【正文】 客買的放心，商家也賣的開心了。 而目前市場上電子秤產(chǎn)品的整體水平不高，部分小型企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差且技術力量薄弱，設備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。因此，本設計的目 的在于有針對性地開發(fā)出一套有實用價值的電子秤系統(tǒng)，從技術上克服上述諸多缺點，改善電子秤系統(tǒng)在應用中的不足之處。 本設計的控制功能包括基本的稱重功能，顯示功能，和計算功能。由于系統(tǒng)資源豐富，還可以方便的拓展其他應用。 在本次設計中，涉及到傳感器技術，單片機技術，模擬電子技術，數(shù)字電子技術等的多種學科知識的綜合運用。通過本設計，能提高本專業(yè)各個學科綜合知識的實際運用能力，提高實際動手能力，提高自身的科學性、系統(tǒng)性、及全面性的綜合設計素質(zhì)。并且，可以通過此次的畢業(yè)設計，較好的掌握硬件開發(fā)的工作流程及步驟，學會使用 匯編語言、 C 語言編寫程序， 我相信通過這次對電子秤控制系統(tǒng)的設計，一定能夠?qū)W到豐富的知識并對電子產(chǎn)品有更深一層的了解 ， 為將來參加實際工作做好充分的準備。 研究現(xiàn)狀綜述 國內(nèi)發(fā)展情況 50 年代中期電子技術的滲入推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。 60 年代初期出現(xiàn)機電結合式電子衡器以來，經(jīng)過 40 多年的不斷改進與完善，我國電子衡器從最初的機電結合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。電子衡器制造技術及應用得第 1 章 引 言 2 到了新發(fā)展。電子稱重技術從靜態(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)稱重的研究與應用。電子稱重技術基本達到國際上 20 世紀 90 年代中期的水平 ,少數(shù)產(chǎn)品的技術已處于國際領先水平。國內(nèi)的電子秤市場中 ,1009 左右量程的電子秤精度一般為 即 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。但就總體而言，我國電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達國家相比還有較大差距，其主要差距是技術與工藝不夠先進、工藝裝備與測試儀表老化、開發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種 規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。 發(fā)展趨勢 通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術性能趨向是速率高、準確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計量的控制信息和非控制信息并重的 “智能化 ”功能；其應用性能趨向于綜合性和組合性。 論文主要研究內(nèi)容 本文主要是設計的內(nèi)容是簡易電子秤，它用單片機作為處理核心，信號由壓力傳感器感受后經(jīng)放大器放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到單片機處理，同時該電子秤具有 LCD 顯示和鍵盤輸 入。 該電子秤具體實現(xiàn)的功能是能夠測量一定質(zhì)量內(nèi)物體的質(zhì)量，能夠利用鍵盤輸入價格，具有清零，可以計算總價，并能通過 LCD 直接顯示出來，超過所測重量時能夠報警。 第 2 章 系統(tǒng)總體設計 4 第 2 章 系統(tǒng)總體設計 系統(tǒng)設計要求 設計系統(tǒng)實現(xiàn)的功能如下： 1) 要求電子秤可稱體重范圍 。 2) 具有鍵盤輸入 。 3) 價格計算功能 。 系統(tǒng)設計思想 本設計采用壓力 傳感器作信號采集部分， AT89S52 做中央處理器，液晶屏顯示。設計滿足市場需求的 實用數(shù)顯電子稱 。 利用單片機，對壓力傳感器傳來的信號進行放大和 A/D 轉(zhuǎn)換，誤差修正 處理并在液晶上形成質(zhì)量顯示。 前端信號處理時，選用放大、 A/D 轉(zhuǎn)換等措施，尤其在顯示方面采用液晶顯示器。這種方案不僅加強了人機交換的能力，而且滿足設計要求。可以顯示所稱量的物體信息相關內(nèi)容。目前單片機技術比較成熟，功能也比較強大，被測信號經(jīng)放大整形后送入單片機，由單片機對測量信號進行處理并根據(jù)相應的數(shù)據(jù)關系顯示出被測物體的重量。由于系統(tǒng)需要的按鍵較多，因此要采用 4*4 矩陣鍵盤。單片機控制適合于功能比較簡單的控制系統(tǒng) ,而且其具有成本低 ,功耗低 ,體積小算術運算功能強 ,技術成熟等優(yōu)點。 第 2 章 系統(tǒng)總體設計 5 圖 1系統(tǒng)原理框圖 設計要完成的任務 根據(jù)單片機最小系統(tǒng)、外圍電路的要求和整體設計思路，本設計要做的具體的工作主要有一下幾個方面： 1)按照初步方案畫出硬件框圖、電路圖及制板。 2)根據(jù)系統(tǒng)設計要求及硬件框圖確定軟件流程圖并編寫相應軟件。 3)焊接電路以及功能電路的軟硬件調(diào)試。 4)系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)。 放大電路 傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換器 報警電路 主控制器 LCD 顯示 鍵盤輸入 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設計 6 第 3 章 .系統(tǒng)硬件電路設計 數(shù)據(jù)采集模塊電路的設計 數(shù)據(jù)采集模塊電路包括：（ 1）、壓力傳感器輸出信號的放大電路部分，壓力傳感器將接收到的壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)?電信號輸出，放大電路的作用就是將其電信號進行放大處理。（ 2）、 A/D轉(zhuǎn)換器模塊，因為單片機只能接收數(shù)字信號，而前面輸出的是模擬信號， A/D轉(zhuǎn)換器的作用就是將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，送入單片機進行處理。此外還包括 A/D轉(zhuǎn)換器與單片機的接口電路部分。 采用傳感器方案： 電阻應變式傳感器 電阻應變式 稱重傳感器是利用電阻應變片變形時其電阻也隨之改變的原理工作的， 根據(jù)傳感器理論可知，設長為 L、截面積為 S、電阻率為ρ的電阻絲，已知其阻值為： ? LR S? （ 21） 當電阻絲兩端有機械應力 F 時，ρ、 L、 S 都會發(fā)生變化，從而導致電阻發(fā)生變化。 