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1、 . . . . 基于单片机的电子秤设计The Design ofElectrnoic Scale Based on Signle Chip Microcomputer毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得工学院与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。作 者 签 名： 日 期：指导教师签名： 日期：使用授权说
2、明本人完全了解工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。作者签名： 日 期：目录摘要IABSTRACTII引言1第一章 绪论21.1 选题目的与意义21.2 电子称重系统现状21.2.1 国外的研究现状21.2.2 国的研究现状31.3 电子秤的计量性能3第二章 系统方案设计42.1 系统硬件方案设计与论证42.2 设计容5第三章硬件电路与电源电路设计
3、63.1 硬件电路63.1.1 单片机的概述63.1.2 单片机引脚功能63.1.3控制模块电路设计73.1.5 按键模块电路设计83.1.6 显示模块电路设计83.1.7 报警电路设计103.1.8 模数转换模块113.1.9 压力传感器模块123.2 电源电路12第四章 系统软件设计134.1系统应用程序组成与编译环境134.2 子程序设计134.2.1 称重、模数转换模块程序设计134.3 主程序设计15第五章 实物制作与调试165.1 实物制作165.2 调试过程16致 18参考文献 19附录 20附录A 原理图20附录B PCB图21附录C 实物工作图22附录D 系统程序2335 /
4、 42基于单片机的电子秤设计摘要：电子秤计量准确、快速方便，更重要的是自动称重、数字显示，对人们生活的影响越来越大，因而广受欢迎。此次设计的电子秤以单片机为中心控制单元，软硬件结合。硬件电路由控制模块、按键模块、显示模块、称重模块、模数转换模块组成。控制模块以单片机STC89C52RC为控制单元，实现数字信号的处理；矩阵按键模块用于单价的输入与对转换后数字信号处理的控制；显示模块采用LCD128X64芯片显示数据；称重模块采用电阻应变式压力传感器N430，对压力信号进行采集；模数转换模块采用模数转换芯片HX711，将压力传感器采集到的模拟量转换成数字信号。软件部分采用C语言编写，对按键模块、显
5、示模块、称重模块进行了编程，最终实现去皮、自动称重、输入单价与修改单价、计算金额的功能。关键词：电子秤；单片机；称重传感器；压力传感器The Design of Electronic Scale Based on Single Chip MicrocomputerAbstract: The electronic scale measures accurately, fastly and conveniently.What is more important is that it can weigh automaticly,and display digitally.Its impact on
6、peoples lives becomes more and more large, therefore it is popular.The design of the electronic scale uses the single chip as its center control unit, with the combination of software and hardware.The hardware circuit is made up of the single chip microcomputer minimum system module, keys module, di
7、splay module, weighing module, analog-to-digital conversion module.The single chip microcomputer minimum system module uses STC89C52RC MCU as control unit,and realizes processing the digital signal;the matrix key module is used for the input of the unit price and the control of the converted digital
8、 signal;the implementation is made up of LCD128X64 liquid crystal display modules;the weighing module adopts resistance strain type pressure sensor N430 which collects the pressure signal;the Analog-to-digital conversion module uses electronic scale special 24 bit ADC core HX711,converting the analo
9、g of the weighing sensor into digital signals.The software part is written by C language,programming the key module, display module, weighing module.And realizes peeling,weighing automaticly,inputting and modifying the unit price,and the function of calculating amount finally.Keywords:Electronic sca
