小巧智能电子称

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1、 烟 台 南 山 学 院单片机课程设计题目 小巧智能电子称 姓 名： 所在学院： 烟台南山学院 所学专业： 自 动 化 班 级： 0班 学 号： 2706 指导教师： 君 完成时间： 2013-12-3 摘 要电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数或特性。本文所设计的电子秤由三大部分组成：承重、传力复位系统；称重传感器；测量显示和数据输出的载荷测量装置。我们以本次“单片机课程设计”为契机，运用所学单片机，测控电路及现代检测技术相关知识并结合相关资料深入研究一种用单片机控制的高精度智能电子秤设计方案。这种高精度智能电子称体积小，计量准

2、确，携带方便，集质量称量功能与价格计算功能于一体，能满足商业贸易和居民家庭的使用需求。主要功能有去皮、计价、总计、单价设定、总量、单键、总计显示，过载报警等。这套电子称系统采用51系列AT89c51单片机作为主控芯片，用汇编语言进行软件设计，测量0500g电子秤，随时可改变上限阈值，并达到阈值报警的功能。主电路配以几个主要的集成电路器件设计成机构简单，功能齐全的小巧智能电子秤系统。本系统的设计思路是：利用电阻应变式传感器采集当前物重压力，利用全桥四壁电桥电路测量转换压力信号，利用专用仪表INA126放大器放大传感器输出的微弱模拟信号，利用A/D转换器ADC0809把模拟信号转变成数字信号，进行

3、模数转换，然后把数字信号输送到单片机中，单片机根据测量转换电路输出电压和标准重量的线性关系所建立的数学模型计算相应的重量传送到显示电路中去，由显示LED电路根据输入单价，准确计算出物品的金额，同时把重量、金额显示到LED上，它可以分析压力过量程，并发出超重（过载）提示。目 录1 绪论12 总体方案设计与论证23 硬件系统的方案设计与论证 33.1 数据采集43.1.1 压力传感器的选择43.1.2 测量转换电路与信号放大电路的选择63.2 信号放大电路73.3 数据采样保持器93.4 A/D转换电路ACD0809 10 3.3.1 ADC0809芯片介绍113.3.2 AT89c51单片机与A

4、DC0809接口电路123.5 单片机的选择 133.6 单片机测控系统的抗干扰设计 143.7 显示与单片机接口电路 153.8 矩阵键盘接口电路 153.9 系统报警电路 163.10 去皮功能清零键与单片机的接口电路 173.11 系统的电源电路设计 174 软件系统设计 184.1 数据采集子程序 184.1.1 系数调整 194.2 显示子程序 204.3 键盘扫描子程序 214.4 系统主程序 235 总结 246 参考文献287 附件一：系统总原理图29 附件二：系统程序30 1 绪论电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺

5、少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。电子秤是称重技术中的一种新型仪表，广泛应用于各种场合。电子秤与机械秤比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可在各种环境工作，重量信号可远传，易于实现重量显示数字化，易于与计算机联

6、网，实现生产过程自动化，提高劳动生产率。例如标签秤在超市中的应用已经是耳闻目睹的了。一张小小的标签包含着：品名、价格、重量等，一一列表在这小小的电子标签上。标签机的使用大大加快了销售速度，也方便了顾客。顶尖条码标签称有着许多卓越的特点，以太网功能使管理更加方便。因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。主要功能有去皮、计价、总计、单价设定、总量、单键、总计显示等。因此，本方案系统的设计关键是选择何种传感器，如何设计信号转换电路将检测到的模拟信号转换成数字信号及选择何种单片机作为主控芯片。另外，在扩展功能上，本设计增加设计了一个过载报警提示，大大提高到了系统的可靠性。在指导教师老师的指

7、导和带领下，通过本次单片机课程设计，培养了我及组员陈雅茹，王月同学理论联系实际的设计思想，训练综合运用传感器设计和有关课程的理论，结合实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固加深有关传感器、智能仪器、单片机、测控电路等方面的知识。我们在合理选择传感器及其他元件环节中，通过正确计算、选择各零件和元件参数，确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，了解和掌握检测系统综合设计过程和方法。最后，也大大提高了我们进行设计基本技能的训练。如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和数据处理及计算机应用的能力。2 总体方案设计与论证在最初

8、系统设计时，针对各个模块实现的功能来设计电子秤的总体方案有以下几种：方案一：以LED数码管显示为基础的系统结构结构简图如下所示：数据采集数码显示数据采集图1 数码管显示方案此方案利用LED数码管显示物体重量，简单可行，可以采用内部带有模数转换功能的单片机。由此设计出的电子秤系统，硬件部分简单，接口电路易于实现，并且在编程时大大减少程序量，在电路结构上只有简单的输出输入关系。缺点是：硬件部分简单，虽然可以实现电子称基本的称重功能，但是不能实现外部数据的输入，无法根据实际情况灵活地设定各种控制参数。由于数码管只能实现简单的数字和英文字符的显示，不能显示汉字以及其他的复杂字符，不能达到显示购物清单的

9、要求。又因为采用了具有模数转换功能的单片机，系统电路过于简单，系统硬件的扩展必受到限制，电子秤的功能过于单一，达不到设计的标准。为此在前一种方案的基础上我们队进行扩展，增加一键盘输入装置，增加外界对单片机内部的数据设定，使电子称实现称重计价的功能。数据采集单片机数码显示键盘输入结构简图如下图所示：图2 带外部扩展和键盘输入的结构简图此方案设计的电子秤，可以实现称物计价功能，能够显示单价、购物总额以及简单的货物代码等。如果称量物体重量较大或较小时将会影响电子称的精度。这样就会出现称量不准确。方案二：带过载报警和微信号放大的系统结构基于方案一中出现的问题，我们在前端信号处理时，选用放大、信号转换器

10、等措施，并加入过载报警电路，大大提高了电子称的准确性。结构简图如下图所示：测量转换电路信号转换电路单片机LED显示键盘输入数据采集重物称量报警抗干扰设计图3 电子称系统的组成结构图总体方案图综合比较方案一，方案二，我们可以看出方案二中系统的稳定性，安全性能大大得以提高，而且电子称的计价，去皮，总价，等功能都可以如方案一那样得以体现，所以在具体设计时，采用了第三种设计方案。总体方案图如图3所示。3 硬件系统的方案设计与论证3.1 数据采集3.1.1 压力传感器的选择传感器的定义：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件指传

11、感器中能直接感受被测量的部分，转换部分指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。本系统要运用传感器将物体重量在电子秤上产生的压力转换成电信号输出显示，所以此处应选择测量压力的传感器。据测控电路所学知识，我们知道测量压力的传感器有压电传感器；电容式传感器；电阻应变式传感器等，下面结合测控电路，现代检测技术知识分别对这几种传感器进行比较，以得出最优方案。方案一 压电传感器压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于“动态力学量”的测量，不适合测频率太