单片机的智能电子秤的设计
目 录
1 绪论 3
1.1 课题背景 3
1.2 电子秤的发展趋势 3
2 系统的方案与硬件的选型 4
2.1 具体要求 4
2.2 电子秤的制作方案 5
2.3 系统元器件的选型及器件参数介绍 5
3 系统硬件电路设计 12
3.1 系统电源电路设计 12
3.2 单片机主控电路设计 12
3.3 系统显示部分电路设计 14
3.4 系统超重报警电路 15
3.5 系统按键输入电路 15
3.6 系统硬件电路的绘制 16
4 系统软件设计 17
4.1 系统主软件流程图 18
4.2 预处理程序流程图 19
4.3 系统键盘部分的流程图 20
5 系统的整机体调试 21
5.1 编译与连接 21
5.2 软件运行和调试 21
5.3 程序下载运行 21
5.4 电子秤使用的顺序 22
5.5 系统实物调试效果图 22
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录A：系统整体电路图 28
附录B：系统PCB图 29
附录C：系统部分代码 30
1 绪论
1.1 课题背景
在20世纪早期阶段,我国称重工具通常是基于杠杆原理生产的机器,20世纪末,我国不断的发展称重工具,由过去的机电结合,经过几十年的发展和完善,电子和数字智能才有所发展。我国称重设备的测量方法基 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
本上触及到了世界上90年代中期的程度。称重技巧的成长:从静态到动态成长,计算和测试由模拟向着数字成长;由单参数的测量向着多元测量发展。
众所周知,传统的测量工具是杆秤,电子秤开始出现是1970年。在初期，电子秤是经过模拟电路来加以完成,但是伴着电子科技的日益成长,部分芯片的价格一直在下滑,模拟控制开始变得由数字控制来取代,其模型大多以微处理器为核心,其准确性和可靠性有显著提高。因为小型商业电子规模经营不太复杂,因此,使用8位微处理器足以满足要求。
1.2 电子秤的发展趋势
这些年来,国内电子称重系统从原始的机电一体式进化到如今完整的数电多功能型。渐渐向着由静态到动态的转变,开始从模拟到数字这个目标进行研究,从单一参数向多元化测量成长。称重系统有了崭新的创作手段及其应用的不断发展。国内的称重技术逐步达到了国际在九十年代中期那个时候的水准,甚至一些技术超过了国际水准。作为称重工具,多功能电子秤在每个行业开始逐渐显示出称重的精准性,快速测量性。
电子产品量多面广,类型也不少,从常见的各类电子秤到一些特殊的称重系统,从简单的测量,到测量系统控制装置的制作过程,它的使用范围不断扩大。依据这几年来的称重科技的发展近况以及市场需要,总体的成长景况是:电子称重器材的小型化、模块化、智能化以及集成化,技术性往往是高速度、高精度、高可靠性的；使用性向着综合性、组合性发展：
① 小型化：小、薄、轻。为了使轴承的电子衡器小、薄、轻、可用薄或超细圆称重传感器,直接镶入到钢铝板的底部与传感器外径一样大的小洞之中,变成了低规模结构外观。
② 模块化：电子称重工具的轴承是用模块化集成起来的,因此就生产出了各种新的类型。这种集成组合大大提高了称重工具的可靠性,很大程度上加大了电子用品的生产效率,大大缩减了电子品自身的成本。
③ 智能化：利用计算机智能提高称重显现的功能,它在最初的基准上添加了自我判断,分析诊断、快速适应以及可组织等一些功能。
数字多功能称重传感器拥有以下的几个长处：
（1）输出的信号强度大,抵御干扰能力强,以及可以远距离传输；
（2）使用数字补偿这种电路,传感器可做出线性、滞后等补偿；
（3）输出信号规格化；
（4）内部装设有温度传感器,因此传感器可对周围温度环境进行补偿；
（5）多功能称重传感器他的地址可以变换,易于使用[1]。
④ 集成化：有两种组成方式,分别为结构集成以及功能集成这两种。结构集成指的是弹性体和规模体结合的新结构；功能集成主要是对信息的采集、扩大、转换、处理以及显示都集中在传感器上；电子秤的一些种类和构造,可展现出载重装置同称重传感器的集成。
2 系统的方案与硬件的选型
2.1 具体要求
