【正文】
3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .....................................16
數(shù)據(jù)采集部分 ...................................16
稱重傳感器 .................................. 16
信號(hào)放大處理 ............................... 17
信號(hào)轉(zhuǎn)換 .....................................17
單片機(jī)控制部分 .................................. 18
人機(jī)交互部分 .................................... 19
鍵盤 ........................................... 19
LCD ........................................... 20
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .......................................21 編程語(yǔ)言的選擇 ..................................21
主程序流程圖 .................................. 22
5 電子稱稱重調(diào)試 .................................... 23
結(jié)論 ..................................................24
致謝 ................................................ 25
參考文獻(xiàn) ............................................. 25
附錄 ............................................... 26附錄1 仿真圖 ..........................................26
附錄2 C語(yǔ)言源程序.................................... 26基于單片機(jī)的電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著自動(dòng)稱量技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬稱重系統(tǒng)在測(cè)量精度、測(cè)量功能及性價(jià)比都不能滿足人們的要求，單片機(jī)及集成電路的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)具有良好性能的電子稱重系統(tǒng)提供了條件，該課題設(shè)計(jì)一種由單片機(jī)控制的電子稱系統(tǒng)，通過(guò)壓力傳感器感應(yīng)物品重量，并由信號(hào)放大處理電路及A/D裝換電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)的處理與控制，并通過(guò)LED進(jìn)行重量的顯示。該電子稱設(shè)計(jì)由稱重傳感器，前端放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)控制電路，顯示電路，穩(wěn)壓電源等各部分組成。軟件部分采用單片機(jī)C語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了該設(shè)計(jì)的全部控制功能。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，功能齊全，精度高，具有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值。在日常生活中，到處必須用到稱。隨著人們生活水平的不斷提高，商業(yè)行為也越來(lái)越現(xiàn)代化，人們對(duì)商品度量的速度和精度也提出了新的要求。相比傳統(tǒng)的機(jī)械式稱量工具，電子稱具有稱量精度高、裝機(jī)體積小、應(yīng)用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，功能更加齊全的高精度的先進(jìn)電子稱將會(huì)不斷問(wèn)世，其應(yīng)用范圍也會(huì)更加拓寬。而且目前市場(chǎng)上電子稱產(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(shù)力量薄弱，設(shè)備不全，缺乏產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力，產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。
電子稱的發(fā)展及研究成果 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 從國(guó)際上看，隨著二十世紀(jì)初戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)繁榮，為了把稱重技術(shù)引入到生產(chǎn)工藝過(guò)程中去，對(duì)稱重技術(shù)提出了新的要求，希望稱重過(guò)程自動(dòng)化，為此電子技術(shù)滲入衡器制造業(yè)。在1960年開(kāi)發(fā)出了與衡器相聯(lián)的專門稱重值打印機(jī)。電子稱的發(fā)展過(guò)程與其他事物一樣，也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、又粗糙到精密、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(guò)程。這是由于電子衡器不僅給出質(zhì)量或重量信號(hào)，而且也能作為總系統(tǒng)中的一個(gè)單元承擔(dān)著控制和檢驗(yàn)功能，從而推進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易交往的自動(dòng)化和合理化。現(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(chǔ)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)域中不可或缺的組成部分。
