电子称-单片机制作

课程设计项目成绩评定表一、设计任务及要求：1、设计任务：电子称的设计2、要求：1、讨论传感器的选择方案。2、系统电路仿真。3、完成实物焊接指导教师签名：年月日二、指导教师评语：项目成绩：指导教师签名：年月日设计项目成绩评定表课程设计报告书目录设计报告书目录一、设计目的 2 2三、设计过程 23.1系统组成 23.1.1单片机最小系统 33.1.2压力传感器 33.1.3输出显示电路 5四、系统调试与结果 54.1系统原理图 54.2系统整体测试及实物图 6五、主要元器件与设备 7六、课程设计体会与建议 76.1、设计体会 76.2、设计建议 8七、附件 13八、参考文献 17表2.1HL-8型称重传感器主要技术参数表受力方式：图2.5HL-8型传感器受力方式图称重传感器的工作原理：应变式力传感器的受力工作原理如图2所示图应变式力传感器的受力工作原理将应变片粘贴到受力的力敏型弹性元件上,当弹性元件受力产生变形时,应变片产生相应的应变,转化成电阻变化。双孔悬臂平行梁应变式称重传感器将应变片接成如图所示的电桥，力引起的电阻变化将转换为测量电路的电压变化,通过测量输出电压的数值,再通过换算即可得到所测量物体的重量。图应变式力传感器的电路工作原理电桥的四个臂上接工作应变片，都参与机械变形，同处一个温度场，温度影响相互抵消,电压输出灵敏度高。当4个应变片的材料、阻值都想同时，可推导出以下公式：DUBC=EK4(e1-e2+e3-e4)=EK44e1图压力传感器与HX711称重传感器专用模拟/数字（A/D）转换器芯片的连接3.1.3输出显示电路(1)HX711称重传感器专用模拟/数字（A/D）转换器芯片简介：HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A的可编程增益为128或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B则为固定的32增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。特点： 1.两路可选择差分输入2.片内低噪声可编程放大器，可选增益为64和1283.片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D转换器提供电源4.片内时钟振荡器无需任何外接器件，必要时也可使用外接晶振或时钟 5.上电自动复位电路6.简单的数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程7.可选择10Hz或80Hz的输出数据速率8.同步抑制50Hz和60Hz的电源干扰9.耗电量（含稳压电源电路）：典型工作电流：<1.7mA,断电电流：<1μA10.工作电压范围：2.6~5.5V11.工作温度范围：-20~+85℃12.16脚的SOP-16封装管脚说明:模拟输入:通道A模拟差分输入可直接与桥式传感器的差分输出相接。由于桥式传感器输出的信号较小，为了充分利用A/D转换器的输入动态范围，该通道的可编程增益较大，为128或64。这些增益所对应的满量程差分输入电压分别±20mV或±40mV。通道B为固定的32增益，所对应的满量程差分输入电压为±80mV。通道B应用于包括电池在内的系统参数检测。供电电源:数字电源(DVDD)应使用与MCU芯片相同的的数字供电电源。HX711芯片内的稳压电路可同时向A/D转换器和外部传感器提供模拟电源。稳压电源的供电电压(VSUP)可与数字电源(DVDD)相同。稳压电源的输出电压值（VAVDD）由外部分压电阻R1、R2和芯片的输出参考电压VBG决定（图1），VAVDD=VBG(R1+R2)/R2。应选择该输出电压比稳压电源的输入电压(VSUP)低至少100mV。如果不使用芯片内的稳压电路，管脚VSUP和管脚AVDD应相连，并接到电压为2.6～5.5V的低噪声模拟电源。管脚VBG上不需要外接电容，管脚VFB应接地，管脚BASE为无连接。时钟选择:如果将管脚XI接地，HX711将自动选择使用内部时钟振荡器，并自动关闭外部时钟输入和晶振的相关电路。这种情况下，典型输出数据速率为10Hz或80Hz。如果需要准确的输出数据速率，可将外部输入时钟通过一个20pF的隔直电容连接到XI管脚上，或将晶振连接到XI和XO管脚上。这种情况下，芯片内的时钟振荡器电路会自动关闭，晶振时钟或外部输入时钟电路被采用。此时，若晶振频率为11.0592MHz,输出数据速率为准确的10Hz或80Hz。输出数据速率与晶振频率以上述关系按比例增加或减少。使用外部输入时钟时，外部时钟信号不一定需要为方波。可将MCU芯片的晶振输出管脚上的时钟信号通过20pF的隔直电容连接到XI管脚上，作为外部时钟输入。外部时钟输入信号的幅值可低至150mV。串口通讯:串口通讯线由管脚PD_SCK和DOUT组成，用来输出数据，选择输入通道和增益。当数据输出管脚DOUT为高电平时，表明A/D转换器还未准备好输出数据，此时串口时钟输入信号PD_SCK应为低电平。当DOUT从高电平变低电平后，PD_SCK应输入25至27个不等的时钟脉冲（图二）。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24位数据的最高位（MSB），直至第24个时钟脉冲完成，24位输出数据从最高位至最低位逐位输出完成。第25至27个时钟脉冲用来选择下一次A/D转换的输入通道和增益，参见表三。