基于51單片機(jī)的稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)

杭州電子科技大學(xué)設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：短學(xué)期PCB電路設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：學(xué)生班級(jí)：專業(yè)：實(shí)驗(yàn)日期：基于51單片機(jī)的稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)的構(gòu)成及設(shè)計(jì)；(包括：時(shí)鐘、復(fù)位、電源、單片機(jī)、按鍵和顯示等)在此基礎(chǔ)上完成稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，稱重量程為0~80噸，誤差正負(fù)100kg。A為稱重系統(tǒng)選擇合適的4個(gè)壓力傳感器，注意量程和誤差。B設(shè)計(jì)放大電路，以便單片機(jī)對(duì)其信號(hào)進(jìn)行后續(xù)處理。C用7段數(shù)碼管或其他顯示模塊進(jìn)行重量的顯示，單位為：kg。D根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)擴(kuò)展功能（加分選做設(shè)計(jì)部分）電源系統(tǒng)電源系統(tǒng)系統(tǒng)流程圖:51單片機(jī)壓力傳感器采集信號(hào)51單片機(jī)壓力傳感器采集信號(hào)上位機(jī)MAX232上位機(jī)MAX232放大器放大模擬信號(hào)放大器放大模擬信號(hào)按鍵調(diào)節(jié)按鍵調(diào)節(jié)A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示復(fù)位復(fù)位蜂鳴器蜂鳴器晶振晶振主要設(shè)計(jì)內(nèi)容和功能：本設(shè)計(jì)研究的是一基于51單片機(jī)的稱重系統(tǒng)，稱重范圍為0到80噸，承重范圍較大，可以廣泛地運(yùn)用于汽車過磅，貨物稱重，也可以用來測(cè)體重。本設(shè)計(jì)主要通過壓力傳感器采集貨物重量信息，產(chǎn)生電壓信號(hào)，通過運(yùn)算放大器的放大，再經(jīng)過一系列的A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)的處理，把貨物的重量顯示到數(shù)碼管上。如果有需要，也可以通過串口通信模塊把數(shù)據(jù)到PC上位機(jī)中，再由計(jì)算機(jī)分析處理數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)可以通過按鍵來選擇稱重的最大量程，如果超過選擇的最大量程，則會(huì)有蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。方案論證：傳感器：壓力傳感器選用MPX2200壓強(qiáng)為200KPa時(shí)對(duì)應(yīng)的最大電壓為40mv，所以傳感器底座面積設(shè)置為1平方米。40mv時(shí)對(duì)應(yīng)的重量為20噸。放大器設(shè)計(jì)：量程為80噸，最大電壓對(duì)應(yīng)20噸，故需要4個(gè)放大器，由于器件及參數(shù)限制，輸出電壓為4V左右，最大輸入電壓40mV,故放大倍數(shù)為100倍。故電阻成100倍關(guān)系。傳感器采集的信號(hào)從Header2端口輸入。仿真結(jié)果：從圖中可以看到增益為101倍。A/D轉(zhuǎn)換：因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求為誤差100kg,最大電壓時(shí)對(duì)應(yīng)重量為20噸，20×1000/100=200。2^8=256>200。故采用8位A/D轉(zhuǎn)換器。本設(shè)計(jì)可以采用ADC0809轉(zhuǎn)換器。ADC0809各引腳說明：IN0～I(xiàn)N3：從四個(gè)運(yùn)放接四路模擬量輸入。D0～D7：8位數(shù)字量的輸出，D0～D7分別接單片機(jī)的P10～P17端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入端，高電平有效。