基于51單片機(jī)控制的電子秤設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析-update

1、-PAGE . z.基于51單片機(jī)的可穿戴式電子秤設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者 翟成英 指導(dǎo)教師 徐冬寅【摘 要】本設(shè)計(jì)以51單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、傳感器為核心部份，實(shí)現(xiàn)人體尺度的根本系統(tǒng)的硬件局部包括數(shù)據(jù)采集與處理模塊、CPU控制模塊、液晶顯示模塊、電源模塊。數(shù)據(jù)采集及處理模塊由稱重傳感器，放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路組成，本設(shè)計(jì)采用的是H*711集成芯片。CPU控制模塊主要外部擴(kuò)展電路；液晶屏顯示模塊?？梢灾苯釉陲@示屏上顯示,非常人性化；無(wú)線傳輸模塊采用FBT06_V2進(jìn)展數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。系統(tǒng)電源使用220V進(jìn)展降壓處理所得正常工作電源。本智能秤平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，顯示器可以拿在手上讀數(shù)據(jù)，用戶不要

2、低頭看體重。使用方便，具有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值?！娟P(guān)鍵詞】 51單片機(jī)；傳感器；A/D轉(zhuǎn)換模塊Wearable wireless weight measurement instrument research and implementation【Abstract】The design system microcontroller to STM8S003F3P6 to control the core hardware part of the basic system of the human scale, including data acquisition and processing modul

3、e, CPU control module, wireless transmission module and LCD touch screen display module, clock module, power supply module and five. Data acquisition module by the load cell amplification circuit and A / D conversion circuit, the design is the H*711 integrated chip. CPU control module including STM8

4、S003F3P6 and e*ternal e*pansion circuit; LCD touch screen display module for touch color display, intuitive display that was the historical weight value on the display, and can be directly related to the operation, is very user-friendly 。System power 220V-buck treating the resulting work properly po

5、wer.The intelligent wireless body scale system uses a split design, you can display in your hand to read the data, users do not have to look down at the weight. users to be able to clearly see the changes in their weight, easy to use, has a certain value for development.【Keywords: hotel】stc89c51；sin

6、glechip；目錄1緒論.4TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc3876463091.1設(shè)計(jì)背景及意義 PAGEREF _Toc387646309 h 4HYPERLINK l _Toc3876463101.2設(shè)計(jì)容及關(guān)鍵技術(shù) PAGEREF _Toc387646310 h 4HYPERLINK l _Toc387646311電子秤的工作原理 PAGEREF _Toc387646311 h 4HYPERLINK l _Toc387646312電子秤的計(jì)量性能 PAGEREF _Toc387646312 h 5HYPERLINK l _Toc3876463132設(shè)計(jì)方

7、案與根底 PAGEREF _Toc387646313 h 6HYPERLINK l _Toc3876463142.1設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc387646314 h 6HYPERLINK l _Toc3876463152.2 MCS-51單片機(jī)及開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 PAGEREF _Toc387646315 h 6HYPERLINK l _Toc3876463162.2.1 51單片機(jī)的介紹 PAGEREF _Toc387646316 h 6HYPERLINK l _Toc3876463172.2.2 開(kāi)發(fā)環(huán)境的介紹 PAGEREF _Toc387646317 h 7HYPERLINK l

8、_Toc3876463183硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387646318 h 8HYPERLINK l _Toc3876463193.1 硬件總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387646319 h 8HYPERLINK l _Toc3876463203.2 主控制模塊 PAGEREF _Toc387646320 h 8HYPERLINK l _Toc3876463213.3 傳感器模塊 PAGEREF _Toc387646321 h 8HYPERLINK l _Toc3876463223.4 顯示模塊 PAGEREF _Toc387646322 h 9HYPERLINK l _Toc

9、3876463233.5 AD轉(zhuǎn)換模塊 PAGEREF _Toc387646323 h 11HYPERLINK l _Toc3876463244 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387646324 h 12HYPERLINK l _Toc3876463254.1 總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc387646325 h 12HYPERLINK l _Toc3876463264.2 主程序模塊 PAGEREF _Toc387646326 h 12HYPERLINK l _Toc3876463274.3 AD模塊 PAGEREF _Toc387646327 h 13HYPERLINK l

