基于单片机的电子秤设计

目录

摘    要. 5

第一章 绪论. 7

1.1研究课题背景. 7

1.2  国内外发展概况. 9

1.3  课题研究的目的. 10

1.4  课题的研究内容及章节安排. 11

第二章 智能电子秤控制系统的设计方案. 12

2.1  设计任务及要求. 12

2.2  方案选择. 12

2.3  方案的论证与分析. 13

2.4  对设计方案进行对比分析. 14

第三章 系统硬件部分设计. 14

3.1总体设计. 14

3.2主控制器设计. 15

3.2.1 芯片介绍. 15

3.2.2 时钟电路设计. 17

3.2.3 复位电路设计. 18

3.3 信号采集模块. 19

3.4数据转换模块. 20

3.4.1 A/D 转换器的选择. 20

3.4.2 ADC0832 的介绍. 21

3.4.3 单片机对 ADC0832 的控制原理的介绍. 21

3.5声光报警电路. 22

3.6显示电路. 23

3.7整机电路. 24

第四章 系统硬件部分设计. 24

4.1主程序流程图. 24

4.2主程序流程图. 26

4.3报警程序设计. 27

4.4报警程序设计. 27

第五章 系统软件设计部分. 29

5.1  软件研发的背景. 29

5.2  软件程序设计. 30

5.3  基于Proteus电路图绘制. 31

第六章  结束语. 33

参考文献. 34

致    谢. 35

附录. 36

摘 要

随着我国微型电子技术和嵌入式系统的发展，目前行业内相对比较传统的电子称重器无法满足客户的需求。为了改进传统电子秤在称重计量上得短板问题，在本次毕业设计中，将使用相对先进、快捷、智能的控制机制。该系统的控制大脑为核心部件51系列嵌入式开发系统，采用51单片机作为主要控制核心，在使用电子秤称重过程中主要通过电阻应变式压力传感器采集信号，通过数模转换将对称重电压信号进行数模转换和测量，最终将信号传送给显示器部分，蜂鸣报警等。该电子秤设计具有智能称重、数字显示、报警等功能，而且性价比高、度准确、能耗较低、制作简易、称重方便快捷等特点，给人民生活带来了很大的影响，在市场上很受欢迎。

该智能控制系统设计主要从国内外发展状况，硬件控制部件选择，根据控制原理绘制硬件电路，控制系统软件程序设计开发，软硬件联调仿真，焊接主板电路五个方面进行详细讲解。该控制系统使用AT89C51嵌入式开发系统、传感器信号采集电路、声光报警模块、电路显示部分、数据转换电路等组成智能电子秤系统。智能控制系统使用的数模转换电路是市场上专用的ADC0832芯片，将传感器采集到的模拟信号转换成单片机能够识别的数字信号，并且将数字信号在单片机上进行相应的处理，LM016L液晶显示器将将信号稳定的显示出来，并且无闪烁现象。

关键词：单片机；传感器采集；液晶屏显示；信号转换

Abstract

With the development of micro-electronic technology and embedded system in China, the traditional electronic weighers in the industry are unable to meet the needs of customers. In order to improve the shortboard problem of the traditional electronic scale in the weighing and metering, in this graduation project, will use the relatively advanced, fast, intelligent control mechanism.Control the brain of the system as the core component of 51 series embedded development system, using 51 single chip microcomputer as main control core, in the process of using electronic weighing mainly by resistance strain type pressure sensor to collect signals, weighing signal through A/D conversion to digital to analog conversion and measurement, will eventually signal transmitted to the display part, buzzer alarm, etc.The electronic scale design with intelligent weighing, digital display, alarm and other functions, but also cost-effective, accurate, low energy consumption, easy to make, weighing convenient and fast characteristics, has brought a great impact on people's life, in the market is very popular.

The system design from the hardware components selection, hardware circuit schematic drawing, system software design, hardware and software simulation, welding motherboard circuit five aspects in detail. The intelligent electronic balance system is composed of AT89C51 microcontroller, sensor acquisition circuit, sound-light alarm module, circuit display part and data conversion circuit. The digital to analog conversion circuit used by the intelligent control system is a special ADC0832 chip on the market. The analog signal collected by the sensor is converted into a digital signal that can be recognized by the MCU, and the digital signal is processed on the MCU accordingly. The LM016L LCD will display the signal stably without flicker.

Key words: SCM; Sensor acquisition; LCD display; Signal conversion

第一章 绪论

1.1研究课题背景

随着科学技术和社会的发展进步，家家户户都有电子秤，成为当今时代特别的景观。然而，随着市场对电子秤的需求急剧增加，电子秤的智能化、快捷化、人性化越来越受人们的关注。因此，只依靠电子称其自身的结构来提高产品功能是完全不够的，更是不现实的，因此我们必须加强微电子学和计算机等现代电子技术的学习，给电子测量和仪器仪表届带来革命性的影响，而且要以一定的技术指标来考核目前的技术状况，用实验室各种高精度的仪器设备测试出数据，定量而又科学地判断电子测量仪器的技术状况，给予正确的评价。然而，电子秤在使用过程中出现故障的几率是非常高的，液晶显示屏等部件一旦出现故障，就不能够及时准确地测量出真实的数据，从而给用户带来不必要的麻烦。作为二十一世纪的我们，对微电子行业有自己独特的见解和好奇心，更希望能够探索智能电子测量行业，为其尽一份自己的绵薄之力。

现在我国的微电子技术已经得到了前所未有的进步，微处理器的智能化越来越好，性能也趋向完美，以目前的技术来达到对电子称的控制是完全可以实现的，随着国外处理器开发性能上的提高，而且性价比很高，不需用花费很大的成本，在我们的消费范围内增强控制电子称的智能化和准确度，这个是很重要的。随着电子技术的发展和微处理器的革新，电子产品越来越智能化，我们要逐步实现电子秤控制系统的智能化是当今社会的发展方向，引领电子秤新的航向。

随着这几年称重工具技术的不断革新，电子秤更加智能化，经过有效的数据转化和处理，并且在过程中增加控制，现如今称重计数和数据转化存储逐渐成为各大物流公司、转运公司、包装公司、销售公司的重要一员。同时电阻式称重传感器的技术和功能一直在发展，这也为电子秤随着称重传感器性能的不断突破，这也为电子秤行业的引领了方向。

1.2  国内外发展概况

回顾以往，在19世纪末，当工业化迅速革命时，许多快速称重的成分出现了自动秤。大约在1880年，第一个定量自动秤以型式被批准，并由斜象的垂直秤开发。但是最多测量500公斤左右。称重这一自动称重由以下几个步骤组成：a、掀开装有香料的称重桶；b、将散射引入称重桶；c、当重量到达平衡点后关掉进气口；d、智能卸载料具；e、秤和气动联轴器返回原位，自主恢复称重刻度。

欧美等发达国家在智能电子秤制造方面有先进的水平，他们在20世纪60年代开始对智能电子秤控制系统方面展开深入的研究，在1980年之后，研究人员就基本实现了对电子秤的智能控制，在20世纪末期，开始对智能电子秤的控制模块进行批量生产，但因为生产成本过高，这种最新的研发项目只用在了少数专用电子秤上，其他电子秤仍然需要依靠人为去操作电子秤控制系统。然而现如今，智能电子秤控制系统已经成功地与电子技术相结合，而且逐渐走向成熟，由于购买成本有所减少，越来越多的人开始购买智能电子秤控制系统。

我国在智能电子秤控制系统方向的研发力度不够，而且很晚，然而随着近几年来我国电子秤行业的蓬勃发展，电子秤数量也在快速增加，同样的对电子秤智能化的需求量也急剧增加。即使国外在智能电子秤控制方面研究比较突出，但我国的实际需求情况比较复杂，并不能完全的应用此项技术，电子秤种类较多，没有一致规范，而且消费习惯也不一样，达到智能电子秤控制还有一定的距离，但是智能电子秤控制系统在国内的还是有宽广的未来。

1.3  课题研究的目的

在本次毕设研究当中，主要是针对智能电子秤控制系统这一方向进行学习的。本次智能电子秤控制系统主要控制器是使用Flash存储器的AT89C51单片机，使用几种传感器来收集数据，进而传输给单片机，单片机对数据进行分析和处理，让电子秤能够智能测量重量、制定价格、数据归零、自动去皮、显示数据等功能，同时增加报警电路，达到超重报警的需求为最终目标，能够做到控制电子秤的智能化和准确化。电路中主要的控制部分主要由时钟电路、数据转换电路、复位电路、报警电路、信号采集电路、显示电路等组成，从而达到设计要求，在方便操作人员的基础上，还提高了操作人员的快捷性。

电子秤是目前市场上至关重要的测量设备，准确性、快速性逐渐成为智能电子秤的显示要求，更要方便用户实时监控和实时测量，从而有效的将市场上比较落后的机械式测量装置，同时逐步成为电子秤行业的佼佼者。在此次智能电子秤设计开发工程中主要用编程为主进行软件开发，以嵌入式开发系统为核心，硬件电路主要采用电阻式称重传感器，该传感器精度较高，测量范围为0～10千克，同时可依据设计要求来手动修改智能电子秤的最高限值，当测量物体的重量超过所设置的上限值，蜂鸣电路就会报警，来提醒用户，方便智能。但因为传感器输出的信号是模拟值，并且电量值很小，不能满足数模转换电路接收的电压范围。因此需要对信号通过滤波电路滤波，放大器放大处理，然后将转换的数据发送给单片机进行相关的处理，并通过LCD显示屏将数据呈现出来，设计成本相对较低，并且可以满足实际的需求。该智能电子秤设计的优势主要体现在以下几点： 1、满足对数据的实时测量存储；2、对上限值可进行修改或者重新设置；3、当测量数据超过限制值电路会发出报警提醒；4、测量精度比较高、5、数据传输显示速率高，准确性高。

本文设计的电子秤虽然是一个极其简单的智能仪器，但是通过它可以更深入的了解 智能仪器的工作原理以及其优异的性能。

1.4  课题的研究内容及章节安排

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