多功能电子秤设计毕业设计

1、重庆理工大学毕业论文 摘要摘要1233随着时代科技的迅猛发展，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，人们生活水品也更进一步的有所提高。智能化的电子产品自然也得到了越来越多人的喜爱，而多功能电子秤具有结构体积小、测量的精度较高、拥有广泛的应用范围、机械操作起来简便易懂等优点，基本取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量器具。本设计介绍了该系统实现方法，通过lcd显示器显示所测重量以及当前选择的功能。该课题的设计主要由stc89c52单片机、重量测量模块、a/d转换模块adc0808、单片机的外围接口电路：4*4矩阵扫描按键以及lcd1602液晶屏幕显示五部分组成。本系统比传统测量更

2、具有准确性和直观性，具有一定的实际推广性。关键字：压力传感器；stc89c52单片机；adc0808；lcd160231 目录第一章 绪论1.1课题目地与意义1.2国内外多功能电子秤的发展与现状1.3主要工作及设计思路第二章 硬件设计2.1工作原理2.2系统总体设计方案2.3控制器部分2.4数据采集部分2.5键盘处理部分2.6显示电路部分2.7报警部分第三章 具体电路设计3.1at89c52的最小系统电路3.2数据采集部分电路设计3.3显示电路与at89c52单片机接口电路设计3.4键盘电路与at89c52单片机接口电路设计3.5报警电路的设计第四章 软件设计4.1主程序设计4.2子程序设计

3、4.21a/d转换设计及数据读取程序设计 4.22显示子程序设计 4.23键盘输入控制程序的设计 4.24报警子程序的设计第五章 仿真调试51软件试用52仿真调试第六章 总结1绪论1.1课题目的及意义多功能电子秤属于我们日常生活中常用的测量系统，广泛的在各中小型超市、大中型商场、物流配送中心等地方应用。由于它具有结构体积小、测量的精度较高、拥有广泛的应用范围、机械操作起来简便易懂等优点。本次所设计的基于8051的多功能电子秤具有stc89c52单片机、重量测量模块、a/d转换模块adc0808、单片机的外围接口电路：4*4矩阵扫描按键以及lcd1602液晶屏幕显示五部分组成。为了满足重量测量系

4、统测量范围30kg，测量精度能够在0.001kg以下，选择使用了电阻应变式压力传感器，并且应用了a/d转换芯片adc0808。重量测量系统通过4*4扫描键盘选择功能，再运用lcd1602液晶屏幕显示测量结果，比传统测量更具有准确性和直观性。多功能电子秤属于电子衡器中的一种，是国际之间贸易，国防科技建设，科学研究当中不可缺少的重要计量设备，所用设备产品的水平的高低，将直接影响着各行各业的发展水平与社会整体经济效益的提高。电子秤具有重量较轻，体积较小，结构简单，维护起来方便等特点，重量信号可以通过远程数据传输，易于实现称重显示的数字化，达到生产过程中的自动化流程的目的。目前市场上使用的称量工具，很

5、多都属于结构复杂，或者运行不可靠，并且制造成本高，而且整体水平不高 ，还存在部分小型企业生产质量差且技术环节薄弱，设备不齐全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性的开发出一套有实用价值的多功能电子秤，从技术上克服上述诸多缺点，改善重量测量系统在应用中的不足之处，具有现实意义。1.2国内外多功能电子秤的发展及现状电子秤是人们在生活和生产中的重要计量工具之一，无论是在工农业还是在制造业以及食品行业等都能见到它的身影，它成功解决了物体间量的差距问题，也大大的提高了企业在生产中实现的经济效益，加快了生产力度和生产进度，保证了生产质量。我国的衡器产业随着历史的发展，经过了漫长的发展历

6、程，但是长期以来都是以机械衡器为主，直至二十世纪八十年代，由于电子衡器的逐步扩大应用才开始踏上研究开发之路。进入新世纪后，我国的衡器产业发展进入了快速发展通道，衡器产品亦开始发生质的变化，并逐步向高产量发展，无论是在产品结构还是在制造水平方面，都实现了飞跃的发展，慢慢演变成小型化、模块化、集成化和智能化发展，其技术日趋成熟，趋向于高效率、高精确度、高稳定性以及高可靠性，适用于各行各业，综合性高。但就总体而言，我国电子秤产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。1.3课

7、题要求及内容安排本文主要介绍了一种基于8051的多功能电子秤的设计过程，给出了各个模块的详细设计思路、电路图以及程序代码。在文章的原理与总体方案中将介绍到设计的原理和思路。在硬件设计章节中，则将较为详细地介绍系统硬件各个模块功能的说明和使用。文中介绍了重量测量模块原理及其应用,选用stc89s52型单片机作为主控制器件，对电阻应变式压力传感器进行信号读取，通过a/d转换模块adc0808直接读取被测重量值进行数据转换，便于单片机处理及控制，然后通过4*4扫描按键进行功能选择，再在lcd1602液晶显示屏上实现功能状态和数据的显示。另外本文还包括对keil软件进行了介绍，包括创建工程，程序调试与

