【正文】 安徽建筑大學畢業(yè)設計（論文）目錄引言 1 第一章 系統(tǒng)的組成及工作原理 2 系統(tǒng)的組成 2 系統(tǒng)的工作原理 3 第二章 系統(tǒng)硬件設計 4 4 STC89C52單片機性能介紹 4 STC89C52單片機引腳功能 4 復位電路 5 晶振電路 6 A/D轉換芯片HX711接口電路的設計 6 2, HX711引腳功能 8 HX711管腳說明 8 壓電傳感器的設計 12 應變式電阻傳感器 12 應變片式電阻傳感器的結構和原理 12 全橋測量電路 14 顯示電路設計 15 LCD1602命令及時序 18 鍵盤輸入 20 第三章 系統(tǒng)軟件設計 21 C語言在單片機中的應用 21 系統(tǒng)主程序流程圖 22 子程序設計 23 A/D數(shù)據(jù)采集子程序 23 顯示子程序 23 鍵盤掃描子程序 24 第四章 系統(tǒng)的調試 25 AD值反向轉換重力值的參數(shù)計算 25 誤差分析 25 總結 26 致謝 27 參考文獻 28 附錄1 系統(tǒng)原理圖 29 附錄2 系統(tǒng)程序清單 33 附錄3 實物圖 42 安徽建筑大學畢業(yè)設計（論文）基于單片機的電子秤設計電子與信息工程學院 電子信息工程專業(yè) 2009級1班 唐杰指導教師 呂虹引言隨著人們生活水平的不斷提高，商業(yè)水平越來越現(xiàn)代化，人們對商品的度量速度和精度也提出了新的要求。目前，商用電子計價秤的使用非常普及，逐漸會取代傳統(tǒng)的桿秤和機械案秤。電子計價秤在秤臺結構上有一個顯著的特點：一個相當大的秤臺，只在中間裝置一個專門設計的傳感器來承當物料的全部重量。為了滿足電子秤的設計要求，本設計針對普通商業(yè)度量需要分析和設計。論述了系統(tǒng)的設計思想、方法及設計實施過程，詳細分析了各個模塊的選用、功能及實現(xiàn)方法，包括系統(tǒng)的硬件構成，傳感器的選擇，系統(tǒng)的運作流程圖等，以及所用到的一些工具，工作環(huán)境。我們進行了各單元電路方案的比較論證及確定，最終選取以STC89C52單片機為控制核心，傳感器選用HL8型懸臂梁式電阻應變式傳感器。該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。降低了電子秤的整機成本，提高了整機的性能和可靠性。該芯片與后端MCU芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅動，無需對芯片內(nèi)部的寄存器進行編程。 第一章 系統(tǒng)的組成及工作原理 系統(tǒng)的組成本數(shù)字電子秤系統(tǒng)可分為單片機控制電路、A/D轉換電路、傳感器、LCD顯示、矩陣鍵盤、蜂鳴器模塊等幾部分，其系統(tǒng)組成如圖11所示。稱重傳感器 HL8型數(shù)據(jù)采集部分電子秤專用24位高精度高增益?zhèn)鞲衅餍酒琀X711單片機控制模塊單片機STC89C52人機交互界面點陣式1602型的LCD4*4矩陣鍵盤蜂鳴器報警模塊 圖11 系統(tǒng)的組成框圖 系統(tǒng)的工作原理系統(tǒng)原理如圖11所示，系統(tǒng)通過傳感器將壓力這種物理量轉化為電信號，即傳感器內(nèi)部的電阻應變片感應到壓力后，電阻發(fā)生微小變化，通過全橋測量電路將電阻的微小變化轉化成電壓的微小變化，HX711將信號調整到A/D能采集的范圍，然后由A/D進行采集，接著把采集到的24位高低電平通過DOUT送到單片機進行處理，單片機處理后，把數(shù)字信號輸送到顯示電路中，由顯示電路輸出測量結果。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了用單片機來控制輸出，在線性度的確定過程中，需要對程序進行反復的修改，最終實現(xiàn)設計的要求。第二章 系統(tǒng)硬件設計 STC89C52單片機性能介紹STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K的在系統(tǒng)可編程閃爍存儲器。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允許程序存儲器在線可編程，也適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)上可編程閃爍存儲單元，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供靈活、有效的解決方案。STC89C52具有以下標準功能：8K字節(jié)閃爍存儲器，256字節(jié)讀寫存儲器，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，STC89C52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，允許讀寫存儲器、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，讀寫存儲器內(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。 STC89C52單片機引腳功能VCC：電源。GND：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。