10、_Toc3876463284.4 液晶顯示程模塊 PAGEREF _Toc387646328 h 13HYPERLINK l _Toc3876463295系統(tǒng)測(cè)試 PAGEREF _Toc387646329 h 16HYPERLINK l _Toc3876463305.1單片機(jī)根本電路的調(diào)試 PAGEREF _Toc387646330 h 16HYPERLINK l _Toc3876463315.2傳感器稱重調(diào)試 PAGEREF _Toc387646331 h 16HYPERLINK l _Toc3876463326 開(kāi)發(fā)與體會(huì) PAGEREF _Toc387646332 h 17HYPERL

11、INK l _Toc387646333致 PAGEREF _Toc387646333 h 18HYPERLINK l _Toc387646334參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc387646334 h 19第一章 緒 論設(shè)計(jì)背景及意義伴隨著社會(huì)的迅速開(kāi)展和人民生活水平的提高，人們愈來(lái)愈關(guān)注自身的身體安康問(wèn)題。很多人因?yàn)楣ぷ鞯膲毫筒涣嫉娘嬍沉?xí)性，身體情況越來(lái)越差，疾病也伴隨而來(lái)了，然而在這些人群中，患有肥壯和營(yíng)養(yǎng)不良的病人占大多數(shù)。所以，擁有一臺(tái)能夠時(shí)刻關(guān)注自己體重的人體秤非常必要?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有各種類型的人體秤，人體秤已然成為家庭保健的必需品，但目前絕大多數(shù)的人體秤依然是傳統(tǒng)的技術(shù)，測(cè)量數(shù)據(jù)是

12、離散的，而且功能相對(duì)單一，對(duì)安康評(píng)價(jià)的意義并不大。 我所設(shè)計(jì)的可穿戴式體重測(cè)量器設(shè)計(jì)，可以將拿顯示器在手上讀數(shù)據(jù)，用戶不用低頭看體重，本設(shè)計(jì)所采用的是24位A/D轉(zhuǎn)換芯片，測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、方便、簡(jiǎn)單、快捷，可以隨時(shí)隨地查看自己的體重，讓人們可以時(shí)刻關(guān)注自己的安康問(wèn)題。設(shè)計(jì)容及關(guān)鍵技術(shù)本設(shè)計(jì)是基于51單片機(jī)的可穿戴式電子秤，采用的傳感器是應(yīng)變片式稱重傳感器，量程圍為0150Kg；A/D轉(zhuǎn)換芯片采用的是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片H*711。整個(gè)系統(tǒng)有發(fā)送和接收兩個(gè)局部.發(fā)送局部以STC89C51單片機(jī)為中心，傳感器經(jīng)過(guò)放大電路來(lái)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)AD采樣電路后發(fā)送到單片機(jī)模塊進(jìn)展處

13、理，把處理好的實(shí)際值送到發(fā)送緩沖區(qū)。 接收緩沖器將接收到的體重?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到最后重量的液晶顯示屏上。本課題關(guān)鍵問(wèn)題：1. 硬件電路的PCB板設(shè)計(jì)焊接與電路的調(diào)試。2. 嵌入式編程3.稱重傳感器數(shù)據(jù)的讀取與處理。4.液晶顯示屏界面的設(shè)計(jì)。1.2.1電子秤的工作原理 可穿戴式體重測(cè)量主要有傳感器、A/D放大電路、單片機(jī)模塊、液晶顯示四局部組成。其中最重要的是稱重傳感器。當(dāng)有物體壓在傳感器上面時(shí)候，傳感器得到一個(gè)模擬信號(hào)，然后把模擬信號(hào)發(fā)送到A/D轉(zhuǎn)換器里面將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大以后放到單片機(jī)模塊，最后由單片機(jī)模塊發(fā)送到液晶顯示屏上面顯示。1.2.1電子秤的計(jì)量性能電子秤的主要技術(shù)指標(biāo)包括：分度值