這種應變片式傳感器是基于材料的電阻應變效應，電阻應變片即可單獨作為傳感器使用，又能作為敏感元件結合彈性元件構成力學量傳感器。電阻應變片把機械應變信號轉(zhuǎn)換為△ R/R 后，由于應變量及相應電阻變化一般都很微小，難以直接精確測量，且不便處理。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應變片的△ R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。其轉(zhuǎn)換電路 常用測量電橋 [4]。如圖 22 所示為常見的直流供電的平衡差動測量電橋： R 1 ▲ R 1R 2 + ▲ R 2R 4 + ▲ R 4R 3 ▲ R 3E i nE o u t 圖 22 直流供電的平衡差動測量電橋 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設計 12 圖中， 錯誤 !未找到引用源。 為供橋電源電壓，當初始有 錯誤 !未找到引用源。 時，則電橋輸出電壓或電流為零，這時電橋處于平衡狀態(tài)。 其 測量原理：用應變片測量時，將其粘貼在彈性體上。當彈性體受力變形時，應變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。 由于內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當彈 性體承受載荷產(chǎn)生變形時 ，輸出信號電壓可由下式給出 ： 2 4 R 1 R 2 R 3 R 4E E i n( 2 4 ) R 1 R 2 R 3 R 4RRout ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???? ?? （ 22） 本文的目的是設計一簡易電子秤，最大稱重約為 5 千克，考慮到與其相配置的各種電路的設計的難易程度和設計性價比，最終選擇了 CZAF605[8]電阻應變式稱重傳感器，其稱重規(guī)模為 5kg。 本設計中選用最終方案我們選擇的是 NSTH1系列壓力傳感器，額定載荷10Kg，該壓力傳感器均采用全橋式等臂電橋。本設計采用的惠斯登電 橋具有很多優(yōu)點，如可以抑制溫度變化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補償問題等，又因為全橋式等臂電橋的靈敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵消。壓力傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置 [4]。用傳壓感器首先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境，這點對本系統(tǒng)的正確使用傳感器至關重要，它關系到整個系統(tǒng)能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。而傳感器檢測電路的功能是把電阻應變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觥? 的選型 與研究 選擇單片機 選擇單片機型號的出發(fā)點有以下幾個方面： 市場貨源 系統(tǒng)設計者只能在市場上能夠提供的單片機中選擇，特別是作為產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的應用系統(tǒng)，所選的單片機型號必須有穩(wěn)定、充足的貨源。 單片機性能 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設計 13 應根據(jù)系統(tǒng)的功能要求和各種單片機的性能，選擇最容易實現(xiàn)系統(tǒng)技術指標的型號，而且能達到較高的性能價格比。單片機性能包括片內(nèi)硬件資源、運行速度、可靠性、指令系統(tǒng)功能、體積和封裝形式等方面。影響性能價格比的因素除單片機的性能價格外，還包括硬件和軟件設計的容易程度、相應的工作量大小，以及開發(fā)工 具的性能價格比。 研制周期 在研制任務重、時間緊的情況下，還要考慮所選的單片機型號是否熟悉，是否能馬上著手進行系統(tǒng)的設計。與研制周期有關的另一個重要因素是開發(fā)工具，性能優(yōu)良的開發(fā)工具能加快系統(tǒng)地研制進程。 AT89S 系列單片機是繼 AT89C 系列之后推出的功能更強的新產(chǎn)品。 AT89S 系列與 AT89C 系列相比，運算速度有了較大的提高，它的靜態(tài)工作頻率為 0~33MHz，片內(nèi)集成有雙數(shù)據(jù)指針 DPTR、定時監(jiān)視器 (看門狗 )、低功耗休閑狀態(tài)及關電方式、關電方式下的中斷恢復等諸多功能，極大地滿足了各種不同的應用要 求。 AT89S52 單片機是 AT89S 系列中的增強型高檔機產(chǎn)品，它片內(nèi)存儲器容量是 AT89S51 的一倍，即片內(nèi) 8KB 的 Flash 序存儲器和 256B 的 RAM。另外，它還增加了一個功能極強的、具有獨特應用的 16 位定時／計數(shù)器等多種功能。在工程應用中 AT89S52 有一顯著的優(yōu)勢：不需要燒寫器，只借助 PC 機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。并且下載電路可設計在系統(tǒng)中，可以隨時修改單片機的軟件而不對硬件做任何改動。 由此，通過對目前主流型號的比較，我們最終選擇了 AT89S52 通用的 普通單片機來實現(xiàn)系統(tǒng)設計。 AT89S52 單片機芯片的學習 ? 功能特征描述 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設計 14 具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 ? 引腳功能 VCC： 電源 GND: 接地 P0口 ： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 作為輸出口，每位能驅(qū)動8 個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫 “1” 時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部 電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 表 1： 引腳號 第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設計 15 P2口： P2 口 是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問外部程序 存儲