畢業(yè)論文-智能人體保健電子稱的實(shí)現(xiàn)

1、大連東軟信息學(xué)院高職畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文題目論文題目：智能人體保健電子秤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系 所： 電子工程系 專 業(yè)： 嵌入式系統(tǒng)工程 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 導(dǎo)師職稱： 講師 完成日期： 2014 年 4 月 25 日 大連東軟信息學(xué)院Dalian Neusoft University of Information大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 - 27 -智能人體保健電子秤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要目前，隨著社會(huì)的發(fā)展、生活水平不斷提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注自己的身體健康。許多人由于工作的壓力和不良的飲食習(xí)慣，使得身體健康每況愈下，疾病也隨之而來(lái)，而在這些人群中，患有肥胖和營(yíng)養(yǎng)不良的病人

2、居多。為方便人們及時(shí)了解自己的體重是否超出或低于標(biāo)準(zhǔn)的體重，在許多公共場(chǎng)合都擺放了人體秤，商場(chǎng)、藥店、馬路旁等隨處可見，給那些由于工作緊張沒有時(shí)間到醫(yī)院做定期體驗(yàn)的人們帶來(lái)了方便。人體秤已不再是醫(yī)院的專用醫(yī)療器械，已成為人們生活中不可缺少的一部分。智能體重測(cè)試儀的稱重功能是基于單片機(jī)這一核心技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于目前在設(shè)計(jì)智能體重測(cè)試儀時(shí)大量地采用集成芯片，因此智能體重測(cè)試儀系統(tǒng)已經(jīng)擺脫了以往的電子模式，正趨向智能化多元化方向發(fā)展。在此基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，比如與上位機(jī)的通訊，在上位機(jī)上利用圖形化界面的操作軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理等。智能體重測(cè)試儀稱重系統(tǒng)由于自身的精度高、功能強(qiáng)和使用方便，實(shí)際

3、使用的智能體重測(cè)試儀有較高的性價(jià)比，在很多領(lǐng)域完全可以取代那些機(jī)械式的體重工具。關(guān)鍵詞：智能，電子稱，單片機(jī)大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AbstractThe Intelligent Weight Scale Based On Single Chip MicrocomputerAbstractAt present, with the development of society, the improvement of living standard, people pay more and more attention to their health. Many people becau

4、se of work pressure and bad eating habits, so that the body healthy go from bad to worse, diseases will follow, and in these people, obese and malnourished patients. For the convenience of people to understand their own weight is higher or lower than the standard weight, in many public places are pl

5、aced in the human scale, stores, pharmacies, the side of the road can be seen everywhere, for those who because of the pressure of work, no time to the hospital for regular experience brings people convenience. Body balance is no longer a special medical hospital, has become an indispensable part of

6、 life.Intelligent weight tester weighing functions are based on single-chip core technology to achieve this. Due to the current use of a large number of chips in the design of integrated intelligent weight tester, the tester therefore intelligent weight system has been out of the conventional electr

7、onic mode, moving towards intelligent direction of diversification. On this basis, can extend system functions, such as communications with the host computer, the host computer using a graphical interface to the operating software and database management. Intelligent weight tester weighing system du

8、e to their high precision, powerful and easy to use, smart weight tester actually used a higher price, in many areas can replace those mechanical weighing instruments.Keywords: intelligent,electronic weight scale,SCM大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc386371764 h IAbstract PAGEREF _To

9、c386371765 h II目 錄 PAGEREF _Toc386371766 h III第1章項(xiàng)目概述 PAGEREF _Toc386371767 h 11.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc386371768 h 11.2應(yīng)用范圍 PAGEREF _Toc386371769 h 1第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與分析 PAGEREF _Toc386371770 h 22.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386371771 h 22.1.1 主控芯片方案 PAGEREF _Toc386371772 h 22.1.2 重量傳感器模塊方案 PAGEREF _Toc386371773 h 22.1

