《基于51单片机控制的电子秤设计与实现--》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单片机控制的电子秤设计与实现--（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上基于51单片机的可穿戴式电子秤设计与实现作者 翟成英 指导老师 徐冬寅【摘 要】本设计以51单片机模块设计、A/D转换模块、传感器为核心部份，实现人体尺度的基本系统的硬件部分包括数据采集与处理模块、CPU控制模块、液晶显示模块、电源模块。数据采集及处理模块由称重传感器，放大电路和A/D转换电路组成，本设计采用的是HX711集成芯片。CPU控制模块主要外部扩展电路；液晶屏显示模块。可以直接在显示屏上显示,非常人性化；无线传输模块采用FBT06_V2进行数据的发送与接收。系统电源使用220V进行降压处理所得正常工作电源。本智能秤平衡系统的设计，显示器可以拿在手上读数据，用
2、户不要低头看体重。使用方便，具有一定的开发价值。【关键词】 51单片机；传感器；A/D转换模块Wearable wireless weight measurement instrument research and implementation【Abstract】 The design system microcontroller to STM8S003F3P6 to control the core hardware part of the basic system of the human scale, including data acquisition and processing m
3、odule, CPU control module, wireless transmission module and LCD touch screen display module, clock module, power supply module and five. Data acquisition module by the load cell amplification circuit and A / D conversion circuit, the design is the HX711 integrated chip. CPU control module including
4、STM8S003F3P6 and external expansion circuit; LCD touch screen display module for touch color display, intuitive display that was the historical weight value on the display, and can be directly related to the operation, is very user-friendly 。System power 220V-buck treating the resulting work properl
5、y power.The intelligent wireless body scale system uses a split design, you can display in your hand to read the data, users do not have to look down at the weight. users to be able to clearly see the changes in their weight, easy to use, has a certain value for development.【Keywords: hotel】stc89c51
6、；singlechip； 目录1绪论.4第一章 绪 论1.1 设计背景及意义伴随着社会的迅速发展和人民生活水平的提高，人们愈来愈关注自身的身体健康问题。很多人因为工作的压力和不良的饮食习性，身体情况越来越差，疾病也伴随而来了，然而在这些人群中，患有肥壮和营养不良的病人占大多数。所以，拥有一台能够时刻关注自己体重的人体秤非常必要。现在市场上有各种类型的人体秤，人体秤已然成为家庭保健的必需品，但目前绝大多数的人体秤依然是传统的技术，测量数据是离散的，而且功能相对单一，对健康评价的意义并不大。 我所设计的可穿戴式体重测量器设计，可以将拿显示器在手上读数据，用户不用低头看体重，本设计所采用的是24位A
7、/D转换芯片，测量数据精准、方便、简单、快捷，可以随时随地查看自己的体重，让人们可以时刻关注自己的健康问题。1.2 设计内容及关键技术本设计是基于51单片机的可穿戴式电子秤，采用的传感器是应变片式称重传感器，量程范围为0150Kg；A/D转换芯片采用的是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片HX711。整个系统有发送和接收两个部分.发送部分以STC89C51单片机为中心，传感器经过放大电路来采集数据，经AD采样电路后发送到单片机模块进行处理，把处理好的实际值送到发送缓冲区。 接收缓冲器将接收到的体重数据发送到最后重量的液晶显示屏上。本课题关键问题：1. 硬件电路的PCB板设计焊接与
