《(电子行业企业管理)基于单片机控制的电子称的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(电子行业企业管理)基于单片机控制的电子称的设计（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于单片机控制的电子称的设计 摘 要 本文设计的电子秤以单片机为主要部件，用C语言进行软件设计，硬件则以传感器、放大系统、A/D转换系统、CPU控制系统、LCD显示系统、报警系统及键盘控制系统七个部分组成。通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤，在此基础上增加了LCD显示、键盘控制及阈值报警功能，随时可改变上限阈值，调节单价，去皮处理，显示总价格的功能，使本产品智能化，符合现代社会电子信息化的要求。关键词：单片机，传感器，A/D转换，LCD显示，阈值报警 THE DESIGN OF MCU-BASED ELECTRONI
2、C WEIGHER ABSTRACTIn this paper, SCM was chosen as the main component of the electronic weigher. Software program was designed by using C language, and the hardware contains 7 parts: sensor, amplification system, A/D conversion system, CPU, LCD display system, alarm system and keyboard control syste
3、m circuit. By examining the linear relationship between the output voltage and the standard weight, a specific mathematical model was established, and then we should change the voltage dimensionality (V) to weight voltage (g), thus a original electronic weigher was obtained. On this basis, the elect
4、ronic weigher can be intelligentized by adding LCD display system, keyboard control system and threshold alarm system. The upper threshold and the unit price of the electronic weigher can be changed at any time, and the total price can be displayed on the LCD. This intelligentized product meets the
5、requirements of this electronic times.Key Words: SCM, sensor, A/D conversion, LCD display, threshold alarm目录摘 要IABSTRACTII目录III第1章绪论11.1引言11.2本设计在国内外的研究现状11.3本设计的选题及意义2第2章总体方案设计32.1显示器的选择方案32.2AD芯片的选择方案32.3CPU的选择方案42.4总体方案的设计4第3章硬件设计63.1传感器的设计63.1.1 电阻应变式传感器的组成及原理63.1.2 电阻应变式传感器测量电路的设计73.2A/D转换系统的电路
6、设计83.2.1 ADC0809芯片的内部逻辑结构83.2.2 ADC0809芯片的外部结构93.2.3 ADC0809芯片的使用说明103.2.4 模数转换电路的设计103.3CPU控制系统的电路设计113.3.1 AT89C52芯片简介113.3.2 AT89C52芯片的引脚说明113.3.3 单片机控制电路的设计133.4显示系统电路的设计143.4.1 液晶显示简介143.4.2 LCD1602的结构及引脚功能153.4.3 显示电路的硬件设计163.5报警电路的设计163.6产品实物图17第4章软件设计184.1主程序的设计184.2AD数据采集及处理子程序的设计184.3键盘处理程
7、序的设计20第5章设计结果与展望225.1设计结果225.2展望23参考文献24附录125附录226致谢33作品使用说明书34IV宁波工程学院本科毕业设计论文第1章 绪论1.1 引言随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高1。20世纪90年代以来，随着科学技术的进步，工业生产自动化、智能化水平的提高，各行业对