表三输入通道和增益选择PD_SCK的输入时钟脉冲数不应少于25或多于27，否则会造成串口通讯错误。当A/D转换器的输入通道或增益改变时，A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。复位和断电:当芯片上电时，芯片内的上电自动复位电路会使芯片自动复位。管脚PD_SCK输入用来控制HX711的断电。当PD_SCK为低电平时，芯片处于正常工作状态。如果PD_SCK从低电平变高电平并保持在高电平超过60μs，HX711即进入断电状态（图三）。如使用片内稳压电源电路，断电时，外部传感器和片内A/D转换器会被同时断电。当PD_SCK重新回到低电平时，芯片会自动复位后进入正常工作状态。芯片从复位或断电状态进入正常工作状态后，通道A和增益128会被自动选择作为第一次A/D转换的输入通道和增益。随后的输入通道和增益选择由PD_SCK的脉冲数决定，参见串口通讯一节。芯片从复位或断电状态进入正常工作状态后，A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。LCD显示：LCD液晶显示器是LiquidCrystalDisplay的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。比LED要好的多，但是价钱较其贵。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：（1）显示质量高：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。（2）数字式接口：液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。（3）体积小、重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。（4）功耗低：相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。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，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。1602字符型LCD：字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。我们以1602LCD字符型液晶显示器为例。1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，四、系统调试与结果4.1系统原理图系统原理图如图所示：图4.1系统原理图图4.2蜂鸣器原理图图4.3lcd原理图4.3系统整体测试及实物图如下图所示：图5实物图图63个20克砝码实物图系统硬件调试比较简单，首先检查电路的焊接是否正确，用万用表检测电路板是否存在短路或者断路。经检测后再接上电源，用万用表测量电源部分的各个输出电压值，经调试正常后方可接到各部分电路。先按下单片机复位键将系统复位，调用液晶显示子函数显示1234，显示无误后，接上传感器和由24位串行A/D转换芯片构成的调理电路和A/D转换电路，将全部的程序烧到芯片中，观察液晶上是否显示0000，如果没有显示，即进行软件调零工作，待调零完成后，用手给传感器慢慢施加压力，看数液晶的数值是否也跟随增大，当放手后，看液晶的数值是否回到0000附近。AD值反向转换重力值的参数计算满量程输出电压=激励电压*灵敏度1.0mv/v，例如：供电电压是5v乘以灵敏度2.0mv/v=满量程10mv。相当于有10Kg重力产生时候产生10mV的电压。假设重力为AKg，（x<10Kg）,测量出来的AD值为y，10Kg传感器输出，发送给AD模块儿的电压为AKg*8.6mV/10Kg=0.86AmV经过128倍增益后为128*0.86A=110.08AmV转换为24bit数字信号为110.08AmV*224/4.3V=429496.7296A所以y=429496.7296A/100=4294.967296A因此得出A=y/4294.967296Kg≈y/4.30g所以得出程序中计算公式Weight_Shiwu=(unsignedint)((float)Weight_Shiwu/4.90+0.05);误差分析由于所采用的传感器灵敏度很高，如果传感器在水平方向固定的不是很好，会存在一定的误差。另外传感器的引线也很灵敏，稍微触动一下，也会产生误差。五、主要元器件与设备名称规格数量STC芯片STC89C52RC1陶瓷电容33p2晶振12MHZ1电源插头直流/DC1排针座单排*42杜邦线无若干蜂鸣器无1压力传感器HL-81AD转换模块Hx7111Lcd显示屏Lcd16021砝码20g10六、课程设计的总结和建议6.1、设计总结通过五天的课程设计学习，虽然设计时间短暂。但我们还是不懈努力做出来了实物。设计过程中遇到许多错误与不理解的部分。通过查找资料以及问老师得以解决。从选材道开始制作，从理论到实践。不仅巩固了一起爱你学到的知识。而且学到了单片机的知识。通过这次课程设计使我们懂得理论与实际相结合的重要性，通过制作电子称发现自己对AD转换不是很了解，通过查找资得以掌握。程序需加强对LCD的理解。传感器已经可以熟练应用。我们的工作是一个3个人的小组。在原理了解透彻的前提下。我们分工进行。团结协作是我们设计成功的一项非常重要的保障。