一步发展，电子信息技术将突飞猛进，微芯片技术的应用将进一步扩宽并深入发展。
（二）国内外研究现状
从古代的“曹冲称象”到现在电子称量，称量技术一直以来都受人重视，并广泛运用于工业、农业、贸易等社会生活中。古代的称量技术主要是利用力学上的力矩平衡原理，利用天平平衡方式称量出物体重量。工业革命以后，称重技术慢慢深入到机械化的生产工艺当中，这就对称量技术提出了更高的要求，采用自动化的过程控制，将电子化的称重技术引入到生产制造当中，为电子化的称量技术发展奠定了一定的基础，英国在20世纪50年实现了精度0.1%的电子称重器设计，我国的称重技术在解放前还是机械式的，直到20世纪70年代末期，我国开始利用微电子技术，实现了电子称重器的解析和改进。
进入21世纪以来，高精度集成技术的飞速发展，微型化、智能化的单片微机技术得到广泛使用。各种小型化电子称量仪器陆续占据市场，电子称重器产品的发展从机械化到电子化，进而发展到微型化的格局，并深入生活和工作的各个方面，并且其应用领域在不断扩展。
二 小型称重系统方案设计
（一）系统概述
当前在商品市场使用大型台式电子秤已经非常普遍和实用，但是它有着不可掩盖的缺点，成品过高、体积庞大却需要大功率电源支撑，并且运输和携带都非常困难。当然，也有简易化的弹簧秤使用也比较方便，但是其准确度和可视化读数要求也很难满足用户的需求。
微型化的电子称重设备以微型化的控制器为核心控制单元，以传感模块、液晶显示模块、按键模块和A/D转换模块完成辅助支撑功能。其具体工作原理如下：通过重力传感器探测物体的重力信息。微处器将重力信息通过模数转换转化为数字信号，最后利用算法进一步分解分析，将所需要称量物体的测量值通过显示屏显示出来。
综上所述，本项目的主要设计思路是：由传感器将信号传递给单片机，通过处理器进行计算，由I/O接口来读取CPU的数据处理，数据经过一系列算法分析处理后，直接通过LCD显示屏将所需要的信息显示出来。其过程如图2.1所示：
图（1）设计思路框图
（二）系统组成
1． AT89C51单片机
本次毕业设计采用AT89C51为微控制器，将计算机微处理技术和自动测控技术有效的结合起来研制成新型的“智能化测量控制系统”。
AT89C51是一个性能良好的微处理器。 它具有一个4K字节ROM。单片机的EEPROM可反复擦除100次。在芯片的制造技术采用工业51单片机制造技术完成，拥有灵活多样和高效快捷的处理方案。具备片外晶振，串行通信模式等电路控制单元，并嵌入多项低成本的解决方案。
AT89C51各引脚功能说明如下：
VCC ：电源电压。
VDD：地面。
P0口： 漏极开路I / O口，8个端口。
P1口： 漏极开路I / O口，8个端口。
P2口：漏极开路I / O口，8个端口。
P3口： 漏极开路I / O口，8个端口。
RST ：复位输入。
/ PSEN ：选通信号。
XTAL1：振荡器正向输入。
XTAL2 ：振荡器的反向输出。
2．传感器的选择
重力传感器是最终用的功能部件之一，传感器的选择成功与否，直接关系到重力信号探测的准确度，综合考虑传感器的成本因素。本次论文采用S21C-G502电阻桥式压变传感器，最大可以承受8公斤重量的H桥式结构。随着重力信号的不算编号，金属箔式产生形变，H桥式电路输出比发生变化，即可通过单片机电路探测出重力信号，该重力传感器具有性能稳定、温度特性优良的特点。该传感器的组成结构如图2.2所示。
图（2）S21C-G502传感器工作原理
当重力传感器探测到重力信号后，传感器中个单元会产生R变化量，传感器将
R/R的变化转换成电压变化。利用惠更斯电桥原理，输出信号电压由下式给出以下公式2.1：
图（5）A/D转化电路
（六） 键盘电路的设计
键盘电路设计可以采用I/O控制和外部中断控制两种方法实现。本次设计采用外部中断实现。外部按键与单片机的脚相连。模块电路如图3.5所示：
一 引言 4
(一)选题的背景和意义 4
（二）国内外研究现状 4
二 小型称重系统方案设计 6
（一）系统概述 6
（二）系统组成 6
1． AT89C51单片机 6
2．传感器的选择 7
三 系统硬件的设计 9
（一）主控制电路设计 9
（二）电源电路 9
（三）晶振电路及复位电路 10
（四）传感器放大电路 10
（五） 键盘电路的设计 11
（六）报警电路的设计 11
（七）液晶显示电路设计 12
四 系统程序的设计 14
（一）C语言在单片机中的应用 14
（二） 电子称重器的软件设计与实现 14
（三）主程序流程图 14
（四）液晶显示程序设计 17
（五）实物制作过程及效果图 18
五 总结和展望 20
六 致谢 21
七 参考文献 22
附录一 实物原理图及系统PCB线路板图 23
附录二 液晶显示子程序 25
附录三 元器件清单 34
一 引言
(一)选题的背景和意义
随着社会主义现代化建设的发展，我国各基础设施建设水平有了飞跃式提高。目前商用的各种各样的称重设备已经非常普遍，并深入各大商品市场。电子称重器是现代化的称量仪器，其发展技术水平的高低，将直接影响商品市场以及各产业的关联式发展。
随着微电子技术的飞跃发展，对电子称重仪器的精度要求越来越严格。影响其精度的因素主要有：微处器性能、重力传感器灵敏度 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