这个设计的研究内容是用STC89C52芯片作为控制的中心,让电子秤的各种功能慢慢展现出来。并且在原有基础上加入了超重报警功能。系统由芯片的操作体系、数据的采集、人机交互界面、电源还有报警功能组成。主要包含了STC89C52单片机的最小系统部分以及复位电路,对采集数据的部分是通过传感器、放大器以及转换电路实现的，特殊的高精度A/D转换HX711芯片对信息进行放大以及对A / D转换进行处理；人机界面则包括了键盘模块以及液晶显示屏,是由4 * 4的矩阵键盘加上1602型号液晶屏组成的,容易对数据传输和对数据直接显现,报警这个部分主要通过蜂鸣器来实现超重报警的。
本课题要实现的功能：
1）基础功能：称重范围：0～5kg;误差小于±0.05kg；
2) LCD显示：物体的重量,单价还有总价；
3）当所放物体越过了系统所能承受的重量时,蜂鸣器翔发出报警声。
2.2 电子秤的制作方案
将要称重的物体放在称重台上,物体的重量由底下的秤台传到称重传感器上,传感器进行形变进而产生变化的电压,输出的模拟信号发生变化；这个信号经过放大电路，接着由转换器对其进行转换,转换成便于处理的信号发送到芯片中；单片机按照键盘输入的信号进行判别、剖析、计算后将成果送到显示器进行显示。
按这次的设计所需,整体的组成分别有6个部分：系统掌控部分、测量部分、超重报警部分、按键部分、液晶屏部分以及电源部分。系统总框图如图：
图1系统总框图
2.3 系统元器件的选型及器件参数介绍
2.3.1 单片机的选择
单片机型号的选择是至关重要的,要是单片机的型号挑得恰当,单片机运用起来就会更方便,使得工作变得顺利;要是型号选择得不对,会造成时间上的浪费,就影响到芯片在应用系统中的正常运作,也就不能达到预期的效果。这次选择STC89C52单片机来作为此次的中枢芯片。
10）STC89C52拥有有4路外部中断,当单片机得电时,就通过低电平来触发电路,失电模式可通过低电平来实现中断的方式来实现；
11）拥有常用的异步串行口,可以通过定时软件来让其实现多个UART；
12）工作温度范围：89C52可以分为工业级和商业级两种,第一种为-40～+85℃（工业级）,第二种为0～75℃（商业级）；
13）PDIP封装[2]。
STC89C52芯片的引脚图如下图2：
图2 STC89C52芯片引脚图
1 绪论 3
1.1 课题背景 3
1.2 电子秤的发展趋势 3
2 系统的方案与硬件的选型 4
2.1 具体要求 4
2.2 电子秤的制作方案 5
2.3 系统元器件的选型及器件参数介绍 5
3 系统硬件电路设计 12
3.1 系统电源电路设计 12
3.2 单片机主控电路设计 12
3.3 系统显示部分电路设计 14
3.4 系统超重报警电路 15
3.5 系统按键输入电路 15
3.6 系统硬件电路的绘制 16
4 系统软件设计 17
4.1 系统主软件流程图 18
4.2 预处理程序流程图 19
4.3 系统键盘部分的流程图 20
5 系统的整机体调试 21
5.1 编译与连接 21
5.2 软件运行和调试 21
5.3 程序下载运行 21
5.4 电子秤使用的顺序 22
5.5 系统实物调试效果图 22
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
附录A：系统整体电路图 28
附录B：系统PCB图 29
附录C：系统部分代码 30
1 绪论
1.1 课题背景
在20世纪早期阶段,我国称重工具通常是基于杠杆原理生产的机器,20世纪末,我国不断的发展称重工具,由过去的机电结合,经过几十年的发展和完善,电子和数字智能才有所发展。我国称重设备的测量方法基 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
本上触及到了世界上90年代中期的程度。称重技巧的成长:从静态到动态成长,计算和测试由模拟向着数字成长;由单参数的测量向着多元测量发展。
众所周知,传统的测量工具是杆秤,电子秤开始出现是1970年。在初期，电子秤是经过模拟电路来加以完成,但是伴着电子科技的日益成长,部分芯片的价格一直在下滑,模拟控制开始变得由数字控制来取代,其模型大多以微处理器为核心,其准确性和可靠性有显著提高。因为小型商业电子规模经营不太复杂,因此,使用8位微处理器足以满足要求。
1.2 电子秤的发展趋势
