专业整理..学习帮手.宁波理工学院检测技术与仪表实验课程设计题 目 姓 名陈飞李江敏 汤涛学 号 3090433007 3090433017309043305专业班级 09自动化1班 任课教师 钟伟红 分 院 信息科学与工程分院完成B期 2011年12月20日本系统采用单片机AT89S52为控制核心，实现身高体重测量 系统的基本控制功能其中体重量程为150Kg ,身高量程为2米系统的硬件部分包括控制器、数据采集处理、显示输出三大部采集妲里部分.控制器部分主要采用AT89S52实现控制功能；娄 分分两大模块:称重数据采集处理和用超声波测身高数据采集处 理，由传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成;显示輸岀 部分采用点阵式液晶显示，可以直观的显示中文,使用方便软件部分应用单片机汇编语言实现了本设计的全部控制功能, 包括基本的称重和测量身高功能和中文显示身高体重数据的功能, 由于系统资源丰富，还可以方便的扩展其应用本系统侧重软件控 制整个系统的运行关键词：单片机：AT89S52 ; AT89C52 摘要 Abstract 错误!未定义书签 1弓I言 错误!未定义书签1.1 课题的背景和意义 11.2 本论文主要工作 12 总体设计方案 12.1称重部分 错误!未定义书签。
2.2 身高部分 错误!未定义书签3传感器选型 164总结与展望 19参考文献 19录 211引言1.1课题的背景和意义有助于我们了解自己的身高和体重的变化，及时控制自己的饮食和运动，保证自己的身体健康12本论文主要工作陈飞员责答辩部分，寻找资料李江敏负责word制作，寻找资料唐涛负责PPT制作，寻找资料2总体设计方案硬件电路设计2. 1称重部分2.1.1工作原理称重部分主要由称重传感器、放大电路、V/F转换、显示四部分组成,模拟信号通过称重传感器输入，然后经过放大电路放大后通过数模转换器转换存放到控制单元，再由控 制部分和显示电路驱动显示放大电路的设计要考虑到抗干扰设计称重原理框图如图5 图5称重原理框图2.1.2硬件电路(1)放大电踣该部分硬件电路设计关键在于放大电路的抗干扰设计在这里我采用CMOS四运放LMC660A1M r但是只使用了四只运放中的一只即IC1A ,其他三只运放为防止干扰将其接成电压跟随器形式，并将其同，入端接地IC1A接成差动输入形式对称重传感器桥路输出的信号逬行放大，R2为运放的反馈电阻、决定看该级放大的电压增益Cl、C2、C3. C5均为滤波电容，Cl、C2可以滤除传感器输出信号中的高频干扰，C3、C5滤除传感器供电电源中的干扰。
2) A/D转换电路此处A/D转换器次用TLC2543 , TLC2543工作原理如下：上电后，片选CS必须从高到低，才能开始一周工作周期，此时EOC为高，输入数据 寄存器被置为0 ,输出数据寄存器的内容是随机的开始时，CS片选为高，1/0 CLOCK. DATA INPUT被禁止f DATA OUT呈高阻状态.EOC为高使CS变低,I/O CLOCK、DATA INPUT使能,DATA OUT脱离高阻状态12个 时钟信号从I/O CLOCK端依次加入，随看时钟信号的加入，控制字自从DATA INPUTT立T立地在时钟信号的上升沿时被送入TLC2543 (高位先送入),同时上一周期转换的A/D数据，即输出数据寄存器中的責从DATA 0UTT立T立的移出TLC2543收到第4个时钟信号后，通道号也已经收到，因此,此时TLC2S43开始对选定通道的模拟量进行采样, 并保锵U第12个时钟的下降沿，EOC变低，开始对本次采样的模拟量进行A/D转换，转换 时间约需103 ,转换完成EOC变高，转换的数据在输出数据寄存器中，待下f 工作周期 输岀此后，可以进行新的工作周期TLC2543与AT89S52的接口电路如图6所売图6 TLC2543与AF89S52的接口电路显示部分与测身高显示采用同一个电路•将在下面单独介绍。
本部分的电路图如图7 所小图7称重部分原理图章聿岸辜H圭2.2测身高部分2.2.1超声波测距原理超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井 深、管道长度等场合它是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测 出发射和接收回波的时间差t燃后求出距离S二Ct/2 ,式中的C为超声波波速超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传 播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时超声波在 空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t ,就可以计算出发射点距障碍物的足寤(s),即：s=340t/2 o2.2.2超声波测身高距系统的硬件电路设计本系统的特点是利用单片机控制超声波的发射：寸超声波自发射至接收往返时间的计时，单片机选用AT89S52 ,经济易用电路原理图如图8所示图8超声波测身高距系统电路”工十羊 :号?F nJ.;兀工右兀rnr-(1 ) 40kHz脉;中的产生与超声波发射测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷传感器,它的工作电压是40kHz 的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生DSH : MOV 14HX #12H ;超声波发射持续200msHERE : CPL P1.0 ;输出 40kHz 方波NOPDJNZ 14H f HERE ; RET电路的输入端接单片机P1.0端口，单片机执行上面的程序后,在P1.0端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头UCM40T ,发出40kHz的脉冲超声波，且持续发射200ms。
