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基于单片机的电子称设计毕业设计论文.doc
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2023-07-06
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基于单片机的电子称设计毕业设计论文.doc
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目 录
第一部分 设计任务与调研…………………………………………………………1
1、主要任务........................................1
2、设计思路和方法..................................2
3、与本课题的相关资料..............................3
4、调研的目的和总结................................4
第二部分 设计说明……………………………………………………………………5
1、电子称基本结构..................................6
2、电子称工作原理..................................7
3、电子称计量性能..................................7
4、系统硬件设计....................................7
5、系统软件设计...................................15
6、作品特点.......................................17
第三部分 设计成果…………………………………………………………………19
1、作品仿真图.....................................19
第四部分 结束语……………………………………………………………………20
第五部分 致谢.......................................21
第六部分 参考文献………………………………………………………………….22
2
第一部分 设计任务与调研
1、主要任务
设计一种简单,方便使用的单片机电子称。要求采用单片机 AT89S52 为控制
核心,利用新型传感器,和高精度的 AD 转换器及 LED 显示。
一、基本要求
设计并制作一款基于单片机的电子称称重系统。
二、具体要求
本课题研究的内容是以单片机 AT89S52 为控制核心,实现电子秤的基本
策略及价格计算功能。该系统可以分为单片机最小系统、数据采集系统、人机交
互界面系统、电源系统、时钟及语音报数六大部分组成。单片机最小系统部分主
要包括 AT89S52 和经典复位电路;数据采集部分由称重传感器、信号放大和 A/D
转换部分组成,信号放大和 A/D 转换部分主要由专用型高精度 24 位 AD 转换芯片
HX711 实现;人机交互界面为键盘输入和点阵式液晶显示,主要使用 4*4 矩阵键
盘和 1602 液晶显示器,可以方便的输入数据和直观的显示数据;时钟模块主要
由时钟芯片 DS1302 和时钟电路组成;语音报数模块可语音报读电子秤系统的重
量、单价、金额等语音内容,主要由 SC1010B 电子称专用语音芯片实现。
本课题的主要设计任务如下所述:
1)系统可实现电子称基本的称重功能(称重范围为 0~10Kg,重量误差不
大于±0.1Kg);
2)系统应具备输入单价,计算总价及语音报价的功能;
3)系统超出最大测量范围 10Kg 时应有报警指示功能(蜂鸣器报警提示);
3
2、设计思路和方法
我设计的单片机电子称包括两部分:硬件部分与软件部分。硬件上用称重传
感器,信号放大处理,采用 A/D 转换。使用键盘按钮功能,在显示方面采用 LED
数码管。软件上分析系统控制要求确定算法,根据算法画流程,再用 c 语言编写
程序。
利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号,经过电压放大电路放大,
然后再经过模数转化器转换为数字信号,最后把数字信号送入单片机。单片机经
过处理后,得出当前所称物品的重量级总额,然后显示出。
图 1-1 称重结构框图
4
3、与本课题的相关资料
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。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。
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
5
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。
4、调研的目的和总结
通过调查来辅助我们对家用称量工具的认识,来帮助我们能更直
观的去学习设计。帮助我们来了解家用称量用品的种类,使用方法和
用途。了解消费者购买称量用品的金额以及人们的能接受的价格要求,了解消
费者对称量工具的状况和消费观点、习惯、态度、接受程度及消费者的决策模式。
随着社会的进步,科技发展人们需求不断上升,有必要对家用称量工具进行
改善,了解家居称量工具的市场状况如何,市场呈现什么样的特点,未来发展趋
势。
本设计采用 AT89S52 单片机计的电子计重秤, 无论是计量精度, 还是稳定性
都满足国家对 A 级电子秤的要求, 它具有较好的标定校准方法, 性能稳定, 操作
简单, 价格低廉。该电子秤集传感器技术、微计算机技术、数字显示技术于一体、
其反应灵敏、准确度高、显示直观,便于使用。通过硬件的少量扩展和软件的修
改, 能设计出性能优越的计价秤、电子台秤等, 满足各行各业对现代电子衡器的
需求。另外稍加扩展,该电子秤还可与其它生产质量管理系统项连接,具有推广
应用价值。
在整个毕业设计过程中,我对大学三年所学的知识有了一个系统的认识和理
解,尤其是对本课题所用到的单片机及其相关知识有了进一步的掌握,对利用单
片机进行控制系统的设计与开发又及对系统的分析和问题的解决有了切身的认
识和体会,正所谓学以致用,在此实践过程中增长了知识、丰富了经验,提高了
解决问题的能力。系统的分析与设计过程是对学习的总结过程,更是进一步学习
和探索的过程。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程,必须严格按照系统
分析、系统设计、系统实施、系统运行与调试的过程来进行。系统的分析和设计
是项很辛苦的工作,同时也是一个充满乐趣的过程,在设计过程中,要边学习,
边实践,遇到新问题就不断探索和努力即可使问题得到解决。
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