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自动化学院
日期：
年月日至年月日
摘要
在我们生活中经常需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰。
电子称主要以单片机作为控制核心，通过称重传感器进行模数转换单元，再配以键盘、显示电路来组成。
电子称不但计量准确、快速方便，更重要的自动称重、数字显示，对人们生活的影响越来越大，广受欢迎。
本文以51系列单片机STC89C52为控制核心，实现电子秤的基本功能。
本系统的硬件部分包括数据采集模块、数据处理模块、人机交互界面模块三大部分。
数据采集部分采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-10kg，测量精度可达5g；
A/D转换器芯片采用hx711。
数据处理模块采用STC89C52单片机作为主控芯片，实现称重、计算价格等功能。
人机界面部分采用4*4矩阵键盘，键盘容量大，操作便捷，采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。
关键词：
单片机；
称重传感器；
高精度高增益A/D转换器；
128*64液晶；
矩阵键盘
ABSTRACT
Weoftenneedtomeasuretheweightoftheobjectsinourlives,soweusedscales.Withthedevelopmentofmeasurementtechnologyandelectronictechnology,thetraditionalpurelymechanicalstructureofthesteelyard,scales,scalesandotherweighingdeviceisgraduallybeingeliminated.
Electronicmicrocontrollerascontrolcore,analogtodigitalconversionunitthroughtheloadcell,whichtogetherwiththekeyboard,displaycircuittoform.Theelectronicautomaticweighingaccuratemeasurementquicklyandeasilyand,moreimportantly,figuresshowthattheimpactonpeople'
slivesmoreandmorepopular.
Inthispaper,the51seriesmicrocontrollerSTC89C52forthecontrolofthecore,thebasicfunctionsofelectronicscales.Thehardwarepartofthesystemincludingdataacquisitionmodule,dataprocessingmodule,threepartsofman-machineinterfacemodule.Thedataacquisitionpartoftheprecisionresistorstraingaugepressuresensor,measuringrange0-10kg,themeasurementaccuracyofupto5g;
A/Dconverterchipusinghx711.ThedataprocessingmodulewithSTC89C52MCUasthemasterchiptoachieveweighedtocalculatethefunctionoftheprice.Man-machineinterfacepartofthe4*4matrixkeyboard,keyboard,largecapacity,easyoperation,128*64ChineseLCDscreendisplaysweighingtheweight,unitprice,totalpriceandotherinformation.
Keywords:
SCM;
loadcell;
precisionhigh-gainA/Dconverter;
12864LCD;
matrixkeyboard;
目录
第一章绪论1
1.1课题的背景及意义1
1.2电子称重技术的国内外发展概况1
1.3本文研究内容2
1.4本文组织结构3
第二章系统方案论证与选型4
2.1电子秤的功能描述4
2.2系统的工作原理4
2.3单片机的选型5
2.4数据采集部分的方案6
2.4.1传感器6
2.4.2运放与A/D转换器8
2.5人机交互部分10
2.5.1键盘输入10
2.5.2输出显示10
第三章系统硬件设计12
3.1基于STC89C52的主控电路12
3.2数据采集与信号处理转换电路13
3.2.1传感器采用HL-8型称重传感器13
3.2.2信号处理转换采用24位A/D转换器HX71114
3.3人机交互界面17
3.3.1键盘控制电路17
3.3.2液晶显示电路18
3.4声光报警电路19
3.5电源电路20
第四章系统软件设计21
4.1软件总体结构21
