下面是范文網(wǎng)小編整理的基于單片機(jī)電子稱(chēng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文)，以供參考。

　　目 目 錄 第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研 ………………………………………………………… 1 1 1、主要任務(wù) ........................................1 2、設(shè)計(jì)思路和方法 ..................................2 3、與本課題的相關(guān)資料 ..............................3 4、調(diào)研的目的和總結(jié) ................................4 第二部分 設(shè)計(jì)說(shuō) 明 …………………………………………………………………… 5 5 1、電子稱(chēng)基本結(jié)構(gòu)..................................6 6 2、電子稱(chēng)工作原理..................................7 7 3、電子稱(chēng)計(jì)量性能................................. .7 4、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ....................................7 5、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........ ...........................15 6、作品特點(diǎn) .......................................17 第三部分 設(shè)計(jì)成果 ………………………………………………………………… 19 1 、 作品仿真圖 .....................................19 第四部分 結(jié)束語(yǔ) …………………………………………………………………… 20 第五部分 致謝 .................................... ...21 第六部分 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………. 22

　　2 第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)與調(diào)研 1 1 、主要任務(wù) 設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單，方便使用的單片機(jī)電子稱(chēng)。要求采用單片機(jī) AT89S52 為控制核心，利用新型傳感器，和高精度的 AD 轉(zhuǎn)換器及 LED 顯示。

　　一、基本要求 設(shè)計(jì)并制作一款基于單片機(jī)的電子稱(chēng)稱(chēng)重系統(tǒng)。

　　二、具體要求 本課題研究的內(nèi)容是以單片機(jī) AT89S52 為控制核心，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本策略及價(jià)格計(jì)算功能。該系統(tǒng)可以分為單片機(jī)最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人機(jī)交互界面系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、時(shí)鐘及語(yǔ)音報(bào)數(shù)六大部分組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)部分主要包括 AT89S52 和經(jīng)典復(fù)位電路；數(shù)據(jù)采集部分由稱(chēng)重傳感器、信號(hào)放大和 A/D轉(zhuǎn)換部分組成，信號(hào)放大和 A/D 轉(zhuǎn)換部分主要由專(zhuān)用型高精度 24 位 AD 轉(zhuǎn)換芯片HX711 實(shí)現(xiàn)；人機(jī)交互界面為鍵盤(pán)輸入和點(diǎn)陣式液晶顯示，主要使用 4*4 矩陣鍵盤(pán)和 1602 液晶顯示器，可以方便的輸入數(shù)據(jù)和直觀的顯示數(shù)據(jù)；時(shí)鐘模塊主要由時(shí)鐘芯片 DS1302 和時(shí)鐘電路組成；語(yǔ)音報(bào)數(shù)模塊可語(yǔ)音報(bào)讀電子秤系統(tǒng)的重量、單價(jià)、金額等語(yǔ)音內(nèi)容，主要由 SC1010B 電子稱(chēng)專(zhuān)用語(yǔ)音芯片實(shí)現(xiàn)。

　　本課題的主要設(shè)計(jì)任務(wù)如下所述：

　　1）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電子稱(chēng)基本的稱(chēng)重功能（稱(chēng)重范圍為 0～10Kg，重量誤差不大于±）； 2）系統(tǒng)應(yīng)具備輸入單價(jià)，計(jì)算總價(jià)及語(yǔ)音報(bào)價(jià)的功能； 3）系統(tǒng)超出最大測(cè)量范圍 10Kg 時(shí)應(yīng)有報(bào)警指示功能（蜂鳴器報(bào)警提示）；

　　3 2 2 、設(shè)計(jì)思路和方法 我設(shè)計(jì)的單片機(jī)電子稱(chēng)包括兩部分：硬件部分與軟件部分。硬件上用稱(chēng)重傳感器，信號(hào)放大處理，采用 A/D 轉(zhuǎn)換。使用鍵盤(pán)按鈕功能，在顯示方面采用 LED數(shù)碼管。軟件上分析系統(tǒng)控制要求確定算法，根據(jù)算法畫(huà)流程，再用 c 語(yǔ)言編寫(xiě)程序。

