公路自动称重仪的设计
公路自动称重仪的设计[20200419155233]
摘 要
随着交通管理的不断完善，公路自动称重仪得到了越来越广泛的应用。公路自动称重系统其实就是信号转换和显示的系统。当车辆行驶到称重平台上时，传感器接收到压力信号转换成电压模拟信号，经模/数转换后得到数字量信号。但数字信号不是实际的重量值，要经过单片机的一系列转换才能得到。而且，整个称重到显示的过程都是由单片机来运行的。近年来，随着电子集成技术的成熟与发展，单片机越来越广范地运用到了各种自动领域中，单片机有着成本低效果明显的优点，受到了各个行业的青睐。
这个系统是以89C52为基础设计的用来检测压力的设备。该设计整体上可以分为单片机最小系统模块、压力检测模块、按键设置模块、液晶显示模块、上位机显示模块以及报警模块这六部分组成。压力检测模块主要采用了HX711AD/DA转换芯片。显示模块主要采用了LCD1602液晶屏。连接上位机的串口主要运用PL-2303HX芯片。报警模块使用了蜂鸣器来实现报警功能。本系统具有较高的通用性及很大的使用价值，并且具有实时监控、经济实用、成本低廉等特点。
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关键字:单片机传感器称重
目录
第1章 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 公路自动称重仪的国内外现状 1
1.3 本论文的主要内容 2
第2章 系统模块介绍 3
2.1 硬件设计原理 3
2.2 单片机最小系统 3
2.3 应变片式电阻传感器 5
2.4 液晶显示模块 6
2.5 压力检测模块（HX711模块） 7
2.6 报警模块 8
2.7 串口 8
2.8 本章小结 10
第3章 硬件设计部分 11
3.1 称重仪的系统总体框图 11
3.2 按键及液晶显示屏电路 11
3.3 数据采集及A/D转换电路 12
3.4 报警电路 13
3.5 串口电路 13
3.6 本章小结 14
第4章 软件设计部分 15
4.1 主程序 15
4.2 键盘设定及LCD显示的软件设计 18
4.3 数据采集及模数转换程序设计 23
4.4 通讯模块程序设计 26
4.5 调试结果及分析 30
总结 34
参考文献 35
附录 36
致谢 46
第1章 第2章 绪论
2.1 选题背景及意义
多年以来，公路上各种车辆都存在着超载现象，货车货物超载、家用汽车人数超载、客车人员超载，甚至在人员不超的情况下，堆放过重的杂物。有些车辆还通过各种方式，改造自身结构，增加载重量。种种现象都存在着及其严重的安全隐患，极有可能造成非常严重的后果。要想减少这些后果的发生，就必须准确地判断出车辆是否超载。车辆的极限载重量是有明确规定的，我们需要的是知道车辆的实际载重量，从而判断出车辆是否超载。在这里，我们要解决的问题是：如何能让称重设备更准确、误差更小，从而衡量出车辆是否超重以及根据重量来收取一定的费用。现在我们常用的公路称重方式分为动态称重与静态称重两种。动态称重可以在称重过程中，使车辆不停止行驶的情况下完成称重及收费。但振动的车辆，路面不平度，卡车的速度，在其他因素可能会导致不准确的称量准确度，但降低了工作效率，与我们的初衷不符。这项科技国内很多机构任然在研究当中，但一直以来没有太大的突破。相比较而言，静态称重则完全不要考虑以上因素。静态称重成本低、精度大，更加适合公路上普遍运用，从而可以在交通管理方便大量使用，进一步的减少超重超载现象造成的严重后果。
2.2 公路自动称重仪的国内外现状
