電子體重秤測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、 衡器電子測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)電子秤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)衡器電子測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要 本文分析了電子衡器的現(xiàn)狀，提出了一種簡(jiǎn)易電子衡器的設(shè)計(jì)方案。本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的智能人體電子秤，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)集稱重顯示BMI為一體，以STC12單片機(jī)為主控芯片，外圍附有應(yīng)變傳感器、稱重電路、顯示電路和關(guān)鍵電路。制作了物理稱重秤，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)稱重系統(tǒng)的功能。關(guān)鍵詞：應(yīng)變傳感器； STC12單片機(jī)；體重指數(shù)計(jì)算目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc293221109 1 簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc293221109 h 一 HYPERLINK l

2、 _Toc293221110 一的背景及意義 PAGEREF _Toc293221110 h HYPERLINK l _Toc293221111 1.2 單片機(jī)在稱重秤中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc293221111 h 一 HYPERLINK l _Toc293221112 2 電子秤的設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc293221112 h 2 HYPERLINK l _Toc293221113 2.1 電子秤原理 PAGEREF _Toc293221113 h 2 HYPERLINK l _Toc293221114 2.2 電子秤的基本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc293221114

3、 h 2 HYPERLINK l _Toc293221115 2.2.1 承重傳力復(fù)位系統(tǒng) PAGEREF _Toc293221115 h 2 HYPERLINK l _Toc293221116 2.2.2 稱重傳感器 PAGEREF _Toc293221116 h 2 HYPERLINK l _Toc293221117 2.2.3 測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)顯示裝置 PAGEREF _Toc293221117 h 三 HYPERLINK l _Toc293221118 2.3 電子秤的計(jì)量性能 PAGEREF _Toc293221118 h 三 HYPERLINK l _Toc293221119 三的論

4、證與選擇 PAGEREF _Toc293221119 h HYPERLINK l _Toc293221120 3.1 控制器 PAGEREF _Toc293221120 h 四 HYPERLINK l _Toc293221121 3.2 數(shù)據(jù)采集 PAGEREF _Toc293221121 h 第四部分 HYPERLINK l _Toc293221122 3.2.1 傳感器 PAGEREF _Toc293221122 h 四的選擇 HYPERLINK l _Toc293221123 六技術(shù)指標(biāo) PAGEREF _Toc293221123 h HYPERLINK l _Toc293221124

5、3.2.3 放大電路模塊 PAGEREF _Toc293221124 h 六 HYPERLINK l _Toc293221125 3.2.4 A/D轉(zhuǎn)換器 PAGEREF _Toc293221125 h 七的選擇 HYPERLINK l _Toc293221126 3.3 顯示電路 PAGEREF _Toc293221126 h 第七部分 HYPERLINK l _Toc293221127 八的最小系統(tǒng)電路 PAGEREF _Toc293221127 h HYPERLINK l _Toc293221128 3.4.1 單片機(jī)STC12 PAGEREF _Toc293221128 h 9管腳圖

6、HYPERLINK l _Toc293221129 3.4.2 單片機(jī) PAGEREF _Toc293221129 h 九的基本連接電路 HYPERLINK l _Toc293221130 3.5 鍵盤電路 PAGEREF _Toc293221130 h 10 HYPERLINK l _Toc293221131 4 電子衡器的設(shè)計(jì)與制造。 PAGEREF _Toc293221131 h 10 HYPERLINK l _Toc293221132 4.1 實(shí)物設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293221132 h 10 HYPERLINK l _Toc293221133 4.2 物理加工圖紙 PAG

7、EREF _Toc293221133 h 11 HYPERLINK l _Toc293221134 4.2.1 稱重秤塊 PAGEREF _Toc293221134 h 11 HYPERLINK l _Toc293221135 4.2.2 稱重秤踏板 PAGEREF _Toc293221135 h 11 HYPERLINK l _Toc293221136 4.2.3 稱重秤座 PAGEREF _Toc293221136 h 12 HYPERLINK l _Toc293221137 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293221137 h 12 HYPERLINK l _Toc29322

