【正文】 .............................................................................24 系統(tǒng)按鍵調(diào)整部分流程圖 .........................................................................................................25第四章　 系統(tǒng)的制作、安裝與調(diào)試 ........................................................................................................26 電路的繪制與 PCB 板的制作 ....................................................................................................26 系統(tǒng)的調(diào)試 .................................................................................................................................27第五章 總結(jié)與體會(huì) ................................................................................................................................28 總結(jié) ...........................................................................................................................................28 體會(huì) ...........................................................................................................................................29參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................................30致謝 ............................................................................................................................................................31 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 第 1 章 緒論 課題背景與研究意義 電子秤作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。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)營管理等多方面的作用。電子秤是稱重技術(shù)中的一種新型儀表，廣泛應(yīng)用于各種場合。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，再從集成電路式到目前的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子計(jì)價(jià)秤。現(xiàn)今電子衡器制造技術(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(dòng)態(tài)稱重發(fā)展；計(jì)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。電子稱重的實(shí)現(xiàn)首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2放大后的模擬電壓信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng)過單片機(jī)控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體的重量。其中數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器、信號(hào)的前級(jí)處理和 A/D 轉(zhuǎn)換部分組成。此部分對(duì)軟件的設(shè)計(jì)要求比較高，系統(tǒng)的大部分功能都需要軟件來控制。 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)。本課題在電子稱的基本功能基礎(chǔ)上擴(kuò)展了電子日歷及時(shí)鐘功能。單片機(jī)最小系統(tǒng)部分主要包括 STC89C52RC 和經(jīng)典復(fù)位電路；數(shù)據(jù)采集部分由稱重傳感器、信號(hào)放大和 A/D 轉(zhuǎn)換部分組成，信號(hào)放大和A/D 轉(zhuǎn)換部分主要由專用型高精度 24 位 AD 轉(zhuǎn)換芯片 HX711 實(shí)現(xiàn)；人機(jī)交互界面為鍵盤輸入和點(diǎn)陣式液晶顯示，主要使用 4*4 矩陣鍵盤和 1602 液晶顯示器，可以方便的輸入數(shù)據(jù)和直觀的顯示數(shù)據(jù)；時(shí)鐘模塊主要由時(shí)鐘芯片 DS1302 和時(shí)鐘電路組成；語音報(bào)數(shù)模塊可語音報(bào)讀電子秤系統(tǒng)的重量、單價(jià)、金額等語音內(nèi)容，主要由 SC1010B電子稱專用語音芯片實(shí)現(xiàn)。） ；2）系統(tǒng)應(yīng)具備輸入單價(jià)，計(jì)算總價(jià)及語音報(bào)價(jià)的功能；3）系統(tǒng)超出最大測量范圍 5Kg 時(shí)應(yīng)有報(bào)警指示功能（蜂鳴器報(bào)警提示） ；4）該電子稱設(shè)計(jì)需完成電子日歷及時(shí)鐘顯示功能的擴(kuò)展。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案結(jié)合所學(xué)知識(shí)，通過查找資料和論證，可通過以下方案來實(shí)現(xiàn)課題要求實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)，各方案介紹如下所述。由此設(shè)計(jì)出的電子秤系統(tǒng)，硬件部分簡單，接口電路易于實(shí)現(xiàn)，并且在編程時(shí)大大減少程序量，在電路結(jié)構(gòu)上只有簡單的輸出輸入關(guān)系。由于數(shù)碼管只能實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)字和英文字符的顯示，不能顯示漢字以及其他的復(fù)雜字符，不能達(dá)到顯示購物清單的要求。方案二 在前一種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加一鍵盤輸入裝置，增加外界對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)設(shè)定，使電子稱實(shí)現(xiàn)稱重計(jì)價(jià)的功能。