數(shù)字身高體重測量儀論文

1、-學(xué)科 0805本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計題目中文： 體重及超聲波遠(yuǎn)距測高儀-體重檢測 英文：Weight and ultrasonic distance altimeter -weight detection 姓 名 學(xué) 號院 系工程與設(shè)計學(xué)院 專業(yè)、年級 指導(dǎo)教師兆仁 二一四年 五月師大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)展研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除設(shè)計中已經(jīng)注明引用的容外，本設(shè)計不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本設(shè)計的研究做出重要奉獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)

2、果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 二一四年 五 月 二十 日. z-師大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計題目體重及超聲波遠(yuǎn)距測高儀-體重檢測 作 者 姓 名所屬院、專業(yè)、年級 指導(dǎo)教師、職稱兆仁 高工預(yù)計字?jǐn)?shù) 7000開題日期選題的目的和意義:在人類文明的歷次產(chǎn)業(yè)革命中，傳感技術(shù)一直扮演著先行官的重要角色，它是貫穿各個技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，在人們可以想象的所有領(lǐng)域中，它幾乎無所不在。傳感器是世界各國開展最快的產(chǎn)業(yè)之一，在各國有關(guān)研究、生產(chǎn)、應(yīng)用部門的共同努力下，傳感器技術(shù)得到了 飛速的開展和進(jìn)步。但限于目前的技術(shù)水平，人們可以具體利用的傳感器技術(shù)還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃開展而又

3、有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，而體重及超聲波遠(yuǎn)距測高儀就使用了傳感器技術(shù)。隨著人們生活水平的提高，超聲波身高體重測量儀在快速體檢領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，隨著智能化，現(xiàn)代化，機器人技術(shù)的開展，超聲波身高體重測量儀在人體成長分析，人體發(fā)育，身體素質(zhì)方面的綜合測評中起到很大的作用。隨著環(huán)境的惡化，人們生活壓力的增大，人們的安康狀況不斷惡化，每個人都更加注重自身的身體狀況，根據(jù)市場的要求，各地的體檢中心如雨后春筍般開展壯大，對高質(zhì)量，快速體檢要求越來越高。本選題所設(shè)計的超聲波身高體重測量儀在測量時不僅可以測量身高體重，同時還可以進(jìn)展體溫測量和指紋識別，它能全自動測量人的身高體重，并且根據(jù)你的營養(yǎng)狀態(tài)，及在你現(xiàn)在的

4、身高體重下，您的正常體重圍，使你對自己的生長狀況一目了然，更好更合理的搭配自己的飲食，安康的成長。展望未來，體重及超聲波遠(yuǎn)距測高儀會有很大的開展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向開展，未來的體重及超聲波測高儀將與自動化、智能化接軌，形成具有多種功能的儀器。隨著技術(shù)的進(jìn)步，體重及超聲波遠(yuǎn)距測高儀將在未來發(fā)揮更大的作用。. z-主要研究容：超聲波測身高的原理是利用超聲波的發(fā)射和承受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。實用的測身高方法有兩種，一種是在被測身高離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測身高儀。此次設(shè)計采用反射波

5、方式。其次便是利用壓力傳感器對人體體重的測量以及在顯示屏上進(jìn)展顯示。應(yīng)到達(dá)的技術(shù)指標(biāo)或要求：超聲波測高精度1cm，測量圍2cm-4m稱重精度1kg，測量圍1kg-200kg要求測量準(zhǔn)確，能同時在顯示屏上顯示出來。主要設(shè)計方法或技術(shù)路線：1.利用超聲波測高前先用超聲波測出發(fā)射頭與地面的高度H1并存入單片機，然后將被測物體移入測量區(qū)測得上外表距離H2，用單片機算出兩者之差就是被測物體的實際高度。2.可以通過把超聲波測高與稱體重集中于一體來測量人體身高與體重，再根據(jù)得出的數(shù)據(jù)自動計算出肥胖指標(biāo)。3.體重測量則是將壓力信號轉(zhuǎn)化成為電信號后通過放大電路與轉(zhuǎn)換電路將被測量物體的體重顯示出來。完本錢課題應(yīng)具

