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系统总体方案及软硬件技术.pdf
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摘 要
在现代的社会中,在人们日常生活中、工业生产和科学研究,都需要使用到
电子秤进行计量测重。特别是我们在超市或者市场买东西的时候都会遇到一种电
子秤—台式电子秤,它已经在社会中被人们广泛的使用了。但是也存在着在体积、
成本和携带等方面的局限性,在很多方面都会受到限制的。所以,设计一个基于
基于单片机的高精度和智能化的电子秤具有很高的实用性和显示意义
本课题研究采用单片机作为主控芯片,来实现系统的控制,所测重量经过
A/D 数模转化后显示在 LCD1602 液晶显示器上,A/D 芯片采用 A/D574 芯片来实现
数模转换。同时增加报警功能,以保证电子秤的合理使用及寿命情况,到所测重
量大于传感器值时,蜂鸣器报警。在文中介绍了设计的总体方案以及系统的各个
模块的设计原理与实现,同时也介绍了系统部分软件和部分硬件的设计以及相应
的软件流程图。
因此,本课题的研究是基于 51 系列单片机的控制高精度智能电子,设计了
一个高精度的智能电子秤,具有体积小、精度计量、方便携带等的优点。智能电
子秤,在日常生活中可以方便人们称重、计量等,满足人们对称重的使用需求。
关键词:电子秤;单片机; A/D574
The Design And Implementation STC89C52 Microcontroller Based
Electronic Scales
Abstract
In the modern society, in People's Daily life, industrial production and scientific
research, you need to use the electronic scale to measure weight.Especially when we
buy something in the supermarket or market will face a electronic scale - desktop
electronic scale, it has been widely used in society.But also exist in terms of volume,
cost, and carry the limitations of, will be restricted in many ways.So, design a high
precision based on based on single chip microcomputer and intelligent electronic
scale has high practicability and display
This research adopts the single chip microcomputer as main control chip, to
realize the system control, the measured weight after A/D D/A conversion is shown in
the LCD1602 LCD display, A/D chip A/D574 chip is used to realize digital to analog
conversion.Increase alarm function at the same time, in order to ensure the proper use
of the electronic scale and life situation, to the measured weight is greater than the
sensor value, the buzzer alarm.In this paper introduces the design of overall scheme
and design principle and realization of the various modules in the system, also
introduces the system part of software and hardware design and software flow chart.
Therefore, research on this topic is based on 51 series single chip microcomputer
intelligent control and high precision electronic, designed a high-precision intelligent
electronic scale, has small volume, the advantages of measurement accuracy and
convenient to carry.Intelligent electronic scale, can be convenient in our daily life
people weighing, measuring and so on, satisfy people demand for the use of weighing.
Key Words :Electronic Scalesmicroprocessor A/D574
第一章 绪 论
1.1 研究的背景及意义
一直以来,称重技术因为与人们的生活息息相关而被重视,质量则是测量领
域中的一个很重要的参数。在古代的人们生活中,人们只能通过估计的方式进行
对货物测重,最开始使用一些陶土或者一些木材制造的容器对交换货物进行测重
量。随后,又使用简单普通的秤来测定质量。据考实,埃及和中东是世界上最古
老计量器最早出现之地,并且最古老的的砝码和衡器也是出现在埃及。在现代,
