手提數(shù)字顯示電子秤設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書

1、專業(yè)綜合課程設(shè)計任務(wù)書 學(xué)生姓名: 楊 柳 專業(yè)班級: 電信 1005 班 指導(dǎo)教師: 李 達 工作單位: 信息工程學(xué)院 題 目: 手提數(shù)字顯示電子秤設(shè)計 初始條件: （1） 提供實驗室機房； （2） 模擬、數(shù)字電子技術(shù)的基本理論學(xué)習。 要求完成的主要任務(wù):(包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求,以及說明書撰寫等具體 要求): （1）電路由測量電路，差動放大電路，a/d 轉(zhuǎn)換電路，顯示電路組成； （2）測量電路采用電阻應(yīng)變式傳感器； （3）采用差動放大電路把傳感器輸出的微弱的模擬信號進行一定倍數(shù)的放大， 以滿足 a/d 轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求； （4）重范圍為 5kg； （5）對結(jié)果進行分析；

2、（6）要求閱讀相關(guān)參考文獻不少于 5 篇； （7）根據(jù)課程設(shè)計有關(guān)規(guī)范，按時、獨立完成課程設(shè)計說明書。 時間安排: (1) 布置課程設(shè)計任務(wù),查閱資料,確定方案 四天； (2) 進行編程設(shè)計 一周； (3) 完成課程設(shè)計報告書 三天； 指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日 系主任(或責任教師)簽名: 年 月 日 目錄 摘要摘要 .i 1.緒論緒論.1 1.1 電子稱的簡介 .1 1.2 電子稱的發(fā)展趨勢 .1 1.3 設(shè)計總體思路 .2 1.3.1 整體功能.2 1.3.2 主要技術(shù)指標.2 2.系統(tǒng)方案原理與選型系統(tǒng)方案原理與選型 .3 2.1 電子秤的工作原理 .3 2.2 電子秤的原理框圖 .3

3、2.3 控制器部分的選擇 .4 2.4 傳感器的選擇 .4 2.5 放大電路的選擇 .5 2.6 a/d 轉(zhuǎn)換器的選擇.6 2.7 鍵盤處理部分的選擇 .6 2.8 顯示電路部分的選擇 .7 2.9 報警電路部分的選擇 .7 2.10 電源電路部分的選擇 .7 3.系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)原理框圖.8 3.1 單片機 at89c51 控制電路.8 3.2 稱重傳感器模擬電路 .8 3.3 放大電路.9 3.4 ad 轉(zhuǎn)換電路 .10 3.5 矩陣鍵盤電路 .10 3.6 液晶屏電路.11 3.7 聲音報警電路 .11 3.8 電源電路.12 4.系統(tǒng)軟件設(shè)計流程系統(tǒng)軟件設(shè)計流程.13 4.1 系統(tǒng)主程

4、序的設(shè)計 .13 4.2 a/d 轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計.14 4.3 鍵盤模塊的設(shè)計 .14 4.4 聲光報警模塊的設(shè)計 .15 4.5 顯示模塊的設(shè)計 .15 5.系統(tǒng)集成環(huán)境系統(tǒng)集成環(huán)境.16 5.1 keil編譯環(huán)境.16 5.2 protues仿真.16 5.3 鍵盤定義說明 .16 5.3 鍵盤定義說明 .16 6.結(jié)果分析與改進結(jié)果分析與改進.16 6.1 結(jié)果分析.17 6.2 改進措施.17 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 .18 參考文獻參考文獻.19 附錄一：系統(tǒng)仿真效果圖附錄一：系統(tǒng)仿真效果圖.20 附錄二：系統(tǒng)程序代碼附錄二：系統(tǒng)程序代碼.21 專業(yè)綜合課程設(shè)計 i 摘要摘要 電子秤是

5、將檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理、數(shù)字技術(shù)等技術(shù)綜 合一體的現(xiàn)代新型稱重儀器，它與我們?nèi)粘Ｉ罹o密結(jié)合成為一種方便、快捷、 稱量精確的工具，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工廠生廠、集貿(mào)市場、超市、大型商場、 及零售業(yè)等公共場所的信息顯示和重量計算。 電子稱主要以單片機作為中心控制單元，通過稱重傳感器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換單 元，在配以鍵盤、顯示電路及強大軟件來組成。電子稱不但計量準確、快速方 便，更重要的自動稱重、數(shù)字顯示，對人們生活的影響越來越大，廣受歡迎。 本系統(tǒng)針對電子稱的自動稱重、數(shù)據(jù)處理等進行了設(shè)計和制作。為了闡明 用單片機是如何對采樣數(shù)據(jù)進行處理，對數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換、計算問題進行了 研究，討論了單片

