畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

南陽理工學(xué)院

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)院（系）:機(jī)電工程系專業(yè)：測控技術(shù)與儀器南陽理工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電子體重秤測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)DesignandImplementationofElectronicWeighingScaleSystem總計(jì)：24頁表格：3個(gè)插圖：17幅南陽理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電子體重秤測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)DesignandImplementationofElectronicWeighingScaleTest

System學(xué)院（系）：機(jī)電工程系專業(yè):測控技術(shù)與儀器學(xué)生姓名：馬凡迪學(xué)號：29107059指導(dǎo)教師（職稱）:任立民（講師）評閱教師：何一文完成日期:2011年5月15日南陽理工學(xué)院NanyangInstituteofTechnology電子體重秤測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)測控技術(shù)與儀器專業(yè)馬凡迪［摘要］分析了電子體重秤的現(xiàn)狀，提出了一種簡單電子體重秤的設(shè)計(jì)方案。本課題設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心的智能人體電子秤，詳述了該系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)集稱重和顯示體重指數(shù)于一體，以STC12單片機(jī)為主控芯片，選用應(yīng)變式傳感器，外圍附以稱重電路、顯示電路、按鍵電路。制作了實(shí)物體重秤，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)稱重系統(tǒng)的功能。［關(guān)鍵詞］應(yīng)變式傳感器；STC12單片機(jī)；體重指數(shù)計(jì)算DesignandImplementationofElectronicWeighingScaleSystemMeasurementandControlTechnologyandInstrumentsMajorMAFan—diAbstract：Thecurrentsituationofelectronicweighingscaleisanalyzedinthispaper,whileonesimpleelectronicweighingscaledesignplanisputforwardoTheintelligenthumanelectronicscaleisdesignedwiththecoreofSCM,hardwareandsoftwareofthesystemarealsoelaboratedoThissystemgathersweighingandshowingbodymassindexandismainlycontrolledbySTC12singlechip,theperipheryisconsistsofstraingaugesensorwithweighingcircuit,displaycircuit，buttonscircuitoTheobjectweighingscaleismadeandthefunctionofautoweighingsystemisachievedoKeywords:straingaugesensor;stc12singlechip；bodymassindexTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1緒論1\o"CurrentDocument"1.1課題背景及意義1\o"CurrentDocument"1.2單片機(jī)在體重秤上的應(yīng)用1\o"CurrentDocument"2電子體重秤的設(shè)計(jì)思路2\o"CurrentDocument"2。1電子體重秤的原理2\o"CurrentDocument"2。2電子體重秤的基本結(jié)構(gòu)22。2。1承重、傳力復(fù)位系統(tǒng)22.2。2稱重傳感器22.2。3測量顯示、數(shù)據(jù)顯示裝置3\o"CurrentDocument"2。3電子秤的計(jì)量性能3\o"CurrentDocument"3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選型3\o"CurrentDocument"3。1控制器4\o"CurrentDocument"3.2數(shù)據(jù)采集部分43.2。1傳感器的選擇43.2。2傳感器技術(shù)指標(biāo)63。2.3放大電路模塊6\o"CurrentDocument"3.2.4A/D轉(zhuǎn)換器的選擇7\o"CurrentDocument"3.3顯示電路部分7\o"CurrentDocument"3。4STC12C5A60S2的最小系統(tǒng)電路8\o"CurrentDocument"3.4。