14、、圍、劃分?jǐn)?shù)等。(1) 圍：電子稱是在正常工作，最大測(cè)量體重值。(2) 分度值：電子秤的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)被分為假設(shè)干等份，每份值即為分度值。(3) 分度數(shù)：電子秤測(cè)量分成幾個(gè)部份，總份數(shù)即為分度數(shù)用n表示。2設(shè)計(jì)方案與根底2.1設(shè)計(jì)方案根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)的的需求，本次方案設(shè)計(jì)主要由五局部構(gòu)成：信號(hào)采集局部、模數(shù)轉(zhuǎn)換局部、LCD數(shù)據(jù)顯示局部、主控制器局部和電源局部，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示：圖1方案設(shè)計(jì)框圖硬件方案 硬件電路由5個(gè)局部組成，即電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、LCD數(shù)字顯示電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路 各局部功能實(shí)現(xiàn)如下：電源電路：為整個(gè)系統(tǒng)提供+5V電壓，保證系統(tǒng)正常工作鍵盤(pán)輸入電路：提供按鍵信號(hào)時(shí)鐘電

15、路、復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)正常工作需要LCD數(shù)字顯示電路：用于實(shí)時(shí)顯示經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換電路：將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)軟件方案此次方案的軟件局部完成的功能主要有：數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和LCD實(shí)時(shí)顯示。 各模塊任務(wù)實(shí)現(xiàn)如下：A/D轉(zhuǎn)換模塊：對(duì)采集到的模擬信號(hào)進(jìn)展數(shù)字化處理并送給單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊：對(duì)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)乘以一個(gè)轉(zhuǎn)換系數(shù)，得到實(shí)際重量LCD數(shù)據(jù)顯示模塊：實(shí)時(shí)顯示采集到的信息狀態(tài)2.2 51單片機(jī)及開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹2.2.1 51單片機(jī)的介紹STC89C51是宏晶科技公司生產(chǎn)的與產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的單片機(jī)。STC89C51是一種低功耗、高性能CMOS8

16、位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，置4KBEEPROM，MA*810復(fù)位電路，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷構(gòu)造，全雙工串行口。另外,STC89*51可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停頓工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停頓，直到

17、下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。其PDIP封裝如圖2.1所示。2.2.2 開(kāi)發(fā)環(huán)境的介紹KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言的功能、構(gòu)造、可讀性、可維護(hù)性具有明顯的優(yōu)勢(shì)，所以很容易學(xué)習(xí)和使用。它是本設(shè)計(jì)的編程環(huán)境，Keil提供了一個(gè)完整的開(kāi)展方案包括C編譯器、宏匯編器、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器，經(jīng)過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境uVision將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件要求要用WIN98、NT、WIN2000、WIN*P等操作系統(tǒng)。假設(shè)你利用C語(yǔ)言編程，則Keil幾乎就是你

18、的不貳之選，如果是不使用C語(yǔ)言而只用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。3硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件總體設(shè)計(jì)本次方案的設(shè)計(jì)采用的是應(yīng)變片式傳感器進(jìn)展重力測(cè)量，獲取模擬信號(hào)；繼而把得到的模擬信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大器對(duì)其功率放大，并送到A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)展模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換處理和數(shù)據(jù)處理；最后，通過(guò)STC89C51單片機(jī)控制SMC1602A液晶屏來(lái)實(shí)時(shí)顯示轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。故本系統(tǒng)主要由重力傳感器模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、主控器模塊和LCD顯示模塊組成,共同完成這次設(shè)計(jì)的任務(wù)，硬件方案設(shè)計(jì)總體框圖如下所示： 圖1 單片機(jī)電子秤硬件方案3.2電源電路首先，我們要明白-對(duì)于任何一個(gè)基

19、于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電源的供給是必不可少的，由于單片機(jī)屬于微型控制計(jì)算機(jī)，所以承受不了過(guò)大的電壓，一般的情況下，只需對(duì)其外供+5V電壓即可保證單片機(jī)正常工作。一般的設(shè)計(jì)方案由USB直接供電和采用三端穩(wěn)壓芯片7508+整流橋來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的供電。 此次方案的電源設(shè)計(jì)局部，由于外供+9+36V電壓，故直接通過(guò)三端穩(wěn)壓芯片7805和假設(shè)干電容、電阻對(duì)外供電壓進(jìn)展降壓并穩(wěn)壓處理，省去了整流橋，從而到達(dá)為單片機(jī)STC89C51提供+5V工作電壓的目的。設(shè)計(jì)原理如下圖：3.3主控制電路本次設(shè)計(jì)的方案主控制器主要采用STC89C5單片機(jī)，為了保證單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作，其外圍必須構(gòu)建復(fù)位電路和時(shí)鐘電路，主控