10、le;Single chip microcomputer;Weighing sensor; Pressure sensor引言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、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、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
11、和材料的消耗、提高产品质量以与加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍与到国民经济各领域，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
12、型和数字智能型。现今电子衡器制造技术与应用得到了新发展：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、精度与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。按照设计的基本要求，系统可分为五大模块，控制模块、按键模块、显示模块、称重模块、模数转换模块。系统的大部分功能都需要软件来控制。此次设计的电子秤，价格便宜电路简单，损坏后便于维修。本次设计的电子秤在实际使用时达到以下
13、要求：1. 电子秤称重围05Kg，精度1g。2. 液晶显示所称量物品的重量、输入的单价与金额。3. 矩阵按键实现单价的输入与修改。第一章 绪 论1.1选题目的与意义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、外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。随着科技进步，电子电路和计算机的发展给称重测量产业带来了巨大的影响。常规的称重仪器被更先进的智能称重仪器所取代，电子称重仪器在功能和精度与自动化水平等方面有了巨大进步，使得应用工程和科学实验等领域的自动化程度得以显著提高。作为测量重量的仪器，智能电子秤具有测量精确，反应速度快，能够实时测量和监控的优点，其在原理和结
14、构上取代了杠杆原理的机械式称重工具。相对机械称重仪器，电子秤具有称重精度高、体积小、应用广泛和易操作等优点。在工作原理、结构外形、布局和材料上都是全新的称量仪器。现在市场使用测量重量的仪器，质量水平低、成本高、维修困难。特别是一些小型企业，没有健全的设备，缺乏开发能力生产的电子秤的质量差易损坏。所以针对上面的问题设计出一套高应用价值的电子秤，从而解决这些问题，改善电子秤应用中的不足，具有现实意义。此次设计的电子秤精度高、电路简单，结构清晰便于维修，可以很大程度上减少用户的损失。1.2电子称重系统现状1.2.1国外的研究现状随着第二次世界大战后电子技术渗入衡器制造业。在1954年使用了带新式打印
15、机的倾斜式秤。在1960年开发出了与衡器相联的专门称重打印机。当时带电子装置的衡器其称量工作是机械式的，但与称量有关的显示、记录、远传式控制器等功能是电子方式的。电子称的发展过程与其他事物一样，也经历了由简单到复杂、由粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化、由单一功能到多功能的过程。特别是近30年以来，工艺流程中的现场称重、配料定量称重、以与产品质量的监测等工作，都离不开能输出信号的电子衡器。这是由于电子衡器不仅给出质量或重量信号，而且也能作为总系统中的一个单元承当着控制和检验功能，从而推进工业生产和贸易交往的自动化和合理化。近年来电子秤已愈来愈多地参与到数据的处理和控制过程中。现代称重技术
16、和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收货业务与商业销售领域中不可或缺的组成部分。随着称重传感器各项性能的不断突破，为电子称的发展奠定了基础，国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称量准确度的电子称，并在70年代中期约对75%的机械称进行了机电结合式改造。1.2.2 国的研究现状我国的衡器在20世纪40年代以前还全是机械式的，40年代开始发展了机电结合式的衡器。50年代开始出现了以称重传感器为主的电子衡器。80年代以来我国通过自行研究引进消化吸收和技术改造，已由传统的机械式衡器步入集传感器、微电子技术、计算机技术与一体化的电子衡器发展阶段。目前，由于电子衡器具
17、有称量快、读数方便、能在恶劣条件下工作、便于与计算机技术相结合而实现称重技术和过程控制的自动化特点，已被广泛应用于工矿企业、能源交通、商业贸易和科学技术等各个部门、随着称重传感器技术以与超大规模集成电路和微处理器的进一步发展，电子称重技术与其应用围将更进一步的发展，并被人们越来越重视。电子衡器产品量大面广、种类繁多，从通用的各种规格的电子称到大型的电子称重系统，从单纯的称重、计价到生产过程检测系统的一个测量控制单元，其应用领域不断地扩大。根据近些年来电子称重技术和电子衡器的发展情况与电子衡器市场的需求，电子称的发展动向为：小型化、模块化、智能化、集成化；其技术性能趋向于速率高、准确度高、可靠性
18、高；其应用性趋向综合性、组合性。1.3电子秤的计量性能 电子秤的计量性能涉与的主要技术指标有：量程、分度值、分度数、准确度等级等。 (1) 量程：电子衡器的最大称量Max，电子秤在正常工作情况下，所能称量的最大值。 (2) 分度值：电子秤的测量围被分成若干等份，每份值为分度值。用e或d来表示。 (3) 分度数：衡器的测量围被分成若干等份，总份数即为分度数用n表示。 电子衡器的最大称量Max可以用总分度数n与分度值d的乘积来表示，即Max=nd (4) 准确度等级国际法制计量组织把电子秤按不同的分度数分成、四类等级，分别对应不同准确度的电子秤和分度数n的围，如表1.1所示：表1.1 不同准确度的