1單片機(jī)芯片STC12管腳圖93。4。2單片機(jī)的基本連接電路9\o"CurrentDocument"3.5鍵盤電路10\o"CurrentDocument"4電子體重秤實(shí)物的設(shè)計(jì)與制作10\o"CurrentDocument"4.1實(shí)物的設(shè)計(jì)10\o"CurrentDocument"4.2實(shí)物加工圖紙114.2。1體重秤墊塊114.2.2體重秤踏板124。2。3體重秤底座13\o"CurrentDocument"5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)13\o"CurrentDocument"5.1初始化及主程序模塊13\o"CurrentDocument"5.2按鍵模塊14\o"CurrentDocument"5。3顯示模塊14\o"CurrentDocument"5。4AD轉(zhuǎn)換模塊15\o"CurrentDocument"6軟硬件的調(diào)試15\o"CurrentDocument"軟件部分15\o"CurrentDocument"硬件部分16\o"CurrentDocument"結(jié)束語17\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)18\o"CurrentDocument"附錄19\o"CurrentDocument"致謝231緒論1。1課題背景及意義質(zhì)量是測量領(lǐng)域中的一個(gè)重要參數(shù)，稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視。公元前，人們?yōu)榱藢ω浳锝粨Q量進(jìn)行估計(jì)，起初采用木材或陶土制作的容器對交換貨物進(jìn)行計(jì)量.以后，又采用簡單的秤來測定質(zhì)量。秤是最普遍、最普及的計(jì)量設(shè)備，電子秤取代機(jī)械秤是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然規(guī)律。低成本、高智能化的電子秤無疑具有極其廣闊的市場前景.稱重技術(shù)自古以來就被人們所重視，作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連.電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展:計(jì)量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點(diǎn)從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智慧化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的要求。為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設(shè)計(jì)中將智能化、自動(dòng)化、人性化用在了電子秤重的控制系統(tǒng)中⑵。1。2單片機(jī)在體重秤上的應(yīng)用目前，隨著社會(huì)的發(fā)展、生活水平不斷提高，人們越來越關(guān)注自己的身體健康。許多人由于工作的壓力和不良的飲食習(xí)慣，使得身體健康每況愈下，疾病也隨之而來，而在這些人群中，患有肥胖和營養(yǎng)不良的病人居多。為方便人們及時(shí)了解自己的體重是否超出或低于標(biāo)準(zhǔn)的體重，在許多公共場合都擺放了人體秤，商場、藥店、馬路旁等隨處可見，給那些由于工作緊張沒有時(shí)間到醫(yī)院做定期體驗(yàn)的人們帶來了方便.人體秤已不再是醫(yī)院的專用醫(yī)療器械，已成為人們生活中不可缺少的一部分。體重健康標(biāo)準(zhǔn)的具體計(jì)算方法如下（僅適合中國人群）男性：標(biāo)準(zhǔn)體重=（身高-100）*0.9.女性:標(biāo)準(zhǔn)體重=（身高-105）*0.9。當(dāng)實(shí)際體重大于標(biāo)準(zhǔn)體重的10%為過重，小于標(biāo)準(zhǔn)體重10%為瘦[3]。普通人體秤測量身高和體重的結(jié)果都是直接用眼睛觀看指標(biāo)讀取的，由于讀數(shù)的方法各不相同、讀數(shù)時(shí)光線有明有暗等多種原因，使得讀取數(shù)據(jù)的誤差過大.由于人體秤的使用非常普遍，解決這一問題顯得尤為重要。近年來，隨著科技不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)已逐漸成為科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要工具，正在不斷地走向深入。單片機(jī)的應(yīng)用已深入到人類的生活、生產(chǎn)等各種領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的由單片機(jī)控制的人體稱，比普通人體稱在耐用性、適用環(huán)境、讀數(shù)的準(zhǔn)確度等方面有了很大的提高。智慧人體秤經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，適合在廣大工薪階層推廣.因此，以單片機(jī)為控制核心的人體秤，不但提高了讀數(shù)的精確度，給人們以直觀的效果，將身材標(biāo)準(zhǔn)與否一并顯示，與普通人體秤的價(jià)格相差無幾，逐漸取代傳統(tǒng)的人體秤。2電子體重秤的設(shè)計(jì)思路2。