【多功能语音电子秤的设计与制作探究7800字（论文）】

多功能语音电子秤的设计与制作研究摘 要STC89C52RC单片机为核心，使用电阻应变式压力传感器、HX711AD转换模块、WT588DDS1302LCD16020~10Kg内，具有重量测量、LCD1602能的语音电子秤。使得该电子秤的功能更加的丰富。关键词：电子秤；压力传感器；电阻应变片目 录引言 1总体方案论证与设计 2方案论证 2主控芯片的选择 2A/D转换模块的选择 2传感器的选择 3显示模块的选择 3总体方案设计 4硬件设计 5STC89C52RC单片机 5称重模块的设计 5软件设计 7软件总体框图设计 7主程序工作流程设计 7LCD1602程序工作流程设计 8按键功能流程设计 9实时时钟程序设计 10HX711使用程序设计 称重程序 A/D转换程序 语音模块程序设计 12语音报警程序 12语音播报程序 13系统调试 15Keil软件 15Keil编译器软件简介 15建立工程文件 15调试过程 15测试结果 166.结论 186.1总结 186.2展望 18PAGEPAGE1引言精度，稳定性，可靠性，使用范围都有较大的提高。使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。音播报及电子日历的功能。STC89C52RC为核心，以电阻应变片采集应变数HX711ADLCD1602总体方案论证与设计主控芯片的选择方案一：STC89C52RCSTC89C52RCCMOS8位8K字节系统可编程FlashSTC89C52RCMCS-5151单片机不具备的功能。方案二：AT89S52CMOS88KFlash\h存储Flash允许程序存储器在系统\h编程器8\hCPU为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。综上所述，STC52ISPA/D方案一：ADC0832集成芯片外加运放电路ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道模数转换芯片，其输入输出电平与TTL/CMOS相兼容，电源供电时输入电压在0～5V之间，工作频率为250KHZ转换时间为32μS，一般功耗仅为15mW；由于它体积小，兼容性，性价比高。但ADC0832内部没包含放大器，需在外围制作一个放大电路。方案二：电子秤专用模拟/数字芯片HX711HX71124A/D机成本，提高了整机的性能和可靠性。综上所述，ADC0832还需要额外的运算放大电路配合。HX711内部集成了放大增益模块，集成度高、响应速度快、抗干扰性强，还能有效降低电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。其性价比比ADC0832集成芯片好，因此，本次设计我们选用了HX711集成芯片。传感器的选择方案一：电阻应变式压力传感器转换元件（增大或减小灵敏度较高，寿命较长，对测量环境要求不太严格。方案二：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。它有结构简单、灵敏度高、动态响应好、可实现非接触测量、具有平均效应等优点。电容传感器可用来检测压力、力、位移以及振动学非电参量。电容传感器的基本工作原理可用最普通的平行极板电容器来说明。电容式压力传感器稳定性较差，精度和灵敏度较高，寿命较短，对环境要求苛刻，不易长距离传输。转换元件（增大或减小相应的差动信号，供后续电路测量和处理。显示模块的选择方案一：数码管显示0～9的显示。这种显示块有共阴极与共阳极两种。七段次设计需求。方案二：LCD1602液晶显示就有显示，这样即可以显示出图形。LCD1602体积小、重量轻、功耗低，1602字符LCDLCD1602LCD1602。I/O口,使得电路变得更为复杂，而且功耗也不低。所以选用LCD1602液晶显示器件。STC89C52RC用作电子日历。压力传感器时钟模块按键模块单片语音模块机信号滤波放大处理报警模块A/D转换LCD显示STC89C52RC压力传感器时钟模块按键模块单片语音模块机信号滤波放大处理报警模块A/D转换LCD显示图2-1系统总体设计框图硬件设计STC89C52RCSTC89C52RCSTCCMOS8FlashSTC89C52RCMCS-51518FlashSTC89C52RC为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、3-1所示：图3-1STC89C52RC单片机管脚图转换元件（增大或减小相应的差动信号，供后续电路测量和处理。电阻应变式传感器测量原理如图3-2所示：图3-2电阻应变式传感器测量原理PR1、R3阻值增加；R2、R4受压缩，阻值减小。电桥失去平衡，产生不平衡电压，不平衡电P成正比，从而将非电量转化成电量输出。R1、R2、R3R42对电阻应变片的阻值变化转变成输出电压。AD3-3所示：图3-3电桥电路图HX711A/D转换，HX711先将模拟信号进行放大，再将电压信号变化的拟量转化为数字量，送往单片机去处理。HX71124A/D性能和可靠性。软件设计主程序按需要调用各子程序。系统子程序主要包括LCD1602显示程序、按键扫描程序、实时时钟程序、A/D转换启动及数据读取程序设计、语音播报报警程序、价格计算子程序设计等。主程序LCD1602主程序LCD1602AD图4-1软件总体框图4-2所示：开始开始系统初始化获取重量A/D转换重量是否超限Y报警N重量数据显示YN按键判断总价计算语音播报结束图4-2主程序工作流程图LCD1602LCD1602液晶显示屏组成。LCD1602是一种工业字符型液晶，能够16x0232个字符。LCD1602液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，即可以显示出图形。