6、備的環(huán)境軟件、硬件：軟件：Keil uVision4硬件：51單片機開發(fā)板、STC89C52RC芯片各階段任務(wù)安排：2021年1月 完成開題報告與準(zhǔn)備工作，確立設(shè)計方案2021年2月 程序編寫完成軟件設(shè)計與相應(yīng)的硬件設(shè)計2021年3月 進(jìn)展系統(tǒng)調(diào)試與進(jìn)一步的完善系統(tǒng)2021年4月 整理畢業(yè)設(shè)計的相關(guān)資料，完成畢業(yè)論文2021年5月 畢業(yè)設(shè)計辯論. z-主要參考資料：1.?傳感器與檢測技術(shù)? 宋文緒 高等教育 20042.?傳感器原理與應(yīng)用課程設(shè)計指南? 何* 斌 工業(yè)大學(xué) 20213.?傳感器設(shè)計根底課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計指南? 單成祥 ，牛彥文，春 國防工業(yè) 20074.紅外溫度傳感器的設(shè)計與實

7、現(xiàn) 遠(yuǎn)金，程永進(jìn)，吳雄偉 ?紅外?期刊20065. 超聲波高度測量器的設(shè)計 樓然苗 ?微計算機信息?期刊 20066.智能壓力傳感器的設(shè)計 國玉 工業(yè)大學(xué)20047.知網(wǎng)指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師簽名:. z-開題報告會紀(jì)要時間地點與會人員*職務(wù)職稱*職務(wù)職稱*職務(wù)職稱會議記錄摘要： 會議主持人簽名：記錄人簽名：年 月 日指導(dǎo)小組意見負(fù)責(zé)人簽名：年 月 日學(xué) 院 意 見負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日. z- *師大學(xué)工程與設(shè)計學(xué)院指導(dǎo)教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計情況登記表論文設(shè)計題目 體重及超聲波遠(yuǎn)距測高儀-體重檢測學(xué)生所屬專業(yè)、年級指導(dǎo)教師兆仁職稱高工學(xué)歷學(xué)士指導(dǎo)時間指導(dǎo)地點指導(dǎo)容學(xué)生簽名備注. z-師大學(xué)本科畢

8、業(yè)設(shè)計評審表畢業(yè)設(shè)計題 目體重及超聲波遠(yuǎn)距測高儀-體重檢測作者所屬院、專業(yè)、年級指導(dǎo)教師、職稱兆仁 高工字 數(shù)10000定稿日期2021.5.1中文摘要在如今體檢過程中，身高和體重是必要的測量局部。傳統(tǒng)的測量方法是通過壓降式的測高和秤盤式稱重讀數(shù)，與傳統(tǒng)測量方法相比，本設(shè)計采用超聲波非接觸式的測高，并由液晶直接顯示即時的身高和體重數(shù)據(jù)。這就使得該設(shè)計具有實時性，能相當(dāng)快捷的得出身高體重值，給體檢過程帶來很大方便。本設(shè)計是基于單片機STC89C52的測量系統(tǒng)，包括測高和稱重兩個模塊。其中測量身高量程為2m，稱重量程為200kg，能實現(xiàn)絕大多數(shù)測量要求。測高局部采用超聲波測距原理測量，稱重局部用稱

9、重傳感器連接專用稱重AD-H*711測量重量，由液晶1602顯示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，實現(xiàn)了智能化測量，使本設(shè)計具有實用價值。關(guān)鍵詞STC89C52 超聲波測高 H*711 液晶1602英文摘要In the e*amination process,measurement part is necessary for height and weight.The traditional measurement method is the pressure drop through the way of height,weighting scale reading way,pared with the tradi

10、tional measurement method,the design uses the non-contact height ultrasonic, displaying real-time height-weight data by the liquid crystal. It makes the design has the advantages of real-time, can quickly get height and weight values, which brings great convenience for the e*amination process.The de

11、sign of measurement system is based on STC89C52 microcontroller,including the height and weight of two modules. The measurement of the height range for 2m, weighing range for 200kg, to achieve the most measurement requirements. Measurement of ultrasonic ranging principle using altimetry, weighing se

12、nsor connected weighing AD-H*711 measurement by weight, LCD-1602 display digital data,and realize intelligent measurement,the design has practical value.關(guān)鍵詞STC89C52ultrasonicaltimeterH*711LCD-1602畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評定成績 評審基元評審要素評審涵總分值實評分選題質(zhì)量28%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，表達(dá)學(xué)科、專業(yè)特點和綜合訓(xùn)練的根本要求9選題恰當(dāng)題目規(guī)模適當(dāng)5題目難易度適中5聯(lián)系實際題目與生產(chǎn)

