課程設(shè)計基于單片機的數(shù)字電子秤的設(shè)計

1、一、 設(shè)計任務及要求：設(shè)計任務： 完成一個簡單的使用數(shù)字電子秤的硬件與軟件部分的設(shè)計。設(shè)計要求：1.利用單片機實現(xiàn)對所設(shè)計的電子秤的各項功能的控制。2.電子秤能夠lcd液晶顯示出商品的名稱、價格，重量、總價等信息。3.電子秤具有儲存幾種簡單商品價格的功能。4.電子秤的測量范圍要求達到5kg，測量精度要求達到0.001。5.電子秤能夠自動完成商品的價格計算。 指導教師簽名： 2010年 6 月 16 日 二、指導教師評語：指導教師簽名： 2010年 7 月 3 日 三、成績 驗收蓋章 2010年 7 月 日基于單片機的實用電子秤的設(shè)計1設(shè)計目的 單片機以其功能強，體積小，功耗低，易開發(fā)等很多優(yōu)勢

2、被廣泛應用。本次數(shù)字電子秤的設(shè)計就是需要通過選擇合適的單片機來進行主控，再結(jié)合a/d轉(zhuǎn)換、鍵盤、液晶顯示、復位電路和蜂鳴器報警驅(qū)動電路的知識，同時在軟件的設(shè)計過程中用到鍵盤掃描、液晶顯示驅(qū)動、模數(shù)轉(zhuǎn)換程序及漢字庫的的設(shè)計，做到對我們所學數(shù)電、模電、單片機等知識的綜合應用，最終實現(xiàn)所設(shè)計數(shù)字電子秤的各項功能，達到“鞏固知識，培養(yǎng)技能，學而用之”的實踐目的。通過這次課程設(shè)計，不但要提高我們在工作中的學習能力、探究能力、應用能力和動手能力，還要歷練我們不畏艱難、不懂便學、有漏必補的認真嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，強化我們的社會適應力和社會競爭力，為走向社會提前試水，完善自我。 2設(shè)計的主要內(nèi)容及要求 本設(shè)計主要

3、完成一個簡單實用數(shù)字電子秤的硬件電路部分和軟件部分的設(shè)計。硬件部分包括數(shù)據(jù)采集、最小系統(tǒng)板、人機交互界面三大部分。其中，數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感器和 a/d 轉(zhuǎn)換部分組成；人機界面部分為鍵盤輸入、液晶顯示。軟件部分應用單片機 c 語言實現(xiàn)了本設(shè)計的全部控制功能。本設(shè)計的數(shù)字電子秤要求能夠顯示商品的名稱、價格、總量、總價等；能夠自動完成商品的價格計算；能夠儲存幾種簡單商品的價格；能夠具有超重提醒功能，一旦重量超出了自身重量的測量的范圍，發(fā)出警報；同時對數(shù)字電子秤的測量范圍要達到5kg，測量精度要求達到0.001。3整體設(shè)計方案整個數(shù)字電子秤電路由壓力傳感電路(adc0832采樣）、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、單

4、片機主控制電路、lm4229顯示電路、蜂鳴器報警電路和4*4鍵盤電路6個部分組成。如圖3.1所示。報警電路鍵盤電路a/d轉(zhuǎn)換器壓力傳感電路at89c51lcd顯示電路 圖3.1 基于單片機的實用電子秤組成框圖電子秤的測量過程實際是通過電阻應變傳感器將被測物體的重量轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，電壓信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量通過顯示器顯示重量。打開電源，數(shù)字電子秤開始工作。接通電源時，數(shù)字電子秤進入歡迎界面“歡迎使用電子秤 設(shè)計”。數(shù)字電子秤上mcu開始工作，鍵盤不斷進行掃描，同時通過adc0832也不斷進行外部稱量數(shù)據(jù)采樣，lcd上顯示“實用電子秤 名稱 單價”。當載物臺上放有物體時

5、，adc0832立即將數(shù)據(jù)收集送給單片機處理。在鍵盤輸入對應商品的代碼編號，在240*128的lcd上可以看到相應商品的名稱，單價，總重，總價格等信息。在稱量的過程中，一旦物體自身的重量超出電子秤的稱量范圍，蜂鳴器立即會發(fā)出“滴滴”警報聲告訴工作人員，所稱量物品超重。4硬件電路設(shè)計4.1整體電路圖數(shù)字電子秤采用at89c51單片機作為微處理器，接口電路由晶振、lm4229顯示電路、4*4按鍵電路、adc0832電路、報警電路、存儲器等組成?？刂破飨到y(tǒng)的硬件電路如圖4.1所示?？刂破飨到y(tǒng)硬件電路的工作過程是：打開電源時，mcu及各個部分電路開始工作，mcu調(diào)用內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)對各部分接口電路初始化。

