单片机的电子秤设计与制作
单片机的电子秤设计与制作[20200128191401]
摘要
本文描述了基于AT89s52单片机设计的电子秤原理及实现方法。测量电路利用电阻式应变器件将物体的重量信号转化成相应大小的电信号，通过差动放大电路将电信号放大到AD芯片能够识别的范围内从而能将电信号转换成对应的数字信号送给单片机处理，最终在液晶上显示所称物体的重量，系统通过软件实现自动换挡。具有可预设十种商品的单价、即时输入商品单价、显示物品重量、计算总价等功能，同时可以设置、显示日期，还具有超量程和欠量程报警功能。广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心等场所。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:STC89S52单片机；电子秤；压力传感器；转换器。
一、引言 3
二、系统硬件方案设计 3
（一）系统总体设计方案 3
（二）系统主要元器件选择及介绍 4
1．单片机选型 4
2．传感器选择 5
3．显示器选择 7
4．AD转换芯片选择 8
5．时钟芯片选择 9
三、系统硬件电路设计 11
（一）系统电源电路设计 11
（二）系统串口程序下载电路设计 11
（三）单片机控制电路设计 13
（四）系统显示电路设计 14
（五）超重报警提示电路设计 15
（六）按键输入电路设计 15
四、系统软件设计 17
（一）系统主程序 17
（二）系统显示子程序 17
（三）系统按键检测子程序 18
五、系统整体调试 19
（一）硬件调试 19
（二）软件调试 19
（三）系统联调 19
六、总结 22
参考文献 22
致 谢 23
附录 24
附录1系统整体电路图 24
附录2系统设计PCB图 26
附录3系统部分源程序 26
一、引言
电子秤是一种新型称重仪表，广泛使用在各种场合。电子秤与其他秤相比，有体积小、结构简单、重量轻、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可在各种不同的环境工作，比较易于实现重量数字化显示，易于与计算机连接，在生产过程中实现自动化，提高生产率。我国电子称量器由机电结合型演变为现在的数字智能型与全电子型。当今电子称量器制造技术和应用技术有了进一步的发展：电子称重技术从静态称重发展成动态称重；计量方法从模拟型测量发展成数字型测量；测量特点从单参数型测量发展成多参数型测量。先前的测试仪器与控制装置被发展后的智能仪器所代替，使得先前的电子测量仪器产生了巨大变化，并逐步的出现了各式各样的智能化仪器的控制系统，这样的演变，明显提高了科学实验和应用工程的自动化程度。
实现电子称重，把被测物体的重量通过压力传感器测量，再转化为电信号。输出电压信号一般比较小，需要线性放大，必须通过前端信号处理电路进行。通过线性放大后的电压信号经A/D转换电路，转换成数字量后直接送入到主控电路的单片机中，再经过单片机控制译码显示器，这样被测物体的重量就会在显示器上显示。按照设计的基本要求，系统可分为三大模块，数据采集模块、控制器模块、人机交互液晶显示界面模块。其中A/D转换部分，信号的前级处理和压力传感器组成数据采集模块。控制器处理转换后的数字信号，该数字量的处理由控制器完成，人机间的信息交换由驱动显示模块完成。系统的功能大部分都是需要软件来控制的，所以对软件的设计严格要求，。在功能的扩展上，本设计增加了一个过载报警提示功能和电子日历功能使本电子称的设计更人性化智能化。
二、系统硬件方案设计
（一）系统总体设计方案
系统设计要求电子秤可以实现外部数据的输入，根据实际情况灵活地设定各种控制参数；能显示汉字以及其他的复杂字符，从而达到显示购物清单的要求；同时支持外界对单片机内部的数据设定，使电子称实现称重计价的功能；而且在显示重量时，数码管要有足够的位数，达到称量物体重量的精度比较精确，在处理输入输出接口时拥有足够多的I/O接口供显示使用。基于上述要求,本系统采用数码管显示物体重量，选用内部带有模数转换功能的单片机。其结构框图如图1所示。
图1系统设计硬件框图
（二）系统主要元器件选择及介绍
1．单片机选型
单片机的选择在整个系统设计中至关重要，要满足大内存、高速率、通用性、价格便宜等要求，鉴于以上考虑本课题选择AT89S52作为整个系统的主控芯片。
AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写10000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52芯片具有以下特性：
①8KB片内在系统可编程Flash程序存储器；
②32个可编程输入/输出引脚；
③时钟频率为0～32MHz；
④监视定时器；
⑤指令集和芯片的引脚与8051兼容；
⑥2个16位定时/计数器；
⑦存储器（RAM）128字节片内随机读写,；
⑧2级优先级，6个中断源；
⑨2个数据指针；