20、制器電路如下圖。3.1.1單片機(jī)復(fù)位電路復(fù)位要求 單片機(jī)復(fù)位的原理是，在時(shí)鐘電路開(kāi)場(chǎng)工作后，在單片機(jī)的RST施加兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。在復(fù)位期間單片機(jī)的ALE引腳和引腳均輸出高電平。當(dāng)RST引腳從高電平跳變?yōu)榈碗娖胶?，單片機(jī)便從0000單元執(zhí)行程序。在實(shí)際應(yīng)用中，采用外部復(fù)位電路來(lái)進(jìn)展單片機(jī)復(fù)位一般在RST引腳保持10ms以上的高電平，保證單片機(jī)能夠可靠的復(fù)位。復(fù)位操作方式復(fù)位操作根據(jù)實(shí)際需求分為上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位。在本系統(tǒng)中采用的是既可以手動(dòng)復(fù)位，又可以上電復(fù)位的電路，這樣可以實(shí)現(xiàn)人工復(fù)位單片機(jī)系統(tǒng)。這種電路設(shè)計(jì)如下圖。上電復(fù)位局部的原理也是RC

21、電路的充放電效應(yīng)。除了系統(tǒng)上電的時(shí)候可以給RST引腳一個(gè)短暫的高電平信號(hào)外，當(dāng)按下開(kāi)關(guān)的時(shí)候，VCC通過(guò)通過(guò)一個(gè)電阻接到RST引腳，給RST一個(gè)高電平；按鍵松開(kāi)的時(shí)候，RST引腳恢復(fù)為低電平，此時(shí)復(fù)位完成。3.1.2單片機(jī)時(shí)鐘電路振蕩器和時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)正常工作時(shí)所需要的時(shí)鐘信號(hào)。AT89S51單片機(jī)采用CMOS工藝，部包含一個(gè)振蕩器，可以用于CPU的時(shí)鐘源；也允許采用外部振蕩器，由外部振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)供部CPU運(yùn)行使用。此次設(shè)計(jì)采用部時(shí)鐘模式作CPU的時(shí)鐘源。AT89S51單片機(jī)部包含一個(gè)高增益的單級(jí)反相放大器，引腳*TAL1和*TAL2分別為片反相放大器的輸入端口和輸出端口，其

22、工作頻率為033MHz。當(dāng)單片機(jī)工作于部時(shí)鐘模式時(shí)，只需在*TAL1和*TAL2引腳連接一個(gè)晶體振蕩器或者瓷振蕩器，并接兩個(gè)電容后接地即可，如下圖。圖3-6在使用是，對(duì)于電容的選擇有一定要求，即：當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí)，電容值一般選擇C1=C2=3010pF當(dāng)外接瓷振蕩器時(shí)，電容值一般選擇C1=C2=4010pF在實(shí)際電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該注意盡量保證外接的振蕩器和電容盡可能地靠近單片機(jī)的*TAL1和*TAL2引腳，這樣可以減少寄生電容的影響，使振蕩器能夠穩(wěn)定可靠地為單片機(jī)CPU提供時(shí)鐘信號(hào)3.4 信息采集模塊針對(duì)此次設(shè)計(jì)的功能要求，信息采集局部的稱重傳感器常見(jiàn)有壓電式傳感器、電容式傳感器和電阻應(yīng)變式壓

23、力傳感器，但由于此次設(shè)計(jì)的是比擬精細(xì)的電子秤，電阻應(yīng)變式壓力傳感器在這方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，所以本次設(shè)計(jì)方案最終選用電阻應(yīng)變式壓力傳感器作為整個(gè)系統(tǒng)的信息采集局部。電阻應(yīng)變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等構(gòu)成，其核心部件就是電阻應(yīng)變片。它的部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷發(fā)生變形時(shí)，電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)換元件在被拉伸或壓縮變形后，其電阻會(huì)發(fā)生變化增大或減小，則會(huì)使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)，供后續(xù)電路測(cè)量與處理。電阻應(yīng)變式傳感器構(gòu)造原理如圖2所示。圖2 應(yīng)變式傳感器構(gòu)造示意圖3.5 A/D轉(zhuǎn)換模塊本次設(shè)計(jì)主要采用24位A/D 轉(zhuǎn)換器芯片H*711來(lái)實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，在設(shè)計(jì)高精度電