19、电子秤和分度数标志与等级电子秤分类分度数围特种准确度基准衡器n 100000高准确度精密衡器10000 n100000中准确度商业衡器1000 n10000普通准确度粗衡器100n1000第二章 系统方案设计2.1系统硬件方案设计与论证在设计系统时，针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种：方案一 数码管显示结构简图如图2.1所示。压力传感器信号放大AD转换单片机处理LED显示图2.1 数码管显示方案二 在前一种方案的基础上进行扩展，增加一键盘输入装置，增加外界对单片机部的数据设定，使电子称实现称重计价的功能。结构简图如图2.2所示。压力传感器信号放大AD转换单片机处理LED显示按键
20、处理图2.2带有键盘输入的结构简图方案三 前端信号处理时，选用放大、滤波、降噪等措施来增加信号采集强度，显示方面采用具有字符图文显示功能的LCD128X64显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力。所称量的物体的重量，单价金额等信息可以显示出来。此方案还增加了语音报读功能，方便用户使用。结构简图如以下图2.3所示。压力传感器信号放大AD转换单片机处理LCD显示按键处理语音报读图2.3带有键盘输入与液晶显示的结构简图方案一的缺点是：硬件部分简单，虽然可以实现电子称基本的称重功能，但是不能实现外部数据的输入，无法根据实际情况灵活地设定各种控制参数。数码管只能实现简单的数字和英文字符的显示，不能显示
21、汉字以与其它的复杂字符。方案二的缺点是：局限于数码管的功能，在显示时只能显示单价、购物总额以与简单的货物代码等。在显示重量时，如果数码管没有足够的位数，那么称量物体重量的精度必受到限制，所以此方案需要较多的数码管接入电路中。这样在处理输入输出接口时需要另行扩展足够多的I/O接口供数码管使用，比较麻烦。方案三在方案一和方案二基础上增加按键处理、LCD显示、语音报读。可以方便实现单价的输入与修改，LCD12864可以显示商品单价、重量、金额信息供用户查看，语音报读商品信息可以减免人工报读可以降低使用客户劳动量，可以避免人工报读报错增加报读的准确性，也可以相应的扩大市场竞争力。2.2设计容本次电子秤
22、称重系统主要包括以下五个模块：控制模块、称重模块、模数转换模块、显示模块和按键模块。设计的电子秤具体工作原理如下：首先是通过压力传感器采集被测物体的压力信号并将其转换成电压信号。输出的电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的电压信号经模数转换转换成数字信号被送入到主控电路的单片机中处理之后送入液晶显示。液晶显示出被测物体的单价、重量与金额。按键模块用于单价的输入与修改与模数转换后数字信号处理的控制。本设计增加了一个过载报警提示。当物品的重量超过压力传感器的额定值时驱动蜂鸣器报警。第三章硬件电路与电源电路设计3.1硬件电路3.1.1单片机的概述STC89C52RC是
23、一种低功耗、高性能8位微控制器，具有8K的可编程flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89C52RC 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHZ，6T/12T可选
24、。片上flash允许程序存储器在线可编程，也适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统上可编程闪烁存储单元，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、有效的解决方案，因此在设计时选择了STC89C52RC单片机作为解决方案。STC89C52RC具有以下标准功能：8K字节闪烁存储器，256字节读写存储器，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片晶振与时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许读写存储器、定时器/计数器、串口、
25、中断继续工作。掉电保护方式下，读写存储器容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。3.1.2单片机引脚功能VCC：电源。其中P1，P2，P3口作为8位具有部上拉电阻的双向IO口，P0口用作8位漏极开路双向IO口时要外接上拉电阻，外接存储器时，作为扩展电路低8位地址和总线复用口。另外P3口除了作为一般的IO口外，更重要的用途是它的第二功能：P3.0：RXD（串行输入口）P3.1：TXD（串行输出口）P3.2：INT0（外部中断0）P3.3：INT1（外部中断1）P3.4：T0（定时器0外部输入）RST：复位输入。当晶振工作时，RST引脚持续2个机器周期高电平将使单
26、片机复位。EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行部程序指令，EA应该接VCC。在闪烁编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1：振荡器反相放大器和部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3.1.3控制模块电路设计单片机上电时，当振荡器正在运行时，只要持续给出RST引脚两个机器周期的高电平，便可完成系统复位。外部复位电路是为提供两个机器周期以上的高电平而设计的。系统采用上电自动复位，上电瞬间电容器上的电压不能突变，RST上的电压是VCC上的电压与电容器上的电压之差，因而RST上的电压