道路车辆超载管理，这是一个世界性的问题。每个国家都针对该问题制定出了不同的法律法规。但是，仅仅具有法律法规是不行的，还需要有一套检测车辆是否超载超限的仪器才能配合法规起到作用。欧美等地早在20世纪50年代就开始针对这一问题研究检测设备。在德国，高等级的公路兼有700余个检测站，无时无刻不对车辆进行检测。在日本，政府对车辆的设计制定了严格的标准，使车辆不能在结构上改造，从而增加载重量，在源头上严格治理车辆。在国内，有关部门从未对车辆超限超载的检测设备放松研究，早期已经通过进口设备对车辆进行载重检测。之后随着研究部门的不断努力，相关设备也开始大量投入检测管理当中，尤其在公路收费站等公路管理部门大量使用。国内的检测设备从60年代的指针式到80年代后期的数字式直至21世纪的微机式，我国研究水平飞速发展，现已有欧美国家20世纪90年代的水准，甚至，一些技术已经达到世界领先水平。但由于我国在这方面的研究起步比较晚，收到外交界干扰的情况下，称重精度往往不是很高。
2.3 本论文的主要内容
本论文对公路自动称重系统的进行设计，从公路自动称重仪的选题、硬件介绍及设计到软件设计都作了详细的分析。在论文中首先对公路自动称重仪的选题背景及意义作了概述，并对国内外研究应用现状及发展趋势作了粗略的介绍，从而验证了该系统的研究意义。本论文第二章对硬件的引脚功能进行详细的介绍，第三章对硬件进行设计，解释了芯片的连接方式以及所用到的管脚功能，第四章对软件进行设计，解释了软件的功能以及介绍了软件的程序。最后对整个毕业设计过程做出经验总结，以及对于帮助过我的老师和者同学的致谢。
第3章 系统模块介绍
本论文设计的是一个可实现对车辆称重的系统。该系统由硬件部分和软件部分构成。硬件部分由压力检测、A/D转换、按键设置、液晶显示、串口连接、蜂鸣报警，硬件部分需要的硬件有：贴片式压力传感器、单片机AT89C52、HX711、PL-2303HX、LCD1602液晶显示等。
3.1 硬件设计原理
公路自动称重系统工作时，要使公路自动称重仪的称重平台保持跟公路处于同一水平面，便于车辆行使上去和确保称重结果的精确，车辆行驶入平台区域，由贴片式压力传感器采集车辆的压力信号，再调理放大信号后经过模数转换芯片发送到单片机单片机将测得的车辆重信号进行数据处理后通过液晶显示屏显示以及通过串口到上位机显示出车辆的真实重量。
3.2 单片机最小系统
STC89C52是一个CMOS8单片机，它具有低电压，高性能的特点，片内包含的Flash是8k bytes的，其优点是可反复擦写，片内还有只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件是STCMEL公司生产的，信息存入其中一般不会流失，而且该型号单片机的操作指令可以和MCS-51的指令兼容，片内安置有8位中央处理器与Flash存储单元，使得STC89C52这型号的单片机十分方便与实用，可以为大家提供更多比较复杂的应用场合。
1、STC89C52单片机的引脚功能
STC89C52系列单片机的引脚有40个，下图2-1所示的是引脚图。
图2-1 STC89C52芯片引脚图
8052片机的引脚功能为：
⑴ 主电源引脚
VCC（40脚）和 GND（20脚）：分别接电源正端和电源地端，+5V，
一般Vcc和Vss之间一般应以高频和低频去耦电容滤波电容器。
⑵ 外接晶体或外部振荡器引脚
XTAL1（19脚）：接片内振荡电路的输入端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器OSC。
XTAL2（18脚）：接片内振荡电路的输出端。
⑶ 多功能I/O口引脚，其第二功能如表2-1所示：
PO口：是名称为P0.0～P0.7的8位双向I/O口线。
P1口：是名称为P1.0～P1.7的8位双向I/O口线。
P2口：是名称为P2.0～P2.7的8位双向I/O口线。
P3口: 是名称为P3.0～P3.7的8位双向I/O口线。
表2-1 P3口管脚介绍
端口引脚 第二功能 注 释
P3.0 RXD 串行口数据接收端
P3.1 TXD 串行口数据发送端
P3.2 /INT0 外中断请求0
P3.3 /INT1 外中断请求1
P3.4 T0 定时/计数器0外部计数信号输入
P3.5 T1 定时/计数器1外部计数信号输入
摘 要
