瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告簡易電子秤學(xué)生姓名所在系電子工程系班級專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)指導(dǎo)教師2016年12月20日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級14級應(yīng)用電子1班學(xué)號設(shè)計(jì)題目電子秤的設(shè)計(jì)與制作課題針對的職業(yè)崗位和用途電子工程師崗位，培養(yǎng)學(xué)生簡易電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路與制作能力課題所針對的職業(yè)崗位的業(yè)務(wù)和技能要求能通過網(wǎng)絡(luò)等途徑查閱專業(yè)文獻(xiàn)資料，能閱讀、理解所查閱的專業(yè)文獻(xiàn)資料，并能將文獻(xiàn)方案遷移、應(yīng)用到到所設(shè)計(jì)的電路中；熟練制作小規(guī)模電子線路產(chǎn)品；工作任務(wù)及要求設(shè)計(jì)并制作一個電子秤基本要求：1、能用簡易鍵盤設(shè)置單價(jià)，能夠同時(shí)顯示重量和金額；2、重量顯示：單位為克；最大稱重為500g，重量小于50g，誤差小于0.5g，重量在50g以上的，誤差小于1g擴(kuò)展要求：具有去皮功能，去皮范圍不超過100g，超過所測重量時(shí)能夠報(bào)警進(jìn)度安排201.6.10.20-2016.10.30擬定畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)施計(jì)劃；2016.11.1-2016.11.10 確定實(shí)施方案，完成電路設(shè)計(jì)與仿真；2016.11.11-2016.11.20 購買元件，完成實(shí)物制作與調(diào)試；2016.11.21-2016.12.10 撰寫論文以上內(nèi)容由指導(dǎo)教師填寫參考資料[1] 施漢謙，宋文敏·電子秤技術(shù)[M]·北京：中國計(jì)量出版社，1991[3] 李軍，賀慶之·檢測技術(shù)及儀表[M]·中國輕工業(yè)出版社[4] 曲波，肖圣兵，呂建平·工業(yè)常用傳感器選型指南[M]·清華大學(xué)出版社[5] 顧理敏，宋瑋 ·電子稱[M] ·北京：計(jì)量出版社，1982[6] 張錫富·傳感器[M] ·機(jī)械工業(yè)出版社指導(dǎo)教師簽字教師姓名：簽字： 年 月 日學(xué)生接受任務(wù)簽字接受任務(wù)時(shí)間： 年 月 日簽字：教研室審核意見審核意見：簽字： 年 月 日院系審核意見審核意見：簽字： 年 月 日 摘要摘要隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的要求，為了改變傳統(tǒng)稱重工具在使用上存在的問題，在本設(shè)計(jì)中將智能化、自動化用在了電子秤系統(tǒng)中。

此電子秤很大程度上滿足了應(yīng)用需求，具有很大的應(yīng)用前景本文在分析當(dāng)前電子秤的主流設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，以單片機(jī)MCS-51系列的STC89C52芯片為信息處理核心，提出了基于電阻應(yīng)變片為傳感電路的電子秤設(shè)計(jì)方案論文詳細(xì)分析了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路、硬件電路和系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方法和流程最后介紹了系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試方法，并給出了調(diào)試結(jié)果關(guān)鍵詞：電子秤、STC89C52、電阻應(yīng)變片I目錄目錄第一章 緒論 11.1 選題的背景和意義 11.2 研究現(xiàn)狀 11.3 主要研究對象 1第二章 總體設(shè)計(jì)方案 22.1設(shè)計(jì)思路 22.2 控制模塊方案論證 22.3 A/D轉(zhuǎn)換和運(yùn)放模塊方案論證 32.4 電阻應(yīng)變片傳感器方案論證 42.4 電阻應(yīng)變片式傳感器的結(jié)構(gòu)和原理 52.5 鍵盤模塊方案論證 62.6 顯示模塊方案論證 6第三章 電子秤硬件設(shè)計(jì) 83.1 設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu) 83.2 STC89C52最小系統(tǒng) 83.3 A/D轉(zhuǎn)換電路 93.4 鍵盤電路 123.5 顯示電路 12第四章 電子秤軟件設(shè)計(jì) 134.1 主程序的設(shè)計(jì) 134.2 子程序的設(shè)計(jì) 144.2.1 鍵盤掃描程序 144.2.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì) 154.2.3 顯示電路子程序的設(shè)計(jì) 164.2.4 數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計(jì) 16第五章 系統(tǒng)調(diào)試 185.1軟件調(diào)試 185.2硬件調(diào)試 185.3結(jié) 論 215.4致 謝 22參考文獻(xiàn) 23II第一章 緒論第一章 緒論1.1 選題的背景和意義電子秤是日常生活中常用的稱重器材，廣泛應(yīng)用于超市、大中型商場、物流配送中心。