8、电路的调试。2. 嵌入式编程3.称重传感器数据的读取与处理。4.液晶显示屏界面的设计。1.2.1电子秤的工作原理 可穿戴式体重测量主要有传感器、A/D放大电路、单片机模块、液晶显示四部分组成。其中最重要的是称重传感器。当有物体压在传感器上面时候，传感器得到一个模拟信号，然后把模拟信号发送到A/D转换器里面将其转换为数字信号，经过放大以后放到单片机模块，最后由单片机模块发送到液晶显示屏上面显示。1.2.1电子秤的计量性能电子秤的主要技术指标包括：分度值、范围、划分数等。(1) 范围：电子称是在正常工作，最大测量体重值。(2) 分度值：电子秤的测量标准被分为若干等份，每份值即为分度值。(3) 分度
9、数：电子秤测量分成几个部份，总份数即为分度数用n表示。 2设计方案与基础2.1设计方案根据系统任务的的需求，本次方案设计主要由五部分构成：信号采集部分、模数转换部分、LCD数据显示部分、主控制器部分和电源部分，系统设计方案如图1所示：图1方案设计框图 硬件方案 硬件电路由5个部分组成，即电源电路、时钟电路、复位电路、LCD数字显示电路以及A/D转换电路 各部分功能实现如下： 电源电路：为整个系统提供+5V电压，保证系统正常工作 键盘输入电路：提供按键信号 时钟电路、复位电路：单片机正常工作需要 LCD数字显示电路：用于实时显示经数模转换后的数据 A/D转换电路：将采集的模拟信号转变成数字信号
10、软件方案 此次方案的软件部分完成的功能主要有：数模转换、数据处理和LCD实时显示。 各模块任务实现如下： A/D转换模块：对采集到的模拟信号进行数字化处理并送给单片机 数据处理模块：对通过A/D转换得到的数据乘以一个转换系数，得到实际重量 LCD数据显示模块：实时显示采集到的信息状态2.2 51单片机及开发环境介绍2.2.1 51单片机的介绍 STC89C51是深圳宏晶科技公司生产的与产业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机。STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得S
11、TC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。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4KBEEPROM，MAX810复位电路，2个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外,STC89X51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。其PDIP封装如图2.1所示。2.2.2
12、开发环境的介绍 KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言的功能、结构、可读性、可维护性具有明显的优势，所以很容易学习和使用。它是本设计的编程环境，Keil提供了一个完整的发展计划包括C编译器、宏汇编器、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器，经过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil软件要求要用WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。假如你利用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不贰之选，如果是不使用C语言而只用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你
13、事半功倍。3硬件设计3.1 硬件总体设计本次方案的设计采用的是应变片式传感器进行重力测量，获取模拟信号；继而把得到的模拟信号通过信号放大器对其功率放大，并送到A/D转换器进行模拟量和数字量的转换处理和数据处理；最后，通过STC89C51单片机控制SMC1602A液晶屏来实时显示转换后的数据。故本系统主要由重力传感器模块、A/D转换模块、主控器模块和LCD显示模块组成,共同完成这次设计的任务，硬件方案设计总体框图如下所示： 图1 单片机电子秤硬件方案3.2电源电路 首先，我们要明白-对于任何一个基于51单片机设计的系统电源的供应是必不可少的，由于单片机属于微型控制计算机，所以承受不了过大的电压，
14、一般的情况下，只需对其外供+5V电压即可保证单片机正常工作。一般的设计方案由USB直接供电和采用三端稳压芯片7508+整流桥来实现对单片机的供电。 此次方案的电源设计部分，由于外供+9+36V电压，故直接通过三端稳压芯片7805和若干电容、电阻对外供电压进行降压并稳压处理，省去了整流桥，从而达到为单片机STC89C51提供+5V工作电压的目的。设计原理如图所示：3.3主控制电路本次设计的方案主控制器主要采用STC89C5单片机，为了保证单片机系统的正常工作，其外围必须构建复位电路和时钟电路，主控制器电路如图所示。3.1.1单片机复位电路 复位要求 单片机复位的原理是，在时钟电路开始工作后，在单片机的RST施加两个机器周期以上的高电平，单片机即可实现复位。在复位期间单片机的ALE引脚和引脚均输出高电平。当RST引脚从高电平跳变为低电平后，单片机便从0000单元执行程序。在实际应用中，采用外部复位电路来进行单片机复位一般在RST引脚保持10ms以上的高电平，保证单片机能够可靠的复位。 复位操作方式 复位操作根据实际需求分为上电自动复位、按键电平复位和外部脉冲复位。在本系统中采用的是既可以手动复位，又可以上电复位的电路，这样可以实现人工复位单片机系统。这种电路设计如图所示。上电复位部分的原理也是RC电路的充放电效应。除了系统
