家用智能体重身高测量仪

1、曹江 家用智能身高体重测量仪123数据采集处理显示输出11控制器控制器控制器我们主要采用AT89c52单片机，该单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。充分利用他的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的身高体重测量系统传感器传感器数据采集处理数据采集处理A/D转转换器换器（2）超声波传感器采用超声波探T/R40-10和CX20106A发射和接收40KHZ的超声波。称重部分放大电路选用电阻应变称重部分放大电路选用电阻应变式传感器式传感器 应变片式传感器应变片式传感器 有如下特点：应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。分辨力和灵敏度高，精度较高。结构轻小，对试件影响

2、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。商品化，使用方便，便于实现远距离、自动化测量。 直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，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。 传感器传感器结构原理图 接收原理：当CX20106A 接收到40KHz（发射频率和解制必须一致）信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入用于计算时间差。在实际调试的时候只关心芯片的7脚在收到信号是是否有一个下降沿产生。在本电路的调试中，如果一直发射超声波，在7脚将会有周期的低电平

3、产生。不会像通常认为的那样，即一直发射信号时，7脚一直为低电平。这是刚用CX20106时的一个常见错误。只要通过单片机来来计算发射信号时到收到信号是产生下降沿这段时间的长度，再通过数学计算，转化为距离，然后在显示器上显示。ADC0804：8位 A/D 精度：100Kg/256=386g系统对A/D的转换速度要求适中，精度上8位的A/D足以满足要求。另外逐次逼近行型A/D转换器，具有低廉的价格。综合的分析其优点和缺点选择上述元器件。工作电压：5V，即VCC5V。模拟输入电压范围：05V，即0Vin5V。分辨率：8位，即分辨率为1/28=1/256，转换值介于 0255之间。 转换时间：100us

4、（fCK640KHz时）。转换误差：1LSB。参考电压：2.5V，即Vref2.5V。 硬件电路设计硬件电路设计身高部分体重部分显示部分工作原理工作原理放大电路放大电路A/D转换电路转换电路称重部分的工作原理称重部分主要由称重传感器、放大电路、A/D转换、显示四部分组成，模拟信号通过称重传感器输入，然后经过放大电路放大后通过数模转换器转换存放到控制单元，再由控制部分和显示电路驱动显示。放大电路的设计要考虑到抗干扰设计。称重原理框图如图所示。LED显示模块显示模块测体重传测体重传感器感器放大电路放大电路A/D转换转换AT89S52(1)运放我们采用德州仪器公司的INA331，我们利用它的一个双电

5、源的典型放大电路进行对输入的信号进行放大。INA331家族提供低功耗，低噪声干扰，INA331内部自带5倍增益，也可提供灵活的增益通过选择外部电阻。其原理连接图如右图所示：INA331的增益通过R1，R2来调节：Vout=（V（in+）-V（in-）*GG=5+5（R2/R1）（2）A/D转换电路 ADC0804是一款8位CMOS连续近似的A/D转换器，高阻抗状态输出,提供逻辑电平输出能够和单片机很好的连接，访问时间135us，6脚为信号的输入端，5脚提供中断信号，CS、RD、WR为控制端口，DB0DB7为输出端口其原理连接图如右图所示。测量身高部分测量身高部分超声波测距原理超声波测距原理显示

6、部分显示部分超声波测身高距系统的硬件电路设计超声波测身高距系统的硬件电路设计测量身高部分测量身高部分超声波测距原理超声波测距原理显示部分显示部分超声波测身高距系统的硬件电路设计超声波测身高距系统的硬件电路设计超声波测距原理超声波测距原理超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。它是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立

7、即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 超声波测身高距系统的硬件电路设计超声波测身高距系统的硬件电路设计 本系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时，单片机选用AT89S52，经济易用。电路原理图如图所示。发射电路接收电路具体步骤具体步骤（1）40kHz 脉冲的产生与超声波发射 （2）超声波的接收与处理 （3）计算超声波传播时间 （1）40kHz 脉冲的产生与超声波发射 测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，单

8、片机执行一段程序后，在P1.0 端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头T40-10 ，发出40kHz的脉冲超声波，且持续发射200ms。 （2）超声波的接收与处理 .当CX20106A 接收到40KHz（发射频率和解制必须一致）信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入用于计算时间差。适当改变C14的大小，可改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。R1和C1控制CX20106A内部的放大增益，R2控制带通滤波器的中心频率。一般取R14=4.7，C14=1F。Speaker这里相当于超声波接收头，当收到超声波时产生一个下

9、降沿，接到单片机的外部中断INT0上。（3）计算超声波传播时间 在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在INT0端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。具体步骤具体步骤（1）40kHz 脉冲的产生与超声波发射 （2）超声波的接收与处理 （3）计算超声波传播时间 （1）40kHz 脉冲的产生与超声波发射 测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，单片机执行一段程序后，在P1