6、機控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的計算問題。本文在給出智能電子稱硬件 設(shè)計的基礎(chǔ)上，詳細分析了電子稱的軟件控制方法。單片機控制的電子稱結(jié)構(gòu) 簡單，成本低廉，深受人們的喜愛，本文將對此進行詳細討論。 本課題設(shè)計的電子秤以 at89c51 單片機為主要部件，通過對硬件和軟件進 行設(shè)計而成。硬件由電阻應(yīng)變式稱重傳感器、at89c51 單片機、dac0832 和 lcd1602 液晶組成電子秤(測量范圍 05kg)。 設(shè)計結(jié)果證明，該系統(tǒng)顯示誤差小，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)合理，擴展能力強。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：s 型稱重傳感器、at89c51 單片機、a/d 轉(zhuǎn)換、矩陣鍵盤、1602 液晶 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 1 - 1.緒論

7、緒論 1.11.1 電子稱的簡介電子稱的簡介 稱重儀是電子衡器的一種，電子衡器是自動化稱重控制和貿(mào)易計量的重要 手段,對加強企業(yè)管理、嚴格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運輸、港口計量和科學(xué)研究 都起到了重要作用。電子衡器具有反應(yīng)速度快、測量范圍廣、應(yīng)用面廣、結(jié)構(gòu) 簡單、使用操作方便、信號遠傳便于計算機控制等特點，被廣泛應(yīng)用于煤炭、 石油、化工、電力、輕工、冶金、礦山、交通運輸、港口建筑機械制造和國防 等各個領(lǐng)域。 在工業(yè)現(xiàn)場和環(huán)境中干擾源是各種各樣的，如噪音干擾、工頻干 擾等，抗工頻干擾能力成為衡量電子衡器性能的重要指標。為了具備這一性能， 市場上的電子衡器的電路普遍較復(fù)雜，相對地，成本也較高。而本產(chǎn)品

8、電路簡 單，成本低，抗工頻干擾強，具有很好的推廣價值。 1.21.2 電子稱的發(fā)展趨勢電子稱的發(fā)展趨勢 電子秤的發(fā)展過程與其它事物一樣，也經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、由粗糙到精 密、由機械到機電結(jié)合再到全電子化、由單一功能到多功能的過程。近年來， 電子秤已愈來愈多地參與到數(shù)據(jù)處理和過程控制中?，F(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)、儲運技術(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 缺少的組成部分。 國外如美國、西歐等一些國家在 20 世紀 60 年代就出現(xiàn)了 0.1 %稱量準確 度的電子秤。 我國電子衡器從最初的機電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型， 我國電子衡器的技術(shù)裝備和檢測試驗手段基本

9、達到國際 90 年代中期的水平，少 數(shù)產(chǎn)品的技術(shù)已處于國際領(lǐng)先水平。 隨著自動化測試技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)在功能、精度、性價比等方 面已難以滿足人們的需要，尤其在智能化、便捷式、對微小質(zhì)量的測量方面更 顯得力不從心。 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 2 - 1.31.3 設(shè)計總體思路設(shè)計總體思路 目前，臺式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當普遍，但存在較大的局限性。 現(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧，一旦超過彈簧彈性限度，彈簧秤就會產(chǎn)生很大 誤差以至損壞，影響到稱重的準確性和可靠性。 由于現(xiàn)在智能控制系統(tǒng)比較流行，在大多數(shù)智能控制系統(tǒng)中微控制器部分 選擇兼容性比較好的 at89 系列單片機，并且在系統(tǒng)更新?lián)Q代

10、的時候，只需要 增加很少的硬件電路，甚至僅僅刪改系統(tǒng)控制程序就能夠?qū)崿F(xiàn)。 另外由于實際應(yīng)用當中，稱可以有一定量的過載，但不能超出要求的范圍， 為此還應(yīng)設(shè)計過載提示和聲光報警功能。 綜上所述，本課題的主要設(shè)計思路是：利用電阻應(yīng)變傳感器采集因壓力變 化產(chǎn)生的電壓信號，經(jīng)過電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號，最后把數(shù)字信號送入單片機。單片機經(jīng)過相應(yīng)的處理后，得出當前所 稱物品的重量，然后通過液晶顯示出來。此外，還可通過鍵盤設(shè)定所稱物品的 單價，最后將總金額顯示出來。當超重就會有報警信號提示。 這種高精度智能電子秤體積小、計量準確、攜帶方便,集質(zhì)量稱量功能與價 格計算功能于一體，能

