基于單片機(jī)的電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于單片機(jī)的電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱： 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 班 級(jí)： 11 自動(dòng)化 01 班 姓 名： 指 導(dǎo) 教 師： 定稿日期： 2013 年 11 月 27 日 摘要摘要 電子秤是將檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理、數(shù)字技術(shù)等技術(shù)綜合 一體的現(xiàn)代新型稱重儀器。它與我們?nèi)粘Ｉ罹o密結(jié)合息息相關(guān)。 電子稱主要以單片機(jī)作為中心控制單元，通過(guò)稱重傳感器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換單元， 在配以鍵盤、顯示電路及強(qiáng)大軟件來(lái)組成。電子稱不但計(jì)量準(zhǔn)確、快速方便，更 重要的自動(dòng)稱重、數(shù)字顯示，對(duì)人們生活的影響越來(lái)越大，廣受歡迎。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2、主要從硬件電路設(shè)計(jì)，軟件編程調(diào)試，實(shí)物焊接調(diào)試三部分進(jìn) 行詳細(xì)闡述。硬件電路主要是基于單片機(jī) at89s52 為核心的控制單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 處理，采用壓力傳感器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，電子秤專用 24 位 ad 轉(zhuǎn)換芯片 hx711 對(duì) 傳感器采集到的模擬量進(jìn)行 ad 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)進(jìn)行處理顯示， 數(shù)據(jù)顯示由 lcd1602 液晶實(shí)現(xiàn)，液晶顯示效果穩(wěn)定無(wú)閃爍 關(guān)鍵詞： at89s52 單片機(jī)；電子秤；壓力傳感器；hx711 目錄目錄 摘要摘要 .1 1 目錄目錄 .2 2 第第 1 1 章章 緒論緒論 .4 4 1.1 課題背景與研究意義 .4 1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求.5 1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方

3、案.5 1.4 電子秤的主要組成 .8 1.4.1 電子秤的基本結(jié)構(gòu) .8 1.4.2 電子秤的工作原理 .8 1.4.3 電子秤的計(jì)量性能 .9 第第 2 2 章章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .1010 2.1 系統(tǒng)元器件選型及參數(shù)介紹.10 2.1.1 系統(tǒng)單片機(jī)選型 .10 2.1.2 系統(tǒng)傳感器選型 .11 2.1.3 系統(tǒng) ad 轉(zhuǎn)換芯片選擇 .12 2.1.4 lcd 字符液晶顯示.14 2.1.5 系統(tǒng)時(shí)鐘芯片選擇.14 2.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).15 2.2.1 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì).15 2.2.2 系統(tǒng)單片機(jī)主控電路設(shè)計(jì).16 2.2.3 系統(tǒng)顯示部分電路設(shè)計(jì).17 2.2.4

4、 系統(tǒng)超重報(bào)警指示電路設(shè)計(jì).18 2.2.5 系統(tǒng)按鍵輸入電路設(shè)計(jì).18 2.3 系統(tǒng)硬件電路的繪制與 pcb 線路板制作.20 2.3.1 protell 99 se 軟件介紹.20 2.3.2 系統(tǒng)原理圖繪制與 pcb 印刷線路板制作 .20 第第 3 3 章章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .2323 3.1 系統(tǒng)主程序流程圖.23 3.2 系統(tǒng)顯示部分流程圖.23 3.3 系統(tǒng)按鍵調(diào)整部分流程圖.24 第四章第四章系統(tǒng)的制作、安裝與調(diào)試系統(tǒng)的制作、安裝與調(diào)試 .2525 4.1 系統(tǒng)的調(diào)試.25 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .2626 致謝致謝 .2727 附錄附錄 程序代碼程序代碼 .2828 第