8、1138 5.1 初始化及主程序模塊 PAGEREF _Toc293221138 h 12 HYPERLINK l _Toc293221139 5.2 按鍵模塊 PAGEREF _Toc293221139 h 13 HYPERLINK l _Toc293221140 5.3 顯示模塊 PAGEREF _Toc293221140 h 13 HYPERLINK l _Toc293221141 5.4 AD轉(zhuǎn)換模塊 PAGEREF _Toc293221141 h 14 HYPERLINK l _Toc293221142 6 硬件和軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc293221142 h 14 HYP

9、ERLINK l _Toc293221143 6.1 軟件部分 PAGEREF _Toc293221143 h 14 HYPERLINK l _Toc293221144 6.2 硬件部分 PAGEREF _Toc293221144 h 15 HYPERLINK l _Toc293221145 結(jié)束語(yǔ) PAGEREF _Toc293221145 h 16 HYPERLINK l _Toc293221146 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc293221146 h 17 HYPERLINK l _Toc293221147 附錄 PAGEREF _Toc293221147 h 18 HYPERLIN

10、K l _Toc293221148 發(fā)送 PAGEREF _Toc293221148 h 221 簡(jiǎn)介1.1 選題背景及意義它是質(zhì)量測(cè)量領(lǐng)域的一個(gè)重要參數(shù)。稱重技術(shù)自古以來(lái)就為人們所重視。在公元前，為了估計(jì)交換的貨物數(shù)量，人們首先用木頭或泥土制成的容器來(lái)計(jì)量交換的貨物。后來(lái)，一個(gè)簡(jiǎn)單的尺度被用來(lái)衡量質(zhì)量。秤是最常見和流行的測(cè)量設(shè)備。電子秤取代機(jī)械秤是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然規(guī)律。低成本、高智能化的電子秤無(wú)疑具有極其廣闊的市場(chǎng)前景1。稱重技術(shù)自古以來(lái)就為人們所重視。作為一種計(jì)量手段，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、外貿(mào)等各個(gè)領(lǐng)域，與人們的生活息息相關(guān)。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展；測(cè)量方法從模擬

11、測(cè)量發(fā)展到數(shù)字測(cè)量；計(jì)量特點(diǎn)正在從單參數(shù)計(jì)量向多參數(shù)計(jì)量發(fā)展，特別是快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究和應(yīng)用。通過分析近年來(lái)電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展和國(guó)外市場(chǎng)的需求，電子衡器的總體發(fā)展趨勢(shì)是小型化、模塊化、集成化和智能化。其技術(shù)性能趨勢(shì)是高速、高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性；其功能趨向于稱重計(jì)量控制信息與非控制信息并重的“智能”功能；其應(yīng)用性能趨于綜合性和綜合性。隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場(chǎng)上使用的傳統(tǒng)衡器已經(jīng)不能滿足人們的要求。為了改變傳統(tǒng)衡器使用中存在的問題，本設(shè)計(jì)在電子秤的控制系統(tǒng)中采用智能化、自動(dòng)化和人性化2。1.2 單片機(jī)在衡器中的應(yīng)用當(dāng)前，隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注自己的健康。由

12、于工作壓力和不良飲食習(xí)慣，很多人的身體狀況每況愈下，疾病也隨之而來(lái)。在這些人中，大多數(shù)患者患有肥胖癥和營(yíng)養(yǎng)不良。為了讓人們更容易知道自己的體重是否超過或低于標(biāo)準(zhǔn)體重，許多公共場(chǎng)所都放置了人體秤，如商場(chǎng)、藥店、路邊等，為沒有體重的人帶來(lái)了方便。由于工作緊張，有時(shí)間去醫(yī)院定期體驗(yàn)一下。人體秤不再是醫(yī)院里一種特殊的醫(yī)療器械，而是成為人們生活中不可缺少的一部分。健康標(biāo)準(zhǔn)的具體計(jì)算方法如下（僅限中國(guó)人）： 男性：標(biāo)準(zhǔn)體重=（身高-100）*0.9。女性：標(biāo)準(zhǔn)體重=（身高-105）*0.9。當(dāng)實(shí)際重量超過標(biāo)準(zhǔn)重量的10%時(shí)為超重，小于標(biāo)準(zhǔn)重量的10%時(shí)為瘦身3。普通人體秤測(cè)身高體重的結(jié)果，都是肉眼直接讀出