11、夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。 1.3.1 整體功能整體功能 1、采用高精度電阻應(yīng)變式壓力傳感器，測量量程 0-5kg，測量精度可達 5g。 2、采用模擬/數(shù)字（a/d）轉(zhuǎn)換器 adc0832 對傳感器信號進行調(diào)理轉(zhuǎn)換。 3、采用 at89c51 單片機作為主控芯片，實現(xiàn)稱重、計算價格等主控功能。 4、采用 lcd1602 液晶屏顯示稱重重量、單價、總價等信息。 5、采用 4*4 矩陣鍵盤進行人機交互，實現(xiàn)單價的輸入過程。 6、具有超量程報警功能，可以通過蜂鳴器報警。 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 3 - 1.3.2 主要技術(shù)指標主要技術(shù)指標 稱量范圍 05kg；分度值 0.01kg；精度等級級

12、。 2.系統(tǒng)方案原理與選型系統(tǒng)方案原理與選型 2.12.1 電子秤的工作原理電子秤的工作原理 當被稱物體放置在秤體的秤臺上時，其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器， 傳感器隨之產(chǎn)生力一電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù) 關(guān)系（一般成正比關(guān)系）的電信號（電壓或電流等）。此信號由放大電路進行 放大、經(jīng)濾波后再由模數(shù)( a/d)器進行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號再送到微處器的 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)進行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運算，最后數(shù)據(jù)顯示部 分根據(jù)需要實現(xiàn)顯示功能。 2.22.2 電子秤的原理框圖電子秤的原理框圖 按

13、照本設(shè)計功能的要求，系統(tǒng)由 8 個部分組成：控制器部分、傳感部分、 放大部分、a/d 轉(zhuǎn)換部分、鍵盤部分、數(shù)據(jù)顯示部分、報警部分和電路電源部 分，系統(tǒng)設(shè)計總體方案框圖如圖 2-1 所示。 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 4 - 放大電路 壓力傳感器 ad轉(zhuǎn)換電 路 at89c51單片機控制模塊 聲音報警電 路 鍵盤檢測電路 電源電路 液晶顯示 電路 圖 2-1 設(shè)計思路框圖 2.32.3 控制器部分控制器部分的選擇的選擇 以單片機為主控制器的設(shè)計，可以容易地將計算機技術(shù)和測量控制技術(shù)結(jié) 合在一起，組成新型的只需要改變軟件程序就可以更新?lián)Q代。這種新型的智能 儀表近幾年取得了巨大的進展。 再加之系統(tǒng)沒有其它

14、高標準的要求，根據(jù)總體方案設(shè)計的分析，可以選用 帶 eprom 的單片機。intel 公司的 at89c51 功能齊全，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器容量 大，帶有可編程陣列，使用靈活，電磁兼容性好，能夠很好地實現(xiàn)本儀器的測 量和控制要求。 所以最后我選擇了 at89c51 這個單片機來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。 2.42.4 傳感器的選擇傳感器的選擇 傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大 偏載及動載等因素綜合評價來確定。傳感器量程的計算公式是在充分考慮到影 響秤體的各個因素后，經(jīng)過大量的實驗而確定的。其公式如下： 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 5 - ck0k1k2k3(wmaxw)/n （2

15、.1） c單個傳感器的額定量程；w秤體自重；wmax被稱物體凈重的最大 值；n秤體所采用支撐點的數(shù)量；k0保險系數(shù)，一般取值在 1.21.3 之間； k1沖擊系數(shù)；k2秤體的重心偏移系數(shù)；k3風壓系數(shù)。 本設(shè)計要求稱重范圍 05kg，重量誤差不大于 0.01kg，根據(jù)傳感器量程計 算公式（2.1）可知：c1.2511.031（201.9）19.01205（2- 1） 綜合考慮,本設(shè)計采用 sp20c-g501 電阻應(yīng)變式傳感器,稱重傳感器由組合 式 s 型梁結(jié)構(gòu)及金屬箔式應(yīng)變計構(gòu)成，具有過載保護裝置。由于惠斯登電橋具 諸如抑制溫度變化的影響，抑制干擾，補償方便等優(yōu)點，廣泛用于各種結(jié)構(gòu)的 動、靜

