电子秤.doc

目 录
1 引言 2
1.1 目的和意义 2
1.2 本系统主要功能 3
2. 总体方案论证与设计 4
2.1主控模块的选型和论证 4
2.2显示模块的选型和论证 4
2.3 AD模块的选型和论证 4
2.5系统整体设计概述 5
3.系统硬件电路设计 6
3.1主控模块 6
3.1.1 STC89C52单片机主要特性 6
3.1.2 STC89C52单片机的中断系统 9
3.1.3 单片机最小系统设计 9
3.2 LCD液晶显示器简介 9
3.2.1 液晶原理介绍 9
3.2.2液晶模块简介 10
3.2.3液晶显示部分与STC89C52的接口 11
3.3键盘模块设计 11
3.4蜂鸣器模块设计 12
3.5称重模块的设计 12
3.6 AD采集模块设计 13
3.6.1 HX711芯片介绍 13
3.6.2 HX711电路设计 14
4.系统软件设计 15
4.1系统软件总体设计 15
4.2程序设计原理 16
5.系统调试 18
5.1硬件调试 18
5.2软件调试 18
6.结论 19
附录 21
系统原理图 21
系统PCB图 21
元件清单 22
系统源程序 22
基于单片机的电子秤
摘要:本文设计了一个基于单片机的电子秤,它通过压力传感器把重量转换成电压信号,再用过24位的AD转换器HX711把电压信号转换成数字信号,当秤台上没有放物体的时候按下清零按键可以对当前重量清零,除此外用户可以通过按键设置每公斤的单价,放上物体之后可以测量出重量,并把重量乘以单价自动转换出总价并在液晶屏LCD1602上显示,整个系统最大测量的重量为10KG,当测量到的重量大于5KG的时候,系统会驱动蜂鸣器发响提醒用户超过最大量程。
关键词:单片机, LCD1602,蜂鸣器,HX711,压力传感器。
1 引言
1.1 目的和意义
电子秤作为一种计量手段,广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域,与人民的生活紧密相连。电子秤是电子衡器中的一种,衡器是国家法定计量器具,是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备,衡器产品技术水平的高低,将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表,而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分,推进了工业生产的自动化和管理的现代化,它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域,取得了显著的经济效益。
电子秤是称重技术中的一种新型仪表,广泛应用于各种场合。电子秤与机械秤比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点,可在各种环境工作,重量信号可远传,易于实现重量显示数字化,易于与计算机联网,实现生产过程自动化,提高劳动生产率。从世界水平看,衡器技术已经经历了四个阶段,从传统的全部由机械元器件组成的机械称到用电子线路代替部分机械元器件的机电结合秤,再从集成电路式到目前的单片机系统设计的电子计价秤。我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展:电子称重技术从静态称重向动态称重发展;计量方法从模拟测量向数字测量发展;测量特点从单参数测量向多参数测量发展。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代,使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化,并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统,使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。
电子称重的实现首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小,需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号经A/D转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中,再经过单片机控制译码显示器,从而显示出被测物体的重量。按照设计的基本要求,系统可分为三大模块,数据采集模块、控制器模块、人机交互液晶显示界面模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理,由控制器完成对该数字量的处理,驱动显示模块完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高,系统的大部分功能都需要软件来控制。在扩展功能上,本设计增加了一个过载报警提示功能和电子日历功能使本电子称的设计更人性化智能化。
1.2研究概况及发展趋势
近几年,我国的电子称重系统从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。电子称重技术逐渐从静态称重向动态称重发展,从模拟测量向数字测量发展,从单参数测量向多参数测量发展。电子称重系统制造技术及其应用得到了新发展。国内电子称重技术基本达到国际上20世纪90年代中期的水平,少数产品的技术已处于国际领先水平l引。国内的电子秤市场中,100g左右量程的电子秤精度一般为0.0lg,即10mg。在国际上,一些发达国家在电子称重方面,从技术水平、品种和规模等方面都达到了较高的水平。特别是在准确度和可靠性等方面有了很大的提高。其中梅特勒.托利多公司生产的BBK4系列高精度电子秤精度达到了lmg,速度大约为1次/秒。
在研究方法上,电子称重系统的工作原理一般是将作用在承载器上的质量或力的大小,通过压力传感器转换为电信号,并通过控制电路来处理该电信号。其中压力传感器大多数采用电阻应变片压力传感器,由于应变片的体积较小,市场上有多种规格可供选择,而且可以针对弹性敏感元件的形式可以灵活设计来适应各种应用场合的要求,所以应变片式压力传感器得到广泛的应用。但是电阻应变片压力传感器的一个严重缺陷是应变灵敏度、应变片本身的电阻都随温度变化,而且灵敏度随温度变化较大。在不同的环境中,应变片的阻值发生变化,输出零点漂移明显。并且应变片的输出信号很小、线性范围窄,而且动态响应较差,有待进一步开发。
1.3 本系统主要功能
本系统设计制作一个基于单片机的电子秤。能实现以下几种功能:
(1)矩阵键盘扫描,通过单片机检测用户按下的是哪个按键并执行相应的功能。
(2)设计一个重量测量电路,通过压力传感器把重量值转换成电压值,再通过AD转换器转换成数字。
(3)用户通过按键可以设置单位重量的价格。
(4)当前重量超过设定的量程后单片机驱动蜂鸣器发声提示。
2. 总体方案论证与设计
根据所要实现的功能划分,系统一共需要以下几个模块:主控模块、显示模块、AD采样模块,以下就针对这几个模块的选型和论证进行讨论。
2.1主控模块的选型和论证
方案一:
采用MSP430系列单片机,该单片机是TI公司1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器。其内部集成了很多模拟电路、数字电路和微处理器,提供强大的功能。不过该芯片昂贵不适合一般的设计开发。
方案二
采用51系列的单片机,该单片机是一个高可靠性,超低价,无法解密,高性能的8位单片机,32个IO口,且STC系列的单片机可以在线编程、调试,方便地实现程序的下载与整机的调试。
因此选用方案二中的51系列单片机作为主控芯片。
2.2显示模块的选型和论证
方案一:
采用点阵式数码管显示,点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成,对于显示文字比较合适,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以不用此种作为显示。
方案二:
采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格虽适中,对于显示数字也最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用单片机口线少。但是由于数码管动态扫描需要借助74LS164移位寄存器进行移位,该芯片在电路调试时往往有很多障碍,所以不采用LED数码管作为显示。
方案