4.2主程序设计21
4.3A/D转换启动及数据读取程序设计22
4.4显示子程序设计23
4.5键盘扫描子程序的设计23
4.6时钟中断设计24
第五章实验测试及误差分析25
5.1基本功能测试25
5.2报警功能的测试25
5.3测试结果及误差分析26
结束语27
致谢28
参考文献29
附录A主要源程序30
附录B原理图40
附录C实物图41
第一章绪论
1.1课题的背景及意义
电子衡器一般是指装有电子装置的衡器。
因其种类繁多，且涉及到贸易结算和保护广大消费者的利益，所以为世界各国政府普遍关注和重视，并被确定为国家强制管理的法制计量器具。
电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段，对加强企业管理、严格生产、贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。
电子衡器具有反应速度快，测量范围广、应用面广、结构简单、使用操作方便、信号远传、便于计算机控制等特点。
被广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口、建筑、机械制造和国防等各个领域[1]。
随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。
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[1]。
20世纪90年代以来，随着科学技术的进步，工业生产自动化、智能化水平的提高，各行业对称重计量提出了许多新要求，归纳起来主要是：
称重技术从静态称重向动态称重方向发展；
测量方法从模拟测量向数字测量方向发展；
测量特点从单参数测量向多参数测量方向发展；
电子衡器产品的技术性能向高速率、高准确度、高稳定性、高可靠性方向发展[2]。
1.2电子称重技术的国内外发展概况
国内从20世纪60年代中期开始研制和生产电子秤,初期为模拟指针式,20世纪80年代中后期发展成数字式,20世纪90年代末至21世纪初已研制开发出微机式产品。
表1.1为国内外电子衡器准确度对比表。
总体来说,目前国内电子衡器的发展水平相当于发达国家20世纪90年代的水平。
少数产品的技术已处于国际领先水平,例如中船重工集团第七0七研究所研制的HW-2000动态汽车衡的几项新技术:
无开关判别车辆、浅基坑整体秤台和无基坑结构以及防作弊功能。
表1.1国内外电子秤衡器准确度对比[3]
国内电子衡器数量所占比例仅为衡器的6.6%;
品种少,功能不齐全;
关键元器件的稳定性和可靠性与进口产品比较还有差距。
发达国家在电子称重方面,无论从技术水平、品种和规模等方面都达到了较高水平,特别是在准确度、长期稳定性和可靠性等方面都有了很大的提高。
静态商用秤已做到OIML规定的3000d,最高可做到6000d;
在稳定性方面要求1年内不允许超差;
在可靠性方面称重传感器在正常使用条件下的寿命一般在10年以上,仪表的平均故障间隔时间（MTBF）都超过了2000h,有些产品达到了5000h;
工业用电子秤的准确度一般能做到0.1%~0.3%左右[3]。
1.3本文研究内容
作为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品。
本设计则是以智能电子测量为设计方向，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，通常是毫伏级别的，需要通过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。
1.4本文组织结构
本文的结构安排如下：
第1章绪论，简单介绍了本课题电子称的研究背景、研究目的、意义及国内外的研究状况以及本文研究内容。
第2章系统方案论证与选型，本章主要内容是电子称的方案论证，首先是对整体的方案进行选择与设计，再针对各个模块（传感器、放大模块、信号转换模块、电源模块、人机交界模块）进行具体的方案论证及选型。
第3章系统硬件设计，在选定各个模块的方案中，对各方案的用到的主要芯片进行简单功能介绍及应用，并且给出了本次电路设计的具体电路图。
第4章系统软件设计，本章主要是介绍电子称的软件设计，给出了本次设计的主程序流程图及一些模块的子程序图。
第5章实验测试及结果分析，对本设计各项功能进行测试，分析误差并且指出了本次研究工作中存在的不足和发现的一些问题。
第二章系统方案论证与选型
2.1电子秤的功能描述
本文设计一个基于51单片机的多功能电子秤，量程为0~10kg，误差为
5g，能从键盘输入单价，自动根据物体重量计算出总价从显示模块显示出来。
使用单片机为控制核心，大大简化了系统的组成构造，且单片机可拓展性强，可以很方便的对系统进行拓展和应用。
使用键盘输入数据，操作简单，方便。
液晶显示所称量的物品重量，同时还可显示物品的单价，金额。
具有去皮功能和重量累加计算功能。
当物品重量超过电子秤量程，即过载情况，具有超重报警功能。
2.2系统的工作原理
电子秤的工作
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