5、第 1 章章 緒論緒論 1.1 課題背景與研究意義課題背景與研究意義 電子秤作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內(nèi)外貿(mào)易 等各個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國(guó)家 法定計(jì)量器具，是國(guó)計(jì)民生、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量設(shè) 備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效 益的提高。稱重裝置不僅是提供重量數(shù)據(jù)的單體儀表，而且作為工業(yè)控制系統(tǒng)和 商業(yè)管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，推進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和管理的現(xiàn)代化，它起 到了縮短作業(yè)時(shí)間、改善操作條件、降低能源和材料的消耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及 加強(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營(yíng)管理等多方面

6、的作用。稱重裝置的應(yīng)用已遍及到國(guó)民經(jīng) 濟(jì)各領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 電子秤是稱重技術(shù)中的一種新型儀表，廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。電子秤與機(jī)械 秤比較有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、實(shí)用價(jià)值強(qiáng)、維護(hù)方便等特點(diǎn)， 可在各種環(huán)境工作，重量信號(hào)可遠(yuǎn)傳，易于實(shí)現(xiàn)重量顯示數(shù)字化，易于與計(jì)算機(jī) 聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。從世界水平看，衡器技術(shù)已經(jīng)經(jīng) 歷了四個(gè)階段，從傳統(tǒng)的全部由機(jī)械元器件組成的機(jī)械稱到用電子線路代替部分 機(jī)械元器件的機(jī)電結(jié)合秤，再?gòu)募呻娐肥降侥壳暗膯纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子計(jì)價(jià) 秤。我國(guó)電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。現(xiàn) 今電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到

7、了新發(fā)展：電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重 發(fā)展；計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè) 量發(fā)展。常規(guī)的測(cè)試儀器儀表和控制裝置被更先進(jìn)的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng) 的電子測(cè)量?jī)x器在遠(yuǎn)離、功能、精度及自動(dòng)化水平定方面發(fā)生了巨大變化，并相 應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動(dòng)化程 度得以顯著提高。 1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 一、基本要求 設(shè)計(jì)并制作一款基于單片機(jī)的電子秤重系統(tǒng)。 二、具體要求 本課題研究的內(nèi)容是以單片機(jī) stc89c52rc 為控制核心，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本 策略及價(jià)格計(jì)算功能。本課題在電子稱的基本功能基礎(chǔ)上擴(kuò)展了電子日歷及

8、時(shí)鐘 功能。該系統(tǒng)可以分為單片機(jī)最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、人機(jī)交互界面系統(tǒng)、電 源系統(tǒng)、時(shí)鐘及語(yǔ)音報(bào)數(shù)六大部分組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)部分主要包括 stc89c52rc 和經(jīng)典復(fù)位電路；數(shù)據(jù)采集部分由稱重傳感器、信號(hào)放大和 a/d 轉(zhuǎn)換 部分組成，信號(hào)放大和 a/d 轉(zhuǎn)換部分主要由專用型高精度 24 位 ad 轉(zhuǎn)換芯片 hx711 實(shí)現(xiàn)；人機(jī)交互界面為鍵盤輸入和點(diǎn)陣式液晶顯示，主要使用 4*4 矩陣鍵 盤和 1602 液晶顯示器，可以方便的輸入數(shù)據(jù)和直觀的顯示數(shù)據(jù)；時(shí)鐘模塊主要 由時(shí)鐘芯片 ds1302 和時(shí)鐘電路組成；語(yǔ)音報(bào)數(shù)模塊可語(yǔ)音報(bào)讀電子秤系統(tǒng)的重 量、單價(jià)、金額等語(yǔ)音內(nèi)容，主要由 sc10