　　利用壓力傳感器采集因壓力變化產(chǎn)生的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)電壓放大電路放大，然后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后把數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)。單片機(jī)經(jīng)過(guò)處理后，得出當(dāng)前所稱(chēng)物品的重量級(jí)總額，然后顯示出。

　　圖 圖 1 1- - 1 稱(chēng)重結(jié)構(gòu)框圖

　　4 3 3 、與本課題的相關(guān)資料 電子秤作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。稱(chēng)重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和商業(yè)管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起到了縮短作業(yè)時(shí)間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及加強(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營(yíng)管理等多方面的作用。稱(chēng)重裝置的應(yīng)用已遍及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效。

　　子秤是稱(chēng)重技術(shù)中的一種新型儀表，廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。電子秤與機(jī)械秤比較有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、實(shí)用價(jià)值強(qiáng)、維護(hù)方便等特點(diǎn)，可在各種環(huán)境工作，重量信號(hào)可遠(yuǎn)傳，易于實(shí)現(xiàn)重量顯示數(shù)字化，易于與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。從世界水平看，衡器技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了四個(gè)階段，從傳統(tǒng)的全部由機(jī)械元器件組成的機(jī)械稱(chēng)到用電子線路代替部分機(jī)械元器件的機(jī)電結(jié)合秤，再?gòu)募呻娐肥降侥壳暗膯纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子計(jì)價(jià)秤。我國(guó)電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型?，F(xiàn)今電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展：電子稱(chēng)重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng)重向動(dòng)態(tài)稱(chēng)重發(fā)展；計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展。常規(guī)的測(cè)試儀器儀表和控制裝置被更先進(jìn)的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器在遠(yuǎn)離、功能、精度及自動(dòng)化水平定方面發(fā)生了巨大變化，并相應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動(dòng)化程度得以顯著提高。

　　電子稱(chēng)重的實(shí)現(xiàn)首先是通過(guò)壓力傳感器采集到被測(cè)物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。輸出電壓信號(hào)通常很小，需要通過(guò)前端信號(hào)處理電路進(jìn)行準(zhǔn)確的線性放大。放大后的模擬電壓信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制譯碼顯示器，從而顯示出被測(cè)物體的重量。按照設(shè)計(jì)的基本要求，系統(tǒng)可分為三大模塊，數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊、人機(jī)交互液晶顯示界面模塊。其中數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器、信號(hào)的前級(jí)處理和 A/D轉(zhuǎn)換部分組成。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給控制器處理，由控制器完成對(duì)該數(shù)字量的處理，驅(qū)動(dòng)顯示模塊完成人機(jī)間的信息交換。此部分對(duì)軟件的設(shè)計(jì)要求比較高，

　　5 系統(tǒng)的大部分功能都需要軟件來(lái)控制。在擴(kuò)展功能上，本設(shè)計(jì)增加了一個(gè)過(guò)載報(bào)警提示功能和電子日歷功能使本電子稱(chēng)的設(shè)計(jì)更人性化智能化。

　　4 4 、調(diào)研的目的和總結(jié) 通過(guò)調(diào)查來(lái)輔助我們對(duì)家用稱(chēng)量工具的認(rèn)識(shí)，來(lái)幫助我們能更直觀的去學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。幫助我們來(lái)了解家用稱(chēng)量用品的種類(lèi)，使用方法和用途。

　　了解消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)稱(chēng)量用品的金額以及人們的能接受的價(jià)格要求，了解消費(fèi)者對(duì)稱(chēng)量工具的狀況和消費(fèi)觀點(diǎn)、習(xí)慣、態(tài)度、接受程度及消費(fèi)者的決策模式。

