【正文】 . 21 第 6 章 課程設(shè)計總結(jié) ................................................. 22 參考文獻(xiàn) ............................................................ 23 本科生課程設(shè)計（論文） 1 第 1章 緒論 電子稱 概況 電子秤是利用壓力傳感器的變化，通過傳感器的變化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，反映物體重量的的儀器。電子秤集單片機(jī)、傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換于一體，具有多功能、高精度、快速和動態(tài)計量、穩(wěn)定可靠等特征 。電子秤屬于我們的日用秤量儀器 。 電子秤產(chǎn)品總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化 ， 其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高 。其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。 1)小型化 ： 近幾年來的電子秤結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了體積小、高度低、重量輕 (即小、薄、輕 )的發(fā)展方向，使我們的使用越來越方便。 2)模塊化 ： 電子秤的設(shè)計， 基于現(xiàn)在電子的發(fā)展?fàn)顩r，可以選擇適合自己的各部分芯片進(jìn)行組合 ， 既可以滿足要求，又可以很好的組合，降低了成本。 3)集成化 ： 既將各個功能模塊進(jìn)行集成，使電子秤的體積明顯減少，使用方便，節(jié)省空 間。 4)智能化 ： 電子秤的操作簡單，秤重準(zhǔn)確，而且具有快速計算。 稱重儀是電子衡器的一種，電子衡器是自動化稱重控制和貿(mào)易計量的重要手段 ,對加強(qiáng)企業(yè)管理、嚴(yán)格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運(yùn)輸、港口計量和科學(xué)研究都起到了重要作用。電子衡器具有反應(yīng)速度快、測量范圍廣、應(yīng)用面廣、結(jié)構(gòu)簡單、使用操作方便、信號傳 輸遠(yuǎn) 便于計算機(jī)控制等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于煤炭、石油、化工、電力、輕工、冶金、礦山、交通運(yùn)輸、港口建筑機(jī)械制造和國防等各個領(lǐng)域。在工業(yè)現(xiàn)場和環(huán)境中干擾源是各種各樣的，如噪音干擾、工頻干擾等，抗工頻干擾能力成為衡量電子衡器 性能的重要指標(biāo)。為了具備這一性能，市場上的電子衡器的電路普遍較復(fù)雜，相對地，成本也較 高。而本產(chǎn)品電路簡單，成本低，抗工頻干擾強(qiáng)，具有很好的推廣價值。 電子秤的發(fā)展過程與其它事物一樣，也經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、由粗糙到精密、由機(jī)械到機(jī)電結(jié)合再到全電子化、由單一功能到多功能的過程。近年來，電子秤已愈來愈多地參與到數(shù)據(jù)處理和過程控制中?，F(xiàn)代稱重技術(shù)和數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)成為工藝技術(shù)、儲運(yùn)技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收貨業(yè)務(wù)及商業(yè)銷售領(lǐng)域中不可缺少的組成部分。隨著稱重傳感器各項性能的不斷突破，為電子秤的發(fā)展奠定了其礎(chǔ)，國外如美國、西歐等 一些國家在 20世紀(jì) 60年代就出現(xiàn)了 %稱量準(zhǔn)確度的電子秤，并在 70年代中期約對 75%的機(jī)械秤進(jìn)行了機(jī)電結(jié)合式的電子化改造。隨著自動化測試 本科生課程設(shè)計（論文） 2 技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)在功能、精度、性價比等方面已難以滿足人們的需要，尤其在智能化、便捷式、對微小質(zhì)量的測量方面更顯得力不從心。 50年代中期電子技術(shù)的滲入推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。 60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過 40多年的不斷改進(jìn)與完善，我國電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國電子衡器的技術(shù)裝備和檢測試驗手段基本達(dá)到國際 90年 代中期的水平 ,少數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)已處于國際領(lǐng)先水平。國內(nèi)的電子秤市場中 ,1000左右量程的電子秤精度一般為 10mg。在研究方法上 ,電子稱重系統(tǒng)的工作原理一般是將作用在承載器上的質(zhì)量或力的大小 ,通過壓力傳感器轉(zhuǎn)換為電信號 ,并通過控制電路來處理該電信號。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展：計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點(diǎn)從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。在國際上 ,一些發(fā)達(dá)國家在電子稱重力一面已經(jīng)達(dá)到了較高的水平。特別是在 準(zhǔn)確度和可靠性等方面有了很大的提高。在稱重傳感器方面 ,國外電子秤產(chǎn)品的品種和結(jié)構(gòu)又有創(chuàng)新 ,技術(shù)功能和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 本文研究內(nèi)容 本文設(shè)計 一種 利用電阻應(yīng)變式壓力 傳感器和 STC89C51 單片機(jī)等器件 制作 的電子秤。該秤 可以 對 500kg 量程范圍內(nèi)的物體進(jìn)行稱量，能實(shí)現(xiàn) 稱重、數(shù)碼顯示、去皮 /清零等功能。 