⑩全双工串行的通信接口。
AT89S52的40个引脚中有2个专用于主电源引脚，2个外接晶振的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。
AT89S52单片机引脚图如图2所示：
图2 AT89S52单片机引脚图
2．传感器选择
压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。
压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度和动态力或压力的测量。压电器件的弱点：高内阻、小功率。功率小，输出的能量微弱，电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。
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。电阻应变片是电阻应变式传感器的重要元件，电阻应变效应为工作原理，可单独作为传感器使用的是电阻应变片，而且可以作为弹性元件结合敏感元件构成力学量的传感器。
电阻应变效应是指导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象。电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后，因为应变量和相应电阻变化通常都比较小，难以直接精确测量，而且又不方便处理。所以需要使用转换电路把应变片的△R/R变化转换成电流或电压变化。转换电路一般使用电桥测量。
信号不会受各元器件和导线的分布电感及电容的影响是直流电桥的特点，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。
图3为一直流供电的平衡电阻电桥， 接直流电源E：
图3 传感器内部连接图
当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出。
当忽略电源的内阻时，由分压原理有：
= （2.1）
当满足条件R1R3=R2R4时，即
（2.2）
=0，即电桥平衡。式（2.2）称平衡条件。
应变片测量电桥在测量前使电桥平衡，从而使测量时电桥输出电压只与应变片感受的应变所引起的电阻变化有关。
若差动工作，即R1=R-△R,R2=R+△R,R3=R-△R，R4=R+△R,按式（2.1），则电桥输出为：
摘要
本文描述了基于AT89s52单片机设计的电子秤原理及实现方法。测量电路利用电阻式应变器件将物体的重量信号转化成相应大小的电信号，通过差动放大电路将电信号放大到AD芯片能够识别的范围内从而能将电信号转换成对应的数字信号送给单片机处理，最终在液晶上显示所称物体的重量，系统通过软件实现自动换挡。具有可预设十种商品的单价、即时输入商品单价、显示物品重量、计算总价等功能，同时可以设置、显示日期，还具有超量程和欠量程报警功能。广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心等场所。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:STC89S52单片机；电子秤；压力传感器；转换器。
一、引言 3
二、系统硬件方案设计 3
（一）系统总体设计方案 3
（二）系统主要元器件选择及介绍 4
1．单片机选型 4
2．传感器选择 5
3．显示器选择 7
4．AD转换芯片选择 8
5．时钟芯片选择 9
三、系统硬件电路设计 11
（一）系统电源电路设计 11
（二）系统串口程序下载电路设计 11
（三）单片机控制电路设计 13
（四）系统显示电路设计 14
（五）超重报警提示电路设计 15
（六）按键输入电路设计 15
四、系统软件设计 17
（一）系统主程序 17
（二）系统显示子程序 17
（三）系统按键检测子程序 18
五、系统整体调试 19
（一）硬件调试 19
（二）软件调试 19
（三）系统联调 19
六、总结 22
参考文献 22
致 谢 23
附录 24
附录1系统整体电路图 24
附录2系统设计PCB图 26
附录3系统部分源程序 26
一、引言
电子秤是一种新型称重仪表，广泛使用在各种场合。电子秤与其他秤相比，有体积小、结构简单、重量轻、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可在各种不同的环境工作，比较易于实现重量数字化显示，易于与计算机连接，在生产过程中实现自动化，提高生产率。我国电子称量器由机电结合型演变为现在的数字智能型与全电子型。当今电子称量器制造技术和应用技术有了进一步的发展：电子称重技术从静态称重发展成动态称重；计量方法从模拟型测量发展成数字型测量；测量特点从单参数型测量发展成多参数型测量。先前的测试仪器与控制装置被发展后的智能仪器所代替，使得先前的电子测量仪器产生了巨大变化，并逐步的出现了各式各样的智能化仪器的控制系统，这样的演变，明显提高了科学实验和应用工程的自动化程度。