6、200ms后lm4229進入歡迎界面，adc0832不斷對外部數(shù)據(jù)進行采樣交給mcu進行處理，一旦有物品放入載物臺，adc0832立即發(fā)送中斷請求，并將本次采集數(shù)據(jù)交給mcu處理，之后lm4229顯示相應數(shù)據(jù)量。在此過程中，鍵盤也在不斷進行掃描，一旦有鍵按下，單片機也會對其數(shù)據(jù)進行相應處理，然后將對lm4229進行寫操作。圖4.1 實用數(shù)字電子稱的硬件電路圖4.2壓力傳感器 本設(shè)計要求稱量不超過5kg，誤差不大于0.001kg?？紤]到秤臺自重、振動和沖擊分量，還要避免超重損壞傳感器，所以傳感器量程必須大于額定稱重。我們選擇的是l-psiii型傳感器，量程20kg，精度為0.01%，滿量程時誤差

7、0.002kg ，可以滿足本系統(tǒng)的精度要求。其原理如圖4.2所示。圖4.2 傳感器電路工作原理稱重傳感器主要由彈性體、電阻應變片電纜線等組成，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：4.3數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)首先考慮用常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc0809,由于本設(shè)計只需采集一路數(shù)據(jù)，adc0809為并行的8路數(shù)據(jù)采集芯片，且接線較復雜，因此考慮采用串行的ad轉(zhuǎn)換芯片adc0832完成設(shè)計。adc0832 與mcs- 51 單片機接口構(gòu)成了串行的8位通道。微處理器通過軟件寫入3位串行控制命令決定adc0832的工作方式。ch0單端輸入，輸入范圍0- 5v。非調(diào)整誤差為1

8、l sb。電路僅使用微處理器的兩根控制線，兩根數(shù)據(jù)線可方便進行光電隔離增強抗干擾能力。適用于智能化信號檢測儀器、儀表。4.4 鍵盤顯示電路的設(shè)計本設(shè)計中采用4*4矩陣是鍵盤，又稱行列式鍵盤。它有4條i/o線作為行線，用4條作為列線。用at89s51的并行口p1接44矩陣鍵盤，行線接p1.0-p1.3口，列線接p1.4-p1.7口。在行線與列線每一個交叉點設(shè)置一個鍵，鍵盤設(shè)置了“015”個按鍵，其中的“0”鍵表示取消，其他鍵代表可供選擇商品品種及價格。4.5 液晶顯示器電路的設(shè)計 lm4229通過cd write read三個引腳的電平來確定是讀數(shù)據(jù)還是讀狀態(tài)，或者是寫數(shù)據(jù)還是寫命令。數(shù)據(jù)d0-

9、d7連接到單片機的p0口，可以和單片機進行直接的數(shù)據(jù)交換，p2口為液晶顯示的控制端。5軟件設(shè)計本設(shè)計中的程序由主控制程序、lm4229液晶顯示驅(qū)動程序、adc0832采樣程序和4*4鍵盤程序組成。5.1主控制程序整個設(shè)計中采用由下向上的設(shè)計思路。主程序中主要完成對lcm4229、adc0832、及鍵盤掃描程序的調(diào)用。在編寫程序的過程中，各變量統(tǒng)一采用全局變量方式命名，同時考慮到電子秤對精度的要求，本設(shè)計中的價格及總量相關(guān)的變量全部采用浮點數(shù)。主程序流程圖如圖5.1所示。n開 始mcu初始化、lm4229進入歡迎界面、adc0832初始化載物臺有物體否？結(jié) 束mcu存儲adc0832采樣值是否輸

10、入商品代碼按鍵？mcu執(zhí)行計算，并將結(jié)果送lm4229顯示測量結(jié)束鍵是否按下？yynny開 始mcu初始化、lm4229進入歡迎界面、adc0832初始化載物臺有物體否？結(jié) mcu存儲adc0832采樣值是否輸入商品代碼按鍵？mcu執(zhí)行計算，并將結(jié)果送lm4229顯示測量結(jié)果鍵是否按下？nynnny圖5.1 主程序流程圖5.2 lm4229液晶顯示驅(qū)動程序 write_data(place&0xff); /寫入地址高位 write_data(place/256); /寫入地址低位 write_com(0x24); /地址設(shè)置 write_com(0xb0); /設(shè)置數(shù)據(jù)自動寫 write_da

