数字电子称的设计与制作

本科毕业设计（论文）本科生毕业论文(设计)题目（中文）： 数字电子称的设计与制作 Electronic signs controller design and implementation学生姓名： 学号： 系别： 专业： 指导教师： 起止日期： 二* 年 五 月 七 日本科毕业设计（论文）目 录摘要 4关键词 4Abstract 4Key words 51 前言 61.1 称重技术和衡器的发展 61.2 电子称的组成 81.2.1 电子称的基本结构 81.2.2 电子称的工作原理 91.2.3 电子称的计量性能 92 总体方案论证 112.1 设计的主框图 112.2 传感器的选择 112.3 控制部分的方案选择 122.4 A/D 转换 132.5 显示的选择 133 硬件电路设计144 芯片介绍144.1 单片机 AT89S52 芯片介绍 144.2 单片机 AT89S52 最小系统介绍164.3HX711 芯片介绍 174.4 液晶模块 12864 介绍 175 软件设计196 测试方法和记录197 结果分析19参考文献 20致谢 21本科毕业设计（论文）附录 22摘 要随着微电子技术的应用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。为了改变传统称重工具在使用上存在的问题，在本设计中将智能化、自动化、人性化用在了电子秤重的控制系统中。本系统主要由单片机来控制，测量物体重量部分由称重传感器及 A/D 转换器组成，加上显示单元，此电子秤俱备了功能多、性能价格比高、功耗低、系统设计简单、使用方便直观、速度快、测 量准确、自动化程度高等特点。本系统以 AT89S52 单片机为主控芯片，外围附以称重电路、显示电路、等构成智能称重系统电路板，从而 实现自动称重系统的各种控制功能。可以说,此设计所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求关键词：AT89S52 芯片；称重传感器；A/D 转换 器；液晶显示器本科毕业设计（论文）AbstractWith the application of micro-electronics technology, tradition ponderation instrument used in market has been not satisfaction with hunman requirements already. In order to make up for the traditional apparatus shortcoming, we improve the apparatuss control system with intelligence and automation. This system is mainly controlled by microcontroller, the section of height measurement accomplish by supersonic sensor, the section of weight measurement accomplish by weight sensor and A/D transformer, this apparatus have many characteristic such as having more function, consume less energy, small and move easily, low price, measure precisely, the speed is quick, automatic work without people and so on.The system is mainly controlled by the microcontroller AT89S52, the periphery is consist of the circuit of clock and calendar, the circuit of measure height and weight, the circuit of display and print, all of these comprise the circuit board of the intelligent apparatus of height and weight. It can achieve all function of the apparatus.Key wordsT89S52；ponderation sensor；A / D converter；Monitor本科毕业设计（论文）1 前言1.1 称重技术和衡器的发展称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外 贸易等各个领 域，与人民的生活紧密相连。 电子秤是 电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外 贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。因此，称重技 术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。50 年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60 年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过 40 多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。现今电 子衡器制造技术及应用得到了新发展。电子称重技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重本科毕业设计（论文）的研究与应用。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化” 功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。目前,台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍,但存在较大的局限性：体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。 现有的便携秤为杆秤或以弹簧、拉伸变形来实现计量的弹簧秤,居民用户使用的基本是杆秤。弹簧盘秤制造工艺要求较高,弹簧的疲劳问题无法彻底解决,一旦超过弹簧弹性限度,弹簧秤就会产生很大误差,以至损坏,影响到称重的准确性和可靠性,只是一种暂时的代用品,也被列入逐渐取消的行列。 微 控 制 器 技 术 、传 感 器 技 术 的 发 展 和 计 算 机 技 术 的 广 泛应 用 ，电 子 产 品 的 更 新 速 度 达 到 了 日 新 月 异 的 地 步 。本 系 统在 设 计 过 程 中 ，除 了 能 实 现 系 统 的 基 本 功 能 外 ，可 以 实 现 和其 他 机 器 或 设 备 交 换 数 据 .除 此 之 外 ，系 统 的 微 控 制 器 部 分选 择 了 兼 容 性 比 较 好 的 AT89系 列 单 片 机 ，在 系 统 更 新 换 代的 时 候 ，只 需 要 增 加 很 少 的 硬 件 电 路 ，甚 至 仅 仅 删 改 系 统 控制 程 序 就 能 够 实 现 。本科毕业设计（论文）综 上 所 述 ,本 课 题 的 主 要 设 计 思 路 是 ：利 用 压 力 传 感 器 采集 因 压 力 变 化 产 生 的 电 压 信 号 ，然 后 再 经 过 模 数 转 换 器 转 换为 数 字 信 号 ，最 后 把 数 字 信 号 送 入 单 片 机 。单 片 机 经 过 相 应的 处 理 后 ，得 出 当 前 所 称 物 品 的 重 量 及 总 额 ，然 后 再 显 示 出来 。主要技 术指标为：称量范围05kg;分度 值0.01kg; 精度等级级。这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便,集质量称量功能与价格计算功能于一体,能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。1.2 电子秤的组成1.2.1 电子秤的基本结构电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电子秤均由以下三部分组成：（1）承重、传力复位系统 它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。(2)称重 传感器即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容本科毕业设计（论文）式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。(3)测量 显示和数据 输出的载荷测量装置即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转换、电流源或电压源、 调节器、 补尝元件、保 护线路等）和指示部件（如 显示、打印、数据传输和存贮器件等）。 这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中，通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、 计数、寄存、控制和 驱动显 示等环节。1.2.2 电子秤的工作原理当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正比关系 )的电信号(电压或电流等)。此信号由放大 电路进行放大、 经滤波后再由模/ 数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的 CPU 处理，CPU 不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时， CPU 发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、 A/D 转换以及信号各种运算处本科毕业设计（论文）理都在仪表中完成。1.2.3 电子秤的计量性能电子秤的计量性能涉及的主要技术指标有：量程、分度值、分度数、准确度等级等。（1）量程：电子衡器的最大称量 Max，即电子秤在正常工作情况下，所能称量的最大值。（2）分度值：电子秤的测量范围被分成若干等份，每份值即为分度值。用 e 或 d 来表示。（3）分度数：衡器的测量范围被分成若干等份，总份数即为分度数用 n 表示。电子衡器的最大称量 Max 可以用总分度数 n 与分度值 d 的乘积来表示，即 Max = n d（4）准确度等级国际法制计量组织把电子秤按不同的分度数分成、四类等级，分别对应不同准确度的电子秤和分度数 n 的范围，如下表所示：标志及等级 电子秤种类 分度数范围特种准确度 基准衡器 n 100 000高准确度 精密衡器 10 000 0;x-)for(y=110;y0;y-);void lcd_init()delay(100);本科毕业设计（论文）write_cmd(0x30);write_cmd(0x02);write_cmd(0x06);write_cmd(0x0c);write_cmd(0x01);void write_cmd(uchar cmd)uchar i,temp1;temp1=0xf8;CS=1;SCLK=0;for(i=0;i8;i+)SID=(bit)(temp1SCLK=0;SCLK=1;temp1=temp11;temp1=cmd;temp1本科毕业设计（论文）for(i=0;i8;i+)SID=(bit)(temp1SCLK=0;SCLK=1;temp1=temp11;temp1=cmd;temp1=temp14;for(i=0;i8;i+)SID=(bit)(temp1SCLK=0;SCLK=1;temp1=temp11;CS=0;delay(10);void write_dat(uchar dat)本科毕业设计（论文）uchar i,temp2;temp2=0xfa;CS=1;for(i=0;i8;i+)SID=(bit)(temp2SCLK=0;SCLK=1;temp2=temp21;temp2=dat;temp