單片機(jī)電子秤畢業(yè)論文(李艷新)(已改)

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： 李艷 指 導(dǎo) 教 師： 姜慧 定稿日期： 2013 年 11 月 27 日 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 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(pán)、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

2、的影響越來(lái)越大，廣受歡迎。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2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 41.1 課題背景與研究意義

3、 .41.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求.51.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.51.4 電子秤的主要組成 .81.4.1 電子秤的基本結(jié)構(gòu) .81.4.2 電子秤的工作原理 .81.4.3 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) .10102.1 系統(tǒng)元器件選型及參數(shù)介紹.102.1.1 系統(tǒng)單片機(jī)選型 .102.1.2 系統(tǒng)傳感器選型 .112.1.3 系統(tǒng) AD 轉(zhuǎn)換芯片選擇 .122.1.4 LCD 字符液晶顯示.142.1.5 系統(tǒng)時(shí)鐘芯片選擇.142.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).152.2.1 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì).152.2.2 系統(tǒng)單片機(jī)主控電路設(shè)計(jì).162.2.3 系統(tǒng)顯示部分電路設(shè)計(jì)

4、.172.2.4 系統(tǒng)超重報(bào)警指示電路設(shè)計(jì).182.2.5 系統(tǒng)按鍵輸入電路設(shè)計(jì).182.3 系統(tǒng)硬件電路的繪制與 PCB 線路板制作.202.3.1 Protell 99 SE 軟件介紹.202.3.2 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 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33.1 系統(tǒng)主程序流程圖.233.2 系統(tǒng)顯示部分流程圖.233.3 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 .25254.1 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

5、程序代碼 .2828 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4第第 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)

6、量以及加強(qiáng)企業(yè)管理、改善經(jīng)營(yíng)管理等多方面的作用。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?，F(xiàn)今電子

7、衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(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。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 51.2 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

8、稱的基本功能基礎(chǔ)上擴(kuò)展了電子日歷及時(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(pán)輸入和點(diǎn)陣式液晶顯示，主要使用 4*4 矩陣鍵盤(pán)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

9、，主要由 SC1010B 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： 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6數(shù)據(jù)采集AD 轉(zhuǎn)換單

10、片機(jī)處理LED 顯示圖 1-1 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

11、二 在前一種方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，增加一鍵盤(pán)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(pán)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)增加信號(hào)采集強(qiáng)度

12、 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7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(pán)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)功能得

13、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(pán)控制LCD 顯示 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 81.4 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)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它是把支承力變換

14、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)的影響要小；能在較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、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存

15、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， 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9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(pán)和各功能開(kāi)關(guān)，根據(jù)鍵盤(pán)輸入內(nèi)容和各種功能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來(lái)

16、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。電子衡器的最大稱量 Max 可以用總分度數(shù) n 與分度值 d

17、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) 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10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。SCLK：串行時(shí)鐘，輸入； I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)

18、據(jù)線；CE：輸入信號(hào)，在讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE 開(kāi)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(xiě)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

19、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 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17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)后續(xù)電路負(fù)載過(guò)高 USB 供電不足時(shí)電解電容 C

20、4 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

21、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， 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18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)，S1 為復(fù)位按鍵，復(fù)位按鍵按下后，復(fù)位端通過(guò)

22、 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 XT

23、AL1 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 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 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)節(jié)亮度；4 腳、5 腳、6 腳為液晶片選

24、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，蜂鳴器停止報(bào)警。報(bào)警指示電路如圖 2-9 所示。圖 2-9 報(bào)警指示

25、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(pán)實(shí)現(xiàn)，矩陣鍵盤(pán)電路如圖 2-10 所示。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20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(kāi)機(jī)檢測(cè)托盤(pán)重量，并將托盤(pán)重量清零（即電子秤每次開(kāi)機(jī)后檢測(cè)托盤(pán)重量，并程序中自動(dòng)將托盤(pán)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(pán)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，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、

26、單價(jià)、總價(jià)。電子日歷時(shí)鐘鍵盤(pán)面板： 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21對(duì)應(yīng)矩陣鍵盤(pán)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關(guān)專業(yè) EDA 工具的必選課程。2.3.2 系

27、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 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22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、2-12 所示。 圖 2-11 系統(tǒng)電

28、路原理圖 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23圖 2-12 系統(tǒng) PCB 印刷線路板圖 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24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。 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25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(pán)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

29、根據(jù)編碼將鍵盤(pán)代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，再進(jìn)行功能選擇或數(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 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 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

30、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 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27參考文獻(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,19992 中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì) 組編

31、.單片機(jī)原理與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.20013 黃繼昌傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例A，人民郵電出版社，19984 郭永貞， 數(shù)字電子技術(shù)M 西安電子科技大學(xué)出版社 20005 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，20077 李廣弟 單片機(jī)基礎(chǔ)M,北京航空航天大學(xué)出版社,20018 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，200410 張洪潤(rùn) 電子線路與電子技術(shù)M.清華大學(xué)出版社，200511 童詩(shī)白

32、，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 高等教育出版社,200612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 200615 INTEGRATED CIRCUITS DATA HANDBOOK 80C51-based 8-bit microcontrollers PHILIPS,1992 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 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

33、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(kāi)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

34、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(mén)，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(kāi)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！ 湖南電氣職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29附錄附錄 程序代碼程序代碼系統(tǒng)部分代碼：voi

35、d shizhong_hanshu()init();Init_DS1302();/初始化芯片init_1602();/初始化 lcdwhile(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)&(fen=clock_fen)&(status=2)&(miao5)clock_flag=1;TR1=1;if(status=1)/鬧鐘狀態(tài) A 解除鬧鐘clock_flag=0;clock=1;TR1=0;