基于单片机的电子秤设计_课程设计说明书.doc

课程设计说明书摘要AT89S52单片机，称重传感器 目 录 1 绪论 3 1.1 选题背景与意义 3 1.2 基本工作原理及框图 3 2 系统方案论证与选型 3 2.1控制器部分 4 2.2数据采集部分 4 2.2.1传感器的选择 4 2.2.2放大电路的选择方案 5 2.2.3 A/D转换器的选择 5 2.3 键盘处理部分方案论证 6 2.4显示器部分的选择 7 2.5超量程报警部分选择 7 3 硬件电路设计 7 3.1 AT89S52介绍 8 3.1.1 单片机管脚说明 8 3.1.2 AT89S52的最小系统电路构成 11 3.2 A/D转换器与AT89S52单片机接口电路设计 11 3.3显示电路与AT89S52单片机的接口电路设计 13 3.4键盘电路与AT89S52单片机接口电路设计 15 3.5报警电路的设计 16 4 系统软件设计 17 4.1主程序设计 17 4.2 子程序设计 18 4.2.1 A/D转换启动及数据读取程序设计 18 4.2.2显示子程序设计 18 4.2.3 键盘输入控制程序的设计 19 4.2.4报警子程序设计 19 总 结 21 致 谢 22 参考文献 23 附录1 程序清单 24 附录2 系统总图 30 1 绪论 1.1 选题背景与意义 电子秤是日常生活中常用的电子衡器，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。电子秤的设计首先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。输出电压信号通常很小，需要通过高精度高增益AD芯片HX711的信号放大与AD转换，转换成数字量被送入到主控电路的单片机中处理，再经过单片机控制显示器，从而显示出被测物体的重量。 1.2 基本工作原理及框图 电子秤的工作原理如下：利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，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。此外，还可通过键盘设定所称物品的价格。主要技术指标为：称量范围0～5kg;分度值0.01kg;精度等级Ⅲ级;电源DC1.5V（一节5号电池供电）。 图1 系统工作原理框图 2 系统方案论证与选型 2.1控制器部分 本设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器，在这里选用ATMENL生产的AT89SXX系列单片机。AT89SXX系列与MCS-51相比有两大优势：第一，片内存储器采用闪速存储器，使程序写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路体积更小。此外价格低廉、性能比较稳定的MCPU，具有8K×8ROM、256×8RAM、2个16位定时计数器、4个8位I/O接口。这些配置能够很好地实现本仪器的测量和控制要求。 最后我们最终选择了AT89S52这个比较常用的单片机来实现系统的功能要求。AT89S52内部带有8KB的程序存储器，基本上已经能够满足我们的需要。 2.2数据采集部分 电子秤的数据采集部分主要包括称重传感器、信号放大电路和A/D转换电路，因此对于这部分的论证主要分三方面。 2.2.1传感器的选择 在本设计中，传感器是个十分重要的元件，因此对传感器的选择也显得十分重要。不仅要注意其量程和参数，还要考虑与其相配置的各种电路的设计的难易程度和设计性价比等等。 综合考虑,本设计采用SP20C-G501电阻应变式传感器,其最大量程为7.5 Kg.称重传感器由组合式S型梁结构及金属箔式应变计构成，具有过载保护装置。 其工作原理如图2所示。 图2 传感器工作原理图 其工作原理：用应变片测量时，将其粘贴在弹性体上。当弹性体受力变形时，应变片的的敏感栅也随之变形，其阻值发生相应的变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。由于内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式2-2给出。 2.2.2放大电路的选择方案 称重传感器输出电压振幅范围0～2mV。而A/D转换的输入电压要求为0～2V，因此放大环节要有1000倍左右的增益。对放大环节的要求是增益可调的（700～1500倍），根据本设计的实际情况增益设为1000倍即可，零点和增益的温度漂移和时间漂移极小。按照输入电压2mV，分辨率20000码的情况，漂移要小于1μV。由于其具有极低的失调电压的温漂和时漂（±