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出端，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入端，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHz。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。VCC：接+5V電源。GND：接地。按鍵設(shè)置：兩個(gè)按鍵分別接單片機(jī)的P06和P07I/O口。當(dāng)按鍵沒有按下，I/O口端的信號(hào)為高電平；當(dāng)按鍵按下，I/O口端的信號(hào)為低電平，當(dāng)單片機(jī)采集到低電平信號(hào)，根據(jù)程序做出調(diào)節(jié)量程的相關(guān)反應(yīng)。數(shù)碼管顯示：因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要求測(cè)量重量范圍為0到80噸，且可以測(cè)量較小的重量，如體重（約為幾十千克），所以對(duì)顯示的位數(shù)要求較高，故采用六個(gè)八段數(shù)碼管（最小可以顯示到0.1kg）。因?yàn)閿?shù)碼管位的顯示要用掉單片機(jī)的8個(gè)I/O口，控制顯示位又要用掉6個(gè)I/O口，對(duì)單片機(jī)的資源消耗較多，為節(jié)省單片機(jī)資源可以使用一個(gè)74LS138數(shù)據(jù)選擇器，用3個(gè)I/O口來控制6個(gè)數(shù)碼管的顯示，這樣就可以節(jié)約3個(gè)I/O口。拓展功能：超重報(bào)警：當(dāng)測(cè)量的重物超過設(shè)置的量程，蜂鳴器報(bào)警。用蜂鳴器的一段接VCC，另一端接PNP三極管的發(fā)射極，三極管的基極通過一個(gè)電阻再接單片機(jī)的一個(gè)I/O口，三極管的集電極接地，這樣就可以通過單片機(jī)I/O口的高低電平實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂鳴器的控制。串口通信：本設(shè)計(jì)中通訊模塊的主要功能是將STC89C52單片機(jī)采集到的數(shù)據(jù)，通過串口傳輸?shù)絉S-232中，最后在上位機(jī)中得以顯示。由于標(biāo)準(zhǔn)串口的電平規(guī)定是接收時(shí)電平范圍在+/-3~+/-15V之間，發(fā)送時(shí)電平范圍在+/-5~+/-15V之間，而一般單片機(jī)系統(tǒng)的工作時(shí)候的電壓是+3.3V或+5V，由于單片機(jī)的電平輸出范圍并不能滿足一般的標(biāo)準(zhǔn)串口電平的基本要求，所有串口端口不能直接與PC上位機(jī)的串口端相連接，若要進(jìn)行連接，則必須對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的工作電壓經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。所以必須要經(jīng)過MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。模塊圖如下：MUC的串口MUC的串口MAX232PC機(jī)串口本設(shè)計(jì)采用的MAX232芯片是美國公司為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口專門設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用的是+5V單電源供電。MAX232芯片的引腳功能圖如下圖所示。MAX232引腳功能分為三個(gè)部分，分別為電荷泵電路部分、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道部分和供電部分。電荷泵電路部分由電容和1、2、3、4、5、6引腳構(gòu)成，其功能是給RS232的串口兩個(gè)+12V和-12V的電源。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道部分又分成第一數(shù)據(jù)通道和第二數(shù)據(jù)通道，其中第一數(shù)據(jù)通道是由11、12、13、14引腳構(gòu)成，而第二數(shù)據(jù)通道是由7、8、9、10引腳構(gòu)成，TTL/CMOS的相關(guān)數(shù)據(jù)從11引腳、10引腳輸入，由芯片功能轉(zhuǎn)換成為RS232數(shù)據(jù)，再從7引腳、14引腳送到電腦串口插頭中；隨后電腦串口插頭的RS232數(shù)據(jù)由13引腳、8引腳輸入再轉(zhuǎn)換為TTL/CMOS的數(shù)據(jù)后，從12引腳、9引腳進(jìn)行輸出。