11、ta(asc_msk(c1-0x20)*16+k); /*-例如：0的ascii碼為0x30, 在asc_msk中的位置為0x10*16 -16字節(jié)字碼依次寫入lcd-*/ write_com(0xb2); /自動復位 place=place+30;lm4229液晶顯示驅(qū)動程序流程圖如圖5.2所示。nyny開 始寫 入 控 制 字寫 入 初 始 行是 否 換 行？全部數(shù)據(jù)已寫完？結(jié) 束結(jié) 束左移一位右移一位nn開 始發(fā)送行掃描碼發(fā)送列掃描碼列掃描完畢？返回鍵值行掃描完畢？yynnyy開 始寫 入 控 制 字寫 入 初 始 行是 否 行？全部數(shù)據(jù)已寫完？結(jié) 束圖5.2 lm4229液晶顯示驅(qū)動程

12、序流程圖5.3 adc0832采樣程序mcu通過拉低cs、拉高clk來啟動adc0832進行外部壓力傳感轉(zhuǎn)換后的電壓信號進行采樣，每產(chǎn)生8個clk脈沖，data獲得一位完整的8bit數(shù)據(jù)，此時mcu發(fā)送中斷請求，拉高cs，拉低clk,并將數(shù)據(jù)dat返回。adc0832采樣程序的程序流程圖如圖5.3所示。開 始拉低cs、拉高clkdata右移8位？拉高cs、拉低clk，返回數(shù)據(jù)dat結(jié) 束yn圖5.3 adc0832采樣程序程序流程圖5.4 4*4鍵盤程序本設(shè)計中采用了4*4矩陣式鍵盤，單片機定時進行查詢。首先單片機發(fā)送行掃描代碼，然后進行列掃描，當發(fā)現(xiàn)某一列出現(xiàn)了低電平時，即返回相應的鍵盤值。

13、若沒有發(fā)現(xiàn)則說明當前行沒有鍵按下，行掃描右移一位，繼續(xù)執(zhí)行列掃描。mcu根據(jù)相應的鍵值，即可確定被按下的鍵。4*4鍵盤程序如圖5.4所示。結(jié) 束左移一位右移一位nn開 始發(fā)送行掃描碼發(fā)送列掃描碼列掃描完畢？返回鍵值行掃描完畢？yy開 始發(fā)送行掃描碼發(fā)送列掃描碼列掃描完畢？返回鍵值結(jié) 束行掃描完畢？左移一位右移一位nnyy 圖5.4 4*4鍵盤程序6系統(tǒng)仿真在protues的isis 7.6sp4軟件環(huán)境下畫出電路原理圖，接下來就是將設(shè)計的程序在keil c51 vision3開發(fā)集成環(huán)境上編譯成機器語言，進入proteus的isis，鼠標左鍵點擊菜單“debug”， 選中“use romote

14、 debuger monitor”，便可實現(xiàn)keilc與proteus連接調(diào)試。首先在proteus中雙擊單片機at89c51,將keilc下編程生成的 .hex文件導入到at89c51中,可在proteus中單擊全速仿真運行按鈕，進行現(xiàn)象的查看,能清楚地觀察到芯片上每一個引腳的電平變化，紅色代表高電平，藍色代表低電平。6.1實用電子秤初始化仿真導入main.hex文件以后，進入仿真頁面，先按開始，此時數(shù)字電子秤進入歡迎界面。lm4229上顯示歡迎使用電子秤 。如圖6.1所示。圖6.1 實用電子秤初始化仿真圖6.2實用電子秤進入稱重界面仿真接下來調(diào)節(jié)壓力傳感模擬電路電壓，將電壓設(shè)為0.00表示

15、此時載物臺上沒有物體。此時lm4229切換到稱量畫面，顯示指示“實用電子秤 單價：0.000元/千克 總重量：0.000千克 總價：00.000元”。如圖6.2所示圖6.2 實用電子秤進入稱重界面仿真圖6.3實用電子秤模擬商品選擇及最大稱量仿真然后，上調(diào)壓力傳感電壓表示已載有商品，同時按下“6”號鍵，表示選擇6號商品“蘋果”。此時lm4229上顯示“名稱：蘋果 單價：4.200元/千克 總重量：3.496千克 總價：“14.683元”（實際4.200*3.496=14.6832元）。達到基本要求。如圖6.3所示。圖6.3 模擬商品選擇驗證性稱量仿真圖最后，上調(diào)壓力傳感電壓使載重達到最大，同時按