電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了以杠桿平衡為原理的傳統(tǒng)機(jī)械式稱量工具相比傳統(tǒng)的機(jī)械式稱量工具，電子秤具有稱量精度高、裝機(jī)體積小、應(yīng)用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點(diǎn)，在外形布局、工作原理、結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的計(jì)量衡器1.2 研究現(xiàn)狀電子秤不僅要向高精度、高可靠方向發(fā)展而且更需向多種功能的方向發(fā)展據(jù)悉目前電子秤的附加功能主要有以下幾種:1.電子秤附加了處理機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)信息補(bǔ)償裝置可以進(jìn)行自診斷、自校正和多種補(bǔ)償計(jì)算和處理2.具有去皮重顯示等特種功能電子秤有些已具備了動物稱量模式即通過進(jìn)行算術(shù)平均、積分處理和自動調(diào)零等方法消除上述的誤差3.附加特殊的數(shù)據(jù)處理功能目前的電子秤有附加多種計(jì)算和數(shù)據(jù)處理功能以滿足多種使用的要求今后隨著電子高科技的飛速發(fā)展電子秤技術(shù)的發(fā)展定將日新月異同時(shí)功能更加齊全的高精度、高智能的先進(jìn)電子秤將會不斷問世其應(yīng)用范圍也會更加拓寬電子秤的設(shè)計(jì)首先是通過電阻應(yīng)變片為稱重傳感器采集到被測物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號經(jīng)放大后的模擬電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控微處理器中，再經(jīng)過單片機(jī)控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物體的重量1.3 主要研究對象本文主要是設(shè)計(jì)的內(nèi)容是簡易電子秤，它用單片機(jī)作為處理核心，信號由電阻應(yīng)變片為稱重傳感器感受后經(jīng)放大器放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)處理，1、能用簡易鍵盤設(shè)置單價(jià)，能夠同時(shí)顯示重量和金額；2、重量顯示：單位為克；最大稱重為500g，重量小于50g，誤差小于0.5g，重量在50g以上的，誤差小于1g。

3、具有去皮功能，去皮范圍不超過100g，超過所測重量時(shí)能夠報(bào)警36第二章 總體設(shè)計(jì)方案第二章 總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)思路電子秤設(shè)計(jì)的整體方案是：傳感器采集到因壓力變化產(chǎn)生的電信號，但是一般這樣產(chǎn)生的電信號很小，需要利用放大電路將其放大，放大的電信號再通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后送入到微處理器中處理，微處理器處理后輸出信號控制顯示器顯示出來同時(shí)還需要鍵盤對物品單價(jià)等信息輸?shù)轿⑻幚砥鲀?nèi)部，還需要有過載報(bào)警裝置根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，其整體設(shè)計(jì)方案如圖1所示圖1 電子秤整體設(shè)計(jì)方案圖2.2 控制模塊方案論證控制部分是電子秤的核心部分，它需要接收轉(zhuǎn)換后的傳感器信號，同時(shí)也能掃描接收到鍵盤的輸入信號，計(jì)算價(jià)格后控制顯示器的輸出，當(dāng)超過稱重量量程時(shí)還要控制報(bào)警裝置報(bào)警主控制器可以選擇單片機(jī)，也可以選擇FPGA；結(jié)合成本等綜合因素，實(shí)際應(yīng)用的多以單片機(jī)為主控制器因此，本次設(shè)計(jì)我們選擇了單片機(jī)控制作為主控制器基于單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)主要有以下兩個方案方案一：以單片機(jī)STC89C52作為主控制器：STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K的在系統(tǒng)可編程閃爍存儲器使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。

