智能电子秤的设计与实现.doc

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智能电子秤的设计与实现

一．选题的背景及意义

电子秤是一种与人们日常生活、生产制造、科学研究、运输和国际贸易密切相关的测量工具。它属于一种衡器，是一种法定计量器具。无论是国家经济社会发展、国防建设、科学研究还是内外贸易等领域，都离不开这种测量仪器。其技术水平的高低对各个行业现代化程度以及社会经济效益的提升都有着重要的意义。称重装置作为一种重量数据提供器，同时也是工业控制系统和商业管理系统中不可或缺的组成部分。它促进了工业生产的自动化和现代化管理，具有缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料消耗、提高产品质量、加强企业管理、改善经营管理等多方面的功能。该设备在我国各行各业中都广泛使用，并获得了很好的经济效益[1]。

作为一种运用现代检测技术的新型检测仪器，电子秤已广泛应用于多个领域。相比传统机械天平，电子天平具有体积小、重量轻、结构简单、价格便宜、实用性强、易于维修等优点。电子秤能适应多种工作条件，其质量信息可以通过长距离传输，方便数字显示和与电脑进行网络连接，实现生产流程的自动控制，提高工作效率。在衡器技术上，经历了四个时期，从传统机械天平到机械与电子元件相结合的电子机械天平，再到集成电路电子秤，最后到单片机系统设计的电子计价秤。目前，国内的电子秤已由机电一体化向全电子化、数字化智能发展。现在，电子秤制造技术及其应用方面有了新的发展：从静止称重转向动态称重，计量方法从模拟测量转向数字测量，测量特性从单参数测量转向多参数测量。传统的测试仪器仪表和控制装置已被更先进的智能仪器所取代，使得传统电子测量仪器在精度、自动化程度等方面发生了巨大变化，并相应出现了多种智能仪器控制系统，以提高科学实验和应用工程的自动化程度[2]。

本文介绍了一种新型的电子称量系统，该系统采用了全新的电子称量方案。由于输出的电压较低，因此需要先进行精密的前级信号处理，实现高精度的线性化。将经过放大处理的模拟电压信号转化为数字量，再由单片机控制解码显示器，显示被测物品的重量。该方案分为数据采集模块、控制器模块和LCD接口模块三个主要模块。系统包括压力传感器、信号预处理和A/D转换部分，以满足设计需求。通过将数据输入到控制系统，并经过控制系统处理，实现与用户的互动。该环节对软件开发有较高的要求。在扩展功能方面，加入了超载报警提醒和电子日历等人性化、智能化的设计。

设计任务及要求

（1）基本要求

设计并制作一款基于单片机的电子秤重系统。

（2）具体要求

本文所做的工作是利用STC89C52RC单片机作为控制系统，完成对电子秤的基本操作和运算，该系统是一款集数据采集、人机交互、电源管理、时钟和语音计数为一体的智能检测装置，支持电子年鉴和时钟功能。它主要由六部分组成，包括MCU最小单元、数据采集单元、人机交互接口单元、电源单元、时钟和语音计数单元。控制器采用STC89C52RC，并结合复位电路对系统进行仿真。该检测装置由重量传感器、信号放大电路和ADC电路组成，ADC电路采用高精度的24位HX711。人机交互可以通过键盘和1602点阵LCD进行，常用的是4x4矩阵型键盘和1602LCD，可方便地输入信息和显示结果。时钟控制部分采用DS1302时钟控制芯片和控制电路；语音报数模块可对重量、单价和金额等信息进行语音报告[3]。

本课题的主要设计任务如下所述：

1）系统可实现电子称基本的称重功能（称重范围为0～5Kg，重量误差不大于±0.005Kg）；

2）系统应具备输入单价，计算总价及语音报价的功能；

3）系统超出最大测量范围5Kg时应有报警指示功能（蜂鸣器报警提示）；

4）这个电子秤的设计需要进一步增强其电子年历和时钟的功能。即使没有进行称量操作，该系统也应该能够显示时间、日期、星期和时钟。

系统单片机选型

为了满足大容量存储、快速传输、通用性强并且低成本的要求，我选择了STC89C52作为控制核心[11]。

STC89C52是一款低能耗、高性能的CMOS8位单片机，内置4kBytesISP(In-systemprogrammable)，Flash可重复擦写1000次STC89C52是一款由ATMEL研发的高密度、非挥发性存储技术制造的微控制器，采用80C51标准MCS-51指令集。该芯片采用了8位CPU和ISP闪存结合的设计方案，能够满足各种嵌入式控制系统的需求。它的特点包括：

①指令集和芯片引脚与Intel公司的8051兼容；

②4KB片内在系统可编程Flash程序存储器；

③时钟频率为0～33MHz；

④128字节片内随机读写存储器（RAM）；

⑤32个可编程输入/输出引脚；

⑥2个16位定时/计数器；

⑦6个中断源，2级优先级；

⑧全双工串行通信接口；

⑨监视定时器；

⑩2个数据指针。

STC89C52单片机共有40个引