6.2、设计建议希望这样的课程设计能多多举行，这样可以提高我们的动手能力。加强对理论知识的理解和应用。七、附件全部程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineulongunsignedlongintweight;uinttemp;sbitlcdrs=P2^6;sbitlcdwr=P2^5;sbitlcden=P2^7;sbithx711_dout=P2^0;sbithx711_sck=P2^1;sbitspk=P2^2;/*lcd第一行显示*/unsignedchari;unsignedcharcodeTab[]={"dianzicheng"};/*LCD1602显示程序*/voiddelayms(uintk){ uinti,j; for(i=k;i>0;i--) for(j=110;j>0;j--);}voidwrite_com(ucharcom)//写命令{ lcdrs=0; P0=com; delayms(5); lcden=1; delayms(5); lcden=0;}voidwrite_date(uchardate)//写数据{ lcdrs=1; P0=date; delayms(5); lcden=1; delayms(5); lcden=0;}voidinit_1602(){ lcden=0; lcdwr=0; write_com(0x38);//设置16x2显示5x7点阵，8位数据接口 write_com(0x0c);//设置开显示，不显示光标 write_com(0x06);//写一个字符后地址指针加1 write_com(0x01);//显示清0，数据指针清0}voiddisplaywpm(void){ ucharcodetable[]="W:kg"; write_com(0x80+0x40); write_date(table[0]); write_date(table[1]); write_com(0x80+0x47); write_date(table[2]); write_date(table[3]); }voidweight_shuzhi(uintaaa){ ucharidataweighttable[4]={0,0,0,0}; weighttable[3]=aaa%10; weighttable[2]=aaa/10%10; weighttable[1]=aaa/100%10; weighttable[0]=aaa/1000; write_com(0x80+0x42);//设置显示位置 write_date(0x30+weighttable[0]); write_com(0x80+0x43);//设置显示位置 write_date('.'); write_com(0x80+0x44);//设置显示位置 write_date(0x30+weighttable[1]); write_com(0x80+0x45);//设置显示位置 write_date(0x30+weighttable[2]); write_com(0x80+0x46);//设置显示位置 write_date(0x30+weighttable[3]); write_com(0x4c);//不显示光标}/*hx711程序*/voidDelay__hx711_us(void){ _nop_(); _nop_();}ulongReadCount(void)//增益128{ ulongcount; uchari; hx711_dout=1; Delay__hx711_us(); hx711_sck=0; count=0; while(hx711_dout); for(i=0;i<24;i++) { hx711_sck=1; count=count<<1; hx711_sck=0; if(hx711_dout) count++; } hx711_sck=1; Delay__hx711_us(); hx711_sck=0; return(count);}/*皮重，获得重量的程序*/voidget_pizhong()//获取皮重，秤盘重量{ uintj; ulonghx711_dat; for(j=0;j<5;j++) delayms(10); hx711_dat=ReadCount();//HX711AD转换数据处理 temp=(uint)(hx711_dat/100);//缩放long数据为int型，方便处理}voidget_weight()//获得被测物体重量{ ulonghx711_data,a; uintget,aa; hx711_data=ReadCount();//HX711AD转换数据处理 get=(uint)(hx711_data/100); if(get<(temp+4))//判断是否有正向重量 { while(1) { weight=0; weight_shuzhi(weight);//显示重量 hx711_data=ReadCount();//HX711AD输出数据处理 get=(uint)(hx711_data/100); if(get>(temp+4))break; } } a=ReadCount(); aa=(uint)(a/100)-temp; weight=(uint)((float)aa/4.9+0.05);/*重量转换函数，传感器不同，函数不同*/}/*喇叭函数*/voiddelayus(uintz){ while(