13、、科研、實驗室建立等實際相結(jié)合，具有一定的實際價值9能力水平30%綜合運用知識能力能將所學(xué)專業(yè)知識和機能用與畢業(yè)設(shè)計中；設(shè)計容有適當(dāng)?shù)纳疃取V度和難度5應(yīng)用文獻(xiàn)資料能力能獨立查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，能對本設(shè)計所涉及的有關(guān)研究狀況及成果歸納、總結(jié)和恰當(dāng)運用5實驗設(shè)計能力能運用本學(xué)科常用的研究方法，選擇合理可行的方案，能對實際問題進(jìn)展分析，進(jìn)展實驗設(shè)計，具有較強的動手能力5計算能力原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng)；能進(jìn)展本專業(yè)要求的計算，理論依據(jù)正確，數(shù)據(jù)處理方法和處理結(jié)果正確5計算機應(yīng)用能力能根據(jù)設(shè)計題目要求編程上機或使用專業(yè)應(yīng)用軟件完成設(shè)計任務(wù)5分析能力能對設(shè)計工程進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析或?qū)嶒灲Y(jié)果進(jìn)展綜合分析5設(shè)計質(zhì)量

14、32%插圖或圖紙質(zhì)量能用計算機繪圖，且繪制圖紙表格符合標(biāo)準(zhǔn)5說明書撰寫水平設(shè)計說明書齊全；概念清楚，容正確，條理清楚，語言流暢，構(gòu)造嚴(yán)謹(jǐn)；篇幅到達(dá)學(xué)校要求12規(guī)化程度設(shè)計的格式、圖紙、數(shù)據(jù)、用語、量和單位、各種資料引用和運用規(guī)化，符合標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)計欄目齊全合理5成果的實用性與科學(xué)性較好地完成設(shè)計選題的目的要求，成果富有一定的理論深度和實際運用價值 5創(chuàng)見性具有創(chuàng)新意識，設(shè)計具有一定的創(chuàng)新性5外文資料翻譯10%外文應(yīng)用能力能搜集、閱讀、翻譯、歸納、綜述一定量的本專業(yè)外文資料與外文摘要，并能加以運用，表達(dá)一定的外語水平，譯文漢字?jǐn)?shù)1500-200010總成績：評定等級：指導(dǎo)教師評審意見：指導(dǎo)教師簽名：

15、說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，總成績90100分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。假設(shè)譯文成績?yōu)榱悖瑒t不計總成績，評定等級記為不及格。師大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計辯論記錄表畢業(yè)設(shè)計題 目體重及超聲波遠(yuǎn)距測高儀-體重檢測作者所屬院、專業(yè)、年級工程與設(shè)計學(xué)院電子信息工程專業(yè)2021年級指導(dǎo)教師、職稱兆仁 高工辯論會紀(jì)要時間地點辯論小組成員*職務(wù)職稱*職務(wù)職稱*職務(wù)職稱辯論中提出的主要問題及答復(fù)的簡要情況記錄：會議主持人簽名：記錄人簽名：年 月 日 . z-答辯小組意見評語：評定等級：負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日學(xué)院意見評語：畢

16、業(yè)設(shè)計學(xué)院最終評定等級：負(fù)責(zé)人簽名： 學(xué)院公章 年 月日學(xué)校意見評語：評定等級：負(fù)責(zé)人簽名： 年 月日. z-目 錄摘要1Abstract21 引言31.1 選題背景及目的31.2 總體方案設(shè)計與論證41.2.1 設(shè)計任務(wù)41.2.2 設(shè)計容41.2.3 方案論證與選擇42 硬件電路設(shè)計62.1 主控電路62.2 超聲波測高模塊電路72.2.1 超聲波傳感器及其測高原理72.2.2 超聲波傳感器電氣參數(shù)及其時序圖82.3 壓力傳感器稱重模塊102.3.1 壓力傳感器102.3.2 稱重AD轉(zhuǎn)換芯片112.3.3 稱重局部AD轉(zhuǎn)換根本原理132.3.4 稱重傳感器重量標(biāo)定152.4 LCD160