9、10b 電子稱專用語(yǔ)音芯片實(shí)現(xiàn)。 本課題的主要設(shè)計(jì)任務(wù)如下所述： 1）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電子稱基本的稱重功能（稱重范圍為 05kg，重量誤差不大 于0.005kg） ； 2）系統(tǒng)應(yīng)具備輸入單價(jià)，計(jì)算總價(jià)及語(yǔ)音報(bào)價(jià)的功能； 3）系統(tǒng)超出最大測(cè)量范圍 5kg 時(shí)應(yīng)有報(bào)警指示功能（蜂鳴器報(bào)警提示） ； 4）該電子稱設(shè)計(jì)需完成電子日歷及時(shí)鐘顯示功能的擴(kuò)展。在未稱重狀態(tài)下 系統(tǒng)應(yīng)具備顯示年月日、星期及時(shí)鐘功能。 1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 結(jié)合所學(xué)知識(shí)，通過(guò)查找資料和論證，可通過(guò)以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)課題要求實(shí) 現(xiàn)的指標(biāo)，各方案介紹如下所述。 方案一 數(shù)碼管顯示： 數(shù)據(jù)采集ad 轉(zhuǎn)換單片機(jī)處理led 顯示 圖 1

10、-1 數(shù)碼管顯示方案 此方案利用數(shù)碼管顯示物體重量，簡(jiǎn)單可行，可以采用內(nèi)部帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換 功能的單片機(jī)。由此設(shè)計(jì)出的電子秤系統(tǒng)，硬件部分簡(jiǎn)單，接口電路易于實(shí)現(xiàn)， 并且在編程時(shí)大大減少程序量，在電路結(jié)構(gòu)上只有簡(jiǎn)單的輸出輸入關(guān)系。缺點(diǎn)是： 硬件部分簡(jiǎn)單，雖然可以實(shí)現(xiàn)電子稱基本的稱重功能，但是不能實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)的 輸入，無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況靈活地設(shè)定各種控制參數(shù)。由于數(shù)碼管只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的 數(shù)字和英文字符的顯示，不能顯示漢字以及其他的復(fù)雜字符，不能達(dá)到顯示購(gòu)物 清單的要求。又因?yàn)椴捎昧司哂心?shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)，系統(tǒng)電路過(guò)于簡(jiǎn)單，系 統(tǒng)硬件的擴(kuò)展必受到限制，電子秤的功能過(guò)于單一，達(dá)不到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。 方案二 在前

11、一種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加一鍵盤輸入裝置，增加外界 對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)設(shè)定，使電子稱實(shí)現(xiàn)稱重計(jì)價(jià)的功能。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 1-2 所示： 數(shù)據(jù)采集ad 轉(zhuǎn)換單片機(jī)處理led 顯示 按鍵處理 圖 1-2 帶有鍵盤輸入的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 此方案設(shè)計(jì)的電子秤，可以實(shí)現(xiàn)稱物計(jì)價(jià)功能，但是局限于數(shù)碼管的功能， 在顯示時(shí)只能顯示單價(jià)、購(gòu)物總額以及簡(jiǎn)單的貨物代碼等。在顯示重量時(shí)，如果 數(shù)碼管沒(méi)有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度必受到限制，所以此方案需要 較多的數(shù)碼管接入電路中。這樣在處理輸入輸出接口時(shí)需要另行擴(kuò)展足夠多的 i/o 接口供數(shù)碼管使用，比較麻煩。 方案三 前端信號(hào)處理時(shí)，選用放大、信號(hào)轉(zhuǎn)換等措施來(lái)增

12、加信號(hào)采集強(qiáng)度 但會(huì)增加相應(yīng)的設(shè)計(jì)成本；顯示方面采用具有字符圖文顯示功能的 lcd 顯示器。 這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換的能力，而且滿足設(shè)計(jì)要求，可以顯示購(gòu)物清單、 所稱量的物體信息等相關(guān)內(nèi)容，當(dāng)需要增加擴(kuò)展功能時(shí)可以通過(guò)切換液晶顯示界 面的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖 1-3 所示： 數(shù)據(jù)采集 ad 轉(zhuǎn)換單片機(jī)處理lcd 顯示 按鍵處理 信號(hào)放大 圖 1-3 帶有鍵盤輸入及液晶顯示的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 鑒于上述三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到系統(tǒng)的實(shí)用性及成 本的可行性的前提下，設(shè)計(jì)完成了最終的電子稱方案，最終的硬件設(shè)計(jì)方案圖如 圖 1-4 所示，該方案增加了電子日歷功能，從而使本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