2)超声波的接收与处理接收头采用与发射头配对的UCM40R ,将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算 放大器IC1A和IC1B两极放大后加至IC2IC2是带有锁定环的音频译码集成块LM 567，内 部的压控振荡器的中心频率f0=l/l.lR8C3 ,电容C9决定其锁定帯意调节Rpl在发射的 载频上，则LM567输入信号大于25mV ,输出端8脚由高电平跃变为低电平，身高数据通过8脚送至单片机进行：处理电路的输出端接单片机INTO端口，中断优先级最高S3S(3 )计算超声波传播时间动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0 ,利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间当收到超声波反射波时，接收电路输岀端产生一个负 跳变，在INTO端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求,执行外部中断服务子 程序,读取时间差，计算距离23显示部分显示电路通过软件控制分时显示身高和体重的测量数据为了大家能分清楚所显示数据是身高还是体重，在设计时我采用了可以显示中文的OCM4X8C液晶显示器，OCM4X8C是具有串/并接口 ,具内部含有中文字库的图形点阵液晶显示模块，该模块 的控制/驱动器采用台湾矽创电子公司的ST7920 ,因而具有较强的控制显示功能。
OCM4X8C的液晶显示屏为128x64点阵，可显示4行、每行8个汉字为了便于简单、方 便地显示汉字，该模块具2Mb的中文字型CGROM ,该字型ROM中含有8192个16x16点阵中文字库;同时，为了便于英文和其它常用字符的显示，具有16Kb的16x8点阵的ASCII字符库;为便于构造用户图形，提供了一个64x256点阵的GDRAM绘图区域，且为了便于构造用户所需字型，提供了 4组16x16点勺造字空间利用上述功能,OCM4X8C可实现汉字、ASCII.点阵圏形、自造字体的同屏显示为便了和多种微处理 器、单片机接口，模块提供了 4位并行、8位并行、2线串行、3线串行多种接口方式该模块具有2.7〜5.5V的亮工作电压范围，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可 满足系统各种工作电压及便携式仪器彳氐功耗的要求液晶模块显示负电压.也由模块提 供，从而简化了系统电源设计模块同时还提供LED背光显示功能除此之外，模块还提 供了画面清除、游标显示/隐藏、游标归位，显示打开/关闭、显示字符闪烁、游标移位、 显示移位、垂直画面旋转、反白显示、液晶睡眠濺醍关闭显示等操作指令OCM4X8C具有串/并多种接口方式，方便了模块与各种单片机、微处理器的连接。
1 ) 4/8位并行接口方式当模块的PSB脚接高电平时,模块即进入并行接口模式在并行模式下可由功自繚定 指令的"DL"位来选择8位或4接口方式，主控制系统将配合"RS”、BRW\ "E"DB0~DB7来 完成指令/数据的传送，其操作时序与其它并行接口液晶显示模块相同2)2/3线串行接口方式当模块的PSB脚接低电平时,模块即进入串行接口模式串行模式使用串行数据线SID与串行时钟线SCLK来传送I，即构成2线串行模式OCM4X8C还允许同时接入多个液晶显示模块以完成多路信息显示功能.此时，要利用片选端W构成3线串行接口方式，当"CS『接高电位时.模块可正常接收并显示数据 否则模块显示将被禁止通常情况下r当系统仅使用一个液晶显示模块时,W可连接固 定的高电平由图2可以看出,单片机与液晶模块之间传送1字节的数据共需24个时钟脉;中首起始位，如模块接收到先.单片机要给出数据传输起始位.这里是以5个连续的T作晝连续的5个T ,则内部传输被重置并且串行传输将被同步紧接看f位用于选择娄的传输方向（读或写）,”RS.位用于选择内咅随寄存器或指令寄存器，最后的第8位固定为"0二在接收到起始位及“RW”和”RW”的第1个字节后,下一个字节的数提 分为2个字节来串行传送或接收。
数据或指令的高4位，被放在第2个字节串行数据的高4 位，其低4位则置为〃0『;数据或指令的低4位被放在第3个字节的高4位，其低4位也置 为@ ,如此完成一个字节指令或数据的传送需要注意的是，当有多个数据或指令要传送 时，必须要等到一个指令完成执行完毕后再传送下一个指令或数据，否则，会造成指令或的丢失这是因为液晶模块内部没有发送/接收缓冲区OCM4X8C与AT89S52的接口电路如图9所示在本设计中通过软件来控制显示，单片机先处理称重敬据后显示称重结果，在显示时 通过软件置数使显示身髙程序终止，当称重结果显示一定时间后再显示测量身高结果，因 为称重数据传入是以中断方式，所以现实的时候也有可能先显示身高后显示体重显示器显示責的同时显示“身高”或"体重"，所以不会影响被测量者看测量结果专业整理.*图9 OCM4X8C与AT89S52的接口电路店靜a詰詮皿DB4霊sMg蚩软件设计AT89S52单片机和其开发应用系统具有语言简洁、可移植性好、表达能力强、表达方式灵活,可进行结构化设计,可以直接控制计算机硬件、生成代码质量高、使用方便等诸 多优点本设计的软件部分采用模块化设计，由主程序、测量体重子程序、测量身高子程 序、定时子程序、显示子程序等模块组成。
主程序流程图如图10所示2.4.1称重部分软件设计称重部分的A/D转换器采用TL。