在顯示重量時(shí)，如果數(shù)碼管沒有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度必受到限制，所以此方案需要較多的數(shù)碼管接入電路中。方案三 前端信號(hào)處理時(shí)，選用放大、信號(hào)轉(zhuǎn)換等措施來增加信號(hào)采集強(qiáng)度但會(huì)增加相應(yīng)的設(shè)計(jì)成本；顯示方面采用具有字符圖文顯示功能的 LCD 顯示器。結(jié)構(gòu)簡圖如下圖 13 所示：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)放大圖 3 帶有鍵盤輸入及液晶顯示的結(jié)構(gòu)簡圖鑒于上述三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到系統(tǒng)的實(shí)用性及成本的可行性的前提下，設(shè)計(jì)完成了最終的電子稱方案，最終的硬件設(shè)計(jì)方案圖如圖 4所示，該方案增加了電子日歷功能，從而使本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能得到了很好的擴(kuò)展與應(yīng)用。不管根據(jù)什么原理制成的電了秤均由以下三部分組成：1） 承重、傳力復(fù)位系統(tǒng)它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體，一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、盧表面諧振式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。3) 測量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測量裝置 即處理稱重傳感器信號(hào)的電子線路（包括放人器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào)節(jié)器、補(bǔ)嘗元件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等） 。在數(shù)字式的測量電路中，通常包括前置放大、濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6波后再由模／數(shù)( A/D)器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的 CPU 處理，CPU 不斷掃描鍵盤和各功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運(yùn)算。一般地信號(hào)的放大、濾波、A/D 轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。(1) 量程：電子衡器的最大稱量 Max，即電子秤在正常工作情況下，所能稱量的最大值。用 e 或d 來表示。電子衡器的最大稱量 Max 可以用總分度數(shù) n 與分度值 d 的乘積來表示，即Max=nAT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳中有 2 個(gè)專用于主電源引腳，2 個(gè)外接晶振的引腳，4 個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32 條輸入輸出 I/O 引腳 (5?。其工作原理是基于某些材料受力后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力或壓力的測量。功率小，輸出的能量微弱，電纜的分布電容及噪聲干擾影響輸出特性，這對(duì)外接電路要求很高。電阻應(yīng)變片式電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨(dú)作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為△R/R 后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很微小，難以直接精確測量，且不便處理。其轉(zhuǎn)換電路常用測量電橋。圖 22 為一直流供電的平衡電阻電橋， 接直流電源 E：inE圖 22 傳感器內(nèi)部連接圖當(dāng)電橋輸出端接無窮大負(fù)載電阻時(shí)，可視輸出端為開路，此時(shí)直流電橋稱為電壓橋，即只有電壓輸出。式（）稱平衡條件。 若差動(dòng)工作，即 R1=R△R,R2=R+△R,R3=R△R，R4=R+△R,按式（） ，則電橋輸出為 () k? 應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)：（1）應(yīng)用和測量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機(jī)械量傳感器。（3）結(jié)構(gòu)輕小，對(duì)試件影響小， 對(duì)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可在高溫、高壓、強(qiáng)磁場等特殊環(huán)境中使用，頻率響應(yīng)好。 通過對(duì)壓力傳感器與電阻應(yīng)變式傳感器比較分析，最終選擇了第二種方案。我們選擇的是電阻應(yīng)變片壓力傳感器，量程為 5Kg，精度為 % ，滿足本系統(tǒng)的精度要求。 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(shí) 鐘 振 蕩 器 等 其 它 同 類 型 芯 片 所 寧波工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11需 要 的 外 圍 電 路 ， 具 有 集 成 度 高 、 響 應(yīng) 速 度 快 、 抗 干 擾 性 強(qiáng) 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 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(hào) 由 管 腳 驅(qū) 動(dòng) ， 無 需 對(duì) 芯 片 內(nèi) 部 的 寄 存 器 編 程 。 通道 A 的 可 編 程 增 益 為 128 或 64， 對(duì) 應(yīng) 的 滿 額 度 差 分 輸 入 信 號(hào) 幅 值 分 別 為177。40mV。 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(zhuǎn) 換 器 提 供 電 源 ， 系 統(tǒng)板 上 無 需 另 外 的 模 擬 電 源 。 上 電 自 動(dòng)復(fù) 位 功 能 簡 化 了 開 機(jī) 的 初 始 化 過 程 。圖 23 HX711 管 腳 定 義HX711 典 型 應(yīng) 用 電 路 如 圖 24 所 示 。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示） ；按能顯示多少個(gè)“8”可分為 1 位、2 位、4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。方案二 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。具體引腳說明如