24、子秤時(shí)它是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的首選。該集成芯片的主要優(yōu)勢(shì)在于高集成度、快速反響、抗干擾性強(qiáng)等。對(duì)于低本錢(qián)的電子秤而言，可以提高整體性能和可靠度。另外，該芯片與單片機(jī)STC89C51的接口和編程都非常簡(jiǎn)單，控制信號(hào)全部由其對(duì)應(yīng)引腳啟動(dòng)，無(wú)需額外再對(duì)芯片部的存放器編程。選擇輸入開(kāi)關(guān)可隨意選取A通道或B通道，并且與其部的低噪聲可編程放大器相連。A通道的可編程增益為128 或64，對(duì)應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為20mV或40mV。B通道則固定增益為32 ，用于檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù)。芯片的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外接器件，上電自動(dòng)復(fù)位的功能大大簡(jiǎn)化了開(kāi)機(jī)初始化過(guò)程。H*711管腳圖引腳功能如下：1. VSUP: 電

25、源 穩(wěn)壓電路供電電源: 2.6 5.5V不用穩(wěn)壓電路時(shí)應(yīng)接AVDD2.BASE: 模擬輸出 穩(wěn)壓電路控制輸出不用穩(wěn)壓電路時(shí)為無(wú)連接3 AVDD 電源 模擬電源: 2.6 5.5V4. VFB: 模擬輸入 穩(wěn)壓電路控制輸入不用穩(wěn)壓電路時(shí)應(yīng)接地5. AGND: 地 模擬地6 VBG: 模擬輸出 參考電源輸出7. INA-: 模擬輸入 通道 A 負(fù)輸入端8. INA+: 模擬輸入 通道 A 正輸入端9. INB-: 模擬輸入 通道 B 負(fù)輸入端10. INB+: 模擬輸入 通道 B 正輸入端11. PD_SCK: 數(shù)字輸入 斷電控制高電平有效和串口時(shí)鐘輸入12. DOUT: 數(shù)字輸出 串口數(shù)據(jù)輸出1

26、3. *O: 數(shù)字輸入輸出 晶振輸入不用晶振時(shí)為無(wú)連接14. *I: 數(shù)字輸入 外部時(shí)鐘或晶振輸入；0: 使用片振蕩器15. RATE: 數(shù)字輸入 輸出數(shù)據(jù)速率控制，0: 10Hz; 1: 80Hz16. DVDD: 電源 數(shù)字電源: 2.6 5.5V此次設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn)換原理圖H*711的11引腳和12引腳分別和單片機(jī)P1.0端口和P1.1端口相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊。H*711的7引腳、8引腳、9引腳和10引腳分別和將電阻應(yīng)變式壓力傳感器信號(hào)放大的功率放大器相連接，從而構(gòu)成一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換電路，如下圖:A/D轉(zhuǎn)換電路圖3.6 LCD顯示電路SMC1602A液晶顯示器是常見(jiàn)的16*2字符型液

27、晶顯示器，此次采用帶背光的1602液晶顯示屏作為實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)模塊。16腳的1602LCD引腳接口及說(shuō)明如下所示:1602管腳圖1602管腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫(xiě)選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極此次的液晶顯示模塊原理設(shè)計(jì)如下圖。其中，第1腳接GND；第2腳為液驅(qū)動(dòng)電源接VCC；第三腳VL為液晶的比照度調(diào)節(jié)端口，經(jīng)過(guò)在VCC和GND之間接一個(gè)10K滑動(dòng)變阻器，中心抽頭接VL，可實(shí)現(xiàn)液晶比照度

28、的調(diào)節(jié)；液晶的控制線RS、R/W、E分別接單片機(jī)的P2.2、P2.1、P2.0；數(shù)據(jù)口接在單片機(jī)的P0.0P0.7口；BL+、BL-為液晶背光電源，分別接VCC和GND。如圖 1602液晶模塊的接線圖4 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用的是C語(yǔ)言編程，以keil C51軟件為編譯環(huán)境，實(shí)現(xiàn)編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等全部開(kāi)發(fā)程序。本次方案的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化程序設(shè)計(jì)，主要包括主體程序、初始化程序、A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理程序以及LCD液晶顯示程序。采用此種方法的軟件設(shè)計(jì)主要優(yōu)點(diǎn)在于-構(gòu)造清晰、編程簡(jiǎn)單和容易理解，同時(shí)也方便調(diào)試和修改。圖10 程序構(gòu)造4.2主程序模塊程序固化在STC89

