数字电子秤的设计与实现开题报告.doc

开题报告表课题名称数字电子秤的设计与实现课题来源课题类型指导教师陈朝阳学生姓名张国海学 号201110711237专 业电子科学与技术11421. 课题意义电子秤是科学研究、工业生产和人民生活必需的计量器具。其设计智能化、高精度、多维度测量的电子秤具有较高的现实意义。称重技术作为一种计量手段，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。而单片机在电子称的研究和制作当中发挥了重要作用并且电子称体现了单片机的诸多功能，因此对于学习电子的学生来说，学习应用单片机是非常重要的。2. 设计要求，思路以及预期效果2.1设计要求课程设计的主要内容是以下几个方面：1、压力传感器控制单元设计 2、设计单片机控制系统的人机界面3、数据采集和处理功能软件设计4、单片机系统控制显示称重物体重量、单价等数据针对以上主要内容，对于数字电子秤的设计与实现的设计要求。1、称重范围0-15千克2、可存储单价等信息3、可显示单价、称重物体重量、总价等数据4、具有超重报警功能2.2设计思路设计中采用单片机为主控芯片，其主要的设计思路是，利用压力传感器采集重量信息，数据通过模数转换电路以后，送入单片机处理判断，然后送给LCD显示器进行显示以及报警电路。键盘对单片机进行系统控制，实现人机交互。设计主要结构如图1所示。图1 设计结构图 2.3设计的预期效果 根据要求设计的数字电子秤能够测量重量信息，并且在人为输入具体的商品后，能显示出商品的单价和总金额。在超重的情况下，能够发出警告信号，给予超重提醒。3. 课题中的主要问题，资料文献收集以及解决问题的方法3.1课题中的主要问题根据课题的要求和需要实现的功能，课题中主要有以下几个问题。1、 如何能够较为稳定的采集到重量的信息？2、 该怎么选择A/D转换芯片？能否达到精度的要求？3、 键盘如何选择？交互的键盘程序如何编写？4、 LCD显示怎么处理？3.2 资料文献收集 面对上述的主要问题，查阅了以下的相关文献。1 刘九卿.21世纪初我国称重传感器技市肋发展与展望J.衡器,1999(07):2-6.2 许晓彤.基于单片机的电子秤设计J.自动化计量仪器,2012(07):69-72.3 钱刘宸.轻松学习单片机J.西北工业大学学报,2013(02):86-87.4 倪云峰.单片机原理与应用M.西安：西安电子科技大学出版社，2009.5 张寅.一种基于单片机的电子秤模型实现J.华中科技大学学报,2009(05):65-70.6 华成英,童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2006.7 杨青锋,王辉.影响称重传感器产品质量的关键环节J.称重知识,2012(11):38-42.8 陈静.单片机应用系统中的编程语言J.静淮北职业技术学院报,2009(02):43-44.9 谭浩强.C程序设计M第三版.北京：清华大学出版社,2005.10 阎石.数字电子技术基础M第五版.北京：高等教育出版社,2006.11 江海山.仪表检测与转换技术J.烟草科技,1993(04):19-21.12 孙莉.多功能精准电子秤的设计与实现J.德州学院机电学院报,2013(04):203-204.13Wang Xiao-ming,AmitPatelBtech Switching Power Supply for Low Power Experiments J.TheChinesePeoplesArmedPoliceForcesAcadem，2010(06):27-27.14The Technique of EMI Control for LCD Display Transfer System J. Changchun University ofScienceandTechnology，2008(11):1-2.15WRIGHT,Hugh,Charles.ELECTRONICSALESP.US:PCT/GB/2004/000316,2004-08-053.3 问题的解决方法1、 对于问题一，要采集到重量的信息，必须用到压力传感器。在选择传感器时需要考虑到稳定性、精度等级、灵敏度、安装环境等问题。压力传感器有电容式压力传感器，电阻应变式压力传感器。其中由于电容式压力传感器的稳定性较差，所以采用电阻应变式压力传感器，同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求使用具有温度补偿能力的电阻应变式压力传感器。2、 A/D转换部分是整个设计的关键，这一部分处理不好，会使得整个设计毫无意义。因此要选择合适转换芯片。主要的A/D转换芯片有以下几种类型。 （1）并行比较A/D转换器：转换速度快，采样的频率高。但是A/D转换的抗干扰能力差，其分辨率一般不高于8位。 （2）逐次逼近型A/D转换器：这一类型ADC的优点：高速，采样速率可达1MSPS；与其它ADC相比，功耗相当低；在分辨率低于12位时，价格较低。缺点：在高于14位分辨率情况下，价格较高。 （3）积分型A/D转换器：其优点是分辨率高，可达22位；功耗低、成本低。但是转换速率低。 （4）压频变换型ADC：精度高、价格较低、功耗较低。缺点是：类似于积分型ADC，其转换速率受到限制。根据系统的精度要求以及综合的分析其优点和缺点，本设计采用了12位A/D转换器ADC0832。ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V之间。芯片转换时间仅为32S。3、 设计中要求能够人机交互，所以需要用到键盘。由于需用的按键的数量较多，为了减少I/O口的占用，使得电路的整体结构能够比较的简介，采用4*4的矩阵键盘。同时在编程时，单片机定时进行查询。首先单片机发送行扫描代码，然后进行列扫描，当发现某一列出现了低电平时，即返回相应的键盘值。若没有发现则说明当前行没有键按下，行扫描右移一位，继续执行列扫描。单片机根据相应的键值，即可确定被按下的键。4、 本设计采用LM4229液晶显示器，LM4229是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及240X128全点阵液晶显示器组成，可完成图形和汉字的显示。LM4229液晶能够显示比较复杂的汉字和图形，首先必须对其写入控制操作字，包括图形的显示方式，字体的模式。然后写入初始行地址，指针自动左移，直到写完全部数据为止。 write_data(place&0xff);/写入地址高位write_data(place/256);/写入地址地位 write_com(0x24);/地址设置 write_com(0xb0);/设置数据自动写 write_data(ASC_MSK(c1-0x20)*16+k);write_com(0xb2);/自动复位place=place+30;4. 任务完成的阶段内容及时间安排 第1、2周根据设计要求查阅相关的资料文献。 第3、4周对系统的硬件电路进行设计，完成器件的选择。 第5、6周对电路的软件系统进行设计，并完成功能调试。 第7、8周完成实物的设计和调试。 第9周撰写毕业论文，并完成修改。5.完成设计所具备的条件因素本次毕业设计既有硬件电路，也有软件系统。所以在设计过程中需要用到Proteus和Keil等软件进行仿真和编程。该毕业设计是实物设计，因此除了相应的软件的使用以外，还需要院校提供实物设计所需的元器件和制作的工具设备。