17、2液晶顯示模塊162.4.1 LCD1602介紹162.4.2 LCD1602主要技術(shù)參數(shù)及其時序圖173 系統(tǒng)軟件設(shè)計203.1 單片機初始化程序設(shè)計203.2 超聲波測高模塊程序設(shè)計203.3 測體重程序設(shè)計223.4 液晶顯示模塊程序設(shè)計22結(jié)論24參考文獻(xiàn)25附錄26致51. z-體重及超聲波遠(yuǎn)距離測高儀-體重檢測專業(yè)：電子信息工程 年級：2021級 ：練摘 要在如今體檢過程中，身高和體重是必要的測量局部。傳統(tǒng)的測量方法是通過壓降式的測高和秤盤稱重讀數(shù)，與傳統(tǒng)測量方法相比，本設(shè)計采用超聲波非接觸式的測高，并由液晶直接顯示即時的身高和體重數(shù)據(jù)。這就使得該設(shè)計具有實時性，能很快捷的得出身高

18、體重值，給體檢過程帶來很大方便。本設(shè)計是基于單片機STC89C52的測量系統(tǒng)，包括測高和稱重兩個模塊。其中測量身高量程為2m，稱重量程為200kg，能實現(xiàn)絕大多數(shù)測量要求。測高局部采用超聲波測距原理測量，稱重局部用稱重傳感器連接專用稱重AD-H*711測量重量，由液晶1602顯示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，實現(xiàn)了智能化測量，使本設(shè)計具有實用價值。關(guān)鍵詞：STC89C52超聲波測高H*711液晶1602AbstractIn the e*amination process,measurement part is necessary for height and weight.The traditional meas

19、urement method is the pressure drop through the way of height,weighting scale reading way,pared with the traditional measurement method,the design uses the non-contact height ultrasonic, displaying real-time height-weight data by the liquid crystal. It makes the design has the advantages of real-tim

20、e, can quickly get height and weight values, which brings great convenience for the e*amination process.The design of measurement system is based on STC89C52 microcontroller,including the height and weight of two modules. The measurement of the height range for 2m, weighing range for 200kg, to achie

21、ve the most measurement requirements. Measurement of ultrasonic ranging principle using altimetry, weighing sensor connected weighing AD-H*711 measurement by weight, LCD-1602 display digital data,and realize intelligent measurement,the design has practical value.Keywords:STC89C52ultrasonicaltimeterH

22、*711LCD-16021 引言1.1 選題背景及目的隨著社會的開展，人們生活水平不斷提升，與身體狀況相關(guān)的方面越來越得到人們的關(guān)注。而身高與體重的變化則是身體狀況最為直接的表現(xiàn)，因此身高體重便成為必要的測量容。身高體重測量儀現(xiàn)以不止用于醫(yī)療、體檢部門，而是可以廣泛應(yīng)用于群眾的儀器，因此身高體重測量儀的研究和設(shè)計有非常廣闊的前景。本設(shè)計的身高體重一體化測量儀可以同時測量身高和體重數(shù)據(jù)，并實時的在屏幕上顯示，大大提高了使用效率。本設(shè)計的儀器系統(tǒng)功耗低，運行情況良好而可靠，能利用最少的資源進(jìn)展高精度的測量，信息性能可靠，操作便利，可以方便的獲取結(jié)果，在實際的使用中獲得了理想的效果，有重要的研究意義

23、。身高的測量使用非接觸式的超聲波來完成。超聲波指向性強,能量消耗緩慢,在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn),因此超聲波經(jīng)常用于障礙物的距離測量。由于超聲波可做到無接觸檢測距離,這一特性用在人體或其它物體高度的測量上會變得非常方便。而且超聲波傳感器具有構(gòu)造簡單、體積小、信號處理可靠等特點。因此本設(shè)計也是利用超聲波來測量高度。體重的測量采用應(yīng)變式壓力傳感器做成電子稱來測量重量。和傳統(tǒng)秤相比較，電子秤利用新型傳感器、高精度AD轉(zhuǎn)換器件、單片機設(shè)計實現(xiàn)，具有精度高、功能強等特點，因此電子稱逐漸取代傳統(tǒng)型的機械杠桿測量秤，成為測量領(lǐng)域的主流產(chǎn)品1。本課題設(shè)計的電子秤具有根本稱重、顯示功能。該電子秤的測量圍為0-200