16、態(tài)測量及各種電子秤的一次儀表。 其測量原理：用應(yīng)變片測量時，將其粘貼在彈性體上。當彈性體受力變形 時，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換 為電壓或電流的變化。由于內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產(chǎn)生 變形時，輸出信號電壓可由下式給出： （2-2） ein r4 r4 r3 r3 r2 r2 r1 r1 )42( 42 e rr rr out 上式說明電橋的輸出電壓 v 和四個橋臂的應(yīng)變片感受的應(yīng)變量的和成正比。 r1 等于 rd，r2 等于 ra，r3 等于 rb，r4 等于 rc。其工作原理如圖 2-2 所示。 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 6 - rdra r

17、crb res bridge ein eout 圖 2-2 稱重傳感器原理圖 2.52.5 放大電路的選擇放大電路的選擇 稱重傳感器輸出電壓振幅范圍 025mv，而 a/d 轉(zhuǎn)換的輸入電壓要求為 05v，因此放大環(huán)節(jié)要有 200 倍左右的增益。本設(shè)計可以設(shè)計兩級放大，第 一級放大約 13 倍，第二級放大 8 倍，由于差分放大是反向的，所以再加上一個 2 倍的反相器，最后有接近 200 倍的放大倍數(shù)。按照輸入電壓 25mv，分辨率 20000 碼的情況，漂移要小于 1v。由于其具有極低的失調(diào)電壓的溫漂和時漂 （1v），從而保證了放大環(huán)節(jié)對零點漂移的要求。殘余的一點漂移依靠軟 件的自動零點跟蹤來徹

18、底解決。穩(wěn)定的增益量可以保證其負反饋回路的穩(wěn)定性， 并且最好選用高阻值的電阻和多圈電位器。 由于高精度低漂移運算放大器構(gòu)成差動放大器，而構(gòu)成的前級處理電路； 差動放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點，可以利用普通運放(如 op07)做成 一個差動放大器。根據(jù)運算放大器的虛短虛斷得，第一級放大倍數(shù)為 1+(r4+r5) /r3；第二級放大倍數(shù)為 r8/r7。其設(shè)計電路如圖 2-3 所示。 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 7 - 圖 2-3 利用 op07 運放設(shè)計的差動放大器 2.62.6 a/da/d 轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇 a/d 轉(zhuǎn)換部分是整個設(shè)計的關(guān)鍵，這一部分處理不好，會使得整個設(shè)計毫 無意義。

19、目前，世界上有多種類型的 adc，有傳統(tǒng)的并行、逐次逼近型、積分 型 adc，也有近年來新發(fā)展起來的- 型和流水線型 adc，多種類型的 adc 各有其優(yōu)缺點并能滿足不同的具體應(yīng)用要求。 并行比較 a/d 轉(zhuǎn)換器：如 adc0808、adc0832 等 。并行比較 adc 是現(xiàn) 今速度最快的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣速率在 1gsps 以上，稱為“閃爍式”adc。 它由電阻分壓器、比較器、緩沖器及編碼器四種分組成。這種結(jié)構(gòu)的 adc 所 有位的轉(zhuǎn)換同時完成，其轉(zhuǎn)換時間主取決于比較器的開關(guān)速度、編碼器的傳輸 時間延遲。 根據(jù)系統(tǒng)的精度要求以及綜合的分析其優(yōu)點和缺點，本設(shè)計采用了 8 位 a/d 轉(zhuǎn)換器

20、adc0832。 2.72.7 鍵盤處理部分鍵盤處理部分的選擇的選擇 由于電子秤需要設(shè)置單價（十個數(shù)字鍵），還具有確認、刪除等功能。 因此采用矩陣式鍵盤，矩陣式鍵盤的特點是把檢測線分成兩組，一組為行 線，一組列線，按鍵放在行線和列線的交叉點上。44 的矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)的鍵盤 接口電路中，每一個按鍵都通過不同的行線和列線與主機相連，共可以安裝 16 個鍵， 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 8 - 但只需要 8 條測試線。44 的矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)如圖 2-4 所示。 圖 2-4 矩陣式鍵盤 2.82.8 顯示電路部分的選擇顯示電路部分的選擇 數(shù)據(jù)顯示是電子秤的一項重要功能，是人機交換的主要組成部分，它可以 將測量電