13、的。由于讀取方式不同、讀取時(shí)明暗燈光等各種原因，讀取數(shù)據(jù)的誤差過大。因?yàn)槿梭w秤的使用非常普遍，解決這個(gè)問題就顯得尤為重要。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)逐漸成為科技現(xiàn)代化的重要工具，而且越來(lái)越深入。單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人類生活、生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上，單片機(jī)控制的人體秤與普通人體秤相比，在耐用性、適用環(huán)境、讀數(shù)精度等方面有了很大的提高。智能體秤經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適合在工薪階層普及。因此，以單片機(jī)為控制核心的人體秤，不僅提高了讀數(shù)的準(zhǔn)確性，而且給人一種直觀的效果，顯示數(shù)字是否標(biāo)準(zhǔn)，與普通的價(jià)格幾乎相同。人體秤，逐步取代傳統(tǒng)人體秤。2 電子秤的設(shè)計(jì)思路2.1 電子秤

14、原理當(dāng)被稱重的物體放在秤體平臺(tái)上時(shí)，其重量通過秤體傳給稱重傳感器，傳感器產(chǎn)生力-電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)（電壓或電流等）與被稱量物體的重量有一定的函數(shù)關(guān)系（一般為比例關(guān)系）。該信號(hào)由放大器電路放大、濾波，然后由模數(shù) (A/D) 設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)換。數(shù)字信號(hào)被送到微處理器的CPU進(jìn)行處理。 CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤的輸入能力和各種功能開關(guān)的狀態(tài)做出必要的判斷和分析，通過儀器的軟件控制各種操作。計(jì)算結(jié)果送入內(nèi)存，當(dāng)需要顯示時(shí)，CPU發(fā)出指令，從內(nèi)存中讀取，送顯示器顯示，或送打印機(jī)打印。一般地，對(duì)地信號(hào)的放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)的各種運(yùn)算都在儀器內(nèi)完成。本設(shè)計(jì)由以下幾部分組

15、成：電阻應(yīng)變傳感器、信號(hào)放大器、單片機(jī)、按鍵、LED燈和顯示器。Sensor acquisition signalsignal Sensor acquisition signalsignal amplificationMicroprocessor processingReal time displayKey control圖 2-1 設(shè)計(jì)原理圖2.2 電子秤的基本結(jié)構(gòu)2.2.1承重傳力復(fù)位系統(tǒng)它是被稱重物體與轉(zhuǎn)換組件之間的機(jī)械和力傳遞復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體。一般包括承受被稱物載荷的載體、秤橋結(jié)構(gòu)、懸掛連接件、限位減振機(jī)構(gòu)等。2.2.2稱重傳感器即把非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，

16、是把支撐力轉(zhuǎn)換成適合測(cè)量和評(píng)價(jià)的電或其他信號(hào)的輔助手段。根據(jù)稱重傳感器的結(jié)構(gòu)類型不同，可分為直接位移傳感器（電容式、電感式、電位器、振弦式、空腔諧振器等）和應(yīng)變式傳感器（電阻應(yīng)變式、聲表面諧振式），或采用物理的傳感器。磁彈性、壓電和壓阻等效應(yīng)4。稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量單值對(duì)應(yīng)，具有良好的線性關(guān)系；具有高靈敏度；對(duì)被稱物狀態(tài)影響??；能夠在惡劣的工作條件下工作；良好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。本設(shè)計(jì)中使用了電阻應(yīng)變傳感器。2.2.3測(cè)量和數(shù)據(jù)顯示裝置即電子電路（包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、穩(wěn)壓器、補(bǔ)償元件、保護(hù)電路等）和指示元件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)裝置等），等）處