24、Kg，測量精度到達(dá)1kg，有高精度，低本錢，易攜帶的特點。1.2 總體方案設(shè)計與論證 設(shè)計任務(wù)1題目：數(shù)字身高體重測量儀2測量要求：超聲波測高精度1cm，測量圍2cm-4m稱重精度1kg，測量圍1kg-200kg要求測量準(zhǔn)確，能同時在顯示屏上顯示出來。 設(shè)計容外圍設(shè)備：151單片機最小系統(tǒng)開發(fā)板 2STC89C52主芯片3超聲波測距模塊 4壓力傳感器稱重模塊 5AD轉(zhuǎn)換模塊 61602液晶顯示模塊 方案論證與選擇 方案一：采用FPGA控制，超聲波測距，電容式傳感器稱重，數(shù)碼管顯示數(shù)值。方案二：采用51單片機控制，超聲波測距，應(yīng)變式傳感器稱重，1602液晶顯示數(shù)值。以上兩個方案主要是控制芯片，稱

25、重傳感器和顯示設(shè)備的選擇問題?，F(xiàn)就各個選擇做以下論證。FPGA功能強大，端口多，適于多從控制，但數(shù)據(jù)處理較復(fù)雜，且價格昂貴；51單片機設(shè)計簡單，易于控制，價格廉價，且能完成要求的所有工作，因此選擇51單片機控制。電容式傳感器耗電量少,造價低,但準(zhǔn)確度只有1/2001/500；電阻應(yīng)變式傳感器的稱量圍為300g至數(shù)千kg,計量準(zhǔn)確度達(dá)1/10001/10000,構(gòu)造較簡單,可靠性較好，因此選擇電阻應(yīng)變式傳感器，且采用全橋式等臂電橋電路。采用數(shù)碼管現(xiàn)實的話，需要兩組數(shù)碼管分別顯示身高和體重數(shù)值，消耗功率大，且占用較多的I/O口資源；采用1602液晶顯示，可以分兩行同時清晰直觀地顯示身高體重結(jié)果及必

26、要的信息，因此選擇1602液晶顯示作為顯示屏。綜上所述，選擇方案二更為合理、經(jīng)濟(jì)。2 硬件電路設(shè)計2.1 主控電路 我們主控制電路采用STC89C52芯片，STC89C52RC單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇2。主要特性如下3：1.工作電壓：5.5V3.3V5V單片機/3.8V2.0V3V單片機2.增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.3.工作頻率圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的080MHz，實際工作頻率可達(dá)48

27、MHz4.片上集成512字節(jié)RAM5.用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)6.具有EEPROM功能7. ISP在系統(tǒng)可編程/IAP在應(yīng)用可編程，無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口R*D/P3.0,T*D/P3.1直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片8.通用I/O口32個，復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。9.共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T210.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒11.具有看門狗功能12.工作溫

28、度圍：-40+85工業(yè)級/075商業(yè)級13.通用異步串行口UART，還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART14. PDIP封裝其管腳定義如圖2.1所示。圖2.1 STC89C52 管腳圖 2.2 超聲波測高模塊電路 超聲波傳感器及其測高原理超聲波是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差t,然后求出距離S=Ct/2，式中的C為超聲波波速。利用超聲波測高前先用超聲波測出發(fā)射頭與地面的高度H1并存入單片機，然后將被測物體移入測量區(qū)測得上外表距離H2，用單片機算出兩者之差就是被測物體的實際高度。超聲波測高系統(tǒng)原理如圖2.2所示。圖2.2 超聲波測高原理圖我們使用的是模

29、塊化的超聲波HC-SR04測距，HC-SR04超聲波測距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高到3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路4。其根本工作原理如下：(1)采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號;(2)模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回；(3)有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S)/2; 超聲波傳感器電氣參數(shù)及其時序圖超聲波測距模塊電氣參數(shù)如下表2.1所示：表2.1 電氣參數(shù)超聲波時序圖如圖2.3所示：圖2.3 超聲

30、波時序圖 以上時序圖說明我們只需要提供一個10uS以上的脈沖觸發(fā)信號，該模塊部將發(fā)出8個40KHZ周期電平并檢測回波。一旦檢測到有回波則輸出回響信號?；仨懶盘柕拿}沖寬度與所測得距離成正比。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。在本設(shè)計中單片機的P3.3腳提供一個16us的高電平給TRIG口，通過模塊自動測距承受ECHO的回響高電平信號給P3.2腳，因此用ECHO高電平持續(xù)時間t/58就是超聲波測得的距離Scm。HC-SR04模塊實物圖如圖2.4所示：圖2.4 HC-SR04模塊2.3 壓力傳感器稱重模塊 壓力傳感器稱重傳感器采用200kg的應(yīng)變式壓力稱重傳感器YZC-1B，