27、与VCC上的电压相同。随着充电的进行，电容器上的电压不断上升，RST上的电压就随着下降，RST脚上只要保持10ms以上高电平，系统就会有效复位。复位电路的实现可以有很多种方法，但是从功能上一般分为两种：一种是电源复位，即外部的复位电路在系统通上电源之后直接使单片机工作，单片机的起停通过电源控制；另一种方法是在复位电路中设计按键开关，通过按键开关触发复位电平，控制单片机的复位。本设计使用了第二种方法。控制模块电路如图3.1所示。图3.1 控制模块电路3.1.5按键模块电路设计矩阵式键盘也称行列式键盘，用于按键数较多的场合。它由行线和列线组成，一组为行线一组为列线，按键位于行列的交叉点上。首先设置
28、所有的行线为低电平所有列线为高电平。当有键按下时相应列线电平被拉低。之后设置所有行线为高电平，所有列线为低电平，当有键按下时相应的行线电平被拉低。根据以上两步便可定位是哪个键被按下，对它赋以不同键值，在程序中可以对它设定不同功能。矩阵电路用于单价的设定与修改、去皮、计算总价功能的控制，单片机在扫描按键过程中根据不同键值执行相应的指令。矩阵按键电路如图3.2所示。图3.2矩阵按键电路3.1.6显示模块电路设计显示由LCD128X64执行，带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864,
29、 置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字。也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。基本特性:（1）、低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）（2）、显示分辨率:12864点 （3）、置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字(简繁体可选) （4）、置 128个168点阵字符 （5）、2MHZ时钟频率
30、（6）、显示方式：STN、半透、正显 （7）、驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS （8）、视角方向：6点 （9）、背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10 （10）、通讯方式：串行、并口可选 （11）、置DC-DC转换电路，无需外加负压 （12）、无需片选信号，简化软件设计（13）、工作温度: 0 - +55 ,存储温度: -20 - +60。128X64管教功能如表3.1所示。表3.1 128X64管教功能 管教号管脚名称管教功能描述1VSS电源地2VCC电源正3V0对比度（亮度）调整4RS(CS）RS=“H”表示DB7DB0为显示数据RS=“L”表示DB7D
31、B0为显示指令数据5R/W(SID)R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7DB0R/W=“L”,E=“HL”, DB7DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)使能信号7DB0三态数据线8DB1三态数据线9DB2三态数据线10DB3三态数据线11DB4三态数据线12DB5三态数据线13DB6三态数据线14DB7三态数据线15PSBH:8位或4位并口方式，L:串口方式16NC空脚17/RESET复位端，低电平有效18VOUTLCD驱动电压输出端19A背光源正端（+5V）20K背光源负端字符显示的RAM的地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系，其对应关系如表3.2所示。表3.2字符显示
32、的RAM的地址与32个字符显示区域80H81H82H83H84H85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH显示电路用于显示开机画面，显示商品相应单价重量金额容，R2用于液晶亮度的调整。液晶显示电路如图3.3所示图3.3液晶显示电路3.1.7报警电路设计当压力传感器过载时P17输出低电平三极管S8550导通驱动蜂鸣器报警。单片机报警电路如图3.4所示。图3.4单片机报警电路3.1.8模数转换模块模数转换模块原理：HX711是一款专为高精度电子秤而设计的24位模数转换芯片。与同类
33、型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端单片机芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A 或通道B，与其部的低噪声可编程放大器相连。通道A 的可编程增益为128 或64。通道B 则为固定的32 增益，用于系统参数检测。芯片提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片的A/D 转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始
34、化过程。引脚功能如表3.3所示。表3.3引脚功能管教号名称性能描述1VSUP电源稳压电路供电电源:2.65.5V2BASE模拟输出稳压电路控制输出3AVDD电源模拟电源：2.65.5V4VFB模拟输入稳压电路控制输入5AGND地模拟地6VBG模拟输出参考电源输出7INA-模拟输入通道A负输入端8INA+模拟输入通道A正输入端9INB-模拟输入通道B负输入端10INB+模拟输入通道B正输入端11PD_SCK数字输入断电控制和时钟输入12DOUT数字输出串口数据输出13XO数字输入输出晶振输入14XI数字输入外部时钟或晶振输入15RATE数字输入输出数据速率控制16DVDD电源数字电源:2.65.