　　隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技發(fā)展人們需求不斷上升，有必要對(duì)家用稱(chēng)量工具進(jìn)行改善，了解家居稱(chēng)量工具的市場(chǎng)狀況如何，市場(chǎng)呈現(xiàn)什么樣的特點(diǎn)，未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

　　本設(shè)計(jì)采用 AT89S52 單片機(jī)計(jì)的電子計(jì)重秤, 無(wú)論是計(jì)量精度, 還是穩(wěn)定性都滿足國(guó)家對(duì) A 級(jí)電子秤的要求, 它具有較好的標(biāo)定校準(zhǔn)方法, 性能穩(wěn)定, 操作簡(jiǎn)單, 價(jià)格低廉。該電子秤集傳感器技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)于一體、其反應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確度高、顯示直觀，便于使用。通過(guò)硬件的少量擴(kuò)展和軟件的修改, 能設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越的計(jì)價(jià)秤、電子臺(tái)秤等, 滿足各行各業(yè)對(duì)現(xiàn)代電子衡器的需求。另外稍加擴(kuò)展，該電子秤還可與其它生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)項(xiàng)連接，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

　　在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)大學(xué)三年所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，尤其是對(duì)本課題所用到的單片機(jī)及其相關(guān)知識(shí)有了進(jìn)一步的掌握，對(duì)利用單片機(jī)進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)又及對(duì)系統(tǒng)的分析和問(wèn)題的解決有了切身的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，正所謂學(xué)以致用，在此實(shí)踐過(guò)程中增長(zhǎng)了知識(shí)、豐富了經(jīng)驗(yàn)，提高了解決問(wèn)題的能力。系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)過(guò)程是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)過(guò)程，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)和探索的過(guò)程?？刂葡到y(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴(yán)格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試的過(guò)程來(lái)進(jìn)行。系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)是項(xiàng)很辛苦的工作，同時(shí)也是一個(gè)充滿樂(lè)趣的過(guò)程，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要邊學(xué)習(xí)，邊實(shí)踐，遇到新問(wèn)題就不斷探索和努力即可使問(wèn)題得到解決。

　　6 第二部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明 1 1 、 電子稱(chēng)的基本結(jié)構(gòu) 電子秤是利用物體的重力作用來(lái)確定物體質(zhì)量（重量）的測(cè)量?jī)x器，也可用來(lái)確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。不管根據(jù)什么原理制成的電了秤均由以下三部分組成：

　　1）承重、傳力復(fù)位系統(tǒng) 它是被稱(chēng)物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱(chēng)電子秤的秤體，一般包括接受被稱(chēng)物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。

　　2） 稱(chēng)重傳感器 即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號(hào)所用的一種輔助手段。

　　按照稱(chēng)重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、盧表面諧振式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。

　　對(duì)稱(chēng)重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對(duì)應(yīng)，并有良好的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對(duì)被稱(chēng)物體的狀態(tài)的影響要小；能在較差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。

　　3) 測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測(cè)量裝置 即處理稱(chēng)重傳感器信號(hào)的電子線路（包括放人器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào)節(jié)器、補(bǔ)嘗元件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等）。這部分習(xí)慣上稱(chēng)載荷測(cè)量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測(cè)量電路中，通常包括前置放大、濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等環(huán)節(jié)。

　　2 2 、電子稱(chēng)的工作原理 當(dāng)被稱(chēng)物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，其重量便通過(guò)秤體傳遞到稱(chēng)重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力一電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱(chēng)物體重量成一定函數(shù)關(guān)系（一般成正比關(guān)系）的電信號(hào)（電壓或電流等）。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、

　　7 經(jīng)濾波后再由模／數(shù)( A/D)器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的 CPU 處理，CPU不斷掃描鍵盤(pán)和各功能開(kāi)關(guān)，根據(jù)鍵盤(pán)輸入內(nèi)容和各種功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來(lái)控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時(shí)，CPU 發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機(jī)打印。一般地信號(hào)的放大、濾波、A/D 轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。

