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(xí)。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；（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

2、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(zé)任教師）簽名：年月日目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 摘要 II HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 緒論 -1- HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.1電子稱的簡介 -1- HYPERLINK l bookmark18 o Curr

3、ent Document 1.2電子稱的發(fā)展趨勢 -1 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1.3 設(shè)計總體思路 -2-1.3.1整體功能-2 - HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 1.3.2主要技術(shù)指標(biāo) -2 - HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 系統(tǒng)方案原理與選型 -3 - HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 2.1電子秤的工作原理 -3- HYPERLINK l bookmark28 o Cur

4、rent Document 2.2電子秤的原理框圖 -3- HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.3控制器部分的選擇 -4- HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.4傳感器的選擇 -4- HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 2.5放大電路的選擇 -5 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 2.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 -6- HYPERLINK l bookmark38 o Current Documen

5、t 2.7鍵盤處理部分的選擇 -6- HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 2.8顯示電路部分的選擇 -7- HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 2.9報警電路部分的選擇 -7- HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 2.10電源電路部分的選擇 -7- HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 系統(tǒng)原理框圖 -8 - HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 3.1單片機

6、AT89C51控制電路 -8- HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 3.2稱重傳感器模擬電路 -8- HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 3.3放大電路-9 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 3.4AD轉(zhuǎn)換電路-10- HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 3.5矩陣鍵盤電路 -10- HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 3.6液晶屏電路 -11 - HYP

7、ERLINK l bookmark60 o Current Document 3.7聲音報警電路 -11 - HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 3.8電源電路-12- HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 4系統(tǒng)軟件設(shè)計流程 -13 - HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 4.1系統(tǒng)主程序的設(shè)計 -13 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 4.2A/D轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計 -14- HYPERLINK l bo

8、okmark70 o Current Document 4.3鍵盤模塊的設(shè)計 -14 - HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 4.4聲光報警模塊的設(shè)計 -15- HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 4.5顯示模塊的設(shè)計 -15 - HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 系統(tǒng)集成環(huán)境 -16 -5.1 KEIL編譯環(huán)境 -165.2 PROTUE筋真-16 - HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 5.3鍵盤定

9、義說明 -16-5.3鍵盤定義說明 -16- HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 結(jié)果分析與改進 -16 - HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 6.1結(jié)果分析-17- HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 6.2改進措施-17 - HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 總結(jié)與展望 -18 - HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 參考文獻 -19 - HYPER

10、LINK l bookmark90 o Current Document 附錄一：系統(tǒng)仿真效果圖 -20 - HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 附錄二：系統(tǒng)程序代碼 -21 -專業(yè)綜合課程設(shè)計I摘要電子秤是將檢測與轉(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

11、組成。電子稱不但計量準(zhǔn)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(xì)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(xì)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LCD160

12、2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：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.緒論1.1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(yán)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

13、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(biāo)。 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)品電路簡單，成本低，抗工 頻干擾強，具有很好的推廣價值。1.2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。 現(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(jì)60年

14、代就出現(xiàn)了 0.1 %稱量準(zhǔn)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。1.3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(dāng)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(zhǔn)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

15、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(dāng)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(dāng)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(dāng)超重就會有報警信號提示。這種高精度智能

16、電子秤體積小、計量準(zhǔn)確、攜帶方便，集質(zhì)量稱量功能與價格計算功能于一體，能夠滿足商業(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。&具有超量程報警功能，可以通過蜂鳴器報警。1.3.2主要技術(shù)指標(biāo)稱量范圍05kg；分度值0.01 kg;精度等級川級。系統(tǒng)方案原理與選

17、型2.1電子秤的工作原理當(dāng)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。22電子秤的原理框圖按照本設(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)

18、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。AT89C51單片機控制模塊鍵盤檢測電路壓力傳感器放大電路k IAD轉(zhuǎn)換電路圖2-1設(shè)計思路框圖2.3控制器部分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)沒有其它高標(biāo)準(zhǔn)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

19、擇了 AT89C51這個單片機來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。2.4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：C= KOX K1X K2X K3X( Wma* W)/N(2.1 )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(fēng)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

20、計 算公式(2.1 )可知：C= 1.25 X 1X 1.03 X 1X( 20+ 1.9 ) / 1= 9.01205 (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 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(dāng)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(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時，

21、輸出信號電壓可由下式給出：EoutR2 R4X：(R2R4)R1R2 R3R3沁EinR4(2-2)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所示圖2-2稱重傳感器原理圖2.5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0 5V，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