35、5V3.1.9压力传感器模块通过电阻参数的变化来实现物理量测量的传感器统称为电阻式传感器。电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻的变化，实现电测非电量的传感器。传感器由在不同的弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成，当被测物理量作用在弹性元件上时，弹性元件的变形引起应变敏感元件的阻值变化，通过转换电路将阻值的变化转变成电量输出，电量变化的大小则反映了被测物理量的大小。电阻应变片把机械应变信号转换成电阻变化后，由于应变量与其应变电阻变化一般都很微小，既难以直接精确测量，又不便直接处理。因此必须采用转换电路把应变片的电阻变化转换成电压变化。具有这种转换功能的电路称测量电路。电阻应变片是电阻应
36、变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。电阻应变片把机械应变信号转换为R/R后，由于应变量与相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的R/R变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感与电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。综合考虑，本设计采用N430电阻应变式传感器，其最大量程为5Kg，精度1g。称重传感器由组合式S型梁结构与金属箔式应变计构成，具有
37、过载保护装置。由于惠斯登电桥具诸如抑制温度变化的影响，抑制干扰，补偿方便等优点，所以该传感器测量精度高、温度特性好、工作稳定等优点，广泛用于各种结构的动、静态测量与各种电子仪表。3.2电源电路此次设计中模数转换模块需要稳定的5V电源，5V电源设计原理如图3.5所示：220V交流电经变压器后输出15V交流电，经整流桥堆整流后变成直流电，经电解电容滤波又经LM7805稳压芯片稳压后变成5V直流电源。5V电源电路如图3.5所示。图3.5 5V电源电路第四章 系统软件设计4.1系统应用程序组成与编译环境本系统设计采用C语言编程，编译环境为Keil UV2。Keil C51 是美国Keil Softwa
38、re 公司出品的51 系列兼容单片机软件开发系统。Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面。Keil C51 可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用编辑器编译连接生成单片机可执行的二进制文件（.HEX），然后通过单片机的烧写软件将HEX 文件烧入单片机。软件主要分三个方面：一是初始化系统；二是按键检测；三是数据采集、数据处理并进行显示。这三个方面的操作分别在主程序中来进行。程序采用模块结构，这样程序结构清楚，易编程和易读性，也便于调试和修改。4.2子程序设计子程序分模块进行设计，这样设计结构清晰，子程序包括显示模块、按
39、键模块、模数转换模块、称重模块。显示模块中包块液晶读写控制与液晶初始化。按键模块包括判断是否有按键按下与给相应按键进行赋键值，不同键值赋予不同功能。模数转换模块包括模拟信号如何转变成数字信号与数字信号的处理。称重模块给出了不同数字信号如何转变成相应重量值。与如何将相应重量值显示出来，去皮功能是如何实现的。子程序分模块进行编写供其它子程序和主程序调用。4.2.1称重、模数转换模块程序设计HX711是电子秤专用模数转换芯片，串行通讯线由管脚PD_SCK和DOUT组成用来输出数据，选择输入通道和增益。当数据输出管教DOUT为高电平时，说明AD转换器还未准备好输出数据，此时串口时钟输入信号PD_SCK
40、应为低电平。当DOUT从高电平变低电平后PD_SCK输出25个时钟脉冲，代表将信号放大128倍，此时模数转换后的数据由DOUT引脚送入单片机。HX711可以产生VAVDD和AGND电压即711模块上的E+和E-电压。VAVDD=VBG(R1+R2)/R2 (4-1)VBG为模块上的基准电压1.25V，R1=20k，R2=8.2k，因此得出VAVDD=4.3V。在4.3V供电电压下5Kg传感器最大输出电压是4.3V*1mV/V=4.3mV经过128倍放大后，最大输出电压为4.3mV*128=550.4mV经过AD转换后输出的24bit数字值最大为550.4mV*224/4.3V2147483程序