21、路測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理后直觀的顯示出來。數(shù)據(jù)顯示部分可 以有以下兩種方案供選擇：一是 led 數(shù)碼管顯示,二是 lcd 液晶顯示兩種選擇。 這里需要顯示重量和單價以及總額，所以 led 實現(xiàn)比較復(fù)雜，所以選擇 lcd1602 來實現(xiàn)。 2.92.9 報警電路部分的選擇報警電路部分的選擇 報警模塊在電路中隨是不可缺少的，但有它的指示會使結(jié)果更直觀，報警 一般可以使用發(fā)光二極管，還可以使用蜂鳴器，但蜂鳴器更直觀更人性化。所 以我選擇了蜂鳴器報警。 2.102.10 電源電路部分的選擇電源電路部分的選擇 電源模塊在電路中是不可缺少的，不管是數(shù)字電路還是模擬電路，都需要 電源來提供能量。電路中需

22、要 9v 和 5v 直流電源，實際中使用的是 220v 的交 流電，所以需要使用電源模塊來供電。其中 9v 是給放大器供電；5v 給 ad 轉(zhuǎn) 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 9 - 換供電。 3.系統(tǒng)原理系統(tǒng)原理框圖框圖 3.13.1 單片機單片機at89c51at89c51控制電路控制電路 它的作用是對 ad 芯片和鍵盤進行控制，完成 ad 轉(zhuǎn)換以及控制 lcd 顯示。 at89c51 單片機各個引腳分布如下圖，有基本的復(fù)位電路和晶振電路；p0 口需 接上拉電阻，并和 lcd1602 相連驅(qū)動液晶；p1 口檢測按鍵按下的狀態(tài)；p2 部 分口控制 1602 的控制端口；p3 部分口用以對 ad 芯片進

23、行控制。原理如圖 3- 1。 圖 3-1 單片機控制模塊原理圖 3.23.2 稱重傳感器稱重傳感器模擬電路模擬電路 當垂直正壓力p作用于梁上時，梁產(chǎn)生形變，電阻應(yīng)變片r1、r3受壓彎拉 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 10 - 伸， 阻值增加；r2、r4受壓縮，阻值減小。電橋失去平衡，產(chǎn)生不平衡電壓，不平 衡電壓與載菏p成正比，從而將非電量轉(zhuǎn)化成電量輸出。這里通過兩個滑動變阻 器來模擬電阻橋。此電壓值為兩個電阻器的差值電壓；當兩個電阻處于同一地 方時，電壓差值為0；當一個上，一個下時，差值最大為25mv。傳感模塊如圖 3-2。 圖 3-2 傳感器模擬模塊原理圖 3.33.3 放大電路放大電路 本設(shè)計采用

24、了三級放大，第一級為差動放大器由u3，u4組成，為13倍放大； （1+(r3+r4)/r2=12.7） ；第二級放大由u5組成，為8倍（r7/r5=8.1）放大；第 三級放大由u6組成，為-2倍（r9/r1=2）的反向放大器；總200倍。電路如圖3- 3。 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 11 - 圖3-3 傳感器模擬模塊原理圖 3.43.4 adad 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 adc0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、逐次逼近式、雙 通道a/d轉(zhuǎn)換芯片，需5v電源供電。通過將0-25mv放大了200v倍的傳感信號輸 入ad，再把電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳入單片機進行數(shù)據(jù)處理。如圖3-4所 示。

25、圖3-4 ad轉(zhuǎn)換模塊原理圖 3.53.5 矩陣鍵盤電路矩陣鍵盤電路 矩陣鍵盤可以顯示0-9數(shù)字、小數(shù)點和五個功能鍵。鍵盤行掃描信號為 row1row4，列掃描信號為col1col4。行信號為輸入信號，低電平有 效；列信號為輸出信號。當沒有鍵按下時，即使行掃描輸入低電平信號，列信 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 12 - 號仍為高電平；當行掃描為低電平并且有鍵按下時，相應(yīng)的列輸出低電平。該 低電平信號可以定位至按下鍵的位置。鍵盤可以輸入單價，并計算出總額。 在protues中仿真使用集成的矩陣按鍵模塊即可。矩陣鍵盤如圖3-5所示。 圖3-5 矩陣鍵盤模塊原理圖 3.63.6 液晶屏電路液晶屏電路 單片機

