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1、G题：简易电子秤摘要如今，市场上的电子产品越来越多，具有更多功能和精确测量特点的电子秤也受到了欢迎，因为它可以为商家节约成本，减少称重耗时，进而提高商家工作效率。电子称具有精确度高，简单实用，成本低，携带方便，测量准确，分辨率高，易于制作，价格便宜等特点。其电路构成主要有测量电路，放大电路，A/D转换电路，显示电路。其中测量电路中最主要的原件是电阻应变式传感器，；放大电路是对传感器输出的微弱的模拟信号进行放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求；A/D转换器的作用是将模拟信号变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输入到显示电路中去，最后由显示电路显示测量结果。本作品就是基于应变电阻片做
2、传感器的简易电子称。关键词：电子称 应变电阻片 单片机 A/D转换器 显示LCD目录第一章 设计任务及要求l 1.1设计任务：设计并制作一个以电阻应变片为称重传感器的简易电子秤，电子秤的结构如右图所示。如右图所示，铁质悬臂梁固定在支架上，支架高度不大于40cm，支架及秤盘的形状与材质不限。悬臂梁上粘贴电阻应变片作为称重传感器。l 1.2 设计要求：（1）电子秤可以数字显示被称物体的重量，单位克（g）； （2）电子秤称重范围5.00g500g；重量小于50g，称重误 差小于0.5g；重量在50g及以上，称重误差小于1g； （3）电子秤可以设置单价（元/克），可计算物品金额并实现金额累加； （4）
3、电子秤具有去皮功能，去皮范围不超过100g.第二章 方案论证与筛选方案一：通过称重电桥产生电压信号，在经放大电路把信号放大后输入A/D转换芯片AD7799进行A/D转换，转换后的输出量输入单片机，由单片机进行数据处理和对A/D转换器的控制，再由单片机输出，通过显示电路进行显示，此方案的优点是控制性好，电路简单，缺点是数据量大且存储器存储容量有限，单片机需要编写程序进行数据处理，且外围电路比较复杂，故不采用。方案二： 以单片机STC89C52RC控制核心，实现电子秤的基本控制功能。系统可以分为最小系统、数据采集、人机交互界面和系统电源部分。最小系统部分主要包括STC90C52RC和经典复位电路；
4、数据采集部分由称重传感器、信号放大和A/D转换部分组成，信号放大和A/D转换部分主要由专用型高精度24位AD转换芯片HX711实现；人机交互界面为键盘输入和点阵式液晶显示，主要使用4*4矩阵键盘和12864液晶显示器，可以方便的输入数据和直观的显示数据。该电子秤可以实现基本的称重功能。系统在称量时还具有超量程报警功能。整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。 系统模式图如下称重传感器 电阻应变片STC89C52RC单片机单片机控制模块数据采集部分点阵式12864型的LCDO4*4矩阵键盘两个独立按键人机交互界面电子称专用高精度高增益24位A/D转换芯片HX711蜂鸣器
5、报警模块第三章 电路与程序设计l 3.1称重传感器3.1.1电子秤的工作原理：把电阻做成贴片，四片相同阻值的贴片分别两横两竖地贴在几何尺寸均匀的金属弹性体的表面上，它们组成一个全桥式测量电路，电桥的输入端接上恒定的直流电源，输出端就是金属体受力时的输出信号。这种桥式测量电路，可以灵敏地测量极微小的电阻变化。当物体放于秤盘上，弹性体受物体重力的作用，弹性体便产生弹性形变，粘在其表面的电阻应变片随其同步地变形，因而改变了它们的电阻值，电阻应变片的长度L，截面积S，电阻率P均随之发生变化。由于电阻应变片组成的桥式电路是平衡的，电阻应变片的电阻变化会引起电桥的不平衡，从而输出电压信号，该信号与物体的质
6、量m成正比。通过弹性元件，电阻应变片和测量电路从而实现了电信号间的线性转变。该信号经放大电路放大输出到A/D转换器，转换成数字信号输出到CPU运算控制，CPU不断扫描键盘和功能开关，根据键盘命令以及程序将结果输出到显示器。3.1.2电阻应变片的测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，金属丝受拉（F0）,阻值增大，金属丝受压（F0）,阻值减小，这样就实现了力到阻值的转变。dR/R=Ks* 用应变电阻片搭成的桥式图如下当R1R3=R2R4时，桥式电路处于平衡，此时才能测出应变量。3.1.3支架和秤盘材料选用：采用一个写字板作为秤的底
7、座，确保称重盘里加物品和不加物品时底座都不会倾倒，另外将铁质悬臂固定在支架上，贴上应变电阻片，下面由细线连接纸盒做成一个秤盘。l 3.2 24位A/D转换芯片HX711 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。HX711管脚说明如图所示：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。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
8、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64 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。高精度高增益24位A/D芯片HX711具有以下特点：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128； 3) 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
9、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： 1A ；10) 工作电压范围：2.6 5.5V ；l 3.3 单片机控制电路3.3.1引脚图如下它具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断
10、，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。3.3.2软件流程图3.3.3单片机程序（见附页）l 3.4显示电路LCD尺寸图如下图所示：（1）低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）（2）显示分辨率:12864 点（3）内置汉字字库，提供8192 个1616 点阵汉字
11、(简繁体可选)（4）内置128 个168 点阵字符（5）2MHZ 时钟频率（6）显示方式：STN、半透、正显（7）驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS（8）视角方向：6 点（9）背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED 的1/51/10（10）通讯方式：串行、并口可选（11）内置DC-DC 转换电路，无需外加负压（12）无需片选信号，简化软件设计（13）工作温度: 0 - +55 ,存储温度: -20 - +60l 3.5晶振电路每个单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上
12、的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度就越快。l 3.6电子秤键盘面板 789去皮456置零123累计.0清除计算 l 3.7报警电路报警电路作用：当实物重量超过电子秤量程时，电路会发出蜂鸣声，进行警报。第四章 测试方案与测试结果l 4.1理论测试与实际显示项目理论显示实际显示被称物体的重量重量：克（g）100g电子秤称重范围5.00g500g0设置单价单价：克/元物品金额金额：元去皮功能能金额累加能超重报警蜂鸣器响l 4.2测试时有待解决的问题（1） 显示屏显示指标不对：可能是管脚松动，或者接线时没插紧，或者单片机程序有问题。在重新接线、检查管脚并且修改程序后可以正常显示。（2）
13、键盘功能不正确：重新设计键盘功能。l 4.3无法解决的问题称重范围过大，最后没有达到设计要求的称重范围。第五章 原件清单与参考文献l 5.1元件清单元件数目元件数目0.1F电容2三极管855011F电容3HX711-BF110F电容112MHZ晶振122F电容1STC89C52单片机1100PF电容112864LCD11K电阻2电铃110K电阻1排针若干8.2K电阻1排线若干20K电阻1导线若干350应变式电阻4矩阵按键110K滑动变阻器1l 5.2参考文献1C程序设计 第四版 谭浩强 清华大学出版社2新概念51单片机语言教程 电子工业出版社3传感器原理及工程应用（第三版） 郁有文4电子技术基础 数字部分 康华光 华南理工大学出版社5基于电阻应变片的简易电子秤设计 百度文库6传感器与检测技术(第三版) 徐科军 电子工业出版社12