回首國(guó)內(nèi)，我國(guó)的衡器在20世紀(jì)40年代以前還全是機(jī)械式的，40年代開(kāi)始發(fā)展了機(jī)電結(jié)合式的衡器。80年代以來(lái)，我國(guó)通過(guò)自行研究引進(jìn)消化吸收和技術(shù)改造。目前，由于電子衡器具有稱量快、讀數(shù)方便、能在惡劣條件下工作、便于與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)稱重技術(shù)和過(guò)程控制的自動(dòng)化特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、能源交通、商業(yè)貿(mào)易和科學(xué)技術(shù)等各個(gè)部門、隨著稱重傳感器技術(shù)以及超大規(guī)模集成電路和微處理器的進(jìn)一步發(fā)展，電子稱重技術(shù)及其應(yīng)用范圍將更進(jìn)一步的發(fā)展，并被人們?cè)絹?lái)越重視。 目前電子稱的附加功能主要有以下幾種：
（1）具有皮重、凈重顯示、語(yǔ)音播報(bào)等功能。目前的電子稱有附加多種計(jì)算和數(shù)據(jù)處理功能， 以滿足多種使用的要求。由于目前在設(shè)計(jì)電子稱系統(tǒng)時(shí)大量地采用集成芯片，因此電子稱系統(tǒng)已經(jīng)擺脫了以往的電子模式，正趨向智能化多元化方向發(fā)展。電子稱由于自身的精度高、功能強(qiáng)和使用方便，實(shí)際使用的電子稱有較高的性價(jià)比，在很多領(lǐng)域完全可以取代那些機(jī)械式的稱重工具。目前，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微處理器應(yīng)用技術(shù)的日趨成熟，必將推進(jìn)基于微處理器為核心的電子稱系統(tǒng)功能的日趨完善，因此多元化智能電子稱具有廣泛的應(yīng)用前景和開(kāi)發(fā)價(jià)值！
研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 電子稱的設(shè)計(jì)首先是通過(guò)壓力傳感器采集到被測(cè)物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。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，并送到主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制譯碼顯示器，從而顯示出被測(cè)物體的重量。
（1）掌握單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)。
（3）靈活應(yīng)用C語(yǔ)言等開(kāi)發(fā)環(huán)境完成系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。 電子稱原理及基本思路 系統(tǒng)工作原理 電子稱的工作原理是通過(guò)稱重傳感器采集到被測(cè)物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路 微控制器技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子產(chǎn)品的更新速度達(dá)到了日新月異的地步。其中數(shù)據(jù)采集模塊由稱重傳感器、前端信號(hào)放大器件、A/D轉(zhuǎn)換組成。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案稱重傳感器測(cè)量物體后，選用前置放大、A/D轉(zhuǎn)換等措施，在這個(gè)環(huán)節(jié)中使用信號(hào)放大和AD轉(zhuǎn)換之間獨(dú)立的器件，在顯示方面采用LED顯示器，增加了鍵盤控制（如圖21）。采用LED顯示。同時(shí)LED具有高亮度，高刷新率的優(yōu)點(diǎn)，能提供寬達(dá)160176。圖21 傳感器的選型傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域?，F(xiàn)代科技的快速發(fā)展使人類社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代，在信息時(shí)代人們的社會(huì)活動(dòng)將主要依靠對(duì)信息資源的開(kāi)發(fā)和獲取、傳輸和處理，而傳感器處于自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)之首，是感知獲取與檢測(cè)信息的窗口；傳感器處于研究對(duì)象與測(cè)控系統(tǒng)的接口位置，因此，傳感器的地位與作用特別重要。我們選擇的是 LPSIII 型傳感器，量程 20Kg ，%， 。其原理如下圖22所示。為此，測(cè)量電路中常設(shè)有模擬放大環(huán)節(jié)。 放大器的輸入信號(hào)一般是由傳感器輸出的。因此，一般對(duì)放大器有如下一些要求： （1）輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于信號(hào)源內(nèi)阻。
（2）抗共模電壓干擾能力強(qiáng)。從而保證放大器輸出性能穩(wěn)定。具體方案：高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器。 圖23電阻 R1 、 R2 電容 C1 、 C2 、 C3 、 C4 用于濾除前級(jí)的噪聲， C1 、 C2 為普通小電容，可以濾除高頻干擾， C3 、 C4 為大的電解電容，主要用于濾除低頻噪聲。輸出級(jí)為反向放大器，所以輸出電阻不是很大，比較符合應(yīng)用要求。實(shí)際測(cè)量，每一級(jí)運(yùn)放都會(huì)引入較大噪聲。 A/D轉(zhuǎn)換器選型A/D轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會(huì)使得整個(gè)設(shè)計(jì)毫無(wú)意義。 在選擇A/D轉(zhuǎn)換器的時(shí)候應(yīng)該遵循以下原則：
