电子秤毕业设计毕业论文

摘 要随着微电子技术的应用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。为了改变传统称重工具在使用上存在的问题，在本设计中将智能化、自动化、人性化用在了电子秤重的控制系统中。本系统主要由单片机来控制，测量物体重量部分由称重传感器及A/D转换器组成，加上显示单元，此电子秤俱备了功能多、性能价格比高、功耗低、系统设计简单、使用方便直观、速度快、测量准确、自动化程度高等特点。本设计以AT89S52单片机为主控芯片，实现电子秤的基本控制功能。在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步的设计各个单元功能模块，系统的硬件部分可以分为最小系统、数据采集和人机交互界面三大部分。最小系统部分主要包括AT89S52以及复位电路和晶振电路；数据采集部分由稳重传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成，包括仪表放大器INA122和A/D转换器ADC0804；人机交互界面为键盘输入、点阵式液晶显示和语音报价，主要使用4*4矩阵键盘、1602液晶显示模块和电子秤专用语音芯片SC1010B；软件部分应用单片机C语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该电子秤可以实现基本的称重功能,可以设置单价，还具有累加和报价功能。整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，具有一定的开发价值。 关键词：AT89S52，称重传感器，A/D转换器，LCD显示器IIABSTRACTWith the application of micro-electronics technology, tradition ponderation instrument used in market has been not satisfaction with hunman requirements already. In order to make up for the traditional apparatus shortcoming, we improve the apparatuss control system with intelligence and automation. This system is mainly controlled by microcontroller, the section of height measurement accomplish by supersonic sensor, the section of weight measurement accomplish by weight sensor and A/D transformer, this apparatus have many characteristic such as having more function, consume less energy, small and move easily, low price, measure precisely, the speed is quick, automatic work without people and so on.This design as the controller chip AT89S52 SCM, realize the basic electronic scale control function. In the design of the system, in order to better the modular design method, the design of the step each unit function module, the systems hardware parts can be divided into the smallest system, data acquisition and man-machine interface of three.Minimum system mainly including part and reset circuit AT89S52 crystal vibration circuit; Data acquisition in part by the steady sensors, signal processing and level before A/D conversion parts, including instrumentation amplifier INA122 and A/D converter ADC0804; The man-machine interface for keyboard input,Dot-matrix LCD display and voice offer, the main use 4*4 matrix keyboard, 1602 LCD module and electronic scales special voice chip SC1010B; Application software of single chip microcomputer C programming language, realize the design of all control function. The electronic scales can realize the basic weighing function, can set the price,Also has the accumulation and offer function. The whole system structure is simple, easy to use, the function is all ready, has some of the development value.KEYWORDS:AT89S52，ponderation sensor，A / D converter，LCDDisplay目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 称重技术和衡器的发展11.2 电子秤的组成11.2.1 电子秤的基本结构11.2.2 电子秤的工作原理21.2.3 电子秤的计量性能21.3 设计思路32 系统方案论证与选型42.1 测量部分42.2 放大部分52.3 A/D转换部分62.4 控制器部分82.5 显示部分82.6 键盘部分112.7 语音部分123 硬件电路设计133.1 AT89S52的最小系统电路133.1.1、单片机芯片AT89S52介绍：133.1.2、单片机管脚说明：133.1.3、AT89S52的最小系统电路构成：153.2数据采集电路163.2.1测量电路及放大电路163.2.2 A/D转换电路173.3显示电路193.4语音电路204 系统软件设计224.1主程序流程图234.2 A/D转换子程序流程图244.3键盘扫描子程序流程图264.4显示子程序流程图285 总结31致 谢32参 考 文 献33附录134附录247ii河南理工大学毕业设计（论文）说明书1 绪论 1.1 称重技术和衡器的发展称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。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。因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。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。1.2 电子秤的组成1.2.1 电子秤的基本结构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。