17、理稱重傳感器的信號(hào)。這部分習(xí)慣上稱為載荷測(cè)量裝置或二次儀表。數(shù)字測(cè)量電路通常包括前置放大器、濾波器、運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)、寄存器、控制和驅(qū)動(dòng)顯示。2.3 電子秤的計(jì)量性能與電子秤計(jì)量性能相關(guān)的主要技術(shù)指標(biāo)有：量程、分度值、分度度、準(zhǔn)確度等級(jí)等。(1)測(cè)量范圍：電子秤的最大稱量max，即電子秤在正常工作條件下所能稱重的最大值。(2)分度值：將電子秤的測(cè)量圈分成若干等份，每份為分度值。使用 e 或 d 表示。(3)分度：將衡器的測(cè)量周長(zhǎng)分成若干等份，零件總數(shù)為分度，用n表示。電子衡器的最大稱量max可以用總分度n與分度值d的乘積表示，即max=nD。（4）精度等級(jí)：國(guó)際法定計(jì)量組織將電子秤按照分度的不

18、同分為I、II、III、IV四個(gè)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)不同精度和N分度的電子秤，如圖在下表中：表 2-1 電子秤等級(jí)分類標(biāo)記和評(píng)分電子秤的種類芬都威特殊精度基準(zhǔn)衡器n 100000高準(zhǔn)確率精密稱重機(jī)10000 n 100000中等精度商用稱重機(jī)1000 n 10000普通精度粗稱量機(jī)100 n 1000本設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)：測(cè)量周長(zhǎng)0100公斤；顯示精度；精度等級(jí)。0.1kg3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證與選擇在測(cè)量部分，通過稱重傳感器檢測(cè)壓力信號(hào)，得到一個(gè)微弱的電信號(hào)（本設(shè)計(jì)中的電壓信號(hào)）。經(jīng)處理電路（如濾波電路、差動(dòng)放大電路等）處理后，送入A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出。部分控制器接收A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)

19、字信號(hào)，經(jīng)過復(fù)雜運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為人體實(shí)際體重信號(hào)，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中?？刂破鬟€可以通過控制擴(kuò)展I/O來(lái)掃描鍵盤，然后通過鍵盤分散程序控制整個(gè)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)顯示部分根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)顯示功能5。3.1 控制器本設(shè)計(jì)要求以單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制器，以單片機(jī)作為主控制器的設(shè)計(jì)可以很容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)相結(jié)合，形成一種新型的“智能測(cè)量”?？刂葡到y(tǒng)”，只能通過更改軟件程序來(lái)更新。這種新型智能儀器在測(cè)量過程自動(dòng)化、測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)處理和功能多樣化方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。那么，由于系統(tǒng)沒有其他高標(biāo)準(zhǔn)要求，并且考慮到本次設(shè)計(jì)中的程序部分比較大，根據(jù)整體方案設(shè)計(jì)的分析，可以選擇帶EPROM的單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)這么簡(jiǎn)單

20、的系統(tǒng)。由于應(yīng)用程序不大，應(yīng)用程序直接存儲(chǔ)在芯片中，不需要擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，可以簡(jiǎn)化電路。這里選用STC12系列單片機(jī)。 STC12系列與52相比，是新一代高速、低功耗、抗干擾強(qiáng)的單片機(jī)。它的指令代碼與傳統(tǒng)的8051完全兼容，但速度要快8-12倍。89C最后選擇STC60S2作為單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。 STC60S2配備時(shí)序控制邏輯、指令寄存器、譯碼器、地址指針DPTR和程序計(jì)數(shù)器PC、堆棧指針SP、RAM地址寄存器、16位地址緩沖器、集成MAX810專用復(fù)位電路、2個(gè)PWM、8個(gè)通道和8個(gè)高電平高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S），針對(duì)電機(jī)控制和強(qiáng)干擾。12C5A3.2 數(shù)據(jù)采集部分電子秤的數(shù)

21、據(jù)采集部分主要包括稱重傳感器、處理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，所以這部分的演示主要分為三個(gè)方面。3.2.1傳感器的選擇在設(shè)計(jì)中，傳感器是一個(gè)非常重要的部件，因此傳感器的選擇就顯得尤為重要，不僅要注意其量程和參數(shù)，還要考慮與其配置的各種電路的設(shè)計(jì)難度和設(shè)計(jì)性價(jià)比。傳感器量程的選擇可以通過秤的最大稱量值、選用傳感器的數(shù)量、秤的自重、可能的最大部分載荷和動(dòng)載荷等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說，傳感器的范圍越接近分配給每個(gè)傳感器的負(fù)載，其稱重的精度就越高。但在實(shí)際使用中，由于施加在傳感器上的載荷包括秤的自重、皮重、偏載、振動(dòng)和沖擊等，在選擇傳感器量程時(shí)要考慮很多因素，以確保安全和壽命的傳感器。傳感器量程的計(jì)算