实现电子称重，把被测物体的重量通过压力传感器测量，再转化为电信号。输出电压信号一般比较小，需要线性放大，必须通过前端信号处理电路进行。通过线性放大后的电压信号经A/D转换电路，转换成数字量后直接送入到主控电路的单片机中，再经过单片机控制译码显示器，这样被测物体的重量就会在显示器上显示。按照设计的基本要求，系统可分为三大模块，数据采集模块、控制器模块、人机交互液晶显示界面模块。其中A/D转换部分，信号的前级处理和压力传感器组成数据采集模块。控制器处理转换后的数字信号，该数字量的处理由控制器完成，人机间的信息交换由驱动显示模块完成。系统的功能大部分都是需要软件来控制的，所以对软件的设计严格要求，。在功能的扩展上，本设计增加了一个过载报警提示功能和电子日历功能使本电子称的设计更人性化智能化。
二、系统硬件方案设计
（一）系统总体设计方案
系统设计要求电子秤可以实现外部数据的输入，根据实际情况灵活地设定各种控制参数；能显示汉字以及其他的复杂字符，从而达到显示购物清单的要求；同时支持外界对单片机内部的数据设定，使电子称实现称重计价的功能；而且在显示重量时，数码管要有足够的位数，达到称量物体重量的精度比较精确，在处理输入输出接口时拥有足够多的I/O接口供显示使用。基于上述要求,本系统采用数码管显示物体重量，选用内部带有模数转换功能的单片机。其结构框图如图1所示。
图1系统设计硬件框图
（二）系统主要元器件选择及介绍
1．单片机选型
单片机的选择在整个系统设计中至关重要，要满足大内存、高速率、通用性、价格便宜等要求，鉴于以上考虑本课题选择AT89S52作为整个系统的主控芯片。
AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写10000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52芯片具有以下特性：
①8KB片内在系统可编程Flash程序存储器；
②32个可编程输入/输出引脚；
③时钟频率为0～32MHz；
④监视定时器；
⑤指令集和芯片的引脚与8051兼容；
⑥2个16位定时/计数器；
⑦存储器（RAM）128字节片内随机读写,；
⑧2级优先级，6个中断源；
⑨2个数据指针；
⑩全双工串行的通信接口。
AT89S52的40个引脚中有2个专用于主电源引脚，2个外接晶振的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。
AT89S52单片机引脚图如图2所示：
图2 AT89S52单片机引脚图
2．传感器选择
压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。
压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度和动态力或压力的测量。压电器件的弱点：高内阻、小功率。功率小，输出的能量微弱，电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。
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。电阻应变片是电阻应变式传感器的重要元件，电阻应变效应为工作原理，可单独作为传感器使用的是电阻应变片，而且可以作为弹性元件结合敏感元件构成力学量的传感器。
电阻应变效应是指导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象。电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后，因为应变量和相应电阻变化通常都比较小，难以直接精确测量，而且又不方便处理。所以需要使用转换电路把应变片的△R/R变化转换成电流或电压变化。转换电路一般使用电桥测量。
信号不会受各元器件和导线的分布电感及电容的影响是直流电桥的特点，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。
图3为一直流供电的平衡电阻电桥， 接直流电源E：
图3 传感器内部连接图
当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出。
当忽略电源的内阻时，由分压原理有：
= （2.1）
当满足条件R1R3=R2R4时，即
（2.2）
=0，即电桥平衡。式（2.2）称平衡条件。
应变片测量电桥在测量前使电桥平衡，从而使测量时电桥输出电压只与应变片感受的应变所引起的电阻变化有关。
若差动工作，即R1=R-△R,R2=R+△R,R3=R-△R，R4=R+△R,按式（2.1），则电桥输出为：
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