1電子體重秤的原理當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，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(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模/數(shù)（A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號再送到微處器的CPU處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí),CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機(jī)打印。一般地信號的放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號各種運(yùn)算處理都在儀表中完成.本設(shè)計(jì)由以下幾部分組成:電阻應(yīng)變傳感器、信號放大器、單片機(jī)、按鍵、LED燈、顯示器.圖2—1設(shè)計(jì)原理圖2。2電子體重秤的基本結(jié)構(gòu)2.2。1承重、傳力復(fù)位系統(tǒng)它是被稱物體與轉(zhuǎn)換組件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體，一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等.2。2.2稱重傳感器即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換組件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號所用的一種輔助手段。按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、聲表面諧振式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器［4］。對稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度;對被稱物體的狀態(tài)的影響要小;能在較差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。本次設(shè)計(jì)采用的是電阻應(yīng)變式傳感器。2.2.3測量顯示、數(shù)據(jù)顯示裝置即處理稱重傳感器信號的電子線路（包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào)節(jié)器、補(bǔ)嘗組件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等）。這部分習(xí)慣上稱載荷測量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測量電路中，通常包括前置放大、濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。2。3電子秤的計(jì)量性能電子秤的計(jì)量性能涉及的主要技術(shù)指針有：量程、分度值、分度數(shù)、準(zhǔn)確度等級等。（1）量程：電子衡器的最大稱量Max，即電子秤在正常工作情況下，所能稱量的最大值.（2）分度值:電子秤的測量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。用e或d來表示.（3）分度數(shù)：衡器的測量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用n表示。電子衡器的最大稱量Max可以用總分度數(shù)n與分度值d的乘積表示即Max=n?d（4）準(zhǔn)確度等級：國際法制計(jì)量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成I、II、III、W四類等級，分別對應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù)n的范圍，如下表所示：表2-1電子秤等級分類標(biāo)志及等級電子秤種類分度數(shù)范圍特種準(zhǔn)確度基準(zhǔn)衡器n〉100000高準(zhǔn)確度精密衡器10000〈n<100000中準(zhǔn)確度商業(yè)衡器1000〈n<10000普通準(zhǔn)確度粗衡器100<n<1000本設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)：測量范圍0?100kg；顯示精度0.1kg；精度等級W級。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選型測量部分是利用稱重傳感器檢測壓力信號，得到微弱的電信號（本設(shè)計(jì)為電壓信號），而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)放大電路，）處理后，送A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出?？刂破鞑糠纸邮軄碜訟/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為人體的實(shí)際重量信號，并將其存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中。