該電子秤利用電橋測量原理，將壓力應(yīng)變 傳感器 阻值轉(zhuǎn)換為電壓值，再經(jīng)過放大器將電壓放大，通過確定輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)重量的關(guān)系，形成一臺 完整 電子秤。將此輸出電壓經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，送入 STC89C51 單片機(jī) 處理，再控制數(shù)碼管驅(qū)動 電路，最后顯示出測量結(jié)果。 本科生課程設(shè)計（論文） 3 壓力傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換器 放大電路 STC89C51 單片機(jī) 鍵 盤 LCD 顯示 器 語音 提 示 第 2章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng) 總體設(shè)計方案 按照本設(shè)計功能的要求，系統(tǒng)由 6 個部分組成：控制器部分、測量部分、 語音提示、 數(shù)據(jù)顯示部分、鍵盤部分、和電路電源部分， 系統(tǒng)設(shè)計總體 方案框圖 如圖 所示： 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計方案框圖 測量部分是 利用稱重傳感器檢測壓力信號，得到微弱的電信號，經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動放大電路，）處理后，送 A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出?？刂破鞑糠纸邮軄碜?A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際重量信號，并將其存儲到 存儲單元中?？刂破鬟€可以通過對擴(kuò)展 I/O 的控制，對鍵盤進(jìn)行掃描，而后通過鍵盤散轉(zhuǎn)程序，對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示部分 根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能。 本科生課程設(shè)計（論文） 4 CPU 的選擇 本系統(tǒng)基于 MCS51 系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，為了設(shè)計的方便和實(shí)用性，采用了 89C51 單片機(jī)。在系統(tǒng)中單片機(jī)是核心，它控制著各個器件的工作，它就 像 人的大腦一樣時刻不停地工作。單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制部分，必須精確無誤地分配它的空間，讓整個系統(tǒng)達(dá)到一起完成某個任務(wù)的目的。 STC89C51 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù) 器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大部分。 STC89C51 共有 P0～ P3 四個這樣的并行口 ， 可提供 32 根 I/O 線，每根線都是雙向的，其余用于芯片控制的寄存器中。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是 P0～ P3，它們實(shí)際上是 4 個八位鎖存器（每個 I/O 口一個），每個鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個并行口。 不需要燒寫器，只借助 PC 機(jī)的并口輸出和極為簡單的下載電路，便可將程序通過串行方式寫入單片機(jī)。并且下載電路可設(shè)計在系統(tǒng)中，可以隨時修改單片機(jī)的軟件而不對硬件做任何改動。 1)8051 基本特性 如下 組成： 8 位 CPU、片內(nèi)振蕩器 、 4K 字節(jié) ROM、 128 字節(jié) RAM， 21 個特殊功能寄存器 和 32 根并行 I/O 線可尋址的 64K 字節(jié)外部數(shù)據(jù)、程序存 儲 空間 為 2 個 16位定時器、計數(shù)器 。 中斷結(jié)構(gòu)：具有二個優(yōu)先級、五個中斷源 、 一個全雙口串行口 、 位尋址（即可尋找某位的內(nèi)容）功能，適于按位進(jìn)行邏輯運(yùn)算的位處理器。 128 位 RAM， 4k字節(jié) ROM 和中斷、串行口及定時器模塊外，還有 4 組 I/O 口 P0～ P3，余下的就是 CPU 的全部組成。 STC89C51 單片機(jī)采用 40 引腳雙列直插封裝（ DIP）方式。 2）芯片引腳簡要說明 Vcc (40)： +5V 電源 Vss (20)：接地 P0 口（ 3932）：為 8 位雙向三態(tài) I/O 口 P1 口（ 81）：是帶內(nèi)部上拉電阻結(jié)構(gòu)的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口 P2 口（ 2128）：也是帶內(nèi)部上拉電阻結(jié)構(gòu)的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口 P3 口（ 1017）：也是帶內(nèi)部上拉電阻結(jié)構(gòu)的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口 RESET/VPD (9)：復(fù)位信號線 ALE/PROG (30)：地址鎖存有效信號線 PSEN(29)：外部程序存儲器讀選通信號線 優(yōu)點(diǎn)： 1）芯片內(nèi)存儲器容量大，規(guī)格多，程序存儲器類型也多樣化； 本科生課程設(shè)計（論文） 5 2） 擴(kuò)展了接口電路功能； 3）內(nèi)置單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)前、后向通道所需的某些模擬電路； 4) 內(nèi)置 RC 振蕩電路； 5）增加了 CPU 始終分頻器，可實(shí)事調(diào)整 CPU 的始終頻率； 6) 系統(tǒng)功耗低； 7) 強(qiáng)化了電磁兼容性設(shè)計； 8) 內(nèi)置定時復(fù)位監(jiān)控電路及電源電壓監(jiān)控電路，提高了應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性； 9) 封裝形式多樣化 89C51 引腳圖如圖 。 圖 89C51 引腳圖 本科生課程設(shè)計（論文） 6 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展 89C51 片內(nèi)有 128B 的 RAM 存