26、處理后的數(shù)據(jù)最終要將重量weight(4.765kg)信息顯示出來，在矩陣 鍵盤輸入單價price(2kg/￥)以后將計算的總額total(9.53￥)也顯示出來，顯示電 路選用的是lcd1602。 lcd1602中的rs為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時選擇 指令寄存器；r/w為讀寫信號線；e端為使能端，當e端由高電平跳變成低電平 時，液晶模塊執(zhí)行命令；d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線，可以傳輸數(shù)據(jù)。 需要注意的是，p0口驅(qū)動液晶需加上拉電阻。數(shù)據(jù)/命令等選擇端等接的是 單片機p2口上的p2.0、p2.1、p2.2三個口。液晶顯示電路原理如圖3-6所示。 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 13 -

27、圖3-6 液晶顯示模塊原理圖 3.73.7 聲音報警電路聲音報警電路 當測量重量超過量程時，beep(p3.0)給出低電平信號，驅(qū)動蜂鳴器鳴響；當 單價超過規(guī)定值時，顯示輸入錯誤，p3.0給低電平信號，蜂鳴器響。從而達到 報警的目的。報警模塊如圖3-7所示。 圖3-7 報警模塊原理圖 3.83.8 電源電路電源電路 電源模塊在電路中是不可缺少的，不管是數(shù)字電路還是模擬電路，都需要 電源來提供能量。電源模塊見圖3-8所示。 實際中使用的是220v交流電，而電路需要用穩(wěn)壓的數(shù)字電源供電，所以就 需要設(shè)計電源電路。更具模塊可知，放大器需要9v的直流電源可供電。 adc0832需要5v直流電源供電。所

28、以可以利用lm7809穩(wěn)壓片將220v先轉(zhuǎn)化為 9v，然后經(jīng)過lm7805穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓到5v左右。9v是給放大器供電，5v是給數(shù) 字電路提供電源。電容起到濾波作用。 圖3-8 電源模塊原理圖 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 14 - 4.系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計流程流程 4.14.1 系統(tǒng)主程序的設(shè)計系統(tǒng)主程序的設(shè)計 主程序模塊主要完成編程芯片的初始化及按需要調(diào)用各模塊，在系統(tǒng)初始 化過程中，將系統(tǒng)設(shè)置成5kg量程。主程序軟件流程如圖4-1所示。 圖 4-1 主流程圖 開始 定義端口 變量函數(shù)聲明 主程序 液晶初始化 中斷初始化 進入 while 循 環(huán) ad 轉(zhuǎn)換采樣 采樣值處理 液晶重量、單 價、總

29、額顯示 鍵盤掃描分析 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 15 - 4.24.2 a/da/d 轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計 a/d轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運行時，不斷的把稱重傳感器傳遞過 來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞到單片機處理程序。設(shè)計流程圖如圖4-2所 示。 圖 4-2 ad 轉(zhuǎn)換流程圖 4.34.3 鍵盤模塊的設(shè)計鍵盤模塊的設(shè)計 在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng) 的存儲單元，再進行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。鍵盤模塊流程圖如圖 4-3 所示。 開始 是否有鍵按下 延時是否結(jié)束 鍵盤分析程序 結(jié)束 是 是 否 否 開始 ad 轉(zhuǎn)換是否結(jié) 束 啟動 ad 轉(zhuǎn)換 存儲轉(zhuǎn)換結(jié)

30、果 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 16 - 圖 4-3 鍵盤檢測模塊 4.44.4 聲光報警模塊聲光報警模塊的設(shè)計的設(shè)計 當測量重量超過量程時，beep(p3.0)給出低電平信號，驅(qū)動蜂鳴器鳴響；當 單價超過規(guī)定值時，顯示輸入錯誤，p3.0 給低電平信號，蜂鳴器響。從而達到 報警的目的。其流程設(shè)計如下圖 4-3 所示。 圖 4-4 報警模塊流程圖 4.54.5 顯示模塊的設(shè)計顯示模塊的設(shè)計 通過 lcd 顯示物品的重量、單價以及金額。顯示模塊流程圖如圖 4-4 所示。 開始 重量是否超過 5kg 單價是否超過 20聲音報警 是 是 否 否 結(jié)束 開始 聲音報警 聲音報警 聲音報警 專業(yè)綜合課程設(shè)計 -