22、公式是在充分考慮影響刻度的各種因素后，通過大量實(shí)驗(yàn)確定的。公式如下：（3-1）C單個(gè)傳感器的額定范圍； W秤的自重； Max被稱重物體的最大凈重； N秤體采用的支撐點(diǎn)數(shù)； 0保險(xiǎn)系數(shù)，一般在1.2-1.3之間； K1沖擊系數(shù)； K2秤重心偏移系數(shù)； K3風(fēng)壓系數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，包圍圈為0，重量誤差不大于。根據(jù)傳感器量程的計(jì)算公式（3-1）可知：100kg0.1kg（3-2）為了保證電子秤稱重結(jié)果的準(zhǔn)確性，克服傳感器在低量程段線性度差的缺點(diǎn)。傳感器的測(cè)量范圍應(yīng)根據(jù)皮帶秤的最大流量來(lái)選擇。在實(shí)際工作中，要求稱重傳感器的有效范圍在20%80%之間，線性好，精度高。重量誤差應(yīng)控制在+/-以內(nèi)，同時(shí)兼顧

23、秤臺(tái)的自重、振動(dòng)和沖擊部件，避免傳感器因超重而損壞。根據(jù)公式3-1的計(jì)算結(jié)果，我們確定傳感器的額定負(fù)載為150%，精度為0.05%。最大量程誤差可以滿足本系統(tǒng)的精度要求。 0.1Kg150Kg0.1kg，可以滿足本系統(tǒng)的精確要求。本系統(tǒng)采用橫梁式稱重傳感器，額定載荷為。傳感器采用全橋電路，帶有四個(gè)電阻應(yīng)變片。理想情況下，傳感器輸出信號(hào)、放大器輸出信號(hào)、AD轉(zhuǎn)換輸出信號(hào)和體重之間的關(guān)系基本上是線性的。150kg在電橋測(cè)量電路中，將一對(duì)變化相反的應(yīng)變片連接在電橋的一個(gè)臂上，另一臂連接兩個(gè)相同的電阻值作為參考值；當(dāng)橋臂電阻初始值平衡時(shí)，其變化值為，其橋輸出電壓與7成正比。時(shí)平衡，變化值為時(shí)，其橋路輸

24、出電壓與成正比圖 3-1 稱重傳感器示意圖3.2.2傳感器技術(shù)指標(biāo)表 3-1 傳感器參數(shù)表精度等級(jí)0.1額定負(fù)載公斤150靈敏度毫伏/伏2.00.1非線性線性%FS0.02滯后0.02重復(fù)性0.02零輸出零平衡%FS1蠕變%FS/30 分鐘0.02零溫度系數(shù) 零溫度系數(shù)%FS/100.02額定輸出溫度系數(shù)輸入電阻 輸入電阻4026輸出電阻 輸出電阻3503絕緣電阻兆歐5000電橋電壓 電源電壓五12（直流/交流）溫度補(bǔ)償范圍-10+55允許的溫度范圍是安全溫度范圍。-30+70允許過載 安全過載%FS150超載 終極超載%FS200連接線的接線方法輸入（+）：白色 輸入（-）：黑色輸出（+）：

25、綠色輸出 輸出（-）：紅色3.2.3放大電路模塊通常，傳感器輸出的電信號(hào)較弱，不能滿足后續(xù)轉(zhuǎn)換的要求，必須進(jìn)行放大。稱重傳感器的輸出電壓幅值約為020mV，而單片機(jī)的輸入電壓要求為05V。為使單片機(jī)更好地采集和處理信號(hào)，可根據(jù)設(shè)計(jì)傳感器實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際情況將增益設(shè)置為200倍，零點(diǎn)和增益的溫度漂移和時(shí)間漂移極小的。圖 3-2 放大器電路本設(shè)計(jì)選用的運(yùn)放為OP07，其芯片為雙極性運(yùn)放集成電路，具有低噪聲、零穩(wěn)定性，無(wú)需斬波。由于 OP07 的輸入失調(diào)電壓非常低，因此在許多應(yīng)用中，OP07 不需要額外的調(diào)零措施。 OP07同時(shí)具有低輸入偏置電流和高開環(huán)增益的特點(diǎn)。低失調(diào)和高開環(huán)增益的特點(diǎn)使OP07特