供電部分由15腳和16腳組成，15引腳接地，16引腳接+5V。供電系統(tǒng)：由于本系統(tǒng)中元器件所需要的最大電壓為+/-12V（運(yùn)算放大器OP37AZ），本設(shè)計(jì)采用+/-12V供電。又由于該系統(tǒng)中單片機(jī)及AD轉(zhuǎn)換芯片及液晶顯示器所需供電電壓均為5V。電壓，所以要保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作，需要設(shè)計(jì)一個(gè)可以穩(wěn)定提供5V電壓的供電系統(tǒng)?？梢圆捎萌朔€(wěn)壓器件LM7805作為系統(tǒng)電源的穩(wěn)壓器件以保證系統(tǒng)電壓為穩(wěn)定的直流5V電壓，輸入12V電壓輸出5V電壓，系統(tǒng)電源輸入接口要加濾波電容以確保工作電壓穩(wěn)定。電路仿真：此仿真為驗(yàn)證運(yùn)放放大增益為200。用一個(gè)20mv的直流電壓源代替輸入信號(hào)，輸出信號(hào)從外接電阻采集。仿真軟件為Multisin12.0。仿真結(jié)果：輸入為40mv，輸出為4.04V，約為101倍。原理圖：PCB圖：規(guī)則檢查：規(guī)則檢查時(shí)，由于封裝原因，J1的兩個(gè)焊盤外徑132mil過大，超過了最大焊盤外徑100mil，違法了規(guī)則，通過修改焊盤規(guī)則解決。收獲與體會(huì)：在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，遇到很多問題，對(duì)軟件和單片機(jī)都不太熟悉，但通過互聯(lián)網(wǎng)和查閱資料，對(duì)這單片機(jī)最小系統(tǒng)和整個(gè)稱重系統(tǒng)有了初步了解，學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的單片機(jī)系統(tǒng)，把以前所學(xué)的東西應(yīng)用起來。也學(xué)會(huì)了使用AltiumDesigner6.9和Multisim12.0軟件。特別是AD，之前沒有用過，通過這幾天看書和自學(xué)，可以繪制該系統(tǒng)的原理圖和PCB圖，完成設(shè)計(jì)要求。這對(duì)以后設(shè)計(jì)電路有很大的幫助。

社會(huì)實(shí)踐報(bào)告系別：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：作為祖國未來的事業(yè)的繼承人，我們這些大學(xué)生應(yīng)該及早樹立自己的歷史責(zé)任感，提高自己的社會(huì)適應(yīng)能力。假期的社會(huì)實(shí)踐就是很好的鍛煉自己的機(jī)會(huì)。當(dāng)下，掙錢早已不是打工的唯一目的，更多的人將其視為參加社會(huì)實(shí)踐、提高自身能力的機(jī)會(huì)。許多學(xué)校也積極鼓勵(lì)大學(xué)生多接觸社會(huì)、了解社會(huì)，一方面可以把學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，提高各方面的能力；另一方面可以積累工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)日后的就業(yè)大有裨益。進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐，最理想的就是找到與本專業(yè)對(duì)口單位進(jìn)行實(shí)習(xí)，從而提高自己的實(shí)戰(zhàn)水平，同時(shí)可以將課本知識(shí)在實(shí)踐中得到運(yùn)用，從而更好的指導(dǎo)自己今后的學(xué)習(xí)。但是作為一名尚未畢業(yè)的大學(xué)生，由于本身具備的專業(yè)知識(shí)還十分的有限，所以我選擇了打散工作為第一次社會(huì)實(shí)踐的方式。目的在于熟悉社會(huì)。就職業(yè)本身而言，并無高低貴賤之分，存在即為合理。通過短短幾天的打工經(jīng)歷可以讓長(zhǎng)期處于校園的我們對(duì)社會(huì)有一種更直觀的認(rèn)識(shí)。