控制器還可以通過對擴(kuò)展I/O的控制，對鍵盤進(jìn)行掃描，而后通過鍵盤散轉(zhuǎn)程序?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能［5］。3.1控制器本設(shè)計(jì)由于要求必須使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器，而且以單片機(jī)為主控制器的設(shè)計(jì)，可以容易地將計(jì)算機(jī)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代的“智能化測量控制系統(tǒng)”。這種新型的智能儀表在測量過程自動(dòng)化、測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展.再則由于系統(tǒng)沒有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求,又考慮到本設(shè)計(jì)中程序部分比較大，根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)的分析,設(shè)計(jì)這樣一個(gè)簡單的的系統(tǒng)，可以選用帶EPROM的單片機(jī)，由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在片內(nèi)，不用在外部擴(kuò)展內(nèi)存，這樣電路也可簡化。在這里選用STC12系列單片機(jī)。STC12系列與89C52相比由是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍.最后我們最終選擇了STC12C5A60S2這個(gè)單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能要求STC12C5A60S2內(nèi)部帶有定時(shí)控制邏輯、指令寄存器、譯碼器、地址指針DPTR及程序計(jì)數(shù)器PC、堆棧指針SP、RAM地址寄存器、16位地址緩沖器、內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S），針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合，能滿足本次設(shè)計(jì)的基本要求［6】.3.2數(shù)據(jù)采集部分電子秤的數(shù)據(jù)采集部分主要包括稱重傳感器、處理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，因此對于這部分的論證主要分三方面.3。2。1傳感器的選擇在設(shè)計(jì)中，傳感器是一個(gè)十分重要的組件，因此對傳感器的選擇也顯的特別的重要，不僅要注意其量程和參數(shù)，還有考慮到與其相配置的各種電路的設(shè)計(jì)的難以程度和設(shè)計(jì)性價(jià)比等等.傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來確定。一般來說,傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高.但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的.其公式如下：C=K0XK1XK2XK3X(Wmax+W)/N(3—1)C一單個(gè)傳感器的額定量程;W一秤體自重；Wmax—被稱物體凈重的最大值；N-秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量;K0—保險(xiǎn)系數(shù)，一般取值在1.2?1。3之間;K1-沖擊系數(shù)；K2—秤體的重心偏移系數(shù)；K3一風(fēng)壓系數(shù).本設(shè)計(jì)要求稱重范圍0?100kg，重量誤差不大于0。1kg，根據(jù)傳感器量程計(jì)算公式(3—1)可知：C=1.25x1x1.03x1x(100+15)/1=148.0625(3—2)為保證電子秤稱量結(jié)果的準(zhǔn)確度，克服傳感器在低量程段線性度差的缺點(diǎn)。傳感器的量程應(yīng)根據(jù)皮帶秤的最大流量來選擇。在實(shí)際工作中，要求稱重傳感器的有效量程在20%?80%之間,線性好，精度高。重量誤差應(yīng)控制在±0。1Kg，又考慮到秤臺(tái)自重、振動(dòng)和沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳感器，根據(jù)公式3-1的計(jì)算結(jié)果，所以我們確定傳感器的額定載荷為150Kg，允許超載為150%，精度為0。05%,最大量程時(shí)誤差土0.1kg，可以滿足本系統(tǒng)的精度要求。本系統(tǒng)采用梁式稱重型稱重傳感器，額定載荷為150kg。傳感器電路所采用的是全橋電路，有四個(gè)電阻應(yīng)變片。理想情況下傳感器輸出信號、放大器輸出信號、AD轉(zhuǎn)換輸出信號、人體體重之間的關(guān)系基本成線性。在電橋測量電路中，將一對變化相反的應(yīng)變片接入電橋一臂，另一臂接兩個(gè)相同的阻值作為基準(zhǔn)值；當(dāng)橋臂電阻初始值R1=R2=R3=人4時(shí)平衡，其變化值為AR1=AR2=AR3=AR4=AR時(shí)，其橋路輸出電壓Uout與AR成正比7].圖3—1稱重傳感器原理圖