16、下“5”號鍵，表示選擇5號商品“西瓜”。液晶顯示“名稱：西瓜 單價：2.400元/千克 總重量：4.980千克 總價：“11.952元”.達到基本要求，最大稱量重量4.980kg,如圖6.4。圖6.4 實用電子秤模擬商品最大稱量仿真圖7使用說明利用51系列單片機設(shè)計的電子秤不但可以滿足并解決現(xiàn)實生活中提出的“快速、準確、連續(xù)、自動”稱量要求，同時有效地避免人為誤差。當載物臺上放有物體時，在鍵盤輸入對應商品的代碼編號，lcd液晶上可以看到相應商品的名稱，單價，總重，總價格等信息。在稱量的過程中，一旦物體自身的重量超出電子秤的稱量范圍，蜂鳴器立即警報，告訴工作人員，所稱量物品超重。在稱量過程中還可

17、以通過鍵盤選擇商品不同的價位。8設(shè)計總結(jié) 這次課程設(shè)計是對前面所學知識非常系統(tǒng)全面的一次檢驗。通過這次課程設(shè)計與仿真，讓我更明確的了解了一些芯片的用途功能，也熟練了對它們的運用。在這個設(shè)計的過程中，我需要不斷地思考，不斷地請教，不斷地尋找資料以借鑒，不斷的用對知識的深入掌握去解決設(shè)計中存在的一些問題和調(diào)試時出現(xiàn)的一些故障。雖然說這樣的設(shè)計很難很煩很累人，但是確實是充實的，是讓人感到有意義的。這次課程設(shè)計，不但讓我了解了一個數(shù)字電子秤，更讓我收獲了專業(yè)知識以外的東西，那就是學會了堅信、堅持，同時也磨礪了我的意志和耐心。真的，作為一個本來對這個專業(yè)不是很感興趣的學生，讓我收獲了一份從來沒有過的成就

18、感。雖然到現(xiàn)在我對這個設(shè)計的部分原理還是不能用很專業(yè)的語言講述出來，但是當我最初做成功這個設(shè)計的時候，我有一種說不出的激動，我寫下一句話：“人很怪，上天給予每個人的都是公平的，沒有誰沒能力去做事，只是在于那個人愿不愿意去做，敢不敢去做，能不能堅持去做！”是的，這就是我這次課程設(shè)計之后最大的收獲！雖然對這個專業(yè)依舊不是很感興趣，但是我還是想通過這份設(shè)計報告來建議老師，希望以后能多搞一些像這樣很實際的實踐課程，我們作為學生，的確需要好的成績，但更需要用這種對知識非常全面統(tǒng)一的檢驗來考察自己，證明自己，堅持自己。參考文獻1 郭天祥.51單片機c語言教程m.北京：電子工業(yè)出版社，2009：342-35

19、4.2 李建忠.單片機原理及應用m.西安：西安電子科技大學出版，2002：63-80.3 張俊謨.單片機中級教程m.北京：北京航空航天大學出版，2000：36-44.4 陳東云,杜敬倉.單片機原理與開發(fā)指導m.北京:機械工業(yè)出版社，2006:122-156.5 彭偉.單片機c語言程序設(shè)計實訓100例m.北京：電子工業(yè)出版社，2009：160-167.附錄a:#include#include#include #include #include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit adcs =p35; sbit addi

20、=p37; sbit addo =p37; sbit adclk =p36; uint x1,y1,z1=0,w1;uchar ad_data,k,n,m,e,num,s; /采樣值存儲uint temp1;sbit beep =p30; char press_data; /標度變換存儲單元float press;unsigned char ad_alarm,temp; /報警值存儲單元unsigned char abc5=48,46,48,48,48;unsigned char price_all6=48,48,46,48,48,48;float price_unit10=5.5,2.8,3

21、.6,4.5,2.4,4.2,3.8,6.0,1.5,0; /商品初始單價uchar price_danjia5=48,46,48,48,48;float price;uint price_temp1,price_temp2; /商品總價 uchar adc0832(unsigned char channel);void alarm(void);void data_pro(void);void delay(uint k);void keyscan();void disp_init();void price_jisuan();/*主函數(shù)*/void main(void) delay(500);

22、/系統(tǒng)延時500ms啟動 /ad_data=0; /采樣值存儲單元初始化為0 lcd_init(); /顯示初始化 disp_init(); /開始進入歡迎界面 delay(1000); /延時進入稱量畫面 clear_lcd(0,4,40); clear_lcd(16,0,100); clear_lcd(28,0,40); clear_lcd(44,0,100); clear_lcd(56,0,40); clear_lcd(72,0,100); clear_lcd(84,0,40); clear_lcd(100,0,100); clear_lcd(112,0,40); write_lcd(0