實(shí)踐過程：自從走進(jìn)了大學(xué)，就業(yè)問題就似乎總是圍繞在我們的身邊，成了說不完的話題。在現(xiàn)今社會(huì)，招聘會(huì)上的大字報(bào)都總寫著“有經(jīng)驗(yàn)者優(yōu)先”，可還在校園里面的我們這班學(xué)子社會(huì)經(jīng)驗(yàn)又會(huì)擁有多少呢？為了拓展自身的知識(shí)面，擴(kuò)大與社會(huì)的接觸面，增加個(gè)人在社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中的經(jīng)驗(yàn)，鍛煉和提高自己的能力，以便在以后畢業(yè)后能真正真正走入社會(huì)，能夠適應(yīng)國內(nèi)外的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的變化，并且能夠在生活和工作中很好地處理各方面的問題，我開始了我這個(gè)假期的社會(huì)實(shí)踐-走進(jìn)天源休閑餐廳。實(shí)踐，就是把我們?cè)趯W(xué)校所學(xué)的理論知識(shí)，運(yùn)用到客觀實(shí)際中去，使自己所學(xué)的理論知識(shí)有用武之地。只學(xué)不實(shí)踐，那么所學(xué)的就等于零。理論應(yīng)該與實(shí)踐相結(jié)合。另一方面，實(shí)踐可為以后找工作打基礎(chǔ)。通過這段時(shí)間的實(shí)習(xí)，學(xué)到一些在學(xué)校里學(xué)不到的東西。因?yàn)榄h(huán)境的不同，接觸的人與事不同，從中所學(xué)的東西自然就不一樣了。要學(xué)會(huì)從實(shí)踐中學(xué)習(xí)，從學(xué)習(xí)中實(shí)踐。而且在中國的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，又加入了世貿(mào)，國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)日趨變化，每天都不斷有新的東西涌現(xiàn)，在擁有了越來越多的機(jī)會(huì)的同時(shí)，也有了更多的挑戰(zhàn)，前天才剛學(xué)到的知識(shí)可能在今天就已經(jīng)被淘汰掉了，中國的經(jīng)濟(jì)越和外面接軌，對(duì)于人才的要求就會(huì)越來越高，我們不只要學(xué)好學(xué)校里所學(xué)到的知識(shí)，還要不斷從生活中，實(shí)踐中學(xué)其他知識(shí)，不斷地從各方面武裝自已，才能在競(jìng)爭(zhēng)中突出自已，表現(xiàn)自已。在餐廳里,別人一眼就能把我人出是一名正在讀書的學(xué)生,我問他們?yōu)槭裁?他們總說從我的臉上就能看出來,也許沒有經(jīng)歷過社會(huì)的人都有我這種不知名遭遇吧!我并沒有因?yàn)槲以谒麄兠媲皼]有經(jīng)驗(yàn)而退后,我相信我也能做的像他們一樣好.我的工作是在那做傳菜生,每天9點(diǎn)鐘-下午2點(diǎn)再從下午的4點(diǎn)-晚上8:30分上班,雖然時(shí)間長(zhǎng)了點(diǎn)但,熱情而年輕的我并沒有絲毫的感到過累,我覺得這是一種激勵(lì),明白了人生,感悟了生活,接觸了社會(huì),了解了未來.在餐廳里雖然我是以傳菜為主,但我不時(shí)還要做一些工作以外的事情，有時(shí)要做一些清潔的工作，在學(xué)校里也許有老師分配說今天做些什么，明天做些什么，但在這里，不一定有人會(huì)告訴你這些，你必須自覺地去做，而且要盡自已的努力做到最好，一件工作的效率就會(huì)得到別人不同的評(píng)價(jià)。在學(xué)校，只有學(xué)習(xí)的氛圍，畢竟學(xué)校是學(xué)習(xí)的場(chǎng)所，每一個(gè)學(xué)生都在為取得更高的成績(jī)而努力。而這里是工作的場(chǎng)所，每個(gè)人都會(huì)為了獲得更多的報(bào)酬而努力，無論是學(xué)習(xí)還是工作，都存在著競(jìng)爭(zhēng)，在競(jìng)爭(zhēng)中就要不斷學(xué)習(xí)別人先進(jìn)的地方，也要不斷學(xué)習(xí)別人怎樣做人，以提高自已的能力！記得老師曾經(jīng)說過大學(xué)是一個(gè)小社會(huì)，但我總覺得校園里總少不了那份純真，那份真誠，盡管是大學(xué)高校，學(xué)生還終歸保持著學(xué)生的身份。而走進(jìn)企業(yè)，接觸各種各樣的客戶、同事、上司等等，關(guān)系復(fù)雜，但我得去面對(duì)我從未面對(duì)過的一切。