29、C51快閃存儲(chǔ)器系統(tǒng)，包括主程序和子程序。主程序的功能是系統(tǒng)初始化，管理和調(diào)用各個(gè)子程序。本設(shè)計(jì)的流程圖如圖11所示。圖11 程序流程圖代碼如下：void main() uint m; init_1602();/1602初始化 for(m=0;m8 ; AD2=AD2+AD1; delay(1); AD3=(float)(AD2/20.0) ; AD2=0; AD4=(ulong)(AD3); zero=AD4; while(1) AD_zhuanhua(); if(AD4=zero)AD4=AD4-zero; else AD4=0; zhong=AD4*ishu;/計(jì)算重量 AD4=(ulo

30、ng)(zhong*1000); write_zfc(0*80,Weight=); write_(0*87); write_dat(tableAD4/10000); write_dat(tableAD4%10000/1000); write_dat(.); write_dat(tableAD4%1000/100); write_dat(tableAD4%100/10); write_dat(tableAD4%10); write_dat(K); write_dat(g); 4.3 A/D轉(zhuǎn)換程序模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換程序功能是將讀取的模擬信號(hào)進(jìn)展量化處理轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)并傳送給單片機(jī)存儲(chǔ)和處理的程序。設(shè)計(jì)

31、流程圖如下圖：A/D轉(zhuǎn)換器局部代碼如下：/*AD轉(zhuǎn)換控制程序*AD.h*/void AD_zhuanhua() uchar k; for(k=0;k8 ; AD2=AD2+AD1; AD3=(float)(AD2/10.0) ; AD2=0; AD4=(ulong)(AD3);4.4 數(shù)據(jù)處理程序模塊 數(shù)據(jù)處理這一塊的軟件設(shè)計(jì)主要思想是：通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)在單片機(jī)里的數(shù)字乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)0.0005714，來(lái)實(shí)時(shí)顯示物體的真實(shí)重量。數(shù)據(jù)處理程序代碼如下：while(1) AD_zhuanhua(); if(AD4=zero)AD4=AD4-zero; else AD4=0; zhong=AD4*i

32、shu;/計(jì)算重量 AD4=(ulong)(zhong*1000); write_zfc(0*80,Weight=); write_(0*87); write_dat(tableAD4/10000); write_dat(tableAD4%10000/1000); write_dat(.); write_dat(tableAD4%1000/100); write_dat(tableAD4%100/10); write_dat(tableAD4%10); write_dat(K); write_dat(g); 4.5 LCD顯示程序模塊 本次LCD液晶顯示程序直接調(diào)用1602.h庫(kù)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功

33、能，為設(shè)計(jì)任務(wù)省去了好多麻煩，從而節(jié)省了大量時(shí)間。針對(duì)SMC1602A 16*2液晶顯示器的程序編寫(xiě)主要包括讀和寫(xiě)兩種功能，因此想要清楚地編寫(xiě)顯示程序，必須理解1602芯片的時(shí)序圖，這對(duì)于準(zhǔn)確編寫(xiě)程序有很大幫助。如下圖是1602液晶顯示器進(jìn)展讀/寫(xiě)操作時(shí)，引腳4、引腳5和引腳6的狀態(tài)定義和相應(yīng)時(shí)序圖：讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0D7=狀態(tài)字寫(xiě)指令輸入RS=L，R/W=L，D0D7=指令碼，E=H輸出無(wú)讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0D7=數(shù)據(jù)寫(xiě)數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=L，D0D7=數(shù)據(jù)，E=H輸出無(wú)如圖 1602液晶模塊的讀操作時(shí)序1602液晶模塊的寫(xiě)操作時(shí)序

34、局部代碼如下：1602液晶顯示局部程序如下：/*1602控制程序* 1602.h */void write_zfc(uchar dizi,const uchar *str) /1602寫(xiě)字符串 write_(dizi);while(*str!=0)write_dat(*str);str+;void init_1602()/1602初始化 en=0; write_(0*38); write_(0*0c); write_(0*06); write_(0*01);5系統(tǒng)測(cè)試5.1單片機(jī)根本電路的調(diào)試 可穿戴式體重測(cè)量?jī)x器硬件的元器件都焊接好以后，然后再進(jìn)展程序的編譯。將編譯和調(diào)試經(jīng)過(guò)的程序代碼燒錄到