26、別適用于高增益測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)。圖 3-3 OP07 引腳圖OP07芯片引腳功能說明：1、8為偏置平衡（置零端），2為反向輸入端，3為正向輸入端，4接地，5空引腳6為輸出端，7接電源供應(yīng)+3.2.4 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇由于本設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)自帶10位A/D轉(zhuǎn)換模塊，可以滿足設(shè)計(jì)精度要求，電路中無(wú)需增加A/D轉(zhuǎn)換器。3.3 顯示電路部分顯示器有很多種，從液晶顯示器、LED顯示器到CRT顯示器，都可以與微機(jī)連接。其中，MCU應(yīng)用系統(tǒng)最常用的顯示器是LED數(shù)碼顯示屏（簡(jiǎn)稱LED顯示屏）。液晶顯示器-LCD。 LED價(jià)格便宜，配置靈活，與單芯片接口方便。 LCD可以顯示圖形，但界面復(fù)雜，

27、成本高6。數(shù)字LED根據(jù)LED的連接方式不同分為共陰和共陽(yáng)。了解LED的這些特性對(duì)于編程來(lái)說非常重要，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管除了硬件電路之外還有不同的編程方法。在本設(shè)計(jì)中，我們使用共陰極數(shù)碼管，其結(jié)構(gòu)和學(xué)科配置如圖所示：圖 3-4 共陰極數(shù)碼管及其結(jié)構(gòu)使用LED顯示屏?xí)r，注意區(qū)分兩種不同的連接方式。為了顯示數(shù)字或字符，必須對(duì)數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加小數(shù)點(diǎn)組成八段。因此，為 LED 提供的代碼正好是一個(gè)字節(jié)。實(shí)際上，要顯示各種數(shù)字和字符，只需在每個(gè)二極管的陰極加上不同的電平，就可以得到不同的代碼。這些用于控制 LED 顯示屏的不同級(jí)別代碼稱為域代碼（也稱為段選擇代碼）。根據(jù)電路連接圖，十六

28、進(jìn)制數(shù)字的編碼表如下圖所示：表 3-2 共陰極數(shù)碼管表0 x3f0 x060 x5b0 x4f0 x660 x6d0一2三四五0 x7d0 x070 x7f0 x6f0 x770 x7c六七八九一個(gè)乙0 x390 x5c0 x790 x710 x00CD乙F無(wú)顯示3.4 STC 60s2的最小系統(tǒng)電路12C5A根據(jù)設(shè)計(jì)要求和思路，本電路由STC60S2、按鍵輸入電路、4位LED顯示電路和LED燈顯示電路組成。12CKey circuitKey circuitsinglepiecemachineLED display circuitLED lamp circuit圖 3-4 硬件電路設(shè)計(jì)框圖本系

29、統(tǒng)中用于稱重的主要裝置是稱重傳感器（初級(jí)轉(zhuǎn)換元件）。當(dāng)稱重傳感器受到壓力或拉力時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)。不同的壓力或張力所產(chǎn)生的電信號(hào)也會(huì)發(fā)生變化，力與電信號(hào)的關(guān)系一般是線性的。由于稱重傳感器的輸出范圍一般為020mV，對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換或單片機(jī)的工作參數(shù)，A/D轉(zhuǎn)換和單片機(jī)不能正常工作，所以輸出信號(hào)需要放大。由于傳感器的輸出是模擬信號(hào)，需要通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)接收。根據(jù)單片機(jī)稱重傳感器輸出的電信號(hào)和速度傳感器輸出的速度信號(hào)計(jì)算人體重量。在本系統(tǒng)中，硬件電路主要包括以下部分：STC60S2的最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電源電路、數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交換電路等。12C3.4.1芯片STC12管腳圖圖 3-5 單片

