电子设计实验报告.doc

基于51单片机的电子秤系统设计 摘要 电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现 代新型称重仪器。它与我们日常生活紧密结合息息相关。 电子称主要以单片机作为中心控制单元，通过称重传感器进行模数转换单元，在配 以键盘、显示电路及强大软件来组成。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。 本系统的设计主要从硬件电路设计，软件编程调试，实物焊接调试三部分进行详细 阐述。硬件电路主要是基于单片机STC89S52为核心的控制单元实现数据的处理，采用压 力传感器对数据进行采集，电子秤专用24位AD转换芯片HX711对传感器采集到的模拟量进 行AD转换，转换后的数据送到单片机进行处理显示，数据显示由LCD1602液晶实现，液晶 显示效果稳定无闪烁。 关键字：STC89S52单片机；电子秤；压力传感器；HX711。 1.绪论 称重技术自古以来就被人们所重视，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。电子秤是电子衡器中的一种， 衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计 量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益 的提高。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 效益。 电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。 2．系统硬件方案设计 考虑到此方案设计的电子秤，能够实现电子秤的基本功能，主要包括单价设定、称重 、显示、回零等操作。因此我选择了如下的系统硬件设计方案：前端信号处理时，选用 放大、信号转换等措施来增加信号采集强度但会增加相应的设计成本；显示方面采用具 有字符图文显示功能的LCD显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力，而且满足设计 要求，可以显示购物清单、所称量的物体信息等相关内容，当需要增加扩展功能时可以 通过切换液晶显示界面的方式来实现。 结构简图如下图1所示： 图一硬件方案设计结构图 3.系统元器件选型及器件参数介绍 3.1单片机选型 单片机的选择在整个系统设计中至关重要，要满足大内存、高速率、通用性、价格 便宜等要求，鉴于以上考虑本课题选择AT89S52作为整个系统的主控芯片。 AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写10000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高 密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS- 51指令系统及80C51引脚结构[1]，芯片内集成了通用8位中央处理器和IS 【电子设计实验报告——基于51单片机的电子秤系统设计】 电子秤是一种现代新型称重仪器，融合了检测与转换技术、计算机技术、信息处理和数字技术，与日常生活密切相关。该系统以51系列单片机STC89S52为核心，通过压力传感器采集重量数据，利用24位AD转换芯片HX711进行模数转换，将模拟信号转变为数字信号供单片机处理。数据最终通过LCD1602液晶显示器稳定呈现，提供准确、快速且方便的称重体验。 电子秤相比于传统机械秤，具有体积小、重量轻、结构简单、价格适中、维护方便等优点，能适应各种环境，支持远程重量信号传输，便于实现数字化和自动化。全球衡器技术历经机械、机电结合、集成电路到单片机系统的发展，我国电子衡器也从机电结合型进步到全电子型和数字智能型。 称重技术不仅是基础计量工具，还作为工业控制系统和商业管理系统的一部分，对提高生产效率和管理水平起到关键作用。电子秤的实现涉及压力传感器的信号采集、前置放大、A/D转换和单片机的数据处理与显示控制。系统分为数据采集、控制器和人机交互界面三个模块，其中软件设计尤为关键，负责实现各种功能，如过载报警。 硬件方案设计中，选择合适的单片机是核心，这里选用AT89S52，因其具备大内存、高速度、通用性和成本效益。此外，为增强人机交互，采用LCD显示器，能够显示丰富的信息，包括购物清单和物体详情。在扩展功能方面，系统预留了过载报警功能，提升了设备的安全性和实用性。 在元器件选型中，AT89S52单片机具有8K字节的Flash存储，兼容MCS-51指令系统，适用于高密度非易失性存储技术，是实现电子秤控制的理想选择。此外，压力传感器和HX711 AD转换芯片则确保了数据采集的精确性和稳定性。 总结来说，基于51单片机的电子秤系统设计是一个集硬件电路设计、软件编程调试和实物调试于一体的综合性项目，通过巧妙地集成各种技术，实现了高效、智能化的称重功能。这种系统不仅满足基本的称重需求，还能适应未来可能的扩展和升级，展示了电子技术在衡器领域的广泛应用和持续创新。