31、其部為4個應(yīng)變片構(gòu)成的電橋形式。其測量原理如圖2.5所示。當(dāng)垂直正壓力P作用于梁上時，梁產(chǎn)生形變， 圖2.5 傳感器受力工作原理電阻應(yīng)變片R1、R2受壓彎拉伸，阻值增加；R3、R4受壓縮，阻值減小。電橋失去平衡，產(chǎn)生不平衡電壓，不平衡電壓與作用在傳感器上的載菏P成正比，從而將非電量轉(zhuǎn)化成電量輸出5。R1、R2、R3和R4組成惠更斯電橋，將2對電阻應(yīng)變片的阻值變化轉(zhuǎn)變成輸出電壓，其工作原理如圖2.6所示。圖2.6 測量電橋原理傳感器實物圖如以下圖所示：圖2.7 稱重傳感器 稱重AD轉(zhuǎn)換芯片H*711是一款專為高精度稱重傳感器而設(shè)計的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)

32、壓電源、片時鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強等優(yōu)點、降低了電子秤的整機本錢，提高了整機的性能和可靠性。該芯片與后端MCU芯片的接口和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅(qū)動，無需對芯片部的存放器編程。輸入選擇開關(guān)可任意選取通道A或通道B，與其部的低噪聲可編程放大器相連。通道A的可編程增益為128或64，對應(yīng)的滿額度差分輸入信號幅值分別為20mV或40mV。通道B則為固定的64增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測6。芯片提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片的A/D轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無需另外的模擬電源。芯片的時鐘振蕩器不需要任何外接部件。上電自動復(fù)位功能簡化了

33、開機的初始化過程。圖2.8為H*711芯片應(yīng)用于體重測量的一個參考電路圖。該方案使用部時鐘振蕩器(*I=0)，10Hz的輸出數(shù)據(jù)速率(RATE=0)。電源2.75.5V直接取用與MCU 芯片一樣的供電電源。通道A與傳感器相連，通道B通過片外分壓電阻與電池相連，用于檢測電池電壓。圖2.8 H*711外部管腳圖H*711主要電氣參數(shù)如表2.2所示。表2.1 H*711電氣參數(shù)表參數(shù)條件及說明最小值典型值最大值單位滿額度差分輸入圍Vinp-V(inn)0.5(AVDD/GAIN)V輸入共模電壓圍AGND+0.6 AVDD-0.6V輸出數(shù)據(jù)速率使用片振蕩器，RATE=010Hz使用片振蕩器，RATE=

34、DVDD80外部時鐘或晶振，RATE=0fclk/1,105,920外部時鐘或晶振，RATE=DVDDfclk/138，240輸出數(shù)據(jù)編碼二進(jìn)制補碼800000 7FFFFF(HE*)輸出穩(wěn)定時間1RATE=0400mvRATE=DVDD50輸入零點漂移增益=1280.2增益=640.8輸入噪聲增益=128，RATE=050nV(rms)增益=128，RATE= DVDD90溫度系數(shù)輸入零點漂移增益=1287nV/增益漂移增益=1283ppm/輸入共模信號抑制比增益=128，RATE=0100dB電源干擾抑制比增益=128，RATE=0100dB輸出參考電壓VBG1.25V外部時鐘或晶振頻率1

35、 11.0592 30MHz電源電壓DVDD2.6 5.5VAVDD,VSUP2.6 5.5模擬電源電路含穩(wěn)壓電路正常工作1600uA斷電0.3數(shù)字電源電路正常工作100uA斷電0.2 稱重局部AD轉(zhuǎn)換根本原理如圖2.9所示H*711部方框圖，H*711可以在產(chǎn)生VAVDD和AGND電壓，即711模塊上的E+和E-電壓。該電壓通過VAVDD=VBG(R1+R2)/R2計算。VBG為模塊兒基準(zhǔn)電壓1.25vR1=20K,R2=8.2K，因此得出VAVDD=4.3V。在4.3V的供電電壓下200Kg的傳感器最大輸出電壓是4.3*2mV/V=8.6mV，經(jīng)過128倍放大后，最大電壓為8.6mV*12