22、況，漂移要小于1兇。由于其具有極低的失調(diào)電壓的溫漂和時漂（土 1兇）， 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 蹤來徹底解決。穩(wěn)定的增益量可以保證其負(fù)反饋回路的穩(wěn)定性，并且最好選用咼 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。圖2-3 利用OP07運放設(shè)計的差動放大器2.6 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇A/

23、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。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 龍型和流水線型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

24、缺點，本設(shè)計采用了 8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832。2.7鍵盤處理部分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(rèn)、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。4X 4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, 但只需要8條測試線。4X4的矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。EToy1 SW4-1 I L 3W4-2 I L 3W4h3 I 1 專W圖2-4 矩陣式鍵盤2.8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

25、 測量電路測得的數(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)。2.9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。2.10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。電路中需要 9V和5V直流電源，實際中使用的是 220V的交流 電，所以

26、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)換 供電。系統(tǒng)原理框圖3.1單片機 AT89C51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芯片進行控制。原理如圖3-1。圖3-1單片機控制模塊原理圖3.2稱重傳感器模擬電路當(dāng)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受壓彎拉伸,阻值增加；R2、R4受壓縮，阻值減小。電橋失

27、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(dāng)兩個電阻處于同一地方 時，電壓差值為0;當(dāng)一個上，一個下時，差值最大為25mV。傳感模塊如圖3-226 mu aTEE1k1k_ t 魚v wI I I I I I I圖3-2傳感器模擬模塊原理圖3.3放大電路本設(shè)計采用了三級放大，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；第三圖3-3傳感器模擬模塊原理圖3.4 AD轉(zhuǎn)換電路ADC0832是美

28、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,VCCCSCLKCH0DICH1DOGNDaADCO332P站5.pay 6 1P3.52AD時珀3AD IN14I及。蒔換梗決圖3-4 AD轉(zhuǎn)換模塊原理圖3.5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ROW1 ROW4，列掃描信號為COL1 COL4。行信號為輸入信號，低電平有效; 列信號為輸出信號。當(dāng)沒有鍵按下時，即使行掃描輸入低電平信號，

29、列信號仍為 高電平；當(dāng)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。3-5所示。在Protues中仿真使用集成的矩陣按鍵模塊即可。矩陣鍵盤如圖P1BF1-1IF121圖3-5矩陣鍵盤模塊原理圖X - - - + 口8 2 o N3.6液晶屏電路單片機處理后的數(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(9.53Y)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

30、寄存器；R/W為讀寫信號線；E端為使能端，當(dāng)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。圖3-6液晶顯示模塊原理圖3.7聲音報警電路當(dāng)測量重量超過量程時，beep(P3.0給合出低電平信號，驅(qū)動蜂鳴器鳴響；當(dāng)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。報警模塊原理圖ToO.ord圖3-73.8電源電路電源模塊在電路中是不可缺少的，不管是

31、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)計圖4-3鍵盤檢測模塊- -專業(yè)綜合課程設(shè)計圖4-1主流程圖- -系統(tǒng)軟件設(shè)計流程4.1系統(tǒng)主程序的設(shè)計在系統(tǒng)初始化主程序模塊主要完成編程芯片的初始化及按需

32、要調(diào)用各模塊，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 開始定義端口變量函數(shù)聲明T曹主程序J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、總額顯示*鍵盤掃描分析4.2 A/D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所示開始啟動AD轉(zhuǎn)換AD轉(zhuǎn)換是否結(jié)束存儲轉(zhuǎn)換結(jié)果圖4-2 AD轉(zhuǎn)換流程圖4.3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。

33、開始是否有鍵按下延時是否結(jié)束鍵盤分析程序結(jié)束專業(yè)綜合課程設(shè)計- -專業(yè)綜合課程設(shè)計圖4-4顯示模塊流程圖- -4.4聲光報警模塊的設(shè)計當(dāng)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(dāng) 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。開始重量是否超過 5Kg聲音報警單價是否超過20圖4-4報警模塊流程圖4.5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T聲音報警L 聲音報警聲音報警結(jié)束系統(tǒng)集成環(huán)境Keil編譯環(huán)境Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理

34、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。Protues 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

35、模塊，一個一個模塊的進行調(diào)試，這樣更容易成功。5.3鍵盤定義說明4*4矩陣鍵盤定義如下： TOC o 1-5 h z 789/456X（刪除）123-ON/C 清 0 0=+其中：鍵0 9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，將單價與重量相乘。鍵=為計算鍵，完成單價與重量計算，開始計算總價。結(jié)果分析與改進6.1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咅的放大，液晶也將當(dāng)前的電壓轉(zhuǎn)換為重量后的值顯 示出來。為了稱重更精準(zhǔn)，加入了更方便的軟件校準(zhǔn)方法，其校準(zhǔn)前后對應(yīng)數(shù)據(jù)如下表6

