基于51单片机的可穿戴式电子秤设计与实现毕业论文Word文档下载推荐.docx
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传感器；
A/D转换模块
Wearablewirelessweightmeasurementinstrumentresearchandimplementation
【Abstract】ThedesignsystemmicrocontrollertoSTM8S003F3P6tocontrolthecorehardwarepartofthebasicsystemofthehumanscale,includingdataacquisitionandprocessingmodule,CPUcontrolmodule,wirelesstransmissionmoduleandLCDtouchscreendisplaymodule,clockmodule,powersupplymoduleandfive.DataacquisitionmodulebytheloadcellamplificationcircuitandA/Dconversioncircuit,thedesignistheHX711integratedchip.CPUcontrolmoduleincludingSTM8S003F3P6andexternalexpansioncircuit;
LCDtouchscreendisplaymodulefortouchcolordisplay,intuitivedisplaythatwasthehistoricalweightvalueonthedisplay,andcanbedirectlyrelatedtotheoperation,isveryuser-friendly。
Systempower220V-bucktreatingtheresultingworkproperlypower.Theintelligentwirelessbodyscalesystemusesasplitdesign,youcandisplayinyourhandtoreadthedata,usersdonothavetolookdownattheweight.userstobeabletoclearlyseethechangesintheirweight,easytouse,hasacertainvaluefordevelopment.
【Keywords:
hotel】stc89c51；
single
chip；
1绪论………………………………………………………………………..4
第一章绪论
1.1设计背景及意义
伴随着社会的迅速发展和人民生活水平的提高，人们愈来愈关注自身的身体健康问题。
很多人因为工作的压力和不良的饮食习性，身体情况越来越差，疾病也伴随而来了，然而在这些人群中，患有肥壮和营养不良的病人占大多数。
所以，拥有一台能够时刻关注自己体重的人体秤非常必要。
现在市场上有各种类型的人体秤，人体秤已然成为家庭保健的必需品，但目前绝大多数的人体秤依然是传统的技术，测量数据是离散的，而且功能相对单一，对健康评价的意义并不大。
我所设计的可穿戴式体重测量器设计，可以将拿显示器在手上读数据，用户不用低头看体重，本设计所采用的是24位A/D转换芯片，测量数据精准、方便、简单、快捷，可以随时随地查看自己的体重，让人们可以时刻关注自己的健康问题。
1.2设计内容及关键技术
本设计是基于51单片机的可穿戴式电子秤，采用的传感器是应变片式称重传感器，量程范围为0~150Kg；
A/D转换芯片采用的是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片HX711。
整个系统有发送和接收两个部分.发送部分以STC89C51单片机为中心，传感器经过放大电路来采集数据，经AD采样电路后发送到单片机模块进行处理，把处理好的实际值送到发送缓冲区。
接收缓冲器将接收到的体重数据发送到最后重量的液晶显示屏上。
本课题关键问题：
1.硬件电路的PCB板设计焊接与电路的调试。
2.嵌入式编程
3.称重传感器数据的读取与处理。
4.液晶显示屏界面的设计。
1.2.1电子秤的工作原理
可穿戴式体重测量主要有传感器、A/D放大电路、单片机模块、液晶显示四部分组成。
其中最重要的是称重传感器。
当有物体压在传感器上面时候，传感器得到一个模拟信号，然后把模拟信号发送到A/D转换器里面将其转换为数字信号，经过放大以后放到单片机模块，最后由单片机模块发送到液晶显示屏上面显示。
1.2.1电子秤的计量性能
电子秤的主要技术指标包括：
分度值、范围、划分数等。
（1）范围：
电子称是在正常工作，最大测量体重值。
（2）分度值：
电子秤的测量标准被分为若干等份，每份值即为分度值。
（3）分度数：
电子秤测量分成几个部份，总份数即为分度数用n表示。
2设计方案与基础
2.1设计方案
根据系统任务的的需求，本次方案设计主要由五部分构成：
信号采集部分、模数转换部分、LCD数据显示部分、主控制器部分和电源部分，系统设计方案如图1所示：
图1方案设计框图
Ⅰ硬件方案
硬件电路由5个部分组成，即电源电路、时钟电路、复位电路、LCD数字显示电路以及A/D转换电路
各部分功能实现如下：
◆电源电路：
为整个系统提供+5V电压，保证系统正常工作
◆键盘输入电路：
提供按键信号
◆时钟电路、复位电路：
单片机正常工作需要
◆LCD数字显示电路：
用于实时显示经数模转换后的数据
◆A/D转换电路：
将采集的模拟信号转变成数字信号
Ⅱ软件方案
此次方案的软件部分完成的功能主要有：
数模转换、数据处理和LCD实时显示。
各模块任务实现如下：
◆A/D转换模块：
对采集到的模拟信号进行数字化处理并送给单片机
◆数据处理模块：
对通过A/D转换得到的数据乘以一个转换系数，得到实际重量
◆LCD数据显示模块：
实时显示采集到的信息状态
2.251单片机及开发环境介绍
2.2.151单片机的介绍
STC89C51是深圳宏晶科技公司生产的与产业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机。
STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能：
8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB
EEPROM，MAX810复位电路，2个16位
定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。
另外,STC89X51可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
其PDIP封装如图2.1所示。
2.2.2开发环境的介绍
Keil
C51是美国Keil
Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言的功能、结构、可读性、可维护性具有明显的优势，所以很容易学习和使用。
它是本设计的编程环境，Keil提供了一个完整的发展计划包括C编译器、宏汇编器、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器，经过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。
运行Keil软件要求要用WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。
假如你利用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不贰之选，如果是不使用C语言而只用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
3硬件设计
3.1硬件总体设计
本次方案的设计采用的是应变片式传感器进行重力测量，获取模拟信号；
继而把得到的模拟信号通过信号放大器对其功率放大，并送到A/D转换器进行模拟量和数字量的转换处理和数据处理；
最后，通过STC89C51单片机控制SMC1602A液晶屏来实时显示转换后的数据。
故本系统主要由重力传感器模块、A/D转换模块、主控器模块和LCD显示模块组成,共同完成这次设计的任务，硬件方案设计总体框图如下所示：
图1单片机电子秤硬件方案
3.2电源电路
首先，我们要明白--对于任何一个基于51单片机设计的系统电源的供应是必不可少的，由于单片机属于微型控制计算机，所以承受不了过大的电压，一般的情况下，只需对其外供+5V电压即可保证单片机正常工作。
一般的设计方案由USB直接供电和采用三端稳压芯片7508+整流桥来实现对单片机的供电。
此次方案的电源设计部分，由于外供+9～+36V电压，故直接通过三端稳压芯片7805和若干电容、电阻对外供电压进行降压并稳压处理，省去了整流桥，从而达到为单片机STC89C51提供+5V工作电压的目的。
设计原理如图所示：
3.3主控制电路
本次设计的方案主控制器主要采用STC89C5单片机，为了保证单片机系统的正常工作，其外围必须构建复位电路和时钟电路，主控制器电路如图所示。
3.1.1单片机复位电路
复位要求
单片机复位的原理是，在时钟电路开始工作后，在单片机的RST施加两个机器周期以上的高电平，单片机即可实现复位。
在复位期间单片机的ALE引脚和引脚均输出高电平。
当RST引脚从高电平跳变为低电平后，单片机便从0000单元执行程序。
在实际应用中，采用外部复位电路来进行单片机复位一般在RST引脚保持10ms以上的高电平，保证单片机能够可靠的复位。
②复位操作方式
复位操作根据实际需求分为上电自动复位、按键电平复位和外部脉冲复位。
在本系统中采用的是既可以手动复位，又可以上电复位的电路，这样可以实现人工复位单片机系统。
这种电路设计如图所示。
上电复位部分的原理也是RC电路的充放电效应。
除了系统上电的时候可以给RST引脚一个短暂的高电平信号外，当按下开关的时候，VCC通过通过一个电阻接到RST引脚，给RST一个高电平；
按键松开的时候，RST引脚恢复为低电平，此时复位完成。
3.1.2单片机时钟电路
振荡器和时钟电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号。
AT89S51单片机采用CMOS工艺，内部包含一个振荡器，可以用于CPU的时钟源；
也允许采用外部振荡器，由外部振荡器产生的时钟信号来供内部CPU运行使用。
此次设计采用内部时钟模式作CPU的时钟源。
AT89S51单片机内部包含一个高增益的单级反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为片内反相放大器的输入端口和输出端口，其工作频率为0～33
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