31、 17 - 圖 4-4 顯示模塊流程圖 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 18 - 5.系統(tǒng)系統(tǒng)集成環(huán)境集成環(huán)境 5.15.1 keilkeil 編譯編譯環(huán)境環(huán)境 keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真 調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分 組合在一起。只需要在keil中將源程序?qū)懞?，編譯就可以生成.hex文件。 本程序軟件主要有三個方面：一是 ad 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采集、二是按鍵檢測、三 是數(shù)據(jù)處理并顯示。這三個方面的功能分別在主程序中來進行調(diào)用。程序采用 模塊化的結(jié)構(gòu)，這樣程序結(jié)構(gòu)清楚，易編程和易讀性好，也便于調(diào)試和修改。 5.25.2

32、protuesprotues 仿真仿真 proteus 是世界上著名的 eda 工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試 到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 pcb 設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn) 品的完整設(shè)計。在仿真過程中也只需要按各個模塊設(shè)計，即 8 個模塊，一個一 個模塊的進行調(diào)試，這樣更容易成功。 5.35.3 鍵盤定義說明鍵盤定義說明 4*4 矩陣鍵盤定義如下： 7 8 9 / 4 5 6 x(刪除) 1 2 3 - on/c 清 0 0 = + 其中： 鍵 09 為數(shù)字鍵，用于單價設(shè)定。 鍵 on/c 為清零鍵，每次確定單價之前，請先按清零鍵，使價格回零。 鍵 x 為乘鍵，將單價與

33、重量相乘。 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 19 - 鍵=為計算鍵，完成單價與重量計算，開始計算總價。 6.結(jié)果分析與改進結(jié)果分析與改進 6.16.1 結(jié)果分析結(jié)果分析 根據(jù)仿真結(jié)果，可以看到隨著輸入電壓的增加（用電阻橋來模擬傳感器） ， 差分放大電路完成固定200倍的放大，液晶也將當前的電壓轉(zhuǎn)換為重量后的值顯 示出來。為了稱重更精準，加入了更方便的軟件校準方法，其校準前后對應(yīng)數(shù) 據(jù)如下表6-1所示。 重量指標值(k)0.0001.0002.0003.0004.0005.000 電壓值(mv)0.004.979.9715.020.024.9 重量值(kg)0.0001.0352.0603.0754.10

34、14.980 誤差值00.0350.0600.0750.101-0.020 相對誤差值00.0330.0290.0240.0240.004 校準重量值0.0001.0012.0053.0134.0295.061 相對誤差值00.0010.0020.0040.0070.012 表 6-1 重量值的誤差對應(yīng)表 由此表可知在未校準前誤差為 2.3%，校準后為 0.5%，完成設(shè)計目標。 6.26.2 改進改進措施措施 改進一：傳感器輸出電壓范圍為0-20mv,而它有線性范圍限制，應(yīng)該取大 一點的，仿真中我們選擇的傳感器輸出電壓為0-25mv，即選用更好的傳感器。 改進二：傳感器輸出電壓范圍為0-20m

35、v，而ad轉(zhuǎn)換需要5v的輸入電壓， 所以直接將傳感器輸出電壓送ad，會使轉(zhuǎn)換誤差變大，所以選擇200倍的放大 電路；由于ad是差分輸入的，所以放大電路選擇差分放大電路；最后，因為差 分放大電路的放大結(jié)果是反向的，所以還需要一個反向器。 改進三：因為放大器的放大倍數(shù)是個近似值，電路中存在漂移損耗，所以 不能夠完全按照要求放大，再加上傳感器本身是近線性，中間有誤差。根據(jù)查 閱可知5kg重量經(jīng)電阻應(yīng)變傳感器并放大后為4.6v，在本程序中放大倍數(shù)略高 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 20 - 于200，但放大后為4.7v，再加上軟件的校準，使其達到5.061kg,近似完成指 定功能。 建議：選擇精度高的傳感器，