10、.3 顯示模塊方案 PAGEREF _Toc386371774 h 32.2 系統(tǒng)最終方案 PAGEREF _Toc386371775 h 42.3智能體重秤的基本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc386371776 h 42.4智能體重秤的工作原理 PAGEREF _Toc386371777 h 52.5智能體重秤的計(jì)量性能相關(guān)介紹 PAGEREF _Toc386371778 h 5第3章系統(tǒng)分析 PAGEREF _Toc386371779 h 73.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo) PAGEREF _Toc386371780 h 73.1.1系統(tǒng)功能需求 PAGEREF _Toc386371781 h 73.2

11、主要芯片介紹 PAGEREF _Toc386371782 h 73.2.1 STC89C52RC單片機(jī) PAGEREF _Toc386371783 h 73.2.2 HX711芯片概述 PAGEREF _Toc386371784 h 93.3系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 PAGEREF _Toc386371785 h 103.4系統(tǒng)任務(wù)的可行性分析 PAGEREF _Toc386371786 h 103.4.1技術(shù)可行性 PAGEREF _Toc386371787 h 103.4.2經(jīng)濟(jì)可行性 PAGEREF _Toc386371788 h 11第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386371789

12、h 124.1設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和原則 PAGEREF _Toc386371790 h 124.1.1指導(dǎo)思想 PAGEREF _Toc386371791 h 124.1.2設(shè)計(jì)原則 PAGEREF _Toc386371792 h 124.2系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc386371793 h 124.3系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386371794 h 124.3.1 單片機(jī)控制模塊 PAGEREF _Toc386371795 h 124.3.2HX711A/D轉(zhuǎn)換模塊 PAGEREF _Toc386371796 h 134.3.3串口通訊部分的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc

13、386371797 h 134.3.4電源系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc386371798 h 134.3.5顯示模塊 PAGEREF _Toc386371799 h 144.3.6報(bào)警電路 PAGEREF _Toc386371800 h 14第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc386371801 h 165.1系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc386371802 h 165.1.1系統(tǒng)軟件程序框圖 PAGEREF _Toc386371803 h 165.1.2系統(tǒng)硬件框圖 PAGEREF _Toc386371804 h 16第6章系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc38637

14、1805 h 186.1測(cè)試方案及測(cè)試用例 PAGEREF _Toc386371806 h 186.1.1LCD顯示 PAGEREF _Toc386371807 h 186.1.2鍵盤響應(yīng) PAGEREF _Toc386371808 h 196.2系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及精度和誤差分析 PAGEREF _Toc386371809 h 20第7章結(jié)論 PAGEREF _Toc386371810 h 22參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc386371811 h 23致謝 PAGEREF _Toc386371812 h 24附錄1原理圖 PAGEREF _Toc386371813 h 25附錄2PCB圖 PA

15、GEREF _Toc386371814 h 26大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章項(xiàng)目概述目前，隨著社會(huì)的發(fā)展、生活水平不斷提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注自己的身體健康。許多人由于工作的壓力和不良的飲食習(xí)慣，使得身體健康每況愈下，疾病也隨之而來(lái)，而在這些人群中，患有肥胖和營(yíng)養(yǎng)不良的病人居多。為方便人們及時(shí)了解自己的體重是否超出或低于標(biāo)準(zhǔn)的體重，在許多公共場(chǎng)合都擺放了人體秤，商場(chǎng)、藥店、馬路旁等隨處可見，給那些由于工作緊張沒有時(shí)間到醫(yī)院做定期體驗(yàn)的人們帶來(lái)了方便。人體秤已不再是醫(yī)院的專用醫(yī)療器械，已成為人們生活中不可缺少的一部分。1.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介普通人體秤測(cè)量身高和體重的結(jié)果都是直接用眼睛觀看指針讀取的