3.2。2傳感器技術(shù)指標(biāo)表3—1傳感器參數(shù)表準(zhǔn)確度等級Accuracyclass0。1額定載何Ratedloadkg150靈敏度SensitivitymV/V2。0±0。1非線性Nonlinearity%F.S.0.02滯后Hysteresis0。02重復(fù)性Repeatability0.02零點(diǎn)輸出Zerobalance%F。S。±1蠕變Creep%F.S./30min0。02零點(diǎn)溫度系數(shù)Zerotemperaturecoefficient%F.S。/10°C±0。02額定輸出溫度系數(shù)Ratedoutputtemperaturecoefficient輸入電阻InputresistanceQ402±6輸出電阻OutputresistanceQ350±3絕緣電阻InsulationresistanceMQ>5000供橋電壓SupplyvoltageV12(DC/AC)溫度補(bǔ)償范圍TemperaturecompensationrangeC-10?+55允許溫度范圍SafetemperaturerangeC-30?+70允許過負(fù)荷Safeoverload%F.S。150極限過負(fù)荷Ultimateoverload%F。S.200接線方式Methodofconnectingwire輸入Input(+)：White輸入Input(一)：Black輸出Output(+):Green輸出Output(一):Red3.2.3放大電路模塊通常傳感器輸出的電信號是微弱的，不能夠滿足后續(xù)的轉(zhuǎn)換要求，必須對它進(jìn)行放大。稱重傳感器輸出電壓振幅范圍0?20mV,而單片機(jī)輸入電壓要求在0?5V,為了是單片機(jī)能更好的采集信號處理,根據(jù)本設(shè)計(jì)傳感器實(shí)測數(shù)據(jù)的實(shí)際情況增益設(shè)為200倍即可，零點(diǎn)和增益的溫度漂移和時(shí)間漂移極小。圖3-2放大電路本設(shè)計(jì)選用的運(yùn)放器是OP07,OP07芯片是一種低噪聲,非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓，所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施.OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。圖3-3OP07管腳圖OP07芯片引腳功能說明：1和8為偏置平衡（調(diào)零端），2為反向輸入端，3為正向輸入端，4接地，5空腳6為輸出，7接電源+3.2.4A/D轉(zhuǎn)換器的選擇由于本次設(shè)計(jì)所選用的單片機(jī)自帶10位A/D轉(zhuǎn)換模塊，能達(dá)到設(shè)計(jì)的精度要求，故電路中不再添加A/D轉(zhuǎn)換器。3.3顯示電路部分顯示的種類很多，從液晶顯示、發(fā)光二極管顯示到CRT顯示器等，都可以與微機(jī)連接。其中單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)最常用的顯示是發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器（簡稱LED顯示器）。液晶顯示器簡LCD.LED顯示器價(jià)廉，配置靈活，與單片接口方便，LCD可顯示圖形，但接口較復(fù)雜成本也較高的。LED數(shù)碼根據(jù)LED的接法的不同分為共陰極和共陽極兩類，了解LED的這些特性，

對編程很是重要，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了他們的硬件電路有差異以外，編程的方法也是不同的。在本設(shè)計(jì)中我們采用的是共陰極數(shù)碼管其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管教配置如圖所示:CijfTl苴Fabedtoc■:'m盲腳配宜圖3—4共陰極數(shù)碼管及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用LED顯示器時(shí)，要注意區(qū)分兩種不同的接法，為了顯示數(shù)字或字符，必須對數(shù)字或字符進(jìn)行編碼.七段數(shù)碼管加上小數(shù)點(diǎn)共計(jì)八段.因此為LED提供編碼正好是一個(gè)字節(jié)。實(shí)際上要顯示各種數(shù)字和字符，只需在各段二極管的陰極上加不同的電平，就可以得到不同的代碼.這些用來控制LED顯示的不同電平代碼稱為字段碼（也稱段選碼）。根據(jù)電路連接圖顯示16進(jìn)制數(shù)的編碼列表如下圖所示：表3—2共陰極數(shù)碼管表0x3f0x060x5b0x4f0x660x6d0123450x7d0x070x7f0x6f0x770x7c6789AB0x390x5c0x790x710x00CDEF無顯示3.4STC12C5A60S2的最小系統(tǒng)電路根據(jù)設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路，此電路由一塊STC12C5A60S2、按鍵輸入電路、4位LED顯示器電路、LED燈顯示電路組成。圖3圖3—4硬件電路設(shè)計(jì)框圖在本系統(tǒng)中用于稱量的主要器件是稱重傳感器（一次變換組件），稱重傳感器在受到壓力或拉力時(shí)會(huì)產(chǎn)生電信號，受到不同壓力或拉力是產(chǎn)生的電信號也隨著變化，而且力與電信號的關(guān)系一般為線性關(guān)系。