LCD1602的初始化显示，使显示屏第一行显示重量和单0，接下来进行按键的扫描，若检测到有按接着通过传感器检测物体的重量，若检测到有重物，则通过程序计算出物体的总价，4-3所示：开始开始LCD初始化界面字符显示N按键按下YN检测重物Y显示总价信息结束图4-3显示部分流程图开始系统初始化NY清按键标识开始系统初始化NY清按键标识键值处理显示所有按键图4-4按键功能流程图PAGE1所示：表4-1按键功能分配表123去皮总价累加456清除单价设置时间/总价清零789微调减时间加/清除去皮常用价格0.微调加时间减/语音播报开始初始化获得工程编译时间时间？YN设置时间结束开始初始化获得工程编译时间时间？YN设置时间结束图4-6实时时钟程序流程图HX711称重程序主要功能是将称台上的重量信号转变为成比例的电信号输出。具体代码如下：voidGet_Weight(){Weight_ShiwuHX711_Read(); //获得毛重Weight_ShiwuWeight_ShiwuWeight_Maopi;//获取净重if((int)((float)Weight_Shiwu*10/GapValue)>qupi)Weight_Shiwuint)((float)Weight_Shiwu*10/GapValue)-qupi;//elseWeight_Shiwu=0;}A/D开始A/D转换初始化A/D转换A/D转换完成开始A/D转换初始化A/D转换A/D转换完成NY数据处理数据显示图4-7 A/D转换流程图PD_SCKDOUTDOUTPD_SCKA/DDOUT变成低电平时，PD_SCK25个时钟脉冲，前2425个用于选择下一次转换的输入通道A和增益128P_SK25unsignedlongHX711_Read(void) //128{unsignedlongcount;unsignedchari;HX711_DOUT=1;Delay__hx711_us();HX711_SCK=0; //AD（PD_SCK置低）count=0;while(HX711_DOUT); //AD转换未结束则等待，否则开始读取for(i=0;i<24;i++){HX711_SCK=1; //PD_SCK置高（发送脉冲）count=count<<1; //下降沿来时变量Count左移一位，右侧补HX711_SCK=0; //PD_SCK置低if(HX711_DOUT)count++;}HX711_SCK=1;count=count^0x800000;//第25个脉冲下降沿来时，转换数据Delay__hx711_us();HX711_SCK=0;return(count);}语音报警程序当称重的重量超过5kg时，LED点亮。当称重的重量超过10kg时，LED闪烁、语音报警和LCD显示" "。具体代码如下：if(Weight_Shiwu10000) 超重报警{LED=!LED;if(yyxp_busy==1)speak(40);LCD1602_write_com(0x82); //lcd写指令LCD1602_write_word(" ");}else{LED=0;elseLED=1;}语音播报程序WT588DIO口，先发送一个复位RESTBUSYREST4-8所示：开始初始化接收到指令开始初始化接收到指令NY发音N完成发音Y结束图4-8语音播报流程图单片机控制播放子程序具体代码如下：voidspeak(intz) //Z{yyxp_rest1; //yyxp的复位脚为高电平yydelay(2); //持续200usyyxp_rest=0; //然后复位脚置yydelay(2);while(z>0) //Z00则继续自减{yyxp_data=1; //data脚位为高电yydelay(1); //持续100usyyxp_data=0; //然后置零yydelay(1); //100us（高低各100usz--; //z自减完成后开始播放对应的语音}}系统调试KeilKeilKeilC51KeilSoftware51C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因CKeilC51软件提供丰WindowsKeilC51建立工程文件第一步：建立工程keil4projectNewProject…点击这个选项，会出现一个项目路径。自定义项目名称和保存位置。选择需要烧代码的单片机芯片的生产公司以及相应的芯片型号。OK8051第二步：添加.C文件第三步：添加.h文件到工程中将我们写好的或头文件移入所要导入的.c文件的所在文件夹，打开.c文件，在文件开头处写入“#include头文件.h”，然后点击“编译”按键。当出RUNCOMPLETE. 20时，说明软件无编译错误，可运行。如图5-1所示：图5-1Keil运行图经过调试，我们完成了语音电子秤的设计与制作，实物运行图如5-2所示：图5-2实物运行图5-1列出了实际测量的部分结果：5-1电子秤实际测量部分结果实际值/kg0.0500.1000.5001.0005.00010.000测量值/kg0.0500.0990.4960.9944.992--.绝对误差00.0010.0040.0060.008--.相对误差0%1%0.8%0.6%0.16%--.稍有触动，就会出现误差。6.结论总结经过反复测试和与标准值的对比，本设计成品语音电子秤完成了所有预期功能，误差在±5g0~10kg10STC89C52RC我们懂得了需分层次、分模块来设计框架。展望在设计过程中也存在着一些问题，在语音方面，由于使用语音块拼接的方式组合发音语句，且语音块由软件合成（非真人发音），这些都导致了语音功能不够理想，语音无感情，在语音块的衔接方面还做得不够理想，语音不够自然。USB增加系统工作时间。参考文献姚树坤,倪晓昌,杨旭.基于电子元器件称重的高精度电子称设计与实现[J].智能计算机与应用,2017,7(05):142-145..C#编程语言程序设计与开发[M]．北京清华大学出版社，2003.胡美娇,高美春.24A/D转换的高精度电子秤的设计[J].现代计算机：专业版，2013（32）:61-63.[4]徐晓彤.基于单片机的电子秤计[J].电脑知识与技术，2010,(