16、，由于讀數(shù)的方法各不相同、讀數(shù)時(shí)光線有明有暗等多種原因，使得讀取數(shù)據(jù)的誤差過(guò)大。由于人體秤的使用非常普遍，解決這一問(wèn)題顯得尤為重要。近年來(lái)，隨著科技不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)已逐漸成為科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要工具，正在不斷地走向深入。單片機(jī)的應(yīng)用已深入到人類的生活、生產(chǎn)等各種領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的由單片機(jī)控制的人體稱，比普通人體稱在耐用性、適用環(huán)境、讀數(shù)的準(zhǔn)確度等方面有了很大的提高。1.2應(yīng)用范圍智能人體秤經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，適合在廣大工薪階層推廣。因此，以單片機(jī)為控制核心的人體秤，不但提高了讀數(shù)的精確度，給人們以直觀的效果，將身材標(biāo)準(zhǔn)與否一并顯示，與普通人體秤的價(jià)格相差無(wú)幾，逐漸取代傳

17、統(tǒng)的人體秤。 第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與分析2.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1.1 主控芯片方案方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)用宏晶STC89C52作當(dāng)為主控芯片。此芯片比較便宜、操作使用簡(jiǎn)便，功能損耗低，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。方案二：控制芯片利用TI公司生產(chǎn)的芯片MSP430F149。該單片機(jī)是高性能低功耗16位單片機(jī),性能無(wú)比,和高速12位ADC之外。但其代價(jià)比力昂貴，而且封裝是TPFQ貼片，不便焊接，必要PCB制板，大大增長(zhǎng)了成本和開辟周期。方案三：宏晶科技公司的STC12C5A60S2增強(qiáng)型芯片。此芯片內(nèi)置ADC和SPI總線接口，且內(nèi)部時(shí)鐘不分頻，可到達(dá)1MPS。而且價(jià)錢不貴。思量到此體系必要不用到ADC，從各方面思量我們選擇方

18、案一，即用STC89RC52作為本體系的主控芯片。2.1.2 重量傳感器模塊方案?jìng)鞲衅鞯亩x：傳感器處于自動(dòng)檢測(cè)與扼制體系最重要的地位。務(wù)必借助于以為器官，又稱之為電五官。變換局部指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾械脑敵隽孔儞Q為可以用于傳輸和監(jiān)測(cè)的電信號(hào)，因?yàn)榇溯斎肓亢洼敵隽慷己蜁r(shí)間沒有關(guān)系。通常傳感器由敏銳元件和轉(zhuǎn)換元件組成，都要顛末它轉(zhuǎn)換為易傳輸與辦理的電信號(hào)。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)尺度輸入信號(hào)的相應(yīng)容易用實(shí)行要領(lǐng)求得，而單靠人們自身的以為器官。此中敏銳元件指?jìng)鞲衅髦心苤苯右詾楸豢碧降木植?，能以為劃定的被勘探。?dāng)代科技的快速盼望使人類社會(huì)形態(tài)進(jìn)入信息時(shí)世，在實(shí)際事情中，在信息時(shí)世人們的社會(huì)形態(tài)活動(dòng)將緊張有賴

19、對(duì)信息資源的開辟和獲取、傳輸和辦理，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)形貌。以是傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍相應(yīng)和頻率相應(yīng)來(lái)表現(xiàn)。傳感器是人類五官的延伸。傳感器的職位地方與效用出奇關(guān)緊，傳感器早已滲入排泄到諸如工業(yè)生產(chǎn)、太空開辟、海洋探測(cè)、背景保障、資源觀察、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚而文物保障等等萬(wàn)分之泛的范疇。險(xiǎn)些每一個(gè)今世化項(xiàng)目，都離不開五花八門的傳感器，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互干系；從茫茫的太空，最常用的尺度輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，并且它對(duì)尺度輸入信號(hào)的相應(yīng)與它對(duì)恣意輸入信號(hào)的相應(yīng)之間存在肯定的干系。傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)。傳

