基于AT89C51单片机的电子秤设计
基于AT89C51单片机的电子秤设计[20200131184852]
【摘要】
电子秤，是用来对货物进行称重的自动化称重设备，通过传感器的力电转换，经称重仪表处理来完成对货物的计量，适用于各种散伙的计量。
本系统采用单片机AT89C51控制，以AT89C51为核心，主要是由称重传感器，前端放大电路，A/D转换电路，单片机控制电路，显示电路，稳压电源等各部分组成。本设计采用单片机作为最小系统实现电子称的基本控制功能，LM358放大器件、A/D转换芯片ADC0832以及相关称重传感器作为该设计的数据采集部分。语音部分采用ISD1420语音电路（口录），可语音播报所称重量等语音内容。软件部分采用单片机C语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机称重传感器放大电路A/D转换器
一、引 言 5
（一）本课题的研究意义 5
（二）电子称的组成 5
1. 电子秤的基本结构 5
2. 电子秤的工作原理 5
（三）总体设计方案 5
二、系统的主要器件选择 6
（一）传感器的选择 6
（二）放大器的选型 6
（三）A/D转换器的选型 7
（四）单片机的选型 7
（五）语音播报 8
三、系统硬件设计 9
（一）数据采集部分 9
1．称重传感器 9
2．信号放大处理 9
3．信号转换 10
(二) 单片机控制部分 10
1．键盘 10
2．LED 11
3．语音播报 11
（三）系统电源 12
四、系统的软件设计 12
（一）编程语言的选择 13
（二）程序流程图 13
1．主程序设计 13
2．子程序设计 13
a) 按键子程序 13
b) LED显示子程序 14
3．A/D转换子程序 15
五、总结与展望 16
六、致谢 17
七、参考文献 18
八、附录 19
（一）附录一 19
（二）附录二 27
1．原理图： 27
2．PCB图： 28
一、引 言
（一）本课题的研究意义
电子秤是电子衡器中的一种，是科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。随着人们生活水平的不断提高，商业行为也越来越现代化，人们对商品度量的速度和精度也提出了新的要求。电子称在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子称具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点。
（二）电子称的组成
1. 电子秤的基本结构
电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。
2.电子秤的工作原理
电子称的工作原理是通过称重传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号放大，再通过A/D转换成数字量送入到主控电路的单片机中处理，再经过单片机控制显示器，从而显示出被测物体的重量，语音播报模块通过51单片机对语音芯片地址的访问，实现语音播报的功能。
（三）总体设计方案
选用称重传感器测量物体后，选用前置放大、A/D转换等措施，在这个环节中使用信号放大和A/D转换之间独立的器件，在显示方面采用LED显示器，增加了键盘控制和语音播报电路。如图1-1所示。
该设计方案不仅加强了人机交换的能力，而且设计简单，不容易出错，满足设计要求。采用LED显示。它经过合理的设置可以完成显示被测物质量等信息，并且经济耐用。同时LED具有高亮度，高刷新率的优点，能提供宽达160°的视角，可以在较远的距离上看清楚。
二、系统的主要器件选择
（一）传感器的选择
传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最人偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。
电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。
综合考虑，本设计采用PM-23型称重传感器，该传感器测量精度高、温度特性好、工作稳定等优点，广泛用于各种结构的动、静态测量及各种电子秆的一次仪表。该称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，其工作原理如图2-2所示。
（二）放大器的选型
经由传感器或敏感元件转换后输出的信号一般电平较低；经由电桥等电路变换后的信号亦难以直接用来显示、记录、控制或进行信号转换。
放大器的输入信号一般是由传感器输出的。传感器的输出信号不仅电平低，内阻高，还常伴有较高的共模电压。
INA126放大器件芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口简单。我决定采用制作方便而且精度很好的专用仪表放大器INA126。
（三）A/D转换器的选型
A/D转换部分是整个设计的关键，这一部分处理不好，会使得整个设计毫无意义。
ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。
（四）单片机的选型
在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。再着，AT89C51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。引脚排列如图3-5所示 ：
图2-1 AT89C51引脚排列
主要特性：
·与MCS-51 兼容 ·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：1000写/擦循环 ·全静态工作：0Hz-24MHz
·128×8位内部RAM ·两个16位定时器/计数器
·32可编程I/O线 ·5个中断源
·可编程串行通道 ·片内振荡器和时钟电路
管脚说明：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