30、機(jī)引腳圖3.4.2單片機(jī)基本連接電路單片機(jī)正常工作時(shí)，需要時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需的時(shí)鐘信號(hào)。有兩種時(shí)鐘模式：外部時(shí)鐘和部分時(shí)鐘。外部始終使用外部振蕩脈沖信號(hào)，常用于多臺(tái)單片機(jī)同時(shí)工作，以利于同步。本設(shè)計(jì)只有一個(gè)單片機(jī)，采用時(shí)鐘模式。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入和輸出。該放大器與反饋元件的片外石英晶體或瓷諧振器組成一個(gè)自激振蕩器。外接晶振與電容C1、C2組成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。雖然對(duì)外接電容的值沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器的頻率、振蕩器的穩(wěn)定性、地震的速度和溫度的穩(wěn)定性。外接晶振時(shí)，兩個(gè)電容

31、通常為30PF左右，外接陶瓷諧振器時(shí)，典型值為47PF左右。為了測(cè)距精度，本設(shè)計(jì)采用11.0592MHZ晶振，c1和c2的電容值約為30PF。3.5 鍵盤電路圖 3-6 鍵盤控制電路不同系統(tǒng)中鍵盤的數(shù)量差異很大。不過根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要，獨(dú)立鍵盤不僅可以滿足系統(tǒng)的需要，還可以節(jié)省I/O和鍵盤的數(shù)量。獨(dú)立鍵盤的每個(gè)按鍵都是相互獨(dú)立的，每個(gè)按鍵都連接到單片機(jī)的一個(gè)I/O口。獨(dú)立鍵盤的硬件接口電路簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)方便。但是，由于每個(gè)按鍵都需要一個(gè)單片機(jī)的I/O口，所以獨(dú)立鍵盤適用于按鍵較少的場(chǎng)合。獨(dú)立按鍵是直接由I/O口線組成的單按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵獨(dú)立占用一條I/O口線，每個(gè)按鍵的操作不會(huì)影響其

32、他I/O口的狀態(tài)。獨(dú)立按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一條I/O口線。因此，當(dāng)按鍵較多時(shí)，I/O口線浪費(fèi)較多，不宜使用。4 電子衡器的設(shè)計(jì)與制造。4.1 實(shí)物設(shè)計(jì)(1)選擇厚度合適的材料，按設(shè)計(jì)尺寸切割。由于踏板底座的設(shè)計(jì)要求尺寸過大不能裝夾在銑床上，尺寸切割后需人工去除毛刺和銳邊。(2)為保證孔加工方便，減少誤差，孔的設(shè)計(jì)位置在一條直線上。(3)粗糙度測(cè)定：墊塊加工精度為3.2mm。由于電子秤踏板和底座的設(shè)計(jì)尺寸過大，無(wú)法將原材料夾在銑床上。在切割機(jī)上切割出所需尺寸后，僅進(jìn)行毛刺去除和銳邊去除的粗加工8。(4) 各部分尺寸：根據(jù)各定位裝置、固定裝置和調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)，具體尺寸

33、見圖4-1、4-2、4-3。4.2 物理加工圖紙4.2.1稱重墊塊圖 4-1 稱重秤塊4.2.2稱重踏板圖 4-2 稱重踏板踏板4.2.3秤臺(tái)底座圖 4-3 稱重秤底座5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 初始化及主程序模塊主程序主要是完成對(duì)各個(gè)子程序的調(diào)用，顯示重量。流程圖如下：圖 5-1 主程序流程圖5.2 關(guān)鍵模塊在體指數(shù)計(jì)算過程中使用按鍵程序。流程圖如下：圖 5-2 按鍵程序流程圖5.3 顯示模塊本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示，P0口為位選擇，P2口為段選擇，在P2口接一個(gè)1K的上拉電阻驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。小時(shí)、十位、百位、千位依次顯示，每個(gè)位持續(xù)2毫秒。程序流程圖如圖 5-3 所示。5.4 AD轉(zhuǎn)換模塊STC12