在閃爍編程時，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。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。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高八位地址。在這種應用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送“1”。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在閃爍編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P3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。RST：復位輸入。當晶振工作時，RST引腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復位。EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應該接Vcc。在閃爍編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 復位電路單片機上電時，當振蕩器正在運行時，只要持續(xù)給出RST引腳兩個機器周期的高電平，便可完成系統(tǒng)復位。外部復位電路是為提供兩個機器周期以上的高電平而設計的。系統(tǒng)采用上電自動復位，上電瞬間電容器上的電壓不能突變，RST上的電壓是Vcc上的電壓與電容器上的電壓之差，因而RST上的電壓與Vcc上的電壓相同。隨著充電的進行，電容器上的電壓不斷上升，RST上的電壓與Vcc上的電壓相同。隨著充電的進行，電容器上的電壓不斷上升，RST上的電壓就隨著下降，RST腳上只要保持10ms以上高電平，系統(tǒng)就會有效復位。電容C1可取10~33μF，R取10kΩ，充電時間常數(shù)為1010610103=100ms。復位電路的實現(xiàn)可以有很多種方法，但是從功能上一般分為兩種：一種是電源復位，即外部的復位電路在系統(tǒng)通上電源之后直接使單片機工作，單片機的起停通過電源控制；另一種方法是在復位電路中設計按鍵開關，通過按鍵開關觸發(fā)復位電平，控制單片機的復位。本設計使用了第二種方法，其電路圖如圖21所示。 圖21 STC89C52單片機復位電路，晶振電路圖 晶振電路STC89C52單片機有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端，外接石英晶體或陶瓷振蕩器以及補償電容CC3構成并聯(lián)諧振電路。當外接石英晶體時，電容CC3選30pF177。10pF；當外接陶瓷振蕩器時，電容CC3選40pF177。10pF。~12MHz選擇。外接電容CC3的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩頻率的穩(wěn)定度、起振時間及溫度穩(wěn)定性。在設計電路板時，晶振和電容應靠近單片機，以便減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠工作。在本系統(tǒng)中，選擇了12MHz石英晶振，電容CC2為30pF。其電路圖如圖21所示。 A/D轉換芯片HX711接口電路的設計根據(jù)設計要求，系統(tǒng)要求輸出的電流信號為20~1000mA，步進為1mA，且要求顯示數(shù)值，因此，給定量的執(zhí)行元件A/D轉換器至少需要12位的轉換精度。結合系統(tǒng)的設計要求，并考慮到單片機的I/O接口資源緊張等因素，最終確定選用HX711量化精度能達到1/40961/1000，完全能達到設計的精度要求。HX711接口電路如圖22所示。圖22 HX711接口圖HX711是一款專為高精度稱重傳感器而設計的24位A/D轉換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優(yōu)點、降低了電子秤的整機成本，提高了整機的性能和可靠性。該芯片與后端MCU芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅動，無需對芯片內(nèi)部的寄存器編程。輸入選擇開關可任意選取通道A或通道B，與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。通道A的可編程增益為128或64，對應的滿額度差分輸入信號幅值分別為177。20mV或177。40mV。通道B則為固定的64增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的A/D轉換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時鐘振蕩器不需要任何外接部件。上電自動復位功能簡化了開機的初始化過程。2, HX711引腳功能表21 HX711引腳功能管腳號名稱性能描述1VSUP電源穩(wěn)壓電路供電電源：（不用穩(wěn)壓電路時接AVDD）2BASE模擬輸出穩(wěn)壓電路控制輸出（不用穩(wěn)壓電路時為無連接）3AVDD電源模擬電源：4VFB模擬輸入穩(wěn)壓電路控制輸入（不用穩(wěn)壓電路時應接地）5AGND地模擬地6VBG模擬輸出參考電源輸入7INA模擬輸入通道A負輸入端8INA+模