【基于51单片机电子秤设计4300字（论文）】

\t"46:81/Crm/Task/_blank"\o"277304:应用电子技术专业毕业论文：基于51单片机电子秤设计"基于51单片机电子秤设计TOC\o"1-3"\h\u1.绪论 摘要：本文主要介绍了一种以AT89S52单片机为控制核心，实现基本控制功能的电子秤。为了更好的进行系统的研究，本文分别对各个单元的功能模块进行了设计。按照系统设计的基本要求，系统的硬件部分基本能够从数据采集模块、控制器模块、人机交互模块三个方面进行分析。系统软件部分采用C语言编写，程序采用模块化设计。软件设计包括主程序、A/D转换子程序、显示子程序、按键子程序和报警子程序。通过这些程序可以实现该设计的全部控制功能，并很大程度上满足日常生活中对电子秤的使用需求。关键词：电子秤，单片机，称重传感器绪论秤作为一种计量工具，与人民的生活息息相关，被广泛应用于各种场合：贸易、民用、科研等，生活中随处都能看见秤的影子，秤的类型也是多种多样的。现代技术的快速发展以及电子技术的迅速成熟，使得传统的机械结构型的计量工具行业受到了巨大的冲击，产生了一场革命性的巨大改变，这些传统的杆秤、台秤、磅秤等各类称量装置逐步从人们的生活中失去踪影。而现代智能电子秤迅速发展崛起，以其测量精度高、价格低、功能多等许多优点，从而受到人们的喜欢。当然，因为国内市场的强烈需求，目前国内市场上的电子秤相关产品还有很大的发展空间，技术和产品功能上还能进一步拓展，向模块化、小型化以及智能化发展。本文旨在设计一种以单片机为基础的的智能电子秤。且该秤具有体积小、计量准确、携带方便等特点，可以很好的满足现代商务和日常生活的需要。本课题旨在通过设计过程中运用本专业相关课程知识，以加深对本专业课程知识的理解以及提高编写程序代码和实践动手能力，具有良好的实践意义和广阔的发展前景。硬件电路设计2.1电子秤的硬件构成本文设计的电子秤主要通过电阻应变式压力传感器、A/D转换芯片HX711，AT89S52单片机，LCD液晶显示屏，按键，蜂鸣器及LED灯等器件组成。下文将对各个器件进行介绍。2.2称重传感器这次设计中要使用的是称重传感器，电子秤的核心部件是称重传感。电子秤是否合格，取决于电子秤的测量精度和工作稳定性。如果准确度不能得到保证，那么这种电子秤就不适合存在意义。所以，在设计电子秤时，正确选择称重传感器是非常重要的。因此，本设计对称重传感器的基本要求是：各输出功率和输入重量必须一一对应，具有良好的双向线性关系，且灵敏度高；不管被称量的物体有多小，它可以在各种不同的工作条件下工作，无论环境是好是坏，都足够稳定和可靠。2.3输出显示输出显示也是电子秤中必不可少的一项重要功能，是人机交互的重要构成成分，它负责的是将经过转换，处理后的数据直观地显示到使用者面前。以下介绍两种较为主流的输出显示方案，可供设计者来选择：（1）采用数码管显示，数码管可以显示被测物体的重量等相关信息。尽管数码管显示非常直观，而且相对来说，编程也比较简单。但是，如果要同时显示更详细的信息，如每单位产品的价格和数量，则需要大量的数码管。选择这种方法会适得其反，一定程度上会增加电路的复杂性。（2）采用LCD显示，它能够同时显示重量、单价、金额等多个详细信息，具有低耗电、可视性好、画面友好及防干扰能力强，编程难度低等优点。而且目前LCD显示技术也已经广泛应用了，使用起来较方便。在这两种方案中，本设计选用了LCD，并且选用的是LCD1602显示屏，它可以简单明了并且直观地显示出电子秤上的信息，又方便又简单。LCD1602是一种点阵型液晶屏，专门用于显示字母、数字、符号等。1602这四个数字所代表的含义就是告诉使用者它可以同时用来显示2行且每行有16个字符。LCD1206器件如图2-1所示。图2-1LCD1602电路图2.4总电路图整个硬件电路的原理图如图2-2所示。图2-2总电路图软件设计硬件电路设计完成后，就要进行软件设计。对于初学者来说进行程序设计是一件极为复杂的工作，所以在写程序前最好能够先画出程序的流程图，明确接下来需要什么功能，把步骤逐步具体化，这样做不仅可以扩宽程序编写的思路，同时也大大减少出错的可能性。再按照程序流程图上每一步对应的步骤，选择合适的指令，按要求串联到一起去，组建成一个互相关联\t"/item/%E6%9C%89%E6%9C%BA/_blank"协调而又密不可分的整体，这就是程序。根据系统方案的要求，该系统的软件设计主要包括主程序、A/D转换子程序、按键子程序等，一同完成对电子秤的功能架构。本系统的程序设计主要采用模块化的结构，这种模块结构不仅能够使程序变得更加简单直观，同时也利于后续的查缺补漏。3.1主程序设计主程序主要负责进行的工作是初始化，数据读取和处理以及按照需求调用各类子程序。系统上电运行后，首先进行初始化，然后读取并处理从A/D转换子程序处得到的数字信号，此时将处理过后得到的数据与最大量程进行比对，超出最大量程时调用报警子程序。没有则会显示物品的重量，此时可以选择按下不同功能键去进一步使用电子秤的功能。图3-1所示为主程序流程图。图3-1主程序流程图3.2子程序设计系统所需的子程序主要包括报警子程序、A/D转换子程序、按键处理子程序等。下文是所需子程序的流程图与其对应的子程序的简单介绍。3.2.1A/D转换子程序A/D转换子程序以HX711芯片为工作核心进行运行，一开始先进行A/D端口初始化，然后采集从称重传感器出来的输出小信号，并进行A/D转换；最后，当DOUT从高变低时，会输出有效的数据。