基于C51的电子称课设 - 副本

单片机原理及系统课程设计评语考勤（10分）守纪（10分）过程（30分）设计报告（30分）答辩（20分）总成绩（100分）专业自动化班级姓名学号指导教师2014年1月15日单片机原理及系统课程设计报告1基于单片机的智能电子称设计1设计任务11设计题目D91基于单片机的智能电子秤设计12设计目的1综合运用所学单片机的知识实现单片机系统的设计；2学会将单片机运用于实际生活或生产中；3培养科学良好的设计方法和作风；4掌握用KEILC51编写和调试程序；5掌握用PROTEUS实现应用系统的仿真；6学会单片机应用系统设计的各种步骤和技巧；13设计要求1给出具体可行的设计方案；2设计合理的电路原理及可靠的系统硬件；3在合理硬件基础上用KEILC51编写和调试程序；4给出所设计系统在PROTEUS软件中的仿真结果；5给出最后的设计结果集分析；14设计方案及原理1设计方案根据本设计功能的要求，系统主要由6个部分组成控制器部分、测量部分、键盘部分、数据显示部分、声音显示部分、和电路电源部分。总体设计方案如图11所示压力传感器压力传感器A/D转换器A/D转换器C51单片机C51单片机键盘输入键盘输入声音显示声音显示LCD显示LCD显示图11设计原理图2设计原理电子秤的工作原理是通过称重传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号，再通过A/D转换成数字量送入到主控电路的单片机中。通单片机原理及系统课程设计报告2过单片机不断扫描键盘和各功能开关，根据键盘输入内容和各功能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发出命令，从内存贮器中读出送到显示器显示。2硬件设计21单片机的选型AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51单片机特点能与MCS51兼容，有4K字节可编程闪烁存储器，寿命能够达到1000写/擦循环，数据可以保留时间长达10年，全静态工作0HZ24MHZ，三级程序存储器锁定，1288位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。22传感器的选型电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。23A/D转换器的选型ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V之间。芯片转换时间仅为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。24键盘编码芯片的选型MM74C922是一款44键盘译码芯片，它可以检测到与之相连的44键盘的按键输入，并通过数据输出口将按键相应的编码输出。25硬件连接及原理（1）数据采集部分电路连接如图21所示单片机原理及系统课程设计报告3CS1CH02CH13GND4VCC8CLK7DI5DO6U2ADC083252RV11K图21数据采集部分电路原理利用电阻应变式传感器将被测物体的重量转换成电压信号，再通过A/D转换器将电压信号转换成数字量输给单片机。（2）单片机控制部分电路连接如图22所示ABCDADB0EB1DB2B3DB4B5DB6B7RWSXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P00/AD039P01/A138P02/AD237P03/A336P04/AD435P05/A534P06/AD63P07/A732P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TX1P32/INT012P33/IT113P34/T014P37/RD17P36/W16P35/T115P27/A1528P20/A821P21/A92P22/A1023P23/A124P24/A1225P25/A1326P26/A1427U1AT89C51X1CRYSTALC32PFC42PFC52UR110KR220RLS1SOUNDER图22单片机控制部分电路原理作为整个系统的控制部分，AT89C51单片机与其他各模块连接在一起。其中晶振电路为单片机提供工作信号脉冲。复位电路作为单片机的复位输入，高电平有效。P00P02端接ADC0832的DIO、CLK、CS端；P20P27端接LCD液晶显示器；P10P14端接键盘译码电路的DOADOD及DA端；单片机原理及系统课程设计报告4P30P32端接LCD的RS、RW、E端；P15声音提示装置；XTAL1、XTAL2端接晶振；3键盘输入部分电路连接如图23所示Y1Y2Y3Y4Y4Y3Y2Y1X3X2X1DCBADAX1X2X30123456789COSC5KBM6DA12A17B16C15D14X11X210X38X47Y11Y22Y33Y44OE13U3MM74C922C101UC2068U图23键盘部分电路原理43矩阵键盘通过键盘译码电路译码向单片机输入数据。4LCD液晶显示电路连接如图24所示ERWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0D714D613D512D41D310D29D18D07E6RW5RS4VS1VD2VE3LCD1LM016L图24LM016L液晶显示电路单片机原理及系统课程设计报告55声音提示装置连接电路如图25所示XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD633P07/AD732P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P37/RD17P36/WR16P35/T115P27/A1528P20/A821P21/A922P22/A1023P23/A1124P24/A1225P25/A1326P26/A1427U1AT89C51LS1SOUNDERR6510R图25声音提示连接电路原理用以显示重量与价格与单片机连接。3软件设计软件程序是连接各硬件工作和实现单片机智能化的灵魂。主要作用是实现以单片机为控制中心，让各个模块分工实现其功能，单片机进行数据的采集、处理存储和输出显示的功能。模块化是C语言的一大特点，对单片机的编程而言，用C语言模块化编程也是必须，故可以用一个主函数和ADC0832转换函数、按键处理函数、计算总额函数和1602相关函数4个子程序即可实现相关功能，另外加按键音函数、延时函数2个子程序。以下是各函数功能实现的流程图。主程序功能的流程图如图31所示。