随着电子产品变化得越来越丰富,带给了人们非常多的方便,其中电子秤成在人
们生活中扮演了一个必不可少的角色。各式各样的电子秤能也够完成许多工作,
节约了人们的时的间,提高了人们的工作效率。
计量设备电子秤是很普遍的,到处都是,生活中也却不了它,是生活中的重
要工具,广泛出现在菜市场、超市及物流配送等方面。杠杆平衡秤已经不再使用,
取而代之的是带你自称。要是和机械城相比,电子秤具有称量精度高、应用范围
广、易于操作使用、装机体积小等优点,在使用的原理、整体结构、外形特点以
及材料上都是最新的技术。秤是最普遍、最普及的计量设备,更具达尔文的进化
论,适者生存是电子秤成为主流的必然结果。具有高智能、体积小、成本低和便
于携带的电子秤毋容置疑是具有极其广阔的市场发展前景。比如,在超市所使用
的电子秤,它们都是用来测量商品的重量,需要非常准确的精度,但是更重要的
是,最后需要计算价格,而它们除了能测量重量之外,更重要的还能根据单价显
示出总的价钱,并列出清单。这样的它们既准确又快速,既可以让消费者购物放
心满意,又可以提高商家的效益,所以成为人们的得力助手。
由于重力传感器技术的提高,更多集成电路的开发以及微处理器性能的提
高,电子秤的应用范围也大大提高,其称重质量也很高精度,并被人们越来越重
视。设计精度高和智能化的电子秤具有较大的现实意义。基于此,本课题拟研究
一种以 51 系列单片机控制的高精度电子秤设计方案,设计一款成本低、称重精
确、可以随身携带,集合了质量的精度,价格的低廉,以及大众需求的因素而制
作的高精度电子秤,以满足日后商业贸易及居民家庭的使用。
1.2 国内外研究现状
电子秤是国内外常用的称重电子衡器,其中最普遍的出现在各种小型超市、
大中型商场、物流配送中心这些场所。电子秤在结构、原理、功能上都取代了传
统的以杠杆平衡为原理的机械式称量工具。相较于传统的称量工具,电子秤具有
应用范围广、装机体积小、称量精度高、易于操作使用等优点,不论是在外形构
造的设计、工作内在原理、结构以及材料上通通是全新的计量衡器。电子秤的设
计原理是通过压力传感器采集被测物体的重量,然后将其转换成电压信号,而电
压信号的功率很小且信号较弱,所以需要通过电压放大电路对信号进行准确的线
性的放大,然后将放大后的电压信号通过 A/D 转换器转换成数字信号,再把数字
信号送入单片机中,经单片机控制的译码显示器的处理后,得出所称物品的重量,
然后再显示出来。
在 20 世纪 50 年代中期,随着电子技术的进步推动了衡器制造业的发展,并
推动了电子衡器以机电结合的方式出现在我们的日常生活中。在电子技术跟衡器
质量不断提高的过程中,微电子学和计算机等现代电子科技的发展给传统的电子
测量仪器带来了巨大的革命性冲击,然后又经过了几十年不断的改进与完善。衡
器技术的发展大约经历了四个阶段,从传统机械元器件组成的机械称到由电子线
路代替部分机械元器件的机电结合秤,再由集成电路式到现今由单片机系统设计
的电子计价秤。我国电子衡器从开始的机电结合型发展到至今全电子型和数字智
能型。现在电子衡器制造技术及应用在很大程度上都得到了新的发展,随着计算
机的问世,模拟量和数字两者之间已经没有障碍,可以相互转化;电子称重也随
之改变,现在可以称量移动中的物体,而且技术发展相当快;在微处理器的发展
中,其计算的精确度也是相当的列害。
目前市场上使用的称量工具,制造成本高,精度稳定性不够好,要么不是结
构复杂,就是运行不可靠,而且调正时间长,易损零件多,维修起来很困难,且
能源消耗大,装机容量大,生产成本又过于高。在电子称市场,精确的电子秤很
贵,便宜的又很不准确,劣质产品层出不穷,设备不全,缺乏产品的开发团队,
因此一些产品质量在低水平徘徊。所以,要开发出一套有实际应用价值的电子秤
系统,从技术上克服上述诸多缺点,改善电子秤在应用中的不足之处,具有极其
重要的现实意义。
1.3 本文研究的主要内容
基于 51 单片机的电子秤设计,利用了压力变传感器采到集因压力变化而产
化生的电压信号,经过电压放大电路放大的电压信号,传送给模数转换器转换,
会得到数字信号,数字信号再送入 51 单片机芯片中处理中,在 51 单片机的强大
功能处理下,就会得出所称物品的质量,再经过我们所要求的计算,就可以知道
我们的物品应该卖多少钱,然后显示出来。主要技术指标为:称量范围 0~600g,
分度值 1kg,精度等级 III 级,电源 AC220V 这种高精度智能电子秤体积小、计
量准确、携带方便,能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。
本论文有 6 章构成,主要技术将在二、三、四章详细介绍,并且本设计是自
行制板,在焊接电路中遇到了很多问题,在老师的精心指导下,都已经解决。但
是本电路板还有不可预知的问题去发现。本人的焊接技术还有待提高。
第二章 系统总体方案及软硬件技术
2.1 总体设计方案
本文所介绍的电子秤系统的控制核心是单片机 STC89C52,此电子秤的主要组成
有液晶显示屏、主控单片机、A/D 数模转换芯片、压力传感器、托盘和键盘。电
子秤的工作原理:将所测物体放在托盘上,下面的压力传感器就会将物体的重量
采集到,进过 A/D 转换芯片和信号放大电路,单片机对数据进行处理并显示在
LCD1602 液晶显示器上,设定单价,利用算法求出总价格。如下图 2-1 所示。
图 2-1 电子秤工作原理图
A/D 转换
信号放大
数据采集
数据显示
2.2 开发硬件平台单片机的介绍
单片机,全称单片微型计算机(英语: Single-Chip Microcomputer)又称
微 控 制 器 ( Microcontroller ) 是 把 中 央 处 理 器 、 存 储 器 、 定 时 / 计 数 器
(Timer/Counter)各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计
算机。在个人电脑中的通用型微处理器相比之下,它不但自供应(不用外接硬件)
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