13、功能得到了很好 的擴(kuò)展應(yīng)用。 圖 14 硬件設(shè)計(jì)方案 壓 力 傳 感 器 信 號(hào) 放 大 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 單 片 機(jī) 鍵盤控制 lcd 顯示 1.4 電子秤的主要組成電子秤的主要組成 1.4.1 電子秤的基本結(jié)構(gòu) 電子秤是利用物體的重力作用來(lái)確定物體質(zhì)量（重量）的測(cè)量?jī)x器，也 可用來(lái)確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。不管根據(jù)什么原理制成的 電了秤均由以下三部分組成： 1） 承重、傳力復(fù)位系統(tǒng) 它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體， 一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu) 等。 2） 稱重傳感器 即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電

14、量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換成電 的或其它形式的適合于計(jì)量求值的信號(hào)所用的一種輔助手段。 按照稱重傳感器的結(jié)構(gòu)型式不同，可以分直接位移傳感器（電容式、電感式、 電位計(jì)式、振弦式、空腔諧振器式等）和應(yīng)變傳感器（電阻應(yīng)變式、盧表面諧振 式）或是利用磁彈性、壓電和壓阻等物理效應(yīng)的傳感器。 對(duì)稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對(duì)應(yīng)，并有良好 的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對(duì)被稱物體的狀態(tài)的影響要?。荒茉谳^差的工作 條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。 3) 測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測(cè)量裝置 即處理稱重傳感器信號(hào)的電子線路（包括放人器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電 壓源、調(diào)節(jié)器、補(bǔ)嘗元件、保

15、護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸 和存貯器件等） 。這部分習(xí)慣上稱載荷測(cè)量裝置或二次儀表。在數(shù)字式的測(cè)量電 路中，通常包括前置放大、濾濾、運(yùn)算、變換、計(jì)數(shù)、寄存、控制和驅(qū)動(dòng)顯示等 環(huán)節(jié)。 1.4.2 電子秤的工作原理 當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，其重量便通過(guò)秤體傳遞到稱重傳感器， 傳感器隨之產(chǎn)生力一電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān) 系（一般成正比關(guān)系）的電信號(hào)（電壓或電流等） 。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、 經(jīng)濾波后再由模數(shù)( a/d)器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的 cpu 處理， cpu 不斷掃描鍵盤和各功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行

16、 必要的判斷、分析、由儀表的軟件來(lái)控制各種運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需 要顯示時(shí)，cpu 發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機(jī)打印。 一般地信號(hào)的放大、濾波、a/d 轉(zhuǎn)換以及信號(hào)各種運(yùn)算處理都在儀表中完成。 1.4.3 電子秤的計(jì)量性能 電子秤的計(jì)量性能涉及的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、分度數(shù)、準(zhǔn)確度 等級(jí)等。 (1) 量程：電子衡器的最大稱量 max，即電子秤在正常工作情況下，所能稱 量的最大值。 (2) 分度值：電子秤的測(cè)量范圍被分成若干等份，每份值即為分度值。用 e 或 d 來(lái)表示。 (3) 分度數(shù)：衡器的測(cè)量范圍被分成若干等份，總份數(shù)即為分度數(shù)用 n 表示。 電子衡

17、器的最大稱量 max 可以用總分度數(shù) n 與分度值 d 的乘積來(lái)表示，即 max=nd (4) 準(zhǔn)確度等級(jí) 國(guó)際法制計(jì)量組織把電子秤按不同的分度數(shù)分成 t、ii、iii、四類等級(jí)， 分別對(duì)應(yīng)不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) n 的范圍，如表1-1所示： 表1-1 不同準(zhǔn)確度的電子秤和分度數(shù) 標(biāo)志及等級(jí)電子秤分類分度數(shù)范圍 特種準(zhǔn)確度基準(zhǔn)衡器 n 100000 高準(zhǔn)確度精密衡器 10000 n100000 中準(zhǔn)確度商業(yè)衡器 1000 n10000 普通準(zhǔn)確度粗衡器 100vcc1+0.2v 時(shí)，由 vcc2 向 ds1302 供電，當(dāng) vcc2 vcc1 時(shí)，由 vcc1 向 ds1302 供電。 s