36、-1所示。重量指標(biāo)值(K)0.0001.0002.0003.0004.0005.000電壓值(mV)0.004.979.9715.020.024.9重量值(Kg)0.0001.0352.0603.0754.1014.980誤差值00.0350.0600.0750.101-0.020相對誤差值00.0330.0290.0240.0240.004校準(zhǔn)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(zhǔn)前誤差為 2.3%，校準(zhǔn)后為0.5%，完成設(shè)計目標(biāo)6.2改進措施改進一：傳感器輸

37、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0-20mV，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咅的放大電 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4.6 V，在本

38、程序中放大倍數(shù)略高于200, 但放大后為4.7 V，再加上軟件的校準(zhǔn)，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，選用分辨率高的AD，進行分段校準(zhǔn)?？偨Y(jié)與展望智能電子秤以具有良好的可靠性、準(zhǔn)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(biāo)定校準(zhǔn)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(zhǔn)確度高、顯示直觀，便于使用。通過硬件的少量

39、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(rèn)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。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

40、：清華大學(xué)出版社，2007【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版附錄一：系統(tǒng)仿真效果圖5txlrMUXT12ABTLE4RM s flTBfTI1-IFlrraKdN 亠u n*i編*1Tca- frTER-PCI Bs

41、 PCM穽s p* 口Qte8 口Z穿烏 pNIq爲(wèi) w-i hjw 亠 F2A1E MJGiA囂w口旻 D aim -UMasg ns3 FF4TTD 33 ss. nwTmf-J- -M -J Ji /i*u：iu3口5Hi b-m1?-nUtlUCITGLIRJBRAI Epern tFU7 1*ipoi ia ro* 11 nut azPOSZ_Tt-.-lEr0SCTE.Tv!附錄二：系統(tǒng)程序代碼#in clude#i ncludevi ntri ns.h #defi ne uchar un sig ned char#defi ne uintun sig ned int常量定義#de

42、fi ne BUSY 0 x80#defi ne DATAPORT P0 sbit ADCS =P3A5;sbit ADDI =卩3八7;sbit ADDO =P3A7;sbit ADCLK =卩3八6;sbit LCM_RS=P2A0；sbit LCM_RW=P2A1；sbit LCM_EN=P2A2;uint tempi;/tempi表示重量的整數(shù)值uchar ad_data;ad_data 采樣值存儲uchar press_ge=0;/顯示值百位uchar press_shife n=0;顯示值十位uchar press_baife n=0;/顯示值個位uchar press_qia n

43、fen=0;uchar code str0=Weight: . Kg ;/顯示值十分位void delay( uin t);/LCD延時子程序void ini tLCM( 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 WriteDataLCM(uchar WDLCM);/寫數(shù)據(jù)到 LCM 子函數(shù)void Display On eChar(uchar X,uchar Y uchar DData); / 顯示指定坐標(biāo)的一個字符

44、專業(yè)綜合課程設(shè)計子函數(shù)void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar code *DData);顯示指定坐標(biāo)的一串字符子函數(shù)uchar Adc0832( un sig ned char cha nn el);返回轉(zhuǎn)換結(jié)果void data_pro(void);void display(void);值void ma in (void)delay(500);in itLCM();WriteComma ndLCM(0 x01,1);DisplayListChar(0,0,str0);據(jù)while(1) ad_data =Adc0832(0);data_pro()

45、;顯示display();void delay( uint k) uint i,j;/ADC處理程序，完成AD轉(zhuǎn)換，/將ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果進行處理，便于顯示/顯示處理后的AD值，即重量系統(tǒng)延時500ms啟動/清顯示屏預(yù)先顯示第一行重量值前面的數(shù)采樣值存儲單元初始化為0將采樣的值進行處理，便于下面的顯示經(jīng)處理后的重量值for(i=0;ik;i+)for(j=0;j110;j+);void WriteComma ndLCM(uchar WCLCM,uchar BusyC) if(BusyC) lcd_wait();DATAPORT=WCLCM;LCM_RS=0;/選中指令寄存器LCM_RW=0;LCM_RW=0;/ 寫模式-22 -專業(yè)綜合課程設(shè)計- -LCM_EN=1;_nop_();LCM_EN=0;