10、.0 端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头T40-10 ，发出40kHz的脉冲超声波，且持续发射200ms。 （2）超声波的接收与处理 .当CX20106A 接收到40KHz（发射频率和解制必须一致）信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入用于计算时间差。适当改变C14的大小，可改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。R1和C1控制CX20106A内部的放大增益，R2控制带通滤波器的中心频率。一般取R14=4.7，C14=1F。Speaker这里相当于超声波接收头，当收到超声波时产生一个下降沿，接到单片机的外部中断

11、INT0上。显示部分显示部分在本设计中通过软件来控制显示，单片机先处理称重数据后显示称重结果，在显示时通过软件置数使显示身高程序终止，当称重结果显示一定时间后再显示测量身高结果，对于多位数码管显示的实现，最常用的认识方法是扫描法。给P0口接上拉电阻后连接到锁存器，采用动态扫描的方式显示出来。当工作时，每次只点亮一位数字进行显示，延迟一小段时间后再点亮下一位数字进行显示，因为人们视觉暂留的现象，而感觉4位数字同时被点亮。P0P7口同时接三片锁存器的输入端，再用其中的一片和另外两片的I/O口分别控制数码管的段选和位选。Q1Q8为74hc573的输出端，连接到数码管的位选控制端实现每一位的显示，而K

12、1K8连接到数码管的段选控制端实现显示的哪一位，最终将结果显示出来，如图所示。 软件设计部分软件设计部分称重部分称重部分身高部分身高部分显示部分显示部分成功完成成功完成称重部分软件设计称重部分软件设计称重部分程序（A/D采集）void delay(int z) /延时 int x; for(x=0;x0;z-); void display(uint qian,uint bai,uint shi,uint ge);/*=*/void main() cs=0; wr=1; rd=1; intr=1; while(1) /AD采集 cs=0; wr=1; rd=1; wr=0; delay(1);

13、wr=1; delay(1); rd=0; temp=P1; rd=1; num=temp*100;/数据处理 volt=(num/256)*5; mass=(volt-78)/2*55; q=mass/1000; b=mass%1000/100; s=mass%100/10; g=mass%10; display(q,b,s,g); /显示 测体重入口参数初始化转换存储参数初始化返回测量身高部分软件设计测量身高部分软件设计测身高入口定时中断子程序有回波吗？外部中断子程序返回NY定时中断入口定时器初始化发出超声波时间到停止发射返回外部中断入口关外部中断读取时间值计算距离结果输出关外部中断返回测

14、量身高主程序流程图测量身高部分程序设计测量身高部分程序设计 void hextobcd(unsigned char m) /将count十六进制数据转换为LED七段码 unsigned char temp; temp=m%10; ledbuff0=tab1temp;/mm位 m=m/10; temp=m%10; ledbuff1=tab1temp;/lm位 temp=m/10; ledbuff2=tab2temp;/m位 void display3led(void) /数码管显示 unsigned char i; for(i=0;i3;i+) PORTD=ledbuff; PORTC=(1i)

15、;/PC0-mm位，PC1-lm位，PC2-m位 delay_1ms(); PORTC=(1i); void display8led(void) /8LED显示 if(newcount10) PORTD=0XFE; else if (newcount20) PORTD=0XFD; else if (newcount30) PORTD=0XFB; else if (newcount40) PORTD=0XF7; else if (newcount50) PORTD=0XEF; else if (newcount100) PORTD=0XDF; else if (newcount180) PORT

16、D=0XBF; else PORTD=0X7F; 显示部分程序设计显示部分程序设计高显示为“身高”样式汉字与测量数据(三位)。体重现示为“体重”样式汉字与测量数据（四位）。 显示部分部分源程序：；位定义SID BIT P1.0 ；串行数据线SCLK BIT P1.1 ；串行时钟线；内存数据定义START EQU 80H ；起始字节COM EQU 81H ；命令/数据HDATA EQU 82H ；命令/数据字节高位LDATA EQU 83H ；命令/数据字节低位ASC EQU 84H ；ASCII数据单元初始化子程序：INILCM：LCALL DL40MS ；延时等待内部复位MOV COM，#80H ；使用8位控制界面LCALL WRITEMOV COM，#80H ；使用基本指令集LCALL WRITEMOV COM，#0CHLCALL WRITE ；整体显示ONMOV DL1MSMOV COM，#01H ；清屏LCALL WRITELCALL DL40MSMOV COM，#06H ；显示右移LCALL WRITELCALL DL1MSRET模块写入子程序：WRITE：MOV A，COM ；送待发数据命令AMOV A，#0F0H ；屏蔽低4位MOV HDATA，A ；将高4位送H