18、clk：串行時(shí)鐘，輸入； i/o：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線； ce：輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一， ce 開始控制字訪問(wèn)移位寄存器的控制邏輯；其次，ce 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?ds1302 有關(guān)日歷、時(shí)間的寄存器共有 12 個(gè)，其中有 7 個(gè)寄存器（讀時(shí) 81h8dh，寫時(shí) 80h8ch），存放的數(shù)據(jù)格式為 bcd 碼形式。 2.2 系統(tǒng)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì) 2.2.1 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì) 由于該系統(tǒng)中 51 單片機(jī)及 ad 轉(zhuǎn)換芯片及液晶顯示器所需供電電壓均為 5v 電壓，所以要保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作，需要設(shè)計(jì)一個(gè)可以穩(wěn)定提供 5v 電

19、壓的 供電系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用雙電源接口供電方式，usb 接口供電方便程序調(diào)試，也可 采用外置電源作為系統(tǒng)的供電電源，但是需另加三端穩(wěn)壓器件 lm7805 作為系統(tǒng) 電源的穩(wěn)壓器件以保證系統(tǒng)電壓為穩(wěn)定的直流 5v 電壓，同時(shí)外置電源的輸出電 壓要高于 5v 輸出，系統(tǒng)電源輸入接口要加濾波電容以確保工作電壓穩(wěn)定。電源 輸出接口加上 led 電源指示燈，用來(lái)判定電源是否正常工作。該系統(tǒng)電源電路設(shè) 計(jì)如圖 2-7 所示。 圖 2-7 電源接口電路 c1，c2 實(shí)現(xiàn)對(duì)電源濾波，以濾除可能存在的高頻雜波對(duì)電源的影響，c4 實(shí) 現(xiàn)對(duì)電源電壓的平滑穩(wěn)定作用10，當(dāng) usb 接口輸出電壓高時(shí) c4 用來(lái)儲(chǔ)能，當(dāng)后

20、 續(xù)電路負(fù)載過(guò)高 usb 供電不足時(shí)電解電容 c4 通過(guò)釋放儲(chǔ)存的電能來(lái)保證電源電 壓不跌落。led0 用作電源指示，其亮滅代表電源工作與否，r0 用來(lái)限流，以保 證 led 不被燒壞13。 2.2.2 系統(tǒng)單片機(jī)主控電路設(shè)計(jì) 晶振全稱為晶體振蕩 器，其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻 率經(jīng) 過(guò)頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。晶振一般叫做 晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍 上電極焊上引線做成。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給它通電，它就會(huì)產(chǎn) 生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)電效應(yīng)。他 們有一個(gè)很重要的

21、特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。 由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定， 由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體 的機(jī)電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個(gè)電磁振蕩回路，即諧振回路。他們的機(jī)電 效應(yīng)是機(jī)-電-機(jī)-電.的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場(chǎng)-磁場(chǎng)的 不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個(gè)高 q 值的電磁諧振回路。由于 石英晶體的損耗非常小，即 q 值非常高，做振蕩器用時(shí)，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振 蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線10。 復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位加上電復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)

22、，s1 為復(fù)位按鍵，復(fù)位按鍵按下后， 復(fù)位端通過(guò) 1k 的小電阻與電源接通,迅速放電,使 rst 引腳為高電平,復(fù)位按鍵彈 起后,電源通過(guò) 10k 的電阻對(duì) 10f 的電容 c1 重新充電,rst 引腳端出現(xiàn)復(fù)位正 脈沖。at89s52 內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器,用于構(gòu)成振蕩器,但要形成時(shí)鐘脈 沖,外部還需附加電路,本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式,利用芯片內(nèi)部的振蕩器,然后在 引腳 xtal1 和 xtal2 兩端跨接晶體振蕩器,就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器,發(fā)出的脈 沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路,c2 和 c3 的值通常選擇為 30pf 左右,晶振 y1 選擇 12mhz.為了減小寄生電容,更好地保證振蕩器