35、stc89c51集成開(kāi)發(fā)芯片中，然后測(cè)量一下接地引腳和電源引腳之間地電壓，看是否與電源電壓一致，比方常用的5V電壓。而后再檢查復(fù)位件地引腳電壓是不是到達(dá)正常狀態(tài)。按順序檢測(cè)放開(kāi)復(fù)位按鈕和按下復(fù)位按鈕的電壓值，看是不是準(zhǔn)確。然后檢查晶體是正確的嗎，一般用示波器觀察晶振引腳的波形，特別是應(yīng)該使用示波器探頭的*10檔。在調(diào)試系統(tǒng)的時(shí)候要非常耐性，不能擔(dān)憂，要坐下來(lái)一點(diǎn)點(diǎn)的來(lái)檢測(cè)，不能著急，否則會(huì)影響整個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)果。5.2傳感器稱重調(diào)試 可穿戴式電子秤的硬件體系的電路生產(chǎn)完成所有的焊接和調(diào)試，程序可以編譯和下載到單片機(jī)里面調(diào)試和運(yùn)行。按照實(shí)際情況能夠經(jīng)過(guò)修改傳感器產(chǎn)生的子程序每次發(fā)送的重量和測(cè)量的時(shí)間

36、間隔，來(lái)適應(yīng)不同時(shí)間的衡量標(biāo)準(zhǔn)的需求。根據(jù)電路的參數(shù)和程序的設(shè)計(jì)，測(cè)重量圍可以測(cè)體重約為05KG，最大重量的測(cè)量誤差不能超過(guò)0.0004KG。系統(tǒng)調(diào)試完成以后要對(duì)測(cè)量誤差和反復(fù)率進(jìn)展幾次實(shí)驗(yàn)剖析，對(duì)系統(tǒng)不斷優(yōu)化讓其實(shí)際生活中的衡量需求。誤差的圍涉及廣泛，以下是有關(guān)的數(shù)值誤差：實(shí)際重量KG測(cè)量重量KG最大誤差值(KG)32.99990.00014.34.28790.01213.833.8210.6 開(kāi)發(fā)與體會(huì)通過(guò)幾個(gè)月對(duì)應(yīng)變式傳感器、單片機(jī)模塊和C語(yǔ)言編程的認(rèn)真研究和學(xué)習(xí)，讓我對(duì)電子產(chǎn)品核心模塊的設(shè)計(jì)有了非常深刻的了解，感學(xué)校在畢業(yè)之前給我們安排了一個(gè)這樣的動(dòng)手實(shí)踐的時(shí)機(jī)。本次設(shè)計(jì)我做的是基于5

37、1單片機(jī)的可穿戴式體重測(cè)量?jī)x，這個(gè)系統(tǒng)主要就是來(lái)測(cè)量人的體重。這局部所用到的主要是單片機(jī)模塊、傳感器模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊，在這之前我已經(jīng)花費(fèi)了幾個(gè)月系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過(guò)了單片機(jī)和傳感器，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊也相當(dāng)?shù)牧私饬?。并做了課程設(shè)計(jì)，所以對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用還是比擬熟練的，而且此次的設(shè)計(jì)讓我對(duì)單片機(jī)部構(gòu)造及功能局部有了更加深刻的了解。其實(shí)衡量體重部份的關(guān)鍵在于稱重傳感器的選取，由于一開(kāi)場(chǎng)我對(duì)稱重傳感器和壓力傳感器的了解不是很明白，造成一些概念上地混亂，導(dǎo)致在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中我走了一些彎路，做了無(wú)用功。然而它也提醒了我，我認(rèn)為以后不管做什么事情首先要把概念先弄清楚，不要盲目的下手。這樣不僅可以縮短我們做事情的工作時(shí)間而且也不會(huì)讓自己的思維產(chǎn)生局限性。同時(shí)稱重部份的放大電路的設(shè)計(jì)也是非常關(guān)鍵的問(wèn)題，即使在測(cè)量體重時(shí)候?qū)y(cè)量精度的要求不是非常的高， 然而這局部的抗干擾設(shè)計(jì)會(huì)影響到整個(gè)儀器的抗干擾性能，所以在設(shè)計(jì)這局部花費(fèi)的時(shí)間相當(dāng)?shù)亩?。因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)都依