片上flash允許程序存儲器在線可編程，也適于常規(guī)編程器在單芯片上，擁有靈巧的8，PU和在系統(tǒng)上可編程閃爍存儲單元，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活、有效的解決方案方案二：以單片機(jī)STM32作為主控制器：STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的其中STM32F1系列有：STM32F103“增強(qiáng)型”系列STM32F101“基本型”系列STM32F105、STM32F107“互聯(lián)型”系列增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是32位產(chǎn)品用戶的最佳選擇兩個系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合時(shí)鐘頻率72MHz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz從理論上講，二者都能作為本次設(shè)計(jì)的主控器，但根據(jù)題意的要求，8位的單片機(jī)就能滿足本次設(shè)計(jì)要求，本著簡單實(shí)用、高性價(jià)比的原則，我們選擇了STC89C52RC作為控制器2.3 A/D轉(zhuǎn)換和運(yùn)放模塊方案論證稱重傳感器采集的壓力信號是模擬量，且傳感器應(yīng)變產(chǎn)生的電信號也比較弱，通常只有幾十mV；單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)算時(shí)用的都是數(shù)字量。

因此對于單片機(jī)而言我們無法直接操作模擬量，必須將傳感器產(chǎn)生的微弱信號進(jìn)行放大處理，再將處理過的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，提供給微處理器處理模數(shù)轉(zhuǎn)換器就是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號現(xiàn)在模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本方法有十幾種，常用的有計(jì)數(shù)法、逐次比較法、雙斜積分法和并行轉(zhuǎn)換法由于逐次比較法模數(shù)轉(zhuǎn)換具有速度快、分辨率高等特點(diǎn)，而且采用這種方法的ADC芯片成本較低方案一：采用ADC0832集成芯片外加運(yùn)放電路ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容，電源供電時(shí)輸入電壓在0～5V之間，工作頻率為250KHZ轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μS，一般功耗僅為15mW；由于它體積小，兼容性，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率圖3為AD0832雙列直插式封裝引腳圖 但ADC0832內(nèi)部沒包含放大器，需在外圍制作一個放大電路如圖2所示：圖2 ADC0832引腳圖方案二：采用電子秤專用模擬/數(shù)字芯片HX711HX711是一款專為高精度稱重傳感器而設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片與同類型其它芯片相比，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單，所有控制信號由管腳驅(qū)動，無需對芯片內(nèi)部的寄存器編程輸入選擇開關(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，對應(yīng)的滿額度差分輸入信號幅值分別為±20mV或±40mV通道B則為固定的64增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測芯片內(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部件上電自動復(fù)位功能簡化了開機(jī)的初始化過程如圖3所示：圖3 HX711芯片從成本和性能方面比較，ADC0832比HX711集成芯片貴，并且還需要額外的運(yùn)算放大電路配合HX711內(nèi)部集成了放大增益模塊，集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)，還能有效降低電子秤的整機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性其性價(jià)比比ADC0832集成芯片好，因此，本次設(shè)計(jì)我們選用了HX711集成芯片2.4 電阻應(yīng)變片傳感器方案論證電阻應(yīng)變片式傳感器是以應(yīng)變片為傳感器元件的傳感器它具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.精度高，測量范圍廣；2.使用壽命長，性能穩(wěn)定可靠3.結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕，因此在測量時(shí)，對工件工作狀態(tài)及應(yīng)力分布影響?。?.頻率響應(yīng)特性好。

應(yīng)變片響應(yīng)時(shí)間約為100ns；5.可在高低溫、高速、高溫、強(qiáng)烈振動、強(qiáng)磁場、核輻射和化學(xué)腐蝕等惡劣環(huán)境條件下工作；6.應(yīng)變片種類繁多，價(jià)格便宜電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械形變時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化應(yīng)變片式電阻傳感器應(yīng)用很廣本設(shè)計(jì)采用的是梁式力傳感器，該傳感器結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高適用于小壓力測量2.4.1 電阻應(yīng)變片式傳感器的結(jié)構(gòu)和原理電阻應(yīng)變式傳感器是將被測量的力，通過它產(chǎn)生的金屬彈性變形轉(zhuǎn)換成電阻變。