記得在我校舉行的招聘會(huì)上所反映出來的其中一個(gè)問題是，學(xué)生的實(shí)際操作能力與在校理論學(xué)習(xí)有一定的差距。在這次實(shí)踐中，這一點(diǎn)我感受很深。在學(xué)校，理論的學(xué)習(xí)很多，而且是多方面的，幾乎是面面俱到；而在實(shí)際工作中，可能會(huì)遇到書本上沒學(xué)到的，又可能是書本上的知識(shí)一點(diǎn)都用不上的情況?；蛟S工作中運(yùn)用到的只是很簡(jiǎn)單的問題，只要套公式似的就能完成一項(xiàng)任務(wù)。有時(shí)候我會(huì)埋怨，實(shí)際操作這么簡(jiǎn)單，但為什么書本上的知識(shí)讓人學(xué)得這么吃力呢？這是社會(huì)與學(xué)校脫軌了嗎？也許老師是正確的，雖然大學(xué)生生活不像踏入社會(huì)，但是總算是社會(huì)的一個(gè)部分，這是不可否認(rèn)的事實(shí)。但是有時(shí)也要感謝老師孜孜不倦地教導(dǎo)，有些問題有了有課堂上地認(rèn)真消化，有平時(shí)作業(yè)作補(bǔ)充，我比一部人具有更高的起點(diǎn)，有了更多的知識(shí)層面去應(yīng)付各種工作上的問題，作為一名大學(xué)生，應(yīng)該懂得與社會(huì)上各方面的人交往，處理社會(huì)上所發(fā)生的各方面的事情，這就意味著大學(xué)生要注意到社會(huì)實(shí)踐，社會(huì)實(shí)踐必不可少。畢竟，很快我就不再是一名大學(xué)生，而是社會(huì)中的一分子，要與社會(huì)交流，為社會(huì)做貢獻(xiàn)。只懂得紙上談兵是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及的，以后的人生旅途是漫長(zhǎng)的，為了鍛煉自己成為一名合格的、對(duì)社會(huì)有用的人才.很多在學(xué)校讀書的人都說寧愿出去工作，不愿在校讀書；而已在社會(huì)的人都寧愿回校讀書。我們上學(xué)，學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)知識(shí)，為的都是將來走進(jìn)社會(huì)，獻(xiàn)出自己的一份力量，我們應(yīng)該在今天努力掌握專業(yè)知識(shí)，明天才能更好地為社會(huì)服務(wù)。實(shí)踐心得：雖然這次的實(shí)踐只有短短的幾天，而且從事的是比較簡(jiǎn)單的服務(wù)工作，但是通過與各種各樣的人接觸，還是讓我學(xué)會(huì)了很多道理。首先是明白了守時(shí)的重要性。工作和上學(xué)是兩種完全不同的概念，上學(xué)是不遲到很多時(shí)候是因?yàn)閼峙吕蠋煹呢?zé)怪，而當(dāng)你走上了工作崗位，這里更多的是由于自己內(nèi)心的一種責(zé)任。這種責(zé)任是我學(xué)會(huì)客服自己的惰性，準(zhǔn)時(shí)走上自己的崗位。這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)生活也是一種鞭策，時(shí)刻牢記自己的責(zé)任，并努力加強(qiáng)自己的時(shí)間觀念。其次讓我真實(shí)的體會(huì)到了合作的重要性。雖然我工作的只是小小的一家餐廳，但是從點(diǎn)單到制作到遞送到結(jié)帳這一環(huán)環(huán)的工作都是有分工的，只有這樣才能使整家店的工作效率都大大的提高。以前雖然在書上看見過很多的團(tuán)隊(duì)合作的例子，但這一次是深刻的體會(huì)到了，正所謂“眾人拾柴火焰高”，“團(tuán)結(jié)就是力量”。在以后的學(xué)習(xí)和工作中，一定會(huì)要牢記這一點(diǎn)，將自己融入到集體中，和大家一起攜手走向輝煌。再次，這次打工的經(jīng)歷也讓我的心理更加趨于成熟。在餐廳里每天面對(duì)形形色色的客人，重復(fù)著單調(diào)的工作。讓從未涉世的我還是有那么一點(diǎn)點(diǎn)不適應(yīng)的，但是堅(jiān)持就是勝利。打工畢竟和在家是完全不同的概念，我們學(xué)會(huì)需要忍耐，需要學(xué)會(huì)承受，需要學(xué)會(huì)堅(jiān)持。將自己這短短的一月的實(shí)踐同理論相聯(lián)系，我了解到當(dāng)代大學(xué)生與以往的大學(xué)生相比較，求學(xué)經(jīng)歷、生活條件、所處社會(huì)大環(huán)境都相對(duì)優(yōu)越，也沒有經(jīng)過必要的挫