36、8=1100.8mV。經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后輸出的24bit數(shù)字值最大為：1100.8mV*224/4.3V2147483。假設(shè)重力為AKg，A250 .顯示距離值S結(jié) 束Flag=0.Flag=1圖3.1 超聲波測高局部程序流程圖3.3 測體重程序設(shè)計壓力傳感器稱體重模塊核心局部是AD轉(zhuǎn)換，在AD轉(zhuǎn)換編程中，當(dāng)數(shù)據(jù)輸出管腳ADDO為高電平時，說明AD轉(zhuǎn)換器還未準(zhǔn)備好輸出數(shù)據(jù)，此時串口時鐘輸入信號ADSK應(yīng)為低電平。當(dāng)ADDO從高電平變低電平后，ADSK輸入24個時鐘脈沖。第一個時鐘脈沖的上升沿將讀出輸入24位數(shù)據(jù)的最高位，直到第24個時鐘脈沖完成，24位輸出數(shù)據(jù)從最高位至最低位逐位輸出完成。測體重局

37、部程序流程圖如圖3.2所示。開 始獲取AD值A(chǔ)D值轉(zhuǎn)換為重量顯示稱重數(shù)值結(jié) 束圖3.2 測體重局部程序流程圖3.4 液晶顯示模塊程序設(shè)計液晶顯示局部是整個實驗可以讀取結(jié)果的必要局部，因此也是整個程序的中心局部。我們使用的LCD1602液晶顯示局部程序流程圖包括以下圖3.3所示局部。開 始判忙函數(shù)忙則等待寫入命令函數(shù)寫入數(shù)據(jù)函數(shù)清屏函數(shù)寫入字符串函數(shù)寫入字符函數(shù)初始化函數(shù)結(jié) 束圖3.3 液晶顯示模塊程序流程圖結(jié) 論本次設(shè)計根本上到達(dá)了設(shè)計要求，使用非接觸式的超聲波測量距離，通過壓力傳感器稱重輸出電壓經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換可以實現(xiàn)人體重量的測量，使用1602液晶可以完整顯示身高體重測量值。在后期完善中，把超

38、聲波傳感器定位于2.5m高度，就可以測量出人體高度；稱重傳感器經(jīng)過重量標(biāo)定，就可以比較準(zhǔn)確的稱出重量。不過本設(shè)計依然存在缺乏之處，比方說超聲波測距太靈敏，人體只要稍微動一下就會引起測量高度的微小變化，無法得出穩(wěn)定數(shù)值；稱重局部稱重精度要求到達(dá)0.5kg，實際上為了稱出來的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，精度只有1kg。如果需要精度和準(zhǔn)確度都到達(dá)要求，選擇的硬件已經(jīng)可以滿足要求，只需要在程序局部再設(shè)計一下。希望在今后的學(xué)習(xí)中進(jìn)一步完善，使系統(tǒng)功能更加可靠。參考文獻(xiàn)1 何力民. 單片機高級教程M. ：航空大學(xué)，2021:18-19.2 文灼，MCS-51單片機程序設(shè)計M. ：機械工業(yè)，2006:76-77.3 林功，吳

39、飛青，王兵等單片機原理與應(yīng)用M：機械工業(yè)，2007:12.4 廣濤，基于超聲波傳感器的測距系統(tǒng)設(shè)計D. 微計算機信息，2006.5 杰，黃鴻. 傳感器檢測與技術(shù)M. ：高等教育，2002:108.6 浦方華，田作華. 一種基于H*711的高精度電子稱重儀A. 交通大學(xué)，電子信息與電氣工程學(xué)院. ，2002:40.7 承利. Protel D*P電路設(shè)計根底、案例篇M. ：中國鐵道，2021:100.8 Yam RCM,Tse PW,Li L,Tu P.Intelligent predictive decision support system for condition-based maint

40、enanceJ.International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2001,17(5).附 錄附錄A 設(shè)計實物圖. z-附錄B 設(shè)計總程序. z-*include /包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能存放器的定義*include*include*include*define uchar unsigned char*define uint unsigned int*define ulong unsigned longsbit RS = P23; /控制端口sbit RW = P24;sbit EN = P25;sbit TRIG=P33;sbit ECHO=P32;sbit ADDO = P35;sbit ADSK = P34;*define DataPort P0 /數(shù)據(jù)端口*d