这些年来,国内电子称重系统从原始的机电一体式进化到如今完整的数电多功能型。渐渐向着由静态到动态的转变,开始从模拟到数字这个目标进行研究,从单一参数向多元化测量成长。称重系统有了崭新的创作手段及其应用的不断发展。国内的称重技术逐步达到了国际在九十年代中期那个时候的水准,甚至一些技术超过了国际水准。作为称重工具,多功能电子秤在每个行业开始逐渐显示出称重的精准性,快速测量性。
电子产品量多面广,类型也不少,从常见的各类电子秤到一些特殊的称重系统,从简单的测量,到测量系统控制装置的制作过程,它的使用范围不断扩大。依据这几年来的称重科技的发展近况以及市场需要,总体的成长景况是:电子称重器材的小型化、模块化、智能化以及集成化,技术性往往是高速度、高精度、高可靠性的；使用性向着综合性、组合性发展：
① 小型化：小、薄、轻。为了使轴承的电子衡器小、薄、轻、可用薄或超细圆称重传感器,直接镶入到钢铝板的底部与传感器外径一样大的小洞之中,变成了低规模结构外观。
② 模块化：电子称重工具的轴承是用模块化集成起来的,因此就生产出了各种新的类型。这种集成组合大大提高了称重工具的可靠性,很大程度上加大了电子用品的生产效率,大大缩减了电子品自身的成本。
③ 智能化：利用计算机智能提高称重显现的功能,它在最初的基准上添加了自我判断,分析诊断、快速适应以及可组织等一些功能。
数字多功能称重传感器拥有以下的几个长处：
（1）输出的信号强度大,抵御干扰能力强,以及可以远距离传输；
（2）使用数字补偿这种电路,传感器可做出线性、滞后等补偿；
（3）输出信号规格化；
（4）内部装设有温度传感器,因此传感器可对周围温度环境进行补偿；
（5）多功能称重传感器他的地址可以变换,易于使用[1]。
④ 集成化：有两种组成方式,分别为结构集成以及功能集成这两种。结构集成指的是弹性体和规模体结合的新结构；功能集成主要是对信息的采集、扩大、转换、处理以及显示都集中在传感器上；电子秤的一些种类和构造,可展现出载重装置同称重传感器的集成。
2 系统的方案与硬件的选型
2.1 具体要求
这个设计的研究内容是用STC89C52芯片作为控制的中心,让电子秤的各种功能慢慢展现出来。并且在原有基础上加入了超重报警功能。系统由芯片的操作体系、数据的采集、人机交互界面、电源还有报警功能组成。主要包含了STC89C52单片机的最小系统部分以及复位电路,对采集数据的部分是通过传感器、放大器以及转换电路实现的，特殊的高精度A/D转换HX711芯片对信息进行放大以及对A / D转换进行处理；人机界面则包括了键盘模块以及液晶显示屏,是由4 * 4的矩阵键盘加上1602型号液晶屏组成的,容易对数据传输和对数据直接显现,报警这个部分主要通过蜂鸣器来实现超重报警的。
本课题要实现的功能：
1）基础功能：称重范围：0～5kg;误差小于±0.05kg；
2) LCD显示：物体的重量,单价还有总价；
3）当所放物体越过了系统所能承受的重量时,蜂鸣器翔发出报警声。
2.2 电子秤的制作方案
将要称重的物体放在称重台上,物体的重量由底下的秤台传到称重传感器上,传感器进行形变进而产生变化的电压,输出的模拟信号发生变化；这个信号经过放大电路，接着由转换器对其进行转换,转换成便于处理的信号发送到芯片中；单片机按照键盘输入的信号进行判别、剖析、计算后将成果送到显示器进行显示。
按这次的设计所需,整体的组成分别有6个部分：系统掌控部分、测量部分、超重报警部分、按键部分、液晶屏部分以及电源部分。系统总框图如图：
图1系统总框图
2.3 系统元器件的选型及器件参数介绍
2.3.1 单片机的选择
单片机型号的选择是至关重要的,要是单片机的型号挑得恰当,单片机运用起来就会更方便,使得工作变得顺利;要是型号选择得不对,会造成时间上的浪费,就影响到芯片在应用系统中的正常运作,也就不能达到预期的效果。这次选择STC89C52单片机来作为此次的中枢芯片。
10）STC89C52拥有有4路外部中断,当单片机得电时,就通过低电平来触发电路,失电模式可通过低电平来实现中断的方式来实现；
11）拥有常用的异步串行口,可以通过定时软件来让其实现多个UART；
12）工作温度范围：89C52可以分为工业级和商业级两种,第一种为-40～+85℃（工业级）,第二种为0～75℃（商业级）；
13）PDIP封装[2]。
STC89C52芯片的引脚图如下图2：
图2 STC89C52芯片引脚图
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