在进行第一次A/D转换时，通道A和增益128会自动选择A/D转换的输入通道和输出增益，下次输入通道和输出增益的选择将取决于PD-SCK有效脉冲的数量。A/D转换子程序的流程图如图3-2所示。图3-2A/D转换子程序流程图3.2.2报警子程序代码报警功能是电子秤的一个重要组成部分，当量程超过系统设置的数据上限时，P10和P11发出低电平信号时，会导通三极管和发光二极管，从而让信号流向蜂鸣器，使蜂鸣器工作并发出声音，同时，报警灯会亮起。报警子程序的流程图如图3-3所示。图3-3报警子程序流程图3.2.3按键子程序该控制电路中分别设置了四个功能按键，程序运行时会根据按下按键后收到的信号来选择与按键相对应数据值，并将其送到相应的寄存器中，从而完成功能的选择和数据的处理，最后将处理后的数据显示到LCD上。图3-4所示为按键子程序流程图。图3-4按键子程序流程图3.2.4显示子程序LCD启动、进行初始化后，调用写入命令函数和写入数据函数来写相关的命令与数据，从而控制液晶在指定位置以指定的方式表示特定的字符。显示子程序流程图如图3-5所示。图3-5显示子程序系统调试4.1程序编译（1）创建工程首先启动Keil，从菜单中选择“NewμVisionProject”，打开“CreateNewProject”对话框。这时，会创建一个叫做“电子秤”的专业文件夹，用来存储随后生成的项目文件。然后进入该文件夹，命名为“dzc”，并将其保存到该文件夹中。创建工程对话框如图4-1所示。图4-1创建工程在新创建工程之后，Keil将打开选择CPU设备的界面。此时应根据之前的设计，选择Atmel公司的AT89S52。系统弹出“CPU选择”对话框，如图4-2所示。图4-2CPU的选用（2）添加源程序文件从菜单中选择“FileNew..”来创建一个新的源程序文件。然后在菜单中选择“文件/保存”，弹出“另存为”对话框，把文档的文件名由TEXT1更改为“dzc.c”，并保存文件，保存文件时的对话框如图4-3所示。图4-3保存文件源文件保存后,放大“Target1”工具栏，单击“+”号,展开源组1,并选择添加文件组“源组1”，在出现的对话框中选择“添加”按钮,将其添加到项目中。添加源程序的对话框项目如图4-4所示。图4-4添加源程序到工程（3）编写程序并编译在源程序窗口中输入要编译的代码，然后保存该程序。保存开发环境参数并对其进行设置，选择“Option”，然后选择“Target”，设置时钟频率为12.0Mhz，然后选择“Output”，接着选择“CreateHEXFile”项，最后选择“确定”完成设置。开发参数设置对话框如图4-5所示。图4-5开发参数设置选中上方工具栏中的编译按键，就会对当前程序进行编译，编译结果显示在下面的“输出”对话框中。如果有错误出现的话，软件会显示“nError，nWarning”来提醒你，这时就要仔细对程序进行检查，找出错误修改后再进行编译，反复进行这一步骤，直到对话框中显示“0Error，0Warning”，才代表程序已经编译通过了，可以进行下一步。4.2调试过程编译正确后，会生成"dzc.hex"文件，把文件刻录到芯片上，再给电路板通电，就能在里面运行程序了。这时可以直接通过硬件电路来进行操作和观察运行效果。本设计不仅对各模块程序进行了单独的调试，还将它们整合在一起也进行了调试。在完成程序编译以后，可以用Keil自带的仿真器模拟仿真该程序执行。展开调试菜单，按下Crtl+F5”，就会进入调试，开始运行程序。进入调试状态后，可以通过Debug菜单下的各种调试命令对程序进行运行和调试。此时可以在一个步骤中使用单步运行命令来运行程序。该指令每次执行时，都需要以一句话命令指令为基本执行单元，并逐步执行。这样可以帮助设计者很清楚的找到问题所在。在调试过程中运行到哪一步会使用黄色的箭头进行表示，在每一步中，箭头向下，完成执行的指令会变成绿色。调试完成后，按下Crtl+F5就可以停止调试。结束语经过寒假的不懈努力，根据毕业设计的进度完成了电子秤的设计任务。在此过程中，尽管遇到了很多问题，但有了老师的细心指导，以及同学们的热心帮助和自己的不懈努力下，最终完成了该论文。下面是这次设计完成的主要工作和从中获得的收获：1.了解了电子秤的基本工作原理，对各种器件有了更深的认识。2.对AT89S52单片机的主要功能、特点和工作原理进行了深入的了解，掌握了如何扩展其常用接口。3.分模块构建设计的总体框架，对各模块分别编写程序。当然，也有很多需要改进的方面：1.系统设计不够优化，有待改善，如数据类型使用不恰当，经常使用函数调用参数等，这些都会导致系统效率较低。2.对电路设计中的各种影响因素的考虑不够全面，未做防范措施。总体而言，本次毕业设计教给我很多东西。在发现问题、分析问题、解决问题的过程中，不但巩固了以前学过的知识，而且还拓宽了新的知识，还找到了自身的不足。相信这些将来都会成为我们以后学习和工作的宝贵经验。参考文献张毅刚，赵光权，刘旺编.单片机原理及应用（第三版）[M].高等教育出版社，2016.120-125.李全利.单片机原理及应用技术[M]北京:高等教育出版社，2009.65-67.李建忠.单片机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版，2002.107-112.王幸之.AT89系列单片机原理及接口