开始初始化LCD取ADC中数据判断是否取到数据ADC工作实现模数转换单片机存储数据向MM74C922发读信号读入单价数据MM74C922有无数据计算总价并存储输出结果显示到LCD判断LCD是否忙结束是否否否是选通LCD是图31主函数流程图单片机原理及系统课程设计报告6按键子程序流程图如图32所示,A/D转换子程序流程图如图33所示。开始开始检测是否有键按下检测是否有键按下MM74C922工作MM74C922工作对按键进行译码对按键进行译码送入单片机送入单片机结束结束是否开始开始选通ADC0832选通ADC0832A/D转换A/D转换A/D转换是否完成A/D转换是否完成读数据到单片机读数据到单片机返回主程序返回主程序结束结束是否图32按键程序流程图图33A/D转换程序流程图4系统仿真用PROTEUS实现应用系统的仿真，用模拟的C51芯片和外围电路搭建电子秤仿真系统电路图，运用KEILC51软件下编写和调试程序，调试完成后生成的HEX文件，装入仿真系统单片机中，让仿真系统工作。经过调试，能显示正确的结果，即实现了基于单片机的智能电子秤设计。仿真图见附图15总结通过本次课程设计，我对所学的知识有了一个系统的认识和理解，尤其是对本课题所用的单片机及其相关知识有了进一步的掌握，对利用单片机进行控制系统的设计与开发以及对系统的分析和问题的解决有了切身的认识和体会，正所谓学以致用，在此实践过程中增长了知识、丰富了经验，提高了解决问题的能力。系统的分析与设计过程是对学习的总结过程，更是进一步学习和探索的过程。控制系统的开发设计是一项复杂的系统工程，必须严格按照系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与调试的过程来进行。系统的分析和设计是项很辛苦的工作，同时也是一个充满乐趣的过程，在设计过程中，要边学习，边实践，遇到新问题就不断探索和努力即可使问题得到解决。理论和实际必须紧密结合，在设计中要针对不同的系统根据理论给与不同的单片机原理及系统课程设计报告7方案，综合考虑各方面的因素和需要，选择出最佳的方案与结论。要大量广泛的收集资料，然后认真地研究其思路，和指导老师保持联系，和同学共同研究遇到的问题，坚持笑到最后。单片机原理及系统课程设计报告8参考文献1宋戈51单片机应用开发范例大全M北京人民邮电出版社,20102郑峰51单片机应用典型模块开发大全M北京中国铁道出版社,20103王思明,张金敏,苟军年等单片机原理及应用系统设计M北京科学出版社,2012单片机原理及系统课程设计报告9附录附录1仿真及调试效果Y1Y2Y3Y4Y43Y21X32X1DCBADAABCDADB0E1DB23DB45DB67RWSERWSDB76DB54DB32DB10X1X2X3XTAL218XTAL119ALE3031PSN29RST9P0/AD03901/138P02/AD23703/336P04/AD43505/534P06/AD6307/732P10112P123134P145156P167178P30/RXD1031/T1P32/INT0123/IT113P34/T014P37/RD1736/W1635/T115P27/A1528P20/A82121/92P2/A102323/124P24/A122525/132626/1427U1AT89C510123456789COSC5KBM6DA12A17B6C15D4X1120X3847Y1122Y3344OE3U3M74C92C101UC2068UCS1H02C13GND4VC8LK7DI5O6U2ADC0832X1CRYSTALC32PFC42PFC52UR110KR220RR310KR410KR510K23RV11KLS1SOUNDERR6510RD71463D5124D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1LM016L附图1仿真及调试效果附录2源程序INCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINT/按键引脚定义SBITDAP14DEFINEKEY_PRESSEDDA1/有键按下单片机原理及系统课程设计报告10DEFINEKEY_NOP1/键盘字符表DEFINEPLEN7/价格最大长度DEFINEWLEN4/重量最大长度DEFINESUMLEN10/金额最大长度CHARDISP_BUFFER_PPLENUCHARDISP_BUFFER_PZPLENCHARDISP_BUFFER_WWLENCHARDISP_BUFFER_SUMSUMLENUCHARNUMBERPTR0/蜂鸣器引脚定义SBITBEEPP15/ADC0832引脚定义SBITADCSP02/片选线SBITADDIP00/数据线SBITADDOP00/数据线SBITADCLKP01/时钟线VOLATILEINTAD_RESULT,PRE_RESULT0,PRESSURE_VALUE0/数模转换结果，上次转换结果，压力换算结果/LCD1602引脚、宏定义DEFINELCD_DB_PORTP2/1602D0D7SBITRSP30/数据/命令线选择SBITRWP31/读写控制线SBITENP32/使能端VOIDSHOWSTRINGUNSIGNEDCHARX,UNSIGNEDCHARY,UNSIGNEDCHARSTRVOIDSHOW_SUM/延时函数US/VOIDDELAY_USUCHARXWHILEX_NOP_/按键音函数/VOIDSOUNDERUCHARIBEEP1FORI0I1_NOP_NOP_ADCLK0/拉低CLK端,形成下降沿3ADDI1/控制命令结束_NOP_NOP_DAT0FORI0I1ADCS1/拉低CS端ADCLK0/拉低CLK端ADDO1/拉高数据端,回到初始状态DAT8DAT|NDATRETURNDAT/RETURNDAT单片机原理及系统课程设计报告14/1602相关函数/忙检查函数/UNSIGNEDCHARBUSY_CHECKUNSIGNEDCHARLCD_STATUSRS0RW1EN1DELAY_US1000LCD_STATUSLCD_DB_PORTEN0RETURNLCD_STATUS/向LCD发送命令函数/VOIDWRITE_LCD_COMMANDUNSIGNEDCHARCMDWHILEBUSY_CHECKRS0RW0EN0LCD_DB_PORTCMDEN1DELAY_US1000EN0/向LCD发送数据函数/VOIDWRITE_LCD_DATAUNSIGNEDCHARDATWHILEBUSY_CHECKRS1RW0EN0LCD_DB_PORTDATEN1DELAY_US1000EN0/初始化LCD