由于稱重傳感器一般的輸出范圍為0?20mV，對A/D轉(zhuǎn)換或單片機(jī)的工作參數(shù)來說不能使A/D轉(zhuǎn)換和單片機(jī)正常工作，所以需要對輸出的信號進(jìn)行放大。由于傳感器輸出的為模擬信號，所以需要對其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便單片機(jī)接收.單片機(jī)根據(jù)稱重傳感器輸出的電信號和速度傳感器輸出的速度信號計(jì)算出人體的重量。在本系統(tǒng)中，硬件電路的構(gòu)成主要有以下幾部分:STC12C5A60S2的最小系統(tǒng)構(gòu)成、電源電路、數(shù)據(jù)采集、人-機(jī)交換電路等。3.4.1單片機(jī)芯片STC12管腳圖YccJUDGE?］上PO.OU'ADOECL'ADCITI.2PO.l.'ADlCCPO.'ADC3T1.3PO.l'Am5S-'CCPl.-,AIX>kP1.4PO.3;'AE>3MCS1;ADC5T1.5POA'ALMPQh'AEKPO.&'ALKRJST-WJPQ.7；AD7RaD'TS.Oek_EVD.-F4.6l'K5T2TkD/TO.IALE'TM.SiNracra.iNA/74.4Em.?.?■pmADZP2.e.-'ArJL4CL￡OUT1.'T1.'P3.5P2.5/AD13^■T3.6我#ABURD■回.7Pi.^ADLlX'JALLP2.UAD5gK.Oi'ADS圖3—5單片機(jī)管腳圖3。4.2單片機(jī)的基本連接電路單片機(jī)正常工作時(shí)，都需要一個(gè)時(shí)鐘電路和一個(gè)復(fù)位電路來構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需的時(shí)鐘信號，其有兩種時(shí)鐘方式：外部時(shí)鐘和

內(nèi)部時(shí)鐘。外部始終是使用外部振蕩脈沖信號，常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，以便于同步。本設(shè)計(jì)只有一片單片機(jī)，采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與回饋組件的片外石英晶體或陶瓷諧振器構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中.對外接電容值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但是電容的大小多少會(huì)影響振蕩器頻率的高低、蕩器的穩(wěn)定性、震的快速性和溫度穩(wěn)定性.外接晶體時(shí)，兩個(gè)電容通常選擇30PF左右，外接陶瓷諧振器時(shí)，典型值約為47PF。出于對測距精度的考慮，本設(shè)計(jì)采用11。0592MHZ的晶體振蕩器，c1和c2的電容值約為30PF。3.5鍵盤電路P3.4O—P3.5P3.6圖3-6鍵盤控制電路O—在不同的系統(tǒng)中,鍵盤的數(shù)量有很大的差別。但是根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，采用獨(dú)立式鍵盤既能滿足系統(tǒng)需要，又節(jié)省I/O和鍵盤的數(shù)量。獨(dú)立式鍵盤的各個(gè)按鍵之間彼此是獨(dú)立的，每一個(gè)按鍵均連接單片機(jī)的一根I/O口。獨(dú)立式鍵盤的硬件接口電路簡單，軟件設(shè)計(jì)也比較方便，但由于每個(gè)按鍵均需要單片機(jī)的一根I/O口，因此，獨(dú)立式鍵盤值適合于按鍵較少的場合。獨(dú)立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線的狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O口線，因此，在按鍵較多時(shí),I/O口線浪費(fèi)較大，不宜采用。4電子體重秤實(shí)物的設(shè)計(jì)與制作4.1實(shí)物的設(shè)計(jì)（1）選取厚度合適的材料按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行切割，由于踏板底座設(shè)計(jì)需要尺寸過大

無法再銑床上裝夾，在尺寸切割后手工去除毛刺和銳邊。為了保證孔的方便加工和減少誤差，孔的設(shè)計(jì)位置在一條直線上。粗糙度確定：墊塊的加工精度位3。2pm，電子稱踏板與底座由于設(shè)計(jì)尺寸過大原材料在銑床上無法進(jìn)行裝夾，在切割機(jī)上進(jìn)行需要的尺寸切割后只做消除毛刺、去銳邊的的粗加工處理［8】。各部位尺寸：根據(jù)各定位裝置、固定裝置、調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計(jì)，其具體尺寸見圖4—1、4-2、4-34。2實(shí)物加工圖紙4.2.1體重秤墊塊圖4-1體重秤墊塊4.2。2體重秤踏板-■—[七一：011160X寸1D4。2.3體重秤底座22V——5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5。1初始化及主程序模塊主程序主要是完成對各個(gè)子程序的調(diào)用以及體重的顯示，流程圖如下:圖5—1主程序流程圖5。2按鍵模塊身體指數(shù)計(jì)算的過程中用到按鍵程序，流程圖如下:圖5—2按鍵程序流程圖5。