随着交通管理的不断完善，公路自动称重仪得到了越来越广泛的应用。公路自动称重系统其实就是信号转换和显示的系统。当车辆行驶到称重平台上时，传感器接收到压力信号转换成电压模拟信号，经模/数转换后得到数字量信号。但数字信号不是实际的重量值，要经过单片机的一系列转换才能得到。而且，整个称重到显示的过程都是由单片机来运行的。近年来，随着电子集成技术的成熟与发展，单片机越来越广范地运用到了各种自动领域中，单片机有着成本低效果明显的优点，受到了各个行业的青睐。
这个系统是以89C52为基础设计的用来检测压力的设备。该设计整体上可以分为单片机最小系统模块、压力检测模块、按键设置模块、液晶显示模块、上位机显示模块以及报警模块这六部分组成。压力检测模块主要采用了HX711AD/DA转换芯片。显示模块主要采用了LCD1602液晶屏。连接上位机的串口主要运用PL-2303HX芯片。报警模块使用了蜂鸣器来实现报警功能。本系统具有较高的通用性及很大的使用价值，并且具有实时监控、经济实用、成本低廉等特点。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机传感器称重
目录
第1章 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 公路自动称重仪的国内外现状 1
1.3 本论文的主要内容 2
第2章 系统模块介绍 3
2.1 硬件设计原理 3
2.2 单片机最小系统 3
2.3 应变片式电阻传感器 5
2.4 液晶显示模块 6
2.5 压力检测模块（HX711模块） 7
2.6 报警模块 8
2.7 串口 8
2.8 本章小结 10
第3章 硬件设计部分 11
3.1 称重仪的系统总体框图 11
3.2 按键及液晶显示屏电路 11
3.3 数据采集及A/D转换电路 12
3.4 报警电路 13
3.5 串口电路 13
3.6 本章小结 14
第4章 软件设计部分 15
4.1 主程序 15
4.2 键盘设定及LCD显示的软件设计 18
4.3 数据采集及模数转换程序设计 23
4.4 通讯模块程序设计 26
4.5 调试结果及分析 30
总结 34
参考文献 35
附录 36
致谢 46
第1章 第2章 绪论
2.1 选题背景及意义
多年以来，公路上各种车辆都存在着超载现象，货车货物超载、家用汽车人数超载、客车人员超载，甚至在人员不超的情况下，堆放过重的杂物。有些车辆还通过各种方式，改造自身结构，增加载重量。种种现象都存在着及其严重的安全隐患，极有可能造成非常严重的后果。要想减少这些后果的发生，就必须准确地判断出车辆是否超载。车辆的极限载重量是有明确规定的，我们需要的是知道车辆的实际载重量，从而判断出车辆是否超载。在这里，我们要解决的问题是：如何能让称重设备更准确、误差更小，从而衡量出车辆是否超重以及根据重量来收取一定的费用。现在我们常用的公路称重方式分为动态称重与静态称重两种。动态称重可以在称重过程中，使车辆不停止行驶的情况下完成称重及收费。但振动的车辆，路面不平度，卡车的速度，在其他因素可能会导致不准确的称量准确度，但降低了工作效率，与我们的初衷不符。这项科技国内很多机构任然在研究当中，但一直以来没有太大的突破。相比较而言，静态称重则完全不要考虑以上因素。静态称重成本低、精度大，更加适合公路上普遍运用，从而可以在交通管理方便大量使用，进一步的减少超重超载现象造成的严重后果。
2.2 公路自动称重仪的国内外现状