　　3 3 、電子稱(chēng)的計(jì)量性能 電子秤的計(jì)量性能涉及的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、分度數(shù)、準(zhǔn)確度等級(jí)等。

　　(1) 量程：電子衡器的最大稱(chēng)量 Max，即電子秤在正常工作情況下，所能稱(chēng)量的最大值。

　　(2) 分度值：電子秤的測(cè)量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。用 e或 d 來(lái)表示。

　　(3) 分度數(shù)：衡器的測(cè)量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用 n 表示。

　　電子衡器的最大稱(chēng)量 Max 可以用總分度數(shù) n 與分度值 d 的乘積來(lái)表示，即Max=n·d (4) 準(zhǔn)確度等級(jí) 國(guó)際法制計(jì)量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成 T、II、III、Ⅳ四類(lèi)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) n 的范圍，如表 1 所示：

　　表 1-1 不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) 4 4 、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)器件選型及參數(shù)介紹 標(biāo)志及等級(jí) 電子秤分類(lèi) 分度數(shù)范圍 特種準(zhǔn)確度 基準(zhǔn)衡器 n> 高準(zhǔn)確度 精密衡器 < n≤ 中準(zhǔn)確度 商業(yè)衡器 1000 < n≤ 普通準(zhǔn)確度 粗衡器 100

　　8 系統(tǒng)單片機(jī)選型 單片機(jī)的選擇在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，要滿足大內(nèi)存、高速率、通用性、價(jià)格便宜等要求，本課題選擇 AT89S52 作為主控芯片。

　　AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě) 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。AT89S52 芯片具有以下特性 ?4 ? ：

　?、僦噶罴托酒_與 Intel 公司的 8051 兼容； ②4KB 片內(nèi)在系統(tǒng)可編程 Flash 程序存儲(chǔ)器； ③時(shí)鐘頻率為 0～33MHz； ④128 字節(jié)片內(nèi)隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（RAM）； ⑤32 個(gè)可編程輸入/輸出引腳； ⑥2 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器； ⑦6 個(gè)中斷源，2 級(jí)優(yōu)先級(jí)； ⑧全雙工串行通信接口； ⑨監(jiān)視定時(shí)器； ⑩2 個(gè)數(shù)據(jù)指針。

　　AT89S52 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳中有 2 個(gè)專(zhuān)用于主電源引腳，2 個(gè)外接晶振的引腳，4 個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32 條輸入輸出 I/O 引腳 ?5 ? 。

　　圖 2-1 單片機(jī)引腳圖

　　9 系統(tǒng)稱(chēng)重傳感器選型 系統(tǒng)采用壓電傳感器是一種典型的有源傳感器，又稱(chēng)自發(fā)電式傳感器。其工作原理是基于某些材料受力后在其相應(yīng)的特定表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。

　　壓電傳感器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，適用于動(dòng)態(tài)力學(xué)量的測(cè)量，不適合測(cè)頻率太低的被測(cè)量，更不能測(cè)靜態(tài)量。目前多用于加速度和動(dòng)態(tài)力或壓力的測(cè)量。壓電器件的弱點(diǎn)：高內(nèi)阻、小功率。功率小，輸出的能量微弱，電纜的分布電容及噪聲干擾影響輸出特性，這對(duì)外接電路要求很高。

　　電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的結(jié)構(gòu)型傳感器。電阻應(yīng)變片式電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨(dú)作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。

　　導(dǎo)體的電阻隨著機(jī)械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為△R/R 后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很微小，以直接精確測(cè)量，且不便處理。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的△R/R 變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。其轉(zhuǎn)換電路常用測(cè)量電橋。

　　直流電橋的特點(diǎn)是信號(hào)不會(huì)受各元件和導(dǎo)線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強(qiáng)，但因機(jī)械應(yīng)變的輸出信號(hào)小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放大器放大。