8、下载等，以及具体程序各模块介绍，包括对a/d转换模块adc0808和lcd的初始化。本课题的具体要求如下：1.称重范围：不超过30kg2.测量精度： 0.001kg3.显示方式：lcd1062显示所称量的物品重量。4.特殊功能：通过4*4键盘按键选择去皮、清零、返回、累计等功能。本论文将分四个部分讲述基于8051的多功能电子秤的设计制作过程。第一部分讲述提出本设计的目的及意义和国内外多功能电子秤的发展及现状。第二部分确定本设计的总体方案。第三部分详细介绍各硬件设计模块实现的方法。第四部分对本设计进行软件模块的设计。第五部分完成软硬件的测试实验。最后，在文章的总结部分将阐述该系统调试过程中遇到的

9、问题和需要改进的方案。2系统总体方案设计2.1总体设计电路本文介绍了一个基于8051的多功能电子秤的设计，它使用电阻应变式压力传感器进行重量测量，单片机通过4*4键盘按键选择进行去皮，清零，返回，累计等功能模式，并利用lcd1602液晶显示屏对重量测量结果进行显示。2.2方案设计按键模块4*4矩阵按键液晶显示模块lcd1602转换模块a/d转换模块adc0808重量测量模块电阻应变式压力传感器stc89c52图2-1 总体结构图由stc89c52芯片将电阻应变式压力传感器所测重量通过lcd1602液晶模块显示出来，并显示当前的重量状态和系统执行功能。根据4*4按键模块通过按键的选择，确定去皮、

10、清零、返回、累计等功能。2.3方案论证随着科技的发展，智能化的电子衡器越来越多的进入到了人们的生活当中，小到中小型超市，物流配送中心，再到国防建设，科技研究，都离不开智能化的电子衡器。随着社会的发展需求，高效率、高精确度、高稳定性以及高可靠性，适用于各行各业，综合性高的电子衡器产品越来越受到重视以及发展。电子秤所用传感器的选择以及数据转换模块的信号处理都将影响着电子衡器的质量和特性，选用结构简单、适应性强、频率响应好的传感器再配合高增益高稳定性的数据处理模块，可以避免由于外界环境的干扰信号的影响所产生的运行不稳定，进一步提高电子秤的测量系统的稳定性和多功能智能化实用性。1) 压力传感器传感器的

11、定义：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换部分指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。传感器动态特性是指传感器在输入变化时，它的输出的特

12、性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。方案一采用压电传感器，压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。压电传感器由于其体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度

13、和动态力或压力的测量。高内阻、小功率是压电传感器件的弱点。功率小，就意味着输出的能量较微弱，电缆分布的电容以及噪声干扰都会影响压电传感器的输出特性，这一点就意味着对其外接电路的要求非常高。方案二采用电容式传感器，电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容变化的一种传感器。它拥有灵敏度高、结构简单、动态响应好、可实现非接触测量、具有平均效应等优点。电容传感器可以用来检测力、位移、压力以及振动学非电参量。虽然电容式传感器有灵敏度高、结构简单和良好动态特性等诸多优点，但也有其不足之处：（1）高阻抗、小功率。由于受到几何尺寸的约束限制，电容传感器的电容量一般都很小，基本仅有几皮法到几十皮法。由于电容量

14、c太小，所以它的容抗就会变得很大，用来作为一个高阻抗元件，它的负载能力又显得较差，功率p也会很小。所以容易受到外界环境产生的干扰信号的影响，产生的信号需要经过放大处理，并且还要采取一系列抗干扰的措施。（2） 初始的电容小，电缆电容以及线路所存在复杂散乱的电路所构成的寄生电容对其影响很大。方案三采用电阻应变式传感器，电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻是电阻应变式传感器的核心元件，它的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。导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫

15、做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为r/r后，由于应变量以及相应的电阻量变化一般都很微小，很难能够直接精确的测量，而且不方便数据处理。因此，要采用转换电路把应变片的r/r变化转换成电压或者电流信号变化。它的转换电路常用全桥测量电路来将应变片的r/r变化转换成电压信号。直流电桥的特点是产生的信号不会受到各元件和导线所分布的电感及电容的影响，而且它的抗干扰能力强，不过由于机械应变的输出信号较小，这就需要要求配合用高增益和高稳定性的放大器将输出信号放大处理。电阻应变片式传感器有如下特点：（1） 测量和应用范围较广，应变片可以制作成各种机械量传感器，满足测量要求。（2） 拥有高灵敏度和高分辨

16、力，精度也较高。（3）机械结构轻小，对试件的影响小，对复杂的环境适应性强，可在高压、高温、强磁场等特殊环境中使用，频率响应也好。（4）商品化，使用起来方便，有利于实现远距离、自动化测量。由于本次设计是一种多功能的电子秤，需要分辨力和灵敏度高，精度较高的传感器元件，并且要求结构轻小，对试件影响小，对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好，能够实现自动化测量。故采用方案三中的电阻应变式压力传感器。2） 信号转换方案一采用a/d转换原理：1、逐次逼近法逐次逼近式a/d是比较常见的一种a/d转换电路，转换的时间为微秒级。采用逐次逼近法的a/d转换器是由一个缓冲寄存器、比较器、d/a转换器以及逻辑控制电路组成。基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入d/a转换器，经d/a转换后生成的模拟量送入比较器，称为o，与送入比较器的待转换的模拟量i进行比较，若oi，该位1被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送d/a转换器，输出的o再与i比较，若o0)lcd1602_write_data(*s);s+;void init_lcd160