以及液晶显示屏显示效果，语音输出功能等。传统的电子称重器在便携化、智能化、灵敏度方面都难以满足快节奏的人们生活需求，特别是对那些高精度、小质量的称量需求难以实现。通过对当前市场上的各种称量设备进行调查，发现电子称量设备正在不断向微型化、智能化的方向发展。
电子称重器是电子称量仪器的一种，随着社会主义现代化技术的进一步完善和社会经济的快速发展，人们对称量设备的要求也越来越高。
电子称重器主要以微处理器为控制单元，通过重力传感器探测物体的重力信息。微处器将重力信息通过模数转换转化为数字信号，用算法进一步分解分析，将所需要称量物体的测量值通过显示屏显示出来，最后通过语音控制输出其重量数。电子称重器需要满足反应灵敏、携带方便等便民化的需求，小型电子称重器的设计对人民生活水平的提高有一定的影响。
随着高精度集成技术的飞速发展，逐渐迅速广泛使用微型化、智能化的单片微机技术。单片机以其高性价比、高智能化的优点深受广大开发者喜爱，并运用于各种小型化的电子设备，不但降低了其成本，更优化了产品功能。单片微机的使用已经发展到人民生活的各个角落，并深受广大人民的欢迎。随着电子技术的进一步发展，电子信息技术将突飞猛进，微芯片技术的应用将进一步扩宽并深入发展。
（二）国内外研究现状
从古代的“曹冲称象”到现在电子称量，称量技术一直以来都受人重视，并广泛运用于工业、农业、贸易等社会生活中。古代的称量技术主要是利用力学上的力矩平衡原理，利用天平平衡方式称量出物体重量。工业革命以后，称重技术慢慢深入到机械化的生产工艺当中，这就对称量技术提出了更高的要求，采用自动化的过程控制，将电子化的称重技术引入到生产制造当中，为电子化的称量技术发展奠定了一定的基础，英国在20世纪50年实现了精度0.1%的电子称重器设计，我国的称重技术在解放前还是机械式的，直到20世纪70年代末期，我国开始利用微电子技术，实现了电子称重器的解析和改进。
进入21世纪以来，高精度集成技术的飞速发展，微型化、智能化的单片微机技术得到广泛使用。各种小型化电子称量仪器陆续占据市场，电子称重器产品的发展从机械化到电子化，进而发展到微型化的格局，并深入生活和工作的各个方面，并且其应用领域在不断扩展。
二 小型称重系统方案设计
（一）系统概述
当前在商品市场使用大型台式电子秤已经非常普遍和实用，但是它有着不可掩盖的缺点，成品过高、体积庞大却需要大功率电源支撑，并且运输和携带都非常困难。当然，也有简易化的弹簧秤使用也比较方便，但是其准确度和可视化读数要求也很难满足用户的需求。
微型化的电子称重设备以微型化的控制器为核心控制单元，以传感模块、液晶显示模块、按键模块和A/D转换模块完成辅助支撑功能。其具体工作原理如下：通过重力传感器探测物体的重力信息。微处器将重力信息通过模数转换转化为数字信号，最后利用算法进一步分解分析，将所需要称量物体的测量值通过显示屏显示出来。
综上所述，本项目的主要设计思路是：由传感器将信号传递给单片机，通过处理器进行计算，由I/O接口来读取CPU的数据处理，数据经过一系列算法分析处理后，直接通过LCD显示屏将所需要的信息显示出来。其过程如图2.1所示：
图（1）设计思路框图
（二）系统组成
1． AT89C51单片机
本次毕业设计采用AT89C51为微控制器，将计算机微处理技术和自动测控技术有效的结合起来研制成新型的“智能化测量控制系统”。
AT89C51是一个性能良好的微处理器。 它具有一个4K字节ROM。单片机的EEPROM可反复擦除100次。在芯片的制造技术采用工业51单片机制造技术完成，拥有灵活多样和高效快捷的处理方案。具备片外晶振，串行通信模式等电路控制单元，并嵌入多项低成本的解决方案。
AT89C51各引脚功能说明如下：
VCC ：电源电压。
VDD：地面。
P0口： 漏极开路I / O口，8个端口。
P1口： 漏极开路I / O口，8个端口。
P2口：漏极开路I / O口，8个端口。
P3口： 漏极开路I / O口，8个端口。
RST ：复位输入。
/ PSEN ：选通信号。
XTAL1：振荡器正向输入。
XTAL2 ：振荡器的反向输出。
2．传感器的选择
重力传感器是最终用的功能部件之一，传感器的选择成功与否，直接关系到重力信号探测的准确度，综合考虑传感器的成本因素。本次论文采用S21C-G502电阻桥式压变传感器，最大可以承受8公斤重量的H桥式结构。随着重力信号的不算编号，金属箔式产生形变，H桥式电路输出比发生变化，即可通过单片机电路探测出重力信号，该重力传感器具有性能稳定、温度特性优良的特点。该传感器的组成结构如图2.2所示。
图（2）S21C-G502传感器工作原理
当重力传感器探测到重力信号后，传感器中个单元会产生R变化量，传感器将
R/R的变化转换成电压变化。利用惠更斯电桥原理，输出信号电压由下式给出以下公式2.1：
图（5）A/D转化电路
（六） 键盘电路的设计
键盘电路设计可以采用I/O控制和外部中断控制两种方法实现。本次设计采用外部中断实现。外部按键与单片机的脚相连。模块电路如图3.5所示：
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