23、,8,實用電子秤); while(1) ad_data =adc0832(0); /采樣值存儲單元初始化為0 alarm(); data_pro(); /讀取重量 keyscan(); /查詢商品種類 write_lcd(40,0,-); write_lcd(56,0,單 價:); write_lcd(56,11,price_danjia); write_lcd(56,20,元/千克); write_lcd(72,0,總重量:); write_lcd(72,11,abc); write_lcd(72,20,千克); write_lcd(88,0,總 價:); price_jisuan(); /

24、計算出價格 write_lcd(88,10,price_all); write_lcd(88,20,元); write_lcd(112,0,設(shè)計學生:0712201-23 王 超);/*讀adc0832函數(shù)*/采集并返回uchar adc0832(unsigned char channel) /ad轉(zhuǎn)換，返回結(jié)果 uchar i=0; uchar j; uint dat=0; uchar ndat=0; if(channel=0)channel=2; if(channel=1)channel=3; addi=1; _nop_(); _nop_(); adcs=0;/拉低cs端 _nop_();

25、 _nop_(); adclk=1;/拉高clk端 _nop_(); _nop_(); adclk=0;/拉低clk端,形成下降沿1 _nop_(); _nop_(); adclk=1;/拉高clk端 addi=channel&0x1; _nop_(); _nop_(); adclk=0;/拉低clk端,形成下降沿2 _nop_(); _nop_(); adclk=1;/拉高clk端 addi=(channel1)&0x1; _nop_(); _nop_(); adclk=0;/拉低clk端,形成下降沿3 addi=1;/控制命令結(jié)束 _nop_(); _nop_(); dat=0; for(

26、i=0;i8;i+) dat|=addo;/收數(shù)據(jù) adclk=1; _nop_(); _nop_(); adclk=0;/形成一次時鐘脈沖 _nop_(); _nop_(); dat=1; if(i=7)dat|=addo; for(i=0;i8;i+) j=0; j=j|addo;/收數(shù)據(jù) adclk=1; _nop_(); _nop_(); adclk=0;/形成一次時鐘脈沖 _nop_(); _nop_(); j=j7; ndat=ndat|j; if(i=1; adcs=1;/拉搞cs端 adclk=0;/拉低clk端 addo=1;/拉高數(shù)據(jù)端,回到初始狀態(tài) dat=8; dat|

27、=ndat; return(dat); /return ad k void data_pro(void) unsigned int; if(0ad_data=256) beep=0; /則啟動報警 else beep=1; void delay(uint k) uint i,j; for(i=0;ik;i+) for(j=0;j100;j+); /開機歡迎界面void disp_init() write_lcd(0,8,歡迎使用電子秤); write_lcd(16,0,-); write_lcd(28,0,設(shè)計學生:王 超); write_lcd(44,0,-); write_lcd(56,0

28、,班級學號:0712201-23); write_lcd(72,0,-); write_lcd(84,0,指導老師:譚 躍); write_lcd(100,0,-); write_lcd(112,0,設(shè)計日期:2010年6月29日); /鍵盤服務程序void keyscan()p1=0xfe;temp=p1;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)delay(5);temp=p1;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)temp=p1;switch(temp) case 0xee:num=1,price=price_unit0, write_lc

29、d(24,0,名 稱: 杏 仁);break;case 0xde:num=2,price=price_unit1,write_lcd(24,0,名 稱: 李 子);break;case 0xbe:num=3,price=price_unit2,write_lcd(24,0,名 稱: 草 莓);break;case 0x7e:num=4,price=price_unit3,write_lcd(24,0,名 稱: 葡 萄);break;while(temp!=0xf0)temp=p1;temp=temp&0xf0;p1=0xfd;temp=p1;temp=temp&0xf0;while(temp!

30、=0xf0)delay(5);temp=p1;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)temp=p1;switch(temp)case 0xed:num=5,price=price_unit4,write_lcd(24,0,名 稱: 西 瓜);break;case 0xdd:num=6,price=price_unit5,write_lcd(24,0,名 稱: 蘋 果);break;case 0xbd:num=7,price=price_unit6,write_lcd(24,0,名 稱: 雪 梨);break;case 0x7d:num=8,price=price_unit7,write_lcd(24,0,名 稱: 核 桃);break;while(temp!=0xf0)temp=p1;temp=temp&0xf0;p1=0xfb;temp=p1;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)delay(5);temp=p1;temp=temp&0xf0;while(temp!=0xf0)temp=p1;switch(temp)case 0xeb:num=9,price=price_unit8,write_lcd(24,0,名 稱: 香 蕉