36、選用分辨率高的 ad，進行分段校準。 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 智能電子秤以具有良好的可靠性、準確性、技術(shù)先進性和結(jié)構(gòu)簡單等特點， 受到廣大用戶的青睞。在商業(yè)活動中用途越來越廣，給人們的經(jīng)濟生活帶來了 便利。 本文采用 at89c51 單片機計的電子計重秤, 無論是計量精度, 還是穩(wěn)定性 都滿足國家對 a 級電子秤的要求, 它具有較好的標定校準方法, 性能穩(wěn)定, 操作 簡單, 價格低廉。該電子秤集傳感器技術(shù)、微計算機技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)于一 體、其反應(yīng)靈敏、準確度高、顯示直觀，便于使用。通過硬件的少量擴展和軟 件的修改, 能設(shè)計出性能優(yōu)越的計價秤、電子臺秤等, 滿足各行各業(yè)對現(xiàn)代電子 衡器的需求。另

37、外稍加擴展，該電子秤還可與其它生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)項連接， 具有推廣應(yīng)用價值。 理論和實際必須緊密結(jié)合，在設(shè)計中要針對不同的系統(tǒng)根據(jù)理論給與不同 的方案，綜合考慮各方面的因素和需要，選擇出最佳的方案與結(jié)論。要大量廣 泛的收集資料，然后認真地研究其思路，和指導(dǎo)老師保持聯(lián)系，和同學(xué)共同研 究遇到的問題，堅持笑到最后。 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 21 - 參考文獻參考文獻 【1】梁森，王侃夫，黃杭美編著.自動檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社, 2010 【2】張志良.單片機原理與控制技術(shù) （第 2 版）.北京：機械工業(yè)出版社， 2005 【3】譚浩強.c 程序設(shè)計 （第三版）.北京：清華大學(xué)出版社，20

38、07 【4】何道清，張禾等.傳感器與傳感器技術(shù)m.科學(xué)出版社，2011 年第 2 版 【5】張琳娜，劉武發(fā).傳感檢測技術(shù)及應(yīng)用m.中國計量出版社，1999 【6】康華光等.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分m.高等教育出版社，2010 年第 4 版 【7】馬家辰.單片機原理及其接口技術(shù)m.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997 【8】張毅剛等.單片機原理及應(yīng)用m.高等教育出版社，2011 年第 2 版 【9】松井邦彥.傳感器實用電路設(shè)計與制作.科學(xué)出版社，2007 年第 4 版 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 22 - 附錄一：系統(tǒng)仿真效果圖附錄一：系統(tǒng)仿真效果圖 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 23 - 附錄二：系統(tǒng)程序代碼附錄二：

39、系統(tǒng)程序代碼 #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define busy 0 x80 /常量定義 #define dataport p0 sbit adcs =p35; sbit addi =p37; sbit addo =p37; sbit adclk =p36; sbit lcm_rs=p20; sbit lcm_rw=p21; sbit lcm_en=p22; uint temp1;/temp1 表示重量的整數(shù)值 uchar ad_data;/ad_data 采樣值存儲 ucha

40、r press_ge=0; /顯示值百位 uchar press_shifen=0; /顯示值十位 uchar press_baifen=0; /顯示值個位 uchar press_qianfen=0; /顯示值十分位 uchar code str0=weight: . kg ; void delay(uint);/lcd 延時子程序 void initlcm( void); /lcd 初始化子程序 void lcd_wait(void); /lcd 檢測忙子程序 void writecommandlcm(uchar wclcm,uchar busyc); /寫指令到 icm 子函數(shù) void

41、 writedatalcm(uchar wdlcm); /寫數(shù)據(jù)到 lcm 子函 數(shù) 專業(yè)綜合課程設(shè)計 - 24 - void displayonechar(uchar x,uchar y,uchar ddata);/顯示指定坐標的一個字符 子函數(shù) void displaylistchar(uchar x,uchar y,uchar code *ddata);/顯示指定坐標的一串 字符子函數(shù) uchar adc0832(unsigned char channel);/adc 處理程序，完成 ad 轉(zhuǎn)換， 返回轉(zhuǎn)換結(jié)果 void data_pro(void);/將 adc 轉(zhuǎn)換結(jié)果進行處理，便于顯 示 void display(void); /顯示處理后的 ad 值，即重量 值 void main(void) delay(500); /系統(tǒng)延時 500ms 啟動 initlcm( ); writecommandlcm(0 x01,1); /清顯示屏 displaylistchar(0,0,str0);/預(yù)先顯示第一行重量值前面的數(shù) 據(jù) while(1) ad_data =adc0832(0); /采樣值