41、过HX711_Buffer= HX711_Read( );获取当前的AD转换值。假设重物为AKg，测量出来的AD值为y，5Kg传感器输出，送给AD模块的电压为AKg*4.3mV/5Kg=0.86A mV经过128倍增益后0.86A mV *128=110.08 A mV转换为24bit数字值为110.08 A mV *224/4.3V=429496.7296A所以y为429496.7296A。因此得出A=y/429496.7296Kgy/4300g模数转换程序流程图如图4.1所示。开始选择通道启动A/D转换读取转换值完成转换完毕YN4.1模数转换程序流程图4.3主程序设计本设计采用C语言编程。
42、主程序中完成系统变量的定义与初始化过程。主程序控制单片机执行系统开机画面的显示，之后无限循环扫描按键，根据键值调用相应子程序执行称重，去皮，单价的输入与修改与计算总价。之后将相应的信息送入液晶显示。当重量超过压力传感器的额定值时驱动蜂鸣器报警。主程序流程图由图4.2所示。是开始初始化扫描按键液晶显示根据键值执行指令开机画面判断是否有键按下是否超重报警否图4.2主程序流程图第五章 实物制作与调试5.1实物制作在实物制作过程中遇到了很多困难起初是原理图设计工作，不同的元器件在不同的元器件库中，需要将相应的库安装到软件中，有一些元器件库里面没有需要自己动手画。元器件画好后需要画相应元器件的封装，画封
43、装的时候需要根据元器件的实际定义不同引脚的位置与距离。在原图设计过程中起初不会设计矩阵按键电路和蜂鸣器报警电路，查阅资料后明白了矩阵按键电路和蜂鸣器报警电路的工作原理，最后顺利完成了原理图的设计。原理图设计好后在设计PCB时在选择元器件时一定要选好元器件的封装，封装选择不对，对元器件的调试工作存在很大影响，在此次设计中我选择的按键封装出错，导致在焊接后按键接线错误，导致第一次制作失败。焊接时要注意元器件的方向，不能将元器件插错插反，焊接好后仔细检查一遍，之后上电调试。5.2调试过程元器件焊接好后，接上电源电路不能正常工作，我首先检查硬件电路设计是否出错，硬件电路没有出错于是我又仔细检查画好的P
44、CB,这些都没有错误。于是仔细细检查焊接的电路，发现焊接过程中两个焊盘的距离太小，焊接时两个焊盘连在一起。用小刀将焊盘之间的焊锡刮掉，上电后系统仍不能正常工作。我开始怀疑元器件是否已经损坏，之后将原器件接到单片机开发板上将程序烧进去，发现元器件可以工作，仔细检查自己的电路板，发现按键接法错误，由于画PCB时按键封装选择错误，导致按键四个管脚连接在一起。用小刀把错误的电路划断后系统能够执行显示开机画面但是按键不能工作也不能称重，比较原理图和PCB发现由于封装选择错误导致PCB制作错误，最后用跳线连接后运行系统按键可以正常使用。系统不能执行称重，当不同的物品放在秤盘上时，显示的重量总是0Kg不会改
45、变，仔细检查压力传感器电路，没有错误，于是去检查称重模块程序，发现由于程序中显示子程序部分没有加0即将要显示的数字转换成字符。添加后运行系统，系统可以实现称重功能。系统具有单价输入与单价输错返回功能，设定可以输入三位单价，当第一位单价输入错误时，可以执行单价输错返回,当第二三位单价输错时单价输错返回功能失效。按键电路没有错误，所以是程序中有错，仔细检查后发现子程序中一个变量赋值错误导致单价输错返回功能失效，修改后运行系统，单价输错返回功能可以执行。仔细执行、检查系统的其它功能，并没有错误。结 论随着集成电路和计算机技术的迅速发展，使电子仪器的整体水平发生巨大变化，传统的仪器逐步的被智能仪器所取
46、代。智能仪器的核心部件是单片机，因其极高的性价比得到广泛的应用与发展，从而加快了智能仪器的发展。而传感器作为测控系统中对象信息的入口，越来越受到人们的关注。传感器好比人体“五官”的工程模拟物，它是一种能将特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置本次设计中的电子称就是在以上仪器的基础上设计而成的。因此，只有充分了解有关智能仪器、单片机、传感器以与各部分之间的关系才能达到要求。经过几个月的努力，按照毕业设计进度要求如期完成了电子秤控制系统的硬件设计任务与制作。在毕业设计的过程中，碰到了很多困难，但是在老师的指导、同学的帮助以与自己的努力下，最终将这些困难解决了，也学到了很多东西。此次制作的电子秤最大称重5Kg，精度1