道路车辆超载管理，这是一个世界性的问题。每个国家都针对该问题制定出了不同的法律法规。但是，仅仅具有法律法规是不行的，还需要有一套检测车辆是否超载超限的仪器才能配合法规起到作用。欧美等地早在20世纪50年代就开始针对这一问题研究检测设备。在德国，高等级的公路兼有700余个检测站，无时无刻不对车辆进行检测。在日本，政府对车辆的设计制定了严格的标准，使车辆不能在结构上改造，从而增加载重量，在源头上严格治理车辆。在国内，有关部门从未对车辆超限超载的检测设备放松研究，早期已经通过进口设备对车辆进行载重检测。之后随着研究部门的不断努力，相关设备也开始大量投入检测管理当中，尤其在公路收费站等公路管理部门大量使用。国内的检测设备从60年代的指针式到80年代后期的数字式直至21世纪的微机式，我国研究水平飞速发展，现已有欧美国家20世纪90年代的水准，甚至，一些技术已经达到世界领先水平。但由于我国在这方面的研究起步比较晚，收到外交界干扰的情况下，称重精度往往不是很高。
2.3 本论文的主要内容
本论文对公路自动称重系统的进行设计，从公路自动称重仪的选题、硬件介绍及设计到软件设计都作了详细的分析。在论文中首先对公路自动称重仪的选题背景及意义作了概述，并对国内外研究应用现状及发展趋势作了粗略的介绍，从而验证了该系统的研究意义。本论文第二章对硬件的引脚功能进行详细的介绍，第三章对硬件进行设计，解释了芯片的连接方式以及所用到的管脚功能，第四章对软件进行设计，解释了软件的功能以及介绍了软件的程序。最后对整个毕业设计过程做出经验总结，以及对于帮助过我的老师和者同学的致谢。
第3章 系统模块介绍
本论文设计的是一个可实现对车辆称重的系统。该系统由硬件部分和软件部分构成。硬件部分由压力检测、A/D转换、按键设置、液晶显示、串口连接、蜂鸣报警，硬件部分需要的硬件有：贴片式压力传感器、单片机AT89C52、HX711、PL-2303HX、LCD1602液晶显示等。
3.1 硬件设计原理
公路自动称重系统工作时，要使公路自动称重仪的称重平台保持跟公路处于同一水平面，便于车辆行使上去和确保称重结果的精确，车辆行驶入平台区域，由贴片式压力传感器采集车辆的压力信号，再调理放大信号后经过模数转换芯片发送到单片机单片机将测得的车辆重信号进行数据处理后通过液晶显示屏显示以及通过串口到上位机显示出车辆的真实重量。
3.2 单片机最小系统
STC89C52是一个CMOS8单片机，它具有低电压，高性能的特点，片内包含的Flash是8k bytes的，其优点是可反复擦写，片内还有只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件是STCMEL公司生产的，信息存入其中一般不会流失，而且该型号单片机的操作指令可以和MCS-51的指令兼容，片内安置有8位中央处理器与Flash存储单元，使得STC89C52这型号的单片机十分方便与实用，可以为大家提供更多比较复杂的应用场合。
1、STC89C52单片机的引脚功能
STC89C52系列单片机的引脚有40个，下图2-1所示的是引脚图。
图2-1 STC89C52芯片引脚图
8052片机的引脚功能为：
⑴ 主电源引脚
VCC（40脚）和 GND（20脚）：分别接电源正端和电源地端，+5V，
一般Vcc和Vss之间一般应以高频和低频去耦电容滤波电容器。
⑵ 外接晶体或外部振荡器引脚
XTAL1（19脚）：接片内振荡电路的输入端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器OSC。
XTAL2（18脚）：接片内振荡电路的输出端。
⑶ 多功能I/O口引脚，其第二功能如表2-1所示：
PO口：是名称为P0.0～P0.7的8位双向I/O口线。
P1口：是名称为P1.0～P1.7的8位双向I/O口线。
P2口：是名称为P2.0～P2.7的8位双向I/O口线。
P3口: 是名称为P3.0～P3.7的8位双向I/O口线。
表2-1 P3口管脚介绍
端口引脚 第二功能 注 释
P3.0 RXD 串行口数据接收端
P3.1 TXD 串行口数据发送端
P3.2 /INT0 外中断请求0
P3.3 /INT1 外中断请求1
P3.4 T0 定时/计数器0外部计数信号输入
P3.5 T1 定时/计数器1外部计数信号输入
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