34、系列單片機(jī)自帶AD轉(zhuǎn)換模塊，放大器輸出的電壓信號(hào)需要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。流程圖如下：圖 5-3 AD 轉(zhuǎn)換流程圖6 硬件和軟件的調(diào)試6.1 軟件部分圖 6-1 PROTUS 仿真圖由于PROTUS中沒有STC12單片機(jī)，所以在仿真中用89系列加8位AD轉(zhuǎn)換模塊代替。6.2 硬件部分仿真運(yùn)行后，將電路與傳感器連接并開始測(cè)試。當(dāng)人站在秤臺(tái)上時(shí)，LED會(huì)自動(dòng)顯示人的體重。接通電源后，電源指示燈亮，LED 顯示為零。當(dāng)被測(cè)人站在踏板上時(shí)，被測(cè)人的體重將直接顯示在LED顯示屏上，其讀數(shù)為，重量準(zhǔn)確。65.5kg0.1kg圖 6-2 物理調(diào)試圖結(jié)束語(yǔ)通過這次實(shí)習(xí)，我們學(xué)到了很多。在此期間，我設(shè)計(jì)了硬件電路，編寫

35、了軟件，全面調(diào)試了硬件和軟件，并制作并組裝了實(shí)物。最后，一個(gè)完整的課程設(shè)計(jì)出來(lái)了。當(dāng)然，也有很多問題。比如胖瘦展示燈，不能完全按照編譯好的程序來(lái)執(zhí)行，但就功能而言，設(shè)計(jì)結(jié)果可以滿足題意，順利完成實(shí)習(xí)要求。我們不僅關(guān)心這個(gè)結(jié)果，也關(guān)心這個(gè)過程。在本次設(shè)計(jì)的過程中，有必要查閱這方面的設(shè)計(jì)資料，以使我們自己的設(shè)計(jì)更加完善。我們應(yīng)該對(duì)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道單片機(jī)有哪些資源。思路清晰，有完整的軟件流程圖；在設(shè)計(jì)程序時(shí)，你無(wú)法想象一次性設(shè)計(jì)整個(gè)程序。反復(fù)修改和持續(xù)改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的唯一途徑。養(yǎng)成對(duì)程序進(jìn)行注釋的好習(xí)慣，一個(gè)程序的完善不僅是功能的實(shí)現(xiàn)，更是人們對(duì)你的想法一目了然的能力，這也為數(shù)據(jù)的

36、存儲(chǔ)和交流提供了便利。從這個(gè)設(shè)計(jì)中學(xué)到的知識(shí)將使我受益終生。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題，提高我的實(shí)踐能力，都將受益于我未來(lái)的學(xué)習(xí)、工作和生活。參考1 石漢謙，宋文敏。電子秤技術(shù)M.：中國(guó)計(jì)量，19912 廣平，文平，建軍。電子稱重技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J.儀器技術(shù)和傳感器，2007 年 7 月3 ?？?，齊鵬?；赪77E58微處理器的多功能智能人體秤設(shè)計(jì)J.計(jì)算機(jī)，2008 年 10 月4 青年，于蘭智能人體電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.儀器技術(shù)，2008 年 7 月5 程德富，王軍，凌振寶，王彥章。傳感器原理與應(yīng)用M.：機(jī)械工業(yè)20076 STC 60s2 系列單片機(jī)設(shè)備手冊(cè)。宏景STC官方12C7 馬小平

37、.壓力傳感器及其應(yīng)用J信息產(chǎn)業(yè)報(bào)告，2001 年 2 月隋文濤。新國(guó)標(biāo)表面粗糙度參數(shù)評(píng)價(jià)方案J工具技術(shù)。 2006.12賈伯年，于璞。傳感技術(shù)M東南大學(xué), 199210 何立民單片機(jī)應(yīng)用文集M.：航空航天大學(xué)，1999附錄單片機(jī)程序#includesfr P1ASF=0X9D；sfr ADC_CONTR=0XBC；sfr AUXR1=0XA2；sfr ADC_RES=0XBD；sfr ADC_RESL=0XBE；無(wú)符號(hào)字符代碼 led=0 x,0 x06,0 x5b,0 x,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x,0 x;3f4f7f6funsigned int m_data,shengao;無(wú)符號(hào)字符 v_mode,D;位模式=P30；位加=P31；位子=P32；sbit huang=P34;sbit lv=P35;sbit hong=P36;無(wú)效鍵（）；void delay(unsigned char ms) /延遲部分無(wú)符號(hào)整數(shù) i；而