（1）A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)：A/D 轉(zhuǎn)換器決定分辨率的高低。
（2）A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率：不同類型的A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率大不相同。逐次逼近型屬于中速A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為納秒級(jí)，用于個(gè)通道過(guò)程控制和聲頻數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
（4）A/D 轉(zhuǎn)換器的晶閘管現(xiàn)象：其現(xiàn)象是在正常使用時(shí)，A/D 轉(zhuǎn)換器芯片電流驟增，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)燒壞芯片。由于它體積小，兼容性，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。引腳圖如圖24。C to +70176。C to +85176。
（2）CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/使用。
（4）GND 芯片參考0 電位（地）。
（6）DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。
（8）Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。 人機(jī)交互部分 鍵盤輸入 鍵盤輸入是人機(jī)交互界面中重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受用戶指令的直接途徑。鍵盤由許多鍵組成，每一個(gè)鍵相當(dāng)于一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)鍵按下時(shí)，觸點(diǎn)閉合，當(dāng)鍵松開(kāi)時(shí)，觸點(diǎn)斷開(kāi)。因此，相對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)鍵盤接口信號(hào)是輸入信號(hào)。如圖25所示。 數(shù)據(jù)采集部分由PM23型稱重傳感器、LM358放大器件、A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832等部分組成。如圖31圖31 當(dāng)垂直正壓力P作用于梁上時(shí)，梁產(chǎn)生形變，電阻應(yīng)變片R1，R3受壓彎拉伸，阻值增加；R2，R4受壓縮，阻值減??；電橋失去平衡，產(chǎn)生不平衡電壓，與作用在傳感器上載荷P成正比，從而將非電量轉(zhuǎn)化成為電量輸出。
圖32 信號(hào)放大處理 采用LM358放大電路，4端接收PM23型稱重傳感器的正負(fù)信號(hào)，經(jīng)過(guò)358的放大電路處理放大后傳輸?shù)紸DC0832。由于ADC0832為雙通道A/D轉(zhuǎn)換，采用CH0通道輸入，CS端片選使能，接單片機(jī)的P24端，VCC接電源正，GND接地，CLK為芯片時(shí)鐘輸入，接單片機(jī)的P25端，DI、DO共同接P26端。ATMEL公司是美國(guó)20世紀(jì)80年代中期成立并發(fā)展起來(lái)的半導(dǎo)體公司。其推出的AT89系列單片機(jī)，在世界電子技術(shù)行業(yè)中引起了極大的反響，在國(guó)內(nèi)也受到廣大用戶歡迎。引腳封裝如下圖35所示:圖35 人機(jī)交互部分 鍵盤 在該課題設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)單運(yùn)用了鍵盤按鈕的功能，在單片機(jī)的復(fù)位開(kāi)關(guān)上采用了鍵盤，使用鍵盤可以使該電子稱設(shè)計(jì)更顯人性化。管腳與單片機(jī)的P0^0P0^7端相接。如果是機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)人員，往往需要同時(shí)考慮單片機(jī)的軟硬件資源分配。其步驟可概括為以下三點(diǎn)：
（1）分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行具體的分析，找出合理的計(jì)算方法及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。
（2）根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯(cuò)的可能性。 程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。 根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主函數(shù)程序、按鍵子程序、LED顯示子程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、語(yǔ)音播報(bào)子程序組成。它既可以用來(lái)編寫計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)程序，也可以用來(lái)編寫一般的應(yīng)用程序。C語(yǔ)言是當(dāng)前最流行的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它像其它高級(jí)語(yǔ)言一樣，面向用戶，面向解題的過(guò)程，編程者不必熟悉具體的計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令；C