　　圖 2-2 為一直流供電的平衡電阻電橋，inE 接直流電源 E：

　　圖 圖 2 2- -2 2 傳感器內(nèi)部接線圖

　　10 ) (4 342 11R RRR RRE????) )( (4 3 2 14 2 3 1R R R RR R R RE? ???3421RRRR?? ?? ?? ? ) ( ) ( ) ( ) () ( ) (2 2R R R R R R R RE R R R Ruo? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ??ERR??? 當(dāng)電橋輸出端接無(wú)窮大負(fù)載電阻時(shí)，可視輸出端為開(kāi)路，此時(shí)直流電橋稱(chēng)為電壓橋，即只有電壓輸出。

　　當(dāng)忽略電源的內(nèi)阻時(shí)，由分壓原理有：

　　AD AB BD ou u u u ? ? ? = （） 當(dāng)滿足條件 R1R3=R2R4 時(shí)，即 （） ou =0，即電橋平衡。式（）稱(chēng)平衡條件。

　　應(yīng)變片測(cè)量電橋在測(cè)量前使電橋平衡，從而使測(cè)量時(shí)電橋輸出電壓只與應(yīng)變片感受的應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。

　　若差動(dòng)工作，即 R1=R-△R,R2=R+△R,R3=R-△R，R4=R+△R,按式（），則電橋輸出為 E k ? ? () 應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)：

　?。?）應(yīng)用和測(cè)量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機(jī)械量傳感器。

　　11 （2）分辨力和靈敏度高，精度較高。

　?。?）結(jié)構(gòu)輕小，對(duì)試件影響小， 對(duì)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可在高溫、高壓、強(qiáng)磁場(chǎng)等特殊環(huán)境中使用，頻率響應(yīng)好。

　?。?）商品化，使用方便，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化測(cè)量[5] 。

　　通過(guò)對(duì)壓力傳感器與電阻應(yīng)變式傳感器比較分析，最終選擇了第二種方案。題目要求稱(chēng)重范圍 0～10Kg,滿量程量誤差不大于 ? ，考慮到秤臺(tái)自重、振動(dòng)和沖擊分量，還要避免超重?fù)p壞傳感器，所以傳感器量程必須大于額定稱(chēng)重5Kg。我們選擇的是電阻應(yīng)變片壓力傳感器，量程為 5Kg，精度為 % ，滿足本系統(tǒng)的精度要求。

　　 系統(tǒng) A/D 轉(zhuǎn)換芯片選擇 無(wú)線數(shù)據(jù) HX711 是一款專(zhuān)為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。與同類(lèi)型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類(lèi)型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。降低了電子秤的整機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性。該芯片與后端 MCU 芯片的接口和編程非常簡(jiǎn)單，所有控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，無(wú)需對(duì)芯片內(nèi)部的寄存器編程。輸入選擇開(kāi)關(guān)可任意選取通道 A 或通道 B，與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。通道 A 的可編程增益為 128 或 64，對(duì)應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為±20mV 或±40mV。通道 B 則為固定的 64 增益 ?9 ? ，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測(cè)。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的 A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無(wú)需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器不需要任何外接器件。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡(jiǎn)化了開(kāi)機(jī)的初始化過(guò)程。芯片管腳圖如圖 7 所示。

　　12 圖 圖 2 2- -1 3 HX711 管腳定義 HX711 典型應(yīng)用電路如圖 2-4 所示。

　　圖 圖 2 2- -1 4 HX711 典型應(yīng)用電路

　　13 系統(tǒng)顯示器選擇 采用點(diǎn)陣字符型 LCD 液晶顯示，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用 的信息顯示器件，但采用 LCD 液晶顯示會(huì)造成設(shè)計(jì)成本增加。

　　LCD1602可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0-D7，和 RS、R/W、 EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光[10] 。