23、穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器電容應(yīng) 盡可能安裝得與單片機(jī)引腳 xtal1 和 xtal2 靠近7。 單片機(jī)的 31 腳（ea）接+5v 電源，表示允許使用片內(nèi) rom。 2.2.3 系統(tǒng)顯示部分電路設(shè)計(jì) 顯示部分采用 lcd1602 液晶顯示模塊，液晶板上排列著若干 57 或 510 點(diǎn)陣的字符顯示位,每個(gè)顯示位可顯示 1 個(gè)字符，從規(guī)格上分為每行 8、16、20、24、32、40 位，有一行、兩行及四行三類。其與單片機(jī)的連接電路 如圖 2-8 所示 圖 2-8 液晶顯示接口電路 1 腳和 2 腳為液晶 1602 地和電源引腳，3 腳為背光調(diào)節(jié)引腳，通過(guò) 10k 電 位器接地，背光可通過(guò)電位器來(lái)調(diào)

24、節(jié)亮度；4 腳、5 腳、6 腳為液晶片選控制引腳， 分別連接到單片機(jī)的 p2.0、p2.1、p2,2 端口，714 腳為數(shù)據(jù)接口，與單片機(jī)的 p0 口相連實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，15、16、腳為液晶的背光控制腳，分別接到電源和地 9。 2.2.4 系統(tǒng)超重報(bào)警指示電路設(shè)計(jì) 超重報(bào)警指示電路用來(lái)在稱重測(cè)量超出最高值時(shí)報(bào)警提示，以免重量太高的 情況下?lián)p壞傳感器。報(bào)警指示電路由 pnp 三極管 9012 驅(qū)動(dòng)蜂鳴器來(lái)實(shí)現(xiàn)，單片 機(jī) io 口控制三極管的基極，當(dāng)單片機(jī)的 io 口輸出為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂 鳴器的正極與電源接通，蜂鳴器通電發(fā)出報(bào)警聲，當(dāng)單片機(jī) io 口輸出高電平時(shí)， 三極管截止，蜂鳴器停止

25、報(bào)警。報(bào)警指示電路如圖 2-9 所示。 圖 2-9 報(bào)警指示電路 2.2.5 系統(tǒng)按鍵輸入電路設(shè)計(jì) 按鍵輸入電路用來(lái)在電子稱測(cè)量過(guò)程中輸入單價(jià)值，按鍵輸入電路采用 4*4 矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)，矩陣鍵盤電路如圖 2-10 所示。 圖 2-10 按鍵輸入電路 電子稱按鍵功能分配如表 2-2 所示： 表 2-2 系統(tǒng)按鍵配置表 789 去皮 456 清零 123 累計(jì) 0 計(jì)算 此電子秤是開機(jī)檢測(cè)托盤重量，并將托盤重量清零（即電子秤每次開機(jī)后檢 測(cè)托盤重量，并程序中自動(dòng)將托盤重量保存在一個(gè)變量中，稱量過(guò)程中每次都將 獲得的重量減去托盤重量，而得到所要稱量物體的真正的重量）。 計(jì)算功能：在正確輸入了單價(jià)之后