不管根据什么原理制成的电子秤均由以下三部分组成：（1）承重、传力复位系统 它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。(2)称重传感器即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。(3)测量显示和数据输出的载荷测量装置即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转换、电流源或电压源、调节器、补尝元件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印、数据传输和存贮器件等）。这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中，通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显示等环节。1.2.2 电子秤的工作原理当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正比关系)的电信号(电压或电流等)。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。1.2.3 电子秤的计量性能电子秤的计量性能涉及的主要技术指标有：量程、分度值、分度数、准确度等级等。（1）量程：电子衡器的最大称量Max，即电子秤在正常工作情况下，所能称量的最大值。（2）分度值：电子秤的测量范围被分成若干等份，每份值即为分度值。用e或d来表示。（3）分度数：衡器的测量范围被分成若干等份，总份数即为分度数用n表示。电子衡器的最大称量Max可以用总分度数n与分度值d的乘积来表示，即Max = n d（4）准确度等级国际法制计量组织把电子秤按不同的分度数分成、四类等级，分别对应不同准确度的电子秤和分度数n的范围，如表1-1所示：表1-1电子秤等级分类标志及等级电子秤种类分度数范围特种准确度基准衡器n 100 000高准确度精密衡器10 000 n 100 000中准确度商业衡器1 000 n 10 000普通准确度粗衡器100 输入值，则寻找位=该假设位=0）第四次寻找结果：11010000 （若假设值输入值，则寻找位=假设位=1）第五次寻找结果：11010000 （若假设值输入值，则寻找位=该假设位=0）第六次寻找结果：11010100 （若假设值输入值，则寻找位=假设位=1）第七次寻找结果：11010110 （若假设值输入值，则寻找位=假设位=1）第八次寻找结果：11010110 （若假设值输入值，则寻找位=该假设位=0） 这样使用二分法的寻找方式，只要8次寻找，就能完成转换的动作。其规格及引脚图如图3-3所示：图3-3：ADC0804规格及引脚分配图其引脚功能如下：/CS：芯片片选信号，低电平有效，即/CS=0,该芯片才能正常工作，在外接多个ADC0804芯片时，该信号可以作为选择地址使用，通过不同的地址信号使能不同的ADC0804芯片，从而可以实现多个ADC通道的分时复用。/WR:启动ADC0804进行ADC采样，该信号低电平有效，即/WR信号由高电平变成低电平时，触发一次ADC转换。/RD:低电平有效，即/RD=0时，可以通过数据端口DB0DB7读出本次的采样结果。UIN（+）和UIN（-）：模拟电压输入端，模拟电压输入接UIN（+）端，UIN（-）端接地。双边输入时UIN（+）、UIN（-）分别接模拟电压信号的正端和负端。当输入的模拟电压信号存在“零点漂移电压”时，可在UIN（-）接一等值的零点补偿电压，变换时将自动从UIN（+）中减去这一电压。VREF/2：参考电压接入引脚，该引脚可外接电压也可悬空，若外界电压，则ADC的参考电压为该外界电压的两倍，如不外接，则Vref与Vcc共用电源电压，此时ADC的参考电压即为电源电压Vcc的值。CLKR和CLKIN：外接RC电路产生模数转换器所需的时钟信号，时钟频率CLK = 1/1.1RC，一般要求频率范围100KHz1.28MHz。AGND和DGND：分别接模拟地和数字地。/INT:中断请求信号输出引脚，该引脚低电平有效，当一次A/D转换完成后，将引起/INT=0，实际应用时，该引脚应与微处理器的外部中断输入引脚相连（如51单片机的INT0,INT1脚），当产生/INT信号有效时，还需等待/RD=0才能正确读出A/D转换结果，若ADC0804单独使用，则可以将/INT引脚悬空。DB0DB7：输出A/D转换后的8位二进制结果。A/D转换电路如下图所示：图3-4 A/D转换电路3.3显示电路字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，本设计采用16*2行的模块。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，使用仿便简单。1602液晶模块各引脚接口说明如表3-2所示：表3-2 LCD引脚功能表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极1602液晶模块与单片机连接图如下所示：图3-5显示电路3.4语音电路电子秤专用语音芯片sc1010b储存的语音内容如表3-3所示，每次发脉冲触发信号前先发RST复位脉冲，等待100us后，再发触发信号,发N个触发信号放第N段语音。表3-3语音内容地址语音内容地址语音内容1无14千2015点3116元4217角5318分6419单价7520公斤8621金额9722重量10823总计11924您好12十25谢谢13百电子秤专用语音芯片sc1010b的引脚功能如表3-4所示：表3-4引脚功能脚号名称功能1RST脉冲计数复位2CNT脉冲触发信号3BUSY工作状态反馈4IONC5VSS电源负6PWM1NC7VDD电源正8PWM2/DACDAC 信号输出电子秤专用语音芯片sc1010b与单片机连接图如图3-6所示：图3-6语音电路4 系统软件设计程序设计是一件复杂的工作，为了把复杂的工作条理化，就要有相应的步骤和方法。其步骤可概括为以下三点： 分析系统控制要求，确定算法：对复杂的问题进行具体的分析，找出合理的计算方法及适当的数据结构，从而确定编写程序的步骤。这是能否编制出高质量程序的关键。 根据算法画流程图：画程序框图可以把算法和解题步骤逐步具体化，以减少出错的可能性。编写程序：根据程序框图所表示的算法和步骤，选用适当的指令排列起来，构成一个有机的整体，即程序。程序数据的一种理想方法是结构化程序设计方法。结构化程序设计是对利用到的控制结构类程序做适当的限制，特别是限制转向语句(或指令)的使用，从而控制了程序的复杂性，力求程序的上、下文顺序与执行流程保持一致性，使程序易读易理解，减少逻辑错误和易于修改、调试。4.1主程序流程图图4-1主程序流程图主程序如下：void main()lcdini();date=0; rst=1; delayus(13); rst=0; delayus(13);while(1)key=jpsm();weight=adc0804();if(key=11)price=djsz();sjxs(weight,price);if(key=15)speaks();4.2 A/D转换子程序流程图图4-2A/D转换流程图A/D转换子程序如下：uint adc0804()/AD转换子程序uint i,ad10,adv,adc;static uint pi;float fad;if(key=14) pi=0;for(i=0;i4)/四舍五入adc=adc+10;adc=adc/10;if(key=12)/去皮pi=adc;return (adc-pi);4.3键盘扫描子程序流程图图4-3 键盘扫描流程图键盘扫描子程序如下：uchar jpsm()/键盘扫描uchar num=16;/num是键值，没键按下时是16uchar i=0;/按键松开标志P3=0xf0;if(P3!=0xf0) delayms(10);/延时消抖if(P3!=0xf0) switch(P3)case 0x70:num=0;break; case 0xb0:num=1;break; case 0xd0:num=2;break; case 0xe0:num=3;break; d