　　具體引腳說(shuō)明如表2-1所示。

　　表 2-1 LCD1602 液晶顯示器引腳說(shuō)明 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同 的點(diǎn)陣字符圖形，如表 1 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、 常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，它的讀寫(xiě)操作、 屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　系統(tǒng)時(shí)鐘芯片選擇 DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI 三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和 RAM 數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小與 31 天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá) ～。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源

　　14 充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。

　　DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。DS1302 實(shí)物和管腳圖分別如圖 2-5、圖2-6 所示。

　　圖 圖 2 2- -2 5 DS1302 實(shí)物圖 圖 圖 2 2- -2 6 DS1302 管腳定義 DS1302 各引腳的功能為：

　　VCC1：備用電源；VCC2：主電源。當(dāng) VCC2>VCC1+ 時(shí)，由 VCC2 向 DS1302供電，當(dāng) VCC2< VCC1 時(shí)，由 VCC1 向 DS1302 供電。

　　SCLK：串行時(shí)鐘，輸入； I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線； CE：輸入信號(hào)，在讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE 開(kāi)始控制字訪問(wèn)移位寄存器的控制邏輯；其次，CE 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?/p>

　　DS1302 有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有 12 個(gè)，其中有 7 個(gè)寄存器（讀時(shí) 81h～8Dh，寫(xiě)時(shí) 80h～8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為 BCD 碼形式。

　　15 5 5 、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件編程環(huán)境介紹 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用 C 語(yǔ)言編程，編譯環(huán)境為 keil UV3。

　　keil c51 是美國(guó)Keil Software 公司出品的51 系列兼容單片機(jī)C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，和匯編相比，C 在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。

　　Keil c51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到keil c51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。

　　Keil C51 可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE 本身或其它編輯器編輯C 或匯編源文件，然后分別有C51 及A51 編輯器編譯連接生成單片機(jī)可執(zhí)行的二進(jìn)制文件（.HEX），然后通過(guò)單片機(jī)的燒寫(xiě)軟件將HEX 文件燒入單片機(jī)內(nèi)。軟件主要三個(gè)方面：一是初始化系統(tǒng)；二是按鍵檢測(cè)；三是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行顯示。這三個(gè)方面的操作分別在主程序中來(lái)進(jìn)行。程序采用模塊化的結(jié)構(gòu)，這樣程序結(jié)構(gòu)清楚，易編程和易讀性好，也便于調(diào)試和修改。

　　16 系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)軟件部分主程序流程圖如圖 3-1 所示 圖 圖 2 2- - 7 系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)顯示部分流程圖 系統(tǒng)示子程序主要是來(lái)判斷是否需要顯示,以及如何去顯示,也是十分重要的程序之一。設(shè)計(jì)流程圖如圖 3-2 所示。

　　17 圖 圖 2 2- -9 9 系統(tǒng)顯示部分流程圖 系統(tǒng)按鍵調(diào)整部分流程圖 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)成 4X4 矩陣式，在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤(pán)代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。設(shè)計(jì)流程圖如圖 3-3 所示。

　　圖 圖 2 2- - 10 按鍵調(diào)整程序流程圖

　　18 6 6 、作品特點(diǎn)：

　　1、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制 2、數(shù)字顯示直觀，減少人為誤差。

　　3、精確度高，分辨率強(qiáng)。

　　4、稱(chēng)量范圍廣。

　　5、特有功能：扣重，歸零，累計(jì)，警告。

　　6、維護(hù)簡(jiǎn)單 7、體積小，安裝校正簡(jiǎn)單。

　　8、智能型電子稱(chēng)，反應(yīng)快，效率高。

　　19 第三部分 設(shè)計(jì)成果 1 1 、作品仿真圖 使用說(shuō)明 proteus ISIS 仿真，在仿真的使用過(guò)程中，首先打開(kāi)仿真電路圖，并加載好“HEX”文件到單片機(jī)中，將壓力傳感器電壓調(diào)制，點(diǎn)擊按鈕，開(kāi)始仿真。