26、，按下計(jì)算按鍵，將會(huì)計(jì)算出金額，并在 液晶顯示器上顯示出重量、單價(jià)、總價(jià)。 電子日歷時(shí)鐘鍵盤面板： 對(duì)應(yīng)矩陣鍵盤按鍵 通過(guò)設(shè)置按鍵可以切換日期、星期、時(shí)間的設(shè)置，通過(guò)加減鍵來(lái)進(jìn)行各個(gè)狀 態(tài)的調(diào)節(jié)。 2.3 系統(tǒng)硬件電路的繪制與系統(tǒng)硬件電路的繪制與 pcb 線路板制作線路板制作 2.3.1 protell 99 se 軟件介紹 本文在硬件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，原理圖和 pcb 的繪制采用 protel99se 軟件， protel99se 是應(yīng)用于 windows9x/2000/nt 操作系統(tǒng)下的 eda 設(shè)計(jì)軟件，該軟件以 其簡(jiǎn)單易操作的優(yōu)勢(shì)一直以來(lái)備受電子工程師的喜愛(ài)，因而也成了很多高校電子 相

27、關(guān)專業(yè) eda 工具的必選課程。 2.3.2 系統(tǒng)原理圖繪制與 pcb 印刷線路板制作 采用 protel99se 軟件繪制原理圖和 pcb 的主要步驟如下所述： 1. 建立系統(tǒng)所需原件庫(kù)； 2. 加載所建原件庫(kù)到工程項(xiàng)目中； 3. 在原理圖頁(yè)面中放置所需元器件并按照電氣性能連接各元件； 4. 建立原件封裝庫(kù)并加載到工程文件中； 5. 繪制好電路后進(jìn)行 erc 電氣檢測(cè)，并生成網(wǎng)絡(luò)表； 6. 在工程中建立 pcb 文件，導(dǎo)入生成的網(wǎng)絡(luò)表； 7. 按照網(wǎng)絡(luò)飛線提示繪制 pcb，最后完成 drc 檢測(cè)13。 設(shè)置 s1s2s3 按照如上步驟最終完成繪制的電路圖與 pcb 圖分別如圖 2-11、2-

28、12 所示。 圖 2-11 系統(tǒng)電路原理圖 圖 2-12 系統(tǒng) pcb 印刷線路板圖 第第 3 章章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)軟件部分主程序流程圖如圖 3-1 所示 圖 3-1 系統(tǒng)主程序流程圖 3.23.2 系統(tǒng)系統(tǒng)顯示部分流程圖顯示部分流程圖 系統(tǒng)示子程序主要是來(lái)判斷是否需要顯示,以及如何去顯示,也是十分重要的 程序之一。設(shè)計(jì)流程圖如圖 3-2 所示。 圖 3-2 系統(tǒng)顯示部分流程圖 3.33.3 系統(tǒng)系統(tǒng)按鍵調(diào)整部分流程圖按鍵調(diào)整部分流程圖 鍵盤電路設(shè)計(jì)成 4x4 矩陣式，在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編 碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行

29、功能選擇或數(shù)據(jù)處理。設(shè)計(jì)流 程圖如圖 3-3 所示。 圖 3-3 按鍵調(diào)整程序流程圖 第四章第四章系統(tǒng)的制作、安裝與調(diào)試系統(tǒng)的制作、安裝與調(diào)試 4.1 系統(tǒng)的調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試 電路板實(shí)物做完以后，接下來(lái)的工作就是調(diào)試。這是理論指導(dǎo)實(shí)踐最重要的 一步。調(diào)試工作需要耐心與恒心。所以在調(diào)試過(guò)程中必須保持冷靜的頭腦，較強(qiáng) 的電路分析能力。一個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試需要軟硬件結(jié)合調(diào)試。 在軟硬件結(jié)合調(diào)試的過(guò)程中所遇到的問(wèn)題： 1、電子電路的設(shè)計(jì)中對(duì)各種影響因素的考慮不夠完全，比如在對(duì)過(guò)電壓情況 的處理中未作防范措施。 2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，有待改善。比如系統(tǒng)的超量程信號(hào)直接由單片機(jī)送入 報(bào)警電路，沒(méi)有設(shè)計(jì)保護(hù)電路再入

