【正文】 5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 一 、 基本要求 設(shè)計(jì) 并制作一款基于單片機(jī)的電子秤重系統(tǒng) 。從世界水平看，衡器技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了四個(gè)階段，從傳統(tǒng)的全部由機(jī)械元器件組成的機(jī)械稱到用電子線路代替部分機(jī)械元器件的機(jī)電結(jié)合秤，再?gòu)募呻娐肥降侥壳暗膯纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子計(jì)價(jià)秤。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時(shí)間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營(yíng)管理等多方面的作用。電子稱不但計(jì)量準(zhǔn)確、快速方便，更重要的自動(dòng)稱重、數(shù)字顯示，對(duì)人們生活的影響越來越大，廣受歡迎。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè) 計(jì)（論文）題目： 基于單片機(jī)的電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱： 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 班 級(jí)： 11 自動(dòng)化 01 班 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 定稿日期： 2021 年 11 月 27 日 1 摘要 電子秤是將檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理、數(shù)字技術(shù)等技術(shù)綜合一體的現(xiàn)代新型稱重儀器。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要從硬件電路設(shè)計(jì)，軟件編程調(diào)試，實(shí)物焊接調(diào)試三部分進(jìn)行詳細(xì)闡述。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)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。 二 、 具體要求 本課題研究的內(nèi)容是以單片機(jī) STC89C52RC 為控制核心，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本策略及價(jià)格 計(jì)算功能。 本課題的主要設(shè)計(jì)任務(wù)如下所述： 1）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電子稱基本的稱重功能（稱重范圍為 0～ 5Kg，重量誤差不大于177。 方案一 數(shù)碼管顯示： 6 圖 11 數(shù)碼管顯示方案 此方案利用數(shù)碼管顯示物體重量，簡(jiǎn)單可行，可以采用內(nèi)部帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)。又因?yàn)椴捎昧司哂心?shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)，系統(tǒng)電路過于簡(jiǎn)單，系統(tǒng)硬件的擴(kuò)展必受到限制，電子秤的功能過于單一，達(dá)不到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。這樣在處理輸入輸出接口時(shí)需要另行擴(kuò)展足夠多的I/O接口供數(shù)碼管使用，比較麻煩。 圖 1— 4硬件設(shè)計(jì)方案 數(shù)據(jù)采集 AD 轉(zhuǎn)換 單片機(jī)處理 LCD 顯示 按鍵處理 信號(hào)放大 壓力傳感器 信號(hào)放大 信號(hào)轉(zhuǎn)換 單 片 機(jī) 鍵盤控制 LCD 顯示 8 電子秤的主要組成 電子秤的基本結(jié)構(gòu) 電子秤是利用物體的重力作用來確定物體質(zhì)量（重量）的測(cè)量?jī)x器，也可用來確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。 對(duì)稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對(duì)應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對(duì)被稱物體的狀態(tài)的影響要??；能在較差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。 電子秤的工作原理 當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力一電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān) 9 系（一般成正比關(guān)系）的電信號(hào)（電壓或電流等）。 電子秤的計(jì)量性能 電子秤的計(jì)量性能涉及的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、分度數(shù)、準(zhǔn)確度等級(jí)等。 (3) 分度數(shù)：衡器的測(cè)量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用 n 表示。 AT89S52 芯片具有以下特性： ①指令集和芯片引腳與 Intel 公司的 8051 兼容； ② 4KB 片內(nèi)在系統(tǒng)可編程 Flash 程序存儲(chǔ)器； ③時(shí)鐘頻率為 0～ 33MHz； ④ 128 字節(jié)片內(nèi)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（ RAM）； ⑤ 32 個(gè)可編程輸入 /輸出引腳； ⑥ 2個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器； ⑦ 6個(gè)中斷源， 2級(jí)優(yōu)先級(jí)； ⑧全雙工串行通 信接口； ⑨監(jiān)視定時(shí)器； ⑩ 2個(gè)數(shù)據(jù)指針。 壓電傳感器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，適用于動(dòng)態(tài)力學(xué)量的測(cè)量，不適合測(cè) 頻率太低的被測(cè)量，更不能測(cè)靜態(tài)量。 電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的結(jié)構(gòu)型傳感器。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的 △R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。 （ 2）分辨力和靈敏度高，精度較高。題目要求稱重范圍 0～ 5Kg,滿量程量誤差不大于 ? ，考慮到秤臺(tái)自重、振動(dòng)和沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳 感器，所以傳感器量程必須大于額定稱重5Kg。降低了電子秤的整機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性。20mV 或 177。芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外接器件。 圖 24 HX711 典型應(yīng)用電路 14 LCD 字符液晶顯示 采用點(diǎn)陣字符型 LCD 液晶顯示，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用 的信息顯示器件 ，但采用 LCD液晶顯示會(huì)造成設(shè)計(jì)成本增加 。 最后綜合了多方面因素的考慮采用了方案二，選擇 LCD1602 顯示器 作為系統(tǒng)的顯示界面 。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。當(dāng) VCC2VCC1+ 時(shí)，由 VCC2 向 DS1302供電，當(dāng) VCC2 VCC1 時(shí)，由 VCC1 向 DS1302 供電。 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì) 由于該系統(tǒng)中 51 單片機(jī)及 AD 轉(zhuǎn)換芯片及液晶顯示器所需供電電壓均為 5V 電壓，所以要保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作，需要設(shè)計(jì)一個(gè)可以穩(wěn)定提供 5V 電壓的供電系統(tǒng)。 圖 27電源接口電路 C1， C2 實(shí)現(xiàn)對(duì)電源濾波，以濾除可能存在的高頻雜波對(duì)電源的影響， C4 實(shí)現(xiàn)對(duì)電源電壓的平滑穩(wěn)定作用 [10]，當(dāng) USB 接口輸出電壓高時(shí) C4 用來儲(chǔ)能，當(dāng)后續(xù)電路負(fù)載過高 USB供電不足時(shí)電解電容 C4通過釋放儲(chǔ)存的電能來保證電源電壓不跌落。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給它通電，它就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)電效應(yīng)。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī) 電 機(jī) 電 ..的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場(chǎng) 磁場(chǎng)的不斷轉(zhuǎn)換。 AT89S52 內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器 ,用于構(gòu)成振蕩器 ,但要形成時(shí)鐘脈沖 ,外部還需附加電路 ,本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式 ,利用芯片內(nèi)部的振蕩器 ,然后在引腳 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體振蕩器 ,就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器 ,發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路 ,C2和 C3的值通常選擇為 30pF左右 ,晶振 Y1選擇 12MHz.為了減小寄生電容 ,更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī) 引腳 XTAL1 和 XTAL2 靠近 ?7?。 系統(tǒng)超重報(bào)警指示電路設(shè)計(jì) 超重報(bào)警指示電路用來在稱重測(cè)量超出最高值時(shí)報(bào)警提示，以免重量太高的情況下?lián)p壞傳感器。 19 圖 210按鍵輸入電路 電子稱按鍵功能分配如表 22所示： 表 22系統(tǒng)按鍵配置表 7 8 9 去皮 4 5 6 清零 1 2 3 累計(jì) 0 ? 計(jì)算 此電子秤是開機(jī)檢測(cè)托盤重量，并將托盤重量清零（即電子秤每次開機(jī)后檢測(cè)托盤重量，并程序 中自動(dòng)將托盤重量保存在一個(gè)變量中，稱量過程中每次都將獲得的重量減去托盤重量，而得到所要稱量物體的真正的重量）。 系統(tǒng)原理圖繪制與 PCB 印刷線路板制作 采用 Protel99SE 軟件繪制原理圖和 PCB 的主要步驟如下所述： 1. 建立系統(tǒng)所需原件庫(kù)； 2. 加載所建原件庫(kù)到工程項(xiàng)目中； 3. 在原理圖頁面中放置所需元器件并按照電氣性能連接各元件； 4. 建立原件封裝庫(kù) 并加載到工程文件中； 5. 繪制好電路后進(jìn)行 ERC 電氣檢測(cè)，并生成網(wǎng)絡(luò)表； 6. 在工程中建立 PCB 文件，導(dǎo)入生成的網(wǎng)絡(luò)表； 7. 按照網(wǎng)絡(luò)飛線提示繪制 PCB，最后完成 DRC檢測(cè) [13]。 24 圖 32系統(tǒng)顯示部分流程圖 系統(tǒng) 按鍵調(diào)整部分流程圖 鍵盤電路設(shè)計(jì)成 4X4 矩陣式，在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。調(diào)試工作需要耐心 與恒心。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，有待改善。 這些都為我 今后的學(xué)習(xí)和工作留下了積極的影響 。 姜 老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。我在 姜 老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知識(shí)，極大地提高了實(shí)踐能力，并對(duì)當(dāng)前電了領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)傳感器方面的知識(shí)有極人的幫助。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們！ 28 附錄 程序代碼 系統(tǒng)部分 代碼： void shizhong_hanshu() { init()。 //跳去運(yùn)行電子稱 tmpchange()。 if((shi==clock_shi)amp。(status==2)amp。 } if(status==1) //鬧鐘狀態(tài) A解 除鬧鐘 { clock_flag=0。 ulong hx711_dat。 hx711_dat=ReadCount()。 hx711_data=ReadCount()。 TR0=0。//顯示累計(jì)重量 P3=0xf0。//顯示重量 hx711_data=ReadCount()。 aa=(uint)(a/100)temp。TR0=1。} weizhi_zifu(0x00,39。39。 //保存第一位 30 while(P3==0xf0) { get_weight()。 if(dat=0amp。 if(leiji_count==10) leiji_count=0。 price_shuzhi(1,dat+0x30)。} if(dat==15) //置零 { qi_weight=0。 pricetable[2]=0。 leiji_weight=0。 TR0=0。 system()。 leiji_count++。 init_1602()。 } mm: P3=0xf0。}//顯示重量 else {weight_shuzhi(weight)。dat10) { *s=dat。goto mm。 39。 qi_weight=0。 pricetable[2]=0。 leiji_weight=0。 TR0=0。 system()。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXR