电子称的设计原稿Word格式文档下载.docx

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（2）最大称重重量5Kg,精度0.1Kg;

（3）进行计量单位的切换；

（4）显示称重重量；

（5）超出量程时具有蜂鸣器报警功能。

1.2工作原理

当托盘上受到被测物体的重力，压力施加给传感器，传感器的弹性元件在外力的作用下会产生弹性形变，使得黏贴在表面的应变片也发生形变，应变片形变之后其电阻值也发生变化，经过后面相应的测量电路把电阻的变化转换成电压的变化，这样问完成了将机械形变转换成电信号的过程，得到一个模拟的信号，经过后期的信号放大给模数转换器一个高倍放大后的数字信号信号，将数字信号送给CPU，主控芯片STC89C52根据软件的编译代码将测量结果送到显示器，显示出被测物体的重量，其总体设计框图如图1-1所示。

图1-1总体设计框图

1.3基本设计思路

为了实现本次设计任务，达到所需要的目标，将本次的设计分为以下几个部分：

数据采集、数据控制、数据显示。

其中数据采集主要是依靠称重传感器，信号放大处理，A/D转换三个模块组成，通过数据采集部分得到一个数字信号送给主控芯片进行控制处理，由1602液晶显示出测量结果，实现信号的输出。

因此系统控制部分主要由软件来实现另外本次设计还在基本功能上实现了拓展，增加一个报警功能。

1.4设计方案选择

实现本次的设计，设计出以下方案，现对其进行比较与分析：

方案一：

采集到的信号采用放大，A/D转换等，后面采用数码管显示如图1-2示。

图1-2数码管显示方案

利用数码管作为显示单元，软件相对简单可行，但是电路上的输入输出很多，比较浪费芯片资源，数码管显示只能显示出简单的数字，不能显示出汉字和符号，我们需要显示出单位符号，所以数码管显示达不到基本要求。

方案二：

采集到的数据进行前期的放大，在显示模块才用的是LCD液晶显示，增加按键功能，实现单位转换，并且增加清零校准的功能，其设计框图如图1-3所示。

图1-3LCD显示方案

对前面传感器采集到的信息进行高倍的信号放大，可以转换成较大的电压值，通过模数转换器可以转化成得到的数字信号，送给单片机进行信号处理，主控芯片对代码进行识别，把得到的数据送给LCD显示出来，如果超出量程范围通过蜂鸣器进行报警提醒，缺点就是外围电路比较麻烦，对于焊接技术的要求相对而言较高，由于元器件较多，对整体的布局元器件的摆放还是有一定的要求。

综上所述，选用第二种方案比较好，能达到基本设计要求，还留有较大的空间和资源可以做拓展。

1.5各个模块的功能分析与选择

图1-4功能模块框图

图1-4是各个功能模块的框图，其中数据采集模块实现将传感器应变片承受的压力进行采集，得到模拟的信号；

A/D模块实现将前面的模拟的信号进行转换，得到好处理的数字信号；

单片机作为主控芯片起到控制的作用；

显示模块将处理后的数据通lcd1602显示；

当测出的重量超出传感器的承受范围蜂鸣器就会进行报警，以作提示。

1.5.1主控芯片的选择

电子秤的设计在技术指标上的要求主要是，准确度，精度，速度等，因此对主控芯片的要求就不是很高，考虑到后期软件的编译环境，必须选择一个简易容易实现的芯片，综合考虑到单片机的内部资源，运行速度，本次设计选用STC89C52芯片，STC89C52单片机是一款高速，高可靠性，支持在线编写的芯片。

其STC89C52实物图如图1-5所示。

图1-5STC89C52单片机实物图

1.5.2显示模块的选择

电子秤的显示界面主要有重量显示，单位显示。

因此需要有字符显示，本次设计选用LCD1602液晶显示。

综合考虑性价比选用LCD1602。

其实物图如图1-6所示。

图1-6LCD1602液晶显示实物图

1.5.3报警模块的选择

电子秤的报警主要是在超出量程时发出蜂鸣的声音以作提醒，这样子可以保护应变片的弹性形变，提高电子秤的准确度延长寿命。

其实物图如图1-7所示。

图1-7蜂鸣器实物图

1.5.4按键的选择

硬件电路焊接两个按键，一个按键作为量程的转换，还有一个按键用来清零，每次测量之后作为清零使用。

其实物图如图1-8所示。

图1-8按键开关的实物图

1.5.5传感器模块

测力传感器种类很多，其中电阻应变式的传感器是主力，测量范围从广，电阻应变片的灵敏度较高，测量的精确度从0.01到0.1%，其实物图如图1-9所示。

图1-9应变式传感器实物图

1.6编程语言及开发环境

随着单片机技术的发展，他的编程语言也越来越多，对于初学者来说选用何种语言很重要，目前单片机的编程语言常见的主要有汇编语言，C语言，PL/M和BASIC语言，大学期间主要学习的是C语言和汇编语言。

汇编语言是用助记符代替机器指令的符号语言，占用的资源少，效率较高，对于调用容易控制，同样在使用到浮点数和启用函数时只有学过汇编语言的才能编译出简便高效率的程序，但是对于不同类型的单片机而言，用汇编语言进行编写，其指令也不同。

所以现在汇编语言的使较少。

单片机的C语言他兼顾了多种高级语言的特点，不仅仅具备汇编的功能，还提供大量库函数供调用，这样速度快，程序简短效率高。

C语言的另一大优点在于可以直接控制硬件系统。

与汇编语言相比较他的特点主要有：

（1）使用C语言，对于初学者只要知道寄存器，存储器的寻址，数据类型即可使用。

（2）C语言有规范的结构，程序结构化强，程序的可读增强性。

（3）提供很多库函数和标准的子程序，模块化技术很方，便缩短了程序的调试时间。

综上所述C语言本身与硬件系统的关系比较少，本次设计选用C语言作为编程语言。

第2章系统模块的硬件设计

前面已经详细介绍了设计方案，以及方法的论证，总体说来，本次设计分为硬件电路和软件电路，两者相互调节，需要熟悉单片机，传感器以及显示器的工作原理。

下面纤细介绍硬件模块.

2.1STC89C52的介绍【5】

2.1.1单片机的介绍

本次设计采用的是STC89C52单片机，这一款单片机是新一款的更高性能的单片机，它与STC89C51单片机在使用中能够很好的兼容，能够任意的选择12时钟/机器周期和6时钟/机器周期。

主要特性如下：

电压：

5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机）

其频率范围：

0～40MHz，在实际的工作中频率可达48MHz

用户应的应用空间为8K字节

片上集成512字节RAM

通用I/O口（32个），在复位后情况下：

P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。

具有看门狗功能

共3个定时器/计数器。

外部中断4路。

其引脚电路图如图2-1所示。

图2-1STC89C52单片机引脚图

STC89C52引脚功能说明

VCC（40引脚）：

电源电压

VSS（20引脚）：

接地

P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：

P0口是作为单片机的一个输出端，每个引脚驱动8个TTL负载，当对P0口写入1时，作为高阻输入；

当进行FlashROM编程，P0口接收字节；

当进行程序校验时，作为输出字节。

验证时，要求外接上拉电阻。

P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：

P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（）。

P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：

P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。

在对FlashROM编程和程序校验期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。

P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：

P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。

RST（9引脚）：

复位输入。

当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。

默认状态下，高电平有效复位。

ALE/（30引脚）：

地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，低8位地址锁存的输出脉冲。

在编程时，也用作编程输入脉冲。

（29引脚）：

外部的程序存储器选通信号是外部程序存储器选通信号。

（31引脚）：

访问外部程序存储器控制信号。

为了执行内部程序指令，应该接VCC。

在进行编程期间，也接收12伏VPP电压。

XTAL1（19引脚）：

振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2（18引脚）：

振荡器反相放大器的输入端。

2.1.2单片机的最小系统设计

如图2-2所示为单片机的最小系统设计电路图。

图2-2单片机的最小系统设计

2.1.3时钟模块

晶振电路的作用是为单片机提供脉冲信号的也就是说，单片机能够正常工作晶振电路是必不可少的一个提供信号模块。

一般在设计晶振电路的时候通常在单片机的XTAL1和XTAL2两个引脚接一个石英晶体和两个补偿电容构成一个振荡电路，为单片机提供一定的时钟信号。

晶振的种类很多有，在本次选择的是12MHz的石英晶体振荡器和22pf的补偿补偿电容构成的晶体振荡电路，其电路如图2.3所示。

图2-3单片机时钟模块

2.1.4复位模块

复位电路也是提供单片机正常工作不可缺少的条件。

当单片机RST引脚上保持2个周期或2个周期以上的高电平那么就可以正常的进行复位电路的实现。

一般复位分为上电复位、按键复位、内部复位。

上电复位是单片机接通电源之后会进行自动复位操作；

单片机正常通电的情况下，RST引脚上接通高电平，使得接在RST两端的补偿电容的充电电流不断减小，从而使引脚上的电压越来越小，如需进行复位，则可以按下复位按键使RST引脚上的电压重新恢复到高电平。

本次设计中采用的是上电复位，如图2-4所示。

图2-4单片机复位模块

2.2显示模块设计

2.2.1LCD1602简介

考虑到本次设计电子称的显示需要显示重量和单位，选用LCD1602做显示屏。

LCD1602是以16个点阵块组合起来的字符群，每行16个，共两行，每个点阵块均为一个字符，字符之间的间距和行距都是一个点的宽度。

下面对LCD1602的工作方式及显示程序进行分析介绍。

（1）主要技术指标：

1）显示容量:

16×

2个字符 

；

2）液晶工作电压:

4.5—5.5V；

3）工作电流:

2.0mA（5.0V）；

4）模块最佳电压:

5.0V；

5）字符尺寸:

2.95×

4.35（W×

H）mm。

接口信号说明：

如表2-