30、單片機(jī)處理后送入報(bào)警電路。 3、沒(méi)有擴(kuò)展更多電路，如溫度顯示功能，通訊接口電路與上位機(jī)（pc 機(jī)） 進(jìn)行通訊，上位機(jī)顯示功能從而將大量的商品數(shù)據(jù)存于上位機(jī)，然后通過(guò)串口或 并口通訊與電子稱相連，達(dá)到遠(yuǎn)距離控制的目的。 4、對(duì)各種實(shí)用芯片價(jià)格了解不夠，選擇上任有欠缺，如所選的稱重傳感器價(jià) 格較貴。這些都為我今后的學(xué)習(xí)和工作留下了積極的影響。 4.2 實(shí)物效果顯示實(shí)物效果顯示 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 薛均義,張彥斌.mcs-516 系列單片微型計(jì)算機(jī)及應(yīng)用m.西安交通大 學(xué)出版社,1999 2 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì) 組編.單片機(jī)原理與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社. 2001 3 黃繼昌傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)

31、例a，人民郵電出版社，1998 4 郭永貞， 數(shù)字電子技術(shù)m 西安電子科技大學(xué)出版社 2000 5 楊金巖等.8051 單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接口擴(kuò)展技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例m人民郵 電出版社，2005 6 張齊，杜群貴.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)m.電子工業(yè)出版社，2007 7 李廣弟 單片機(jī)基礎(chǔ)m,北京航空航天大學(xué)出版社,2001 8 于京51 系列單片機(jī) c 程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用方案m 中國(guó)電力出版社 2002. 9 張齊，杜群貴 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)m.電子工業(yè)出版社， 2004 10 張洪潤(rùn) 電子線路與電子技術(shù)m.清華大學(xué)出版社，2005 11 童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m. 高等教育出版社,2006

32、12胡海學(xué).單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)m.電子工業(yè)出版社,2005. 13 及力，protel99se 原理圖與 pcb 設(shè)計(jì)教程m電子工業(yè)出版社， 2004. 14 戴佳， 51 單片機(jī) c 語(yǔ)言設(shè)計(jì)實(shí)例精講m 電子工業(yè)出版社 2006 15 integrated circuits data handbook 80c51-based 8-bit microcontrollers philips,1992 致謝致謝 四年的本科學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束,在本人做畢業(yè)設(shè)計(jì)中，得到了我的導(dǎo)師的悉 心指導(dǎo)和無(wú)私幫助。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和謙和的為人給我留下了深刻的印象。 本課題在選題及研究過(guò)程中得到姜慧老師的悉心指

33、導(dǎo)。姜老師多次詢問(wèn)研究 進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。姜老師一 絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不儀授我以文，而且教我做 人，雖歷時(shí)三載，卻給以終生受益無(wú)窮之道。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題 全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在傳感器的基本原理、傳感器的實(shí)際應(yīng)用，以及在常用傳 感器設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都能向前邁了一人步，為日后成為合格的應(yīng)用型人 才打下良好的基礎(chǔ)。我在姜老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論知 識(shí)，極大地提高了實(shí)踐能力，并對(duì)當(dāng)前電了領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定 的了解，這對(duì)我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)傳感器

34、方面的知識(shí)有極人的幫助。在此，我衷心 感謝姜慧老師的指導(dǎo)和支持。在未來(lái)的工作和學(xué)習(xí)中，我將以更好的成績(jī)來(lái)回報(bào) 老師。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過(guò)人學(xué)生生活的機(jī)電工程系全體老師和同 學(xué)門，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本 文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完 成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的 謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們！ 附錄附錄 程序代碼程序代碼 系統(tǒng)部分代碼： void shizhong_hanshu() init(); init_ds1302();/初始化芯片 init_1602();/初始化 lcd while(1) if(du_k2=0) dianzhicheng_hanshu(); /跳去運(yùn)行電子稱 tmpchange(); /溫度轉(zhuǎn)換 wendu_100bei=tmp(); /獲得溫度 show_date(); keyscan(); if(shi=clock_shi) tr1=1; if(status=1)/鬧鐘狀態(tài) a