　　20 第四部分 結(jié)束語(yǔ) 電子稱(chēng)這東西經(jīng)?？吹?，并不陌生。看到這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題只是出于對(duì)于單片機(jī)感興趣，但是通過(guò)對(duì)課題設(shè)計(jì)了解我對(duì)電子稱(chēng)的功能，市場(chǎng)前景有了一定的了解，發(fā)現(xiàn)挺有趣的。在設(shè)計(jì)中我深刻體會(huì)到了對(duì)于單片機(jī)的了解還有較大欠缺，雖然基礎(chǔ)知識(shí)掌握比較扎實(shí)，實(shí)際操作起來(lái)還是有待提高。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，讓我明白了凡事一步一個(gè)腳印，慢慢探索，不懂就問(wèn)。在理解設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新。單片機(jī)由硬件和軟件組成，硬件和軟件相互配合，才能提高系統(tǒng)的功能與設(shè)計(jì)的效率。在本次設(shè)計(jì)中有些不足，部分缺點(diǎn)問(wèn)題還沒(méi)能解決。我會(huì)繼續(xù)努力，相信很快就會(huì)更加熟練掌握。

　　本課題軟件和硬件相結(jié)合，有相當(dāng)大的難度，同時(shí)也有很大的實(shí)用性。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我的理論和實(shí)踐水平都有了較大的提高。在本課題的設(shè)計(jì)中，我熟練掌握了單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)和接口技術(shù)，同時(shí)對(duì)稱(chēng)重傳感器的原理及應(yīng)用有了一定的了解，掌握了各種控制電路及其相關(guān)元器件的使用。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅學(xué)會(huì)如何將所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，還學(xué)會(huì)如何克服未知的困難，解決難題的方法。

　　21 第五部分 致謝 在此，衷心的感謝在本次設(shè)計(jì)中幫助過(guò)我的各位老師同學(xué)。特別要感謝的是我的指導(dǎo)老師和給我?guī)椭耐瑢W(xué)。感謝曾經(jīng)教過(guò)我單片機(jī)的老師，正因?yàn)橛辛藛纹瑱C(jī)的基礎(chǔ)，有利于我更好的了解壓力傳感器與單片機(jī)電子稱(chēng)。

　　一開(kāi)始做畢業(yè)設(shè)計(jì)，不清楚怎么去寫(xiě)。導(dǎo)致前期寫(xiě)設(shè)計(jì)材料時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，幸好有老師的指導(dǎo)和幫助。有不懂的地方我會(huì)去向老師請(qǐng)教，老師也會(huì)細(xì)心地講給我聽(tīng)。有了老師的精心指導(dǎo)與小亮同學(xué)的幫助才完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。我還要感謝在一起度過(guò)的同學(xué)朋友，在這里接受我誠(chéng)摯的謝意。

　　22 第六部分 參考文獻(xiàn) [1]《單片機(jī)原理與應(yīng)用》.中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì) 組編機(jī)械工業(yè)出版社.2001 [2]《單片機(jī)基礎(chǔ)》 李廣弟[M],北京航空航天大學(xué)出版社,2001 [3]《單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》胡海學(xué).[M].電子工業(yè)出版社,2005. [4]《傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例》黃繼昌．[A]，人民郵電出版社，1998 [5]《51 單片機(jī) C 語(yǔ)言設(shè)計(jì)實(shí)例精講》戴佳，[M] 電子工業(yè)出版社 [6]《51 系列單片機(jī) C 程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用方案》于京[M] 中國(guó)電力出版社 2002. [7]《電子線路與電子技術(shù)》張洪潤(rùn) [M].清華大學(xué)出版社，2005 [8]《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》童詩(shī)白，華成英.[M]. 高等教育出版社,2006 [9]《單片機(jī)原理與應(yīng)用》中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì) 組編.機(jī)械工業(yè)出版社.2001 [10]《數(shù)字電子技術(shù)》郭永貞，[M] 西安電子科技大學(xué)出版社 2000

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