3顯示模塊本次設(shè)計(jì)采用的是動(dòng)態(tài)顯示，使用P0口作位選，P2口作段選，并在P2口接1K的上拉電阻以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。顯示時(shí)個(gè)、十、百、千四位依次顯示每一位顯示時(shí)維持2毫秒。5.4AD轉(zhuǎn)換模塊STC12系列單片自帶AD轉(zhuǎn)換模塊，放大器輸出的電壓信號要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，流程圖如下：圖5-3AD轉(zhuǎn)換流程圖6軟硬件的調(diào)試6.1軟件部分圖6-1PROTUS仿真圖由于PROTUS中沒有STC12系列單片機(jī)，仿真時(shí)由89系列外加8位AD轉(zhuǎn)換模塊代替。6.2硬件部分程序仿真運(yùn)行后把電路和傳感器進(jìn)行連接并開始進(jìn)行測試，當(dāng)人站到體重秤踏板時(shí)，LED會(huì)自動(dòng)顯示人的體重。上電開始工作時(shí)，電源指示燈燈亮，LED顯示示數(shù)為零。當(dāng)被測人站上踏板，被測人體重會(huì)直接顯示在LED顯示上，其讀數(shù)為65。5kg，體重精確到0。1kg。圖6-2實(shí)物調(diào)試圖結(jié)束語通過這次實(shí)習(xí)，我們學(xué)到了很多東西.在這段時(shí)間里我進(jìn)行了硬件電路設(shè)計(jì)、軟件的編程實(shí)設(shè)計(jì)、軟硬件的綜合調(diào)試以及實(shí)物的制作與裝配。最終一個(gè)完整的課程設(shè)計(jì)成果出來了。當(dāng)然，這其中也有很多問題，比如胖瘦顯示燈不能完全嚴(yán)格按編制的程序執(zhí)行，但就實(shí)現(xiàn)功能來說，設(shè)計(jì)結(jié)果能夠符合題意，成功完成了此次實(shí)習(xí)要求，我們不只在乎這一結(jié)果，更加在乎的是這個(gè)過程.在做本次設(shè)計(jì)過程中，為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是十分必要的.我們要對所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)內(nèi)有哪些資源；要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的的軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，一個(gè)程序的完美與否不僅僅是實(shí)現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為數(shù)據(jù)的保存和交流提供了方便。從本次設(shè)計(jì)中學(xué)到的知識會(huì)讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實(shí)踐能力提高都會(huì)受益于我在以后的學(xué)習(xí)、工作和生活中.參考文獻(xiàn)［1］施漢謙，宋文敏。電子秤技術(shù)［M］。北京:中國計(jì)量出版社，1991［2］趙廣平，孫雯萍，孫建軍。電子稱重技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢［J］。儀表技術(shù)與傳感器,2007.7［3］孫富康，戚鵬。基于W77E58微處理器的多功能智能人體秤的設(shè)計(jì)［J］。福建電腦，2008。10［4］張青春，郁嵐.智能人體電子秤的系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］。儀表技術(shù)，2008.7［5］程德福，王君，凌振寶,王言章。傳感器原理及應(yīng)用［M］。北京：機(jī)械工業(yè)出版社2007［6］STC12C5A60S2系列單片機(jī)器件手冊。宏晶STC官方網(wǎng)站［7］馬曉平.壓力傳感器及其應(yīng)用［J］.信息產(chǎn)業(yè)報(bào)道，2001。2［8］隋文濤.新國標(biāo)表面粗糙度參數(shù)的評定程序［J］.工具技術(shù)。2006.12［9］賈伯年，俞樸.傳感器技術(shù)［M］。南京：東南大學(xué)出版社，1992［10］何立民。單片機(jī)應(yīng)用文集［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1999附錄單片機(jī)程序#include<reg51.h〉sfrP1ASF=0X9D;sfrADC_CONTR=0XBC;sfrAUXR1=0XA2;sfrADC_RES=0XBD；sfrADC_RESL=0XBE;unsignedcharcodeled[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}；unsignedintm_data,shengao;unsignedcharv_mode,D；sbitmode=P3A0;sbitadd=P3A1；sbitsub=P3A2；sbithuang=P3A4；sbitlv=P3A5；sbithong=P3A6;voidkey()；voiddelay(unsignedcharms)//延時(shí)部分{unsignedinti;while(ms)for(i=0；i〈330;i++);}voiddisplay(unsignedints)〃顯示部分{unsignedchara,ge,shi,bai,qian;a=5