【摘要】
电子秤，是用来对货物进行称重的自动化称重设备，通过传感器的力电转换，经称重仪表处理来完成对货物的计量，适用于各种散伙的计量。
本系统采用单片机AT89C51控制，以AT89C51为核心，主要是由称重传感器，前端放大电路，A/D转换电路，单片机控制电路，显示电路，稳压电源等各部分组成。本设计采用单片机作为最小系统实现电子称的基本控制功能，LM358放大器件、A/D转换芯片ADC0832以及相关称重传感器作为该设计的数据采集部分。语音部分采用ISD1420语音电路（口录），可语音播报所称重量等语音内容。软件部分采用单片机C语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机称重传感器放大电路A/D转换器
一、引 言 5
（一）本课题的研究意义 5
（二）电子称的组成 5
1. 电子秤的基本结构 5
2. 电子秤的工作原理 5
（三）总体设计方案 5
二、系统的主要器件选择 6
（一）传感器的选择 6
（二）放大器的选型 6
（三）A/D转换器的选型 7
（四）单片机的选型 7
（五）语音播报 8
三、系统硬件设计 9
（一）数据采集部分 9
1．称重传感器 9
2．信号放大处理 9
3．信号转换 10
(二) 单片机控制部分 10
1．键盘 10
2．LED 11
3．语音播报 11
（三）系统电源 12
四、系统的软件设计 12
（一）编程语言的选择 13
（二）程序流程图 13
1．主程序设计 13
2．子程序设计 13
a) 按键子程序 13
b) LED显示子程序 14
3．A/D转换子程序 15
五、总结与展望 16
六、致谢 17
七、参考文献 18
八、附录 19
（一）附录一 19
（二）附录二 27
1．原理图： 27
2．PCB图： 28
一、引 言
（一）本课题的研究意义
电子秤是电子衡器中的一种，是科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。随着人们生活水平的不断提高，商业行为也越来越现代化，人们对商品度量的速度和精度也提出了新的要求。电子称在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子称具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点。
（二）电子称的组成
1. 电子秤的基本结构
电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。
2.电子秤的工作原理
电子称的工作原理是通过称重传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号放大，再通过A/D转换成数字量送入到主控电路的单片机中处理，再经过单片机控制显示器，从而显示出被测物体的重量，语音播报模块通过51单片机对语音芯片地址的访问，实现语音播报的功能。
（三）总体设计方案
选用称重传感器测量物体后，选用前置放大、A/D转换等措施，在这个环节中使用信号放大和A/D转换之间独立的器件，在显示方面采用LED显示器，增加了键盘控制和语音播报电路。如图1-1所示。
该设计方案不仅加强了人机交换的能力，而且设计简单，不容易出错，满足设计要求。采用LED显示。它经过合理的设置可以完成显示被测物质量等信息，并且经济耐用。同时LED具有高亮度，高刷新率的优点，能提供宽达160°的视角，可以在较远的距离上看清楚。
二、系统的主要器件选择
（一）传感器的选择
传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最人偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。
电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。
综合考虑，本设计采用PM-23型称重传感器，该传感器测量精度高、温度特性好、工作稳定等优点，广泛用于各种结构的动、静态测量及各种电子秆的一次仪表。该称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，其工作原理如图2-2所示。
（二）放大器的选型
经由传感器或敏感元件转换后输出的信号一般电平较低；经由电桥等电路变换后的信号亦难以直接用来显示、记录、控制或进行信号转换。
放大器的输入信号一般是由传感器输出的。传感器的输出信号不仅电平低，内阻高，还常伴有较高的共模电压。
INA126放大器件芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口简单。我决定采用制作方便而且精度很好的专用仪表放大器INA126。
（三）A/D转换器的选型
A/D转换部分是整个设计的关键，这一部分处理不好，会使得整个设计毫无意义。
ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。
（四）单片机的选型
在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。再着，AT89C51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。引脚排列如图3-5所示 ：
图2-1 AT89C51引脚排列
主要特性：
·与MCS-51 兼容 ·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：1000写/擦循环 ·全静态工作：0Hz-24MHz
·128×8位内部RAM ·两个16位定时器/计数器
·32可编程I/O线 ·5个中断源
·可编程串行通道 ·片内振荡器和时钟电路
管脚说明：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
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