8、称重计量提出了许多新要求，归纳起来主要是：称重技术从静态称重向动态称重方向发展；测量方法从模拟测量向数字测量方向发展；测量特点从单参数测量向多参数测量方向发展；电子衡器产品的技术性能向高速率、高准确度、高稳定性、高可靠性方向发展2。1.2 本设计在国内外的研究现状近几年，我国的电子称重系统从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。电子称重技术逐渐从静态称重向动态称重发展，从模拟测量向数字测量发展，从单参数测量向多参数测量发展。电子称重系统制造技术及其应用得到了新发展。国内电子称重技术基本达到国际上20世纪90年代中期的水平，少数产品的技术已处于国际领先水平。做为重量测量仪器，智能电子
9、秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品。在国际上，一些发达国家在电子称重力一面，从技术水平、品种和规模等方到了较高的水平。特别是在准确度和可靠性等方面有了很大的提高。其中梅特勒一托利多公司生产的BBK4系列高精度电子秤精度达到了 1mg，速度大约为1次/秒3。目前，电子秤在称量速度方面需要进一步的研究。在称重传感器方面，国外产品的品种和结构又有创新，技术功能和应用范围不断扩大。1.3 本设计的选题及意义作为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点
10、，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品3。随着数字信息时代的到来，在工业过程检测和称重计量与控制系统中，数字化电子称和数字称重系统的应用越来越多。本设计则是以智能电子测量为设计方向，将传感器的输出信号经放大系统放大，再经过A/D转换系统进行模数转换后将信号发送到CPU控制系统处理并传送给LCD显示系统显示。在此基础上还增加了键盘控制及阈值报警功能，随时可改变称重上限阈值，调节单价，显示总价格，去皮处理等功能，使本产品进一步智能化，更接近本次设计的设计理念。5 第2章 总体方案设计在智能化电子测量的设计理念要求下，本设计由以下七部分组成：电阻应变式传感器、放大系统、A/D
11、转换系统、CPU控制系统、LCD显示系统、报警系统及键盘控制系统。其结构原理图如图2-1所示。2.1 显示器的选择方案方案一：采用LED（数码管）显示。LED（数码管）是light-emitting diode的缩写，它经过合理的设置可以完成显示被测物质量、单价、总价以及可测上限值的任务，并且经济耐用。同时LED具有高亮度，高刷新率的优点，能提供宽达160的视角，可以在较远的距离上看清楚。但是它的显示存在信息量少，显示不直观，不易理解，连线复杂等缺点。方案二：采用LCD（液晶屏）显示。LCD（液晶屏）是Liquid Crystal Display的缩写，它具有字符显示的功能，不但可以同时显示被
12、测物质量、单价、总价以及可测上限值，还可以同时显示相应的控制命令、指示符号及单位等，信息量丰富且直观易懂。另外，液晶显示有功耗低，体积小，质量轻，寿命长，不产生电磁辐射污染等优点。综合比较二者的优缺点，本设计最终采用LCD1602作为显示器。2.2 AD芯片的选择方案方案一：采用AD7810作为A/D转换器件。 AD7810是美国模拟器件公司（Analog Devices）生产的一种低功耗10位高速串行A/D转换器。该产品有8脚DIP和SOIC两种封装形式，并带有内部时钟。它的外围接线极其简单，AD7810的转换时间为2s，采用标准SPI同步串行接口输出和单一电源（2.7V5.5V）供电。在自
13、动低功耗模式下，该器件在转换吞吐率为1kSPS时的功耗仅为27W，因此特点适合于便携式仪表及各种电池供电的应用场合使用。方案二：采用ADC0809作为A/D转换器件。ADC0809是采样分辨率为8位的、微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。综上所述，由于考虑到8位模数转换已经满足本次设计要求，而且ADC0809的价格相对较低，所以本设计采用ADC0809作为模数转换器件。2.3 CPU的选择方案方案一：采用传统的8位的51系列单片机作为系
14、统控制器。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可以提供许多较复杂系统控制应用场合。而且我们做的很多产品都是在51的基础上完成，对51系列的单片机相对来说较为熟悉。方案二：采用32位的ARM2138作为系统控制器。ARM2138具有强大的存储空间，内嵌32K片内静态RAM和512K的flash存储器，可以实现
15、在系统可编程（ISP）、在应用可编程(IAP)，2个8路10位A/D转换器，1个D/A转换器，转换迅速准确，引脚资源丰富，多达47个可承受5V电压的通用I/O口，多个串行接口，包括2个16C550工业标准UART、2个高速I2C接口（400Kb/s）、SPI和具有缓冲作用和数据长度可变功能的SSP。但价格相对较高。综上分析，由于考虑到器件的价格、现有资源和对器件的掌握程度，控制器模块选择方案一。2.4 总体方案的设计综合考虑本次设计要求、现有元器件资源、元器件价格和对元器件的熟悉掌握程度，本次设计选用AT89C52作为CPU控制器，ADC0809作为模数转换器件，LCD1602作为显示器件，再配以其他相关元器件来实现硬件电路的设计。图2-1 基于单片机控制的电子秤的基本组成框图传感器的测量电路选用全桥电路，由四个电阻应变计组成。无外力作用时，桥路平衡，输出电压为零；有外力作用时，电阻应变计的阻值发生变化，桥路失去平衡，有相应的电