20、感器的效用是人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息。并根據(jù)肯定紀(jì)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，在研討普遍紀(jì)律和紀(jì)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的結(jié)果就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。傳感器動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兏飼r(shí)，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些尺度輸入信號(hào)的相應(yīng)來(lái)體現(xiàn)。是感知獲取與檢測(cè)信息的窗口，以至種種巨大的工程體系。傳感器的特性指的是傳感器在有變量輸入時(shí)，可以反應(yīng)傳感器特征的參數(shù)有：器件的線性度、反映敏銳度、是否遲滯、有無(wú)重復(fù)性、溫度漂移等，傳感器的動(dòng)態(tài)特性一般是它對(duì)一些輸入信號(hào)的表現(xiàn)。方案一 壓電傳感器壓電傳感器是有源傳感器的一種。一般用于測(cè)量動(dòng)態(tài)力學(xué)量，原理是根據(jù)某些質(zhì)料受力后在其相應(yīng)的特定外貌孕育產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)，輸出

21、的能量薄弱，壓電器件的缺點(diǎn)：高內(nèi)阻、小功率。電纜上的散步電容影響器件特性。一般用于加速度和動(dòng)量的測(cè)量，不可測(cè)量低頻率的運(yùn)動(dòng)量，更不能測(cè)靜態(tài)量，功耗很低。這對(duì)外接電路要求很高，壓電傳感器體積小、重量輕、布局簡(jiǎn)略、事情可靠。方案二 電容式傳感器電容傳感器是測(cè)非電量式的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙葑兓囊环N傳感器，其電容量是兩極板間的電荷量。當(dāng)不思量其邊緣效應(yīng)（兩個(gè)極板邊緣處的電力線散布不勻稱引起電容量的變革）時(shí)。它有布局簡(jiǎn)略、敏銳度高、動(dòng)態(tài)相應(yīng)好、可實(shí)現(xiàn)非打仗測(cè)量、具有平均效應(yīng)等好處。電容傳感器的根本事情原理可用最平凡的平行極板電容器來(lái)闡明 兩極板間的距離； A兩平行極板相互重合的面積；介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；真空

22、中介電常數(shù)。若被測(cè)量的變化使式中、A、三個(gè)參量中任一個(gè)發(fā)生變化，都會(huì)引起電容量的變化，通過(guò)測(cè)量電路就可轉(zhuǎn)換為電量輸出4V。經(jīng)研究HX711電子秤專用模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器芯片配合壓電傳感器實(shí)現(xiàn)方便且功能完善穩(wěn)定。2.1.3 顯示模塊方案方案一：選擇LCD12864做顯示部分。12864是一款通用的液晶表現(xiàn)屏，可以大概表現(xiàn)多數(shù)漢字及ASCII碼，描點(diǎn)畫線，塑造成比力理想的結(jié)果，而且可表現(xiàn)簡(jiǎn)單點(diǎn)陣圖片。方案二：采用點(diǎn)陣字符型 LCD 液晶顯示，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件，但采用LCD液晶顯示會(huì)造成設(shè)計(jì)成本

23、增加。LCD1602可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7，和RS、R/W、 EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同 的點(diǎn)陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、 常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，它的讀寫操作、 屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。方案三：數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8

24、”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管顯示信息有限，當(dāng)顯示信息較多時(shí)需要多個(gè)數(shù)碼管級(jí)聯(lián)方可，這

25、樣會(huì)造成硬件連接復(fù)雜，成本增加；數(shù)碼管對(duì)大部分字符不能很好的顯示，動(dòng)態(tài)掃描時(shí)處理不好易出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。綜合以上思路，最終確定了經(jīng)濟(jì)便宜的字符液晶LCD1602來(lái)作為顯示模塊。2.2 系統(tǒng)最終方案綜合以上分析，主控芯片選擇STC89C52RC，A/D轉(zhuǎn)換莫款選擇HX711，顯示模塊選擇了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的字符液晶LCD1602來(lái)作為顯示模塊。2.3智能體重秤的基本結(jié)構(gòu)智能體重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

26、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)

27、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)。2.4智能體重秤的工作原理當(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CP

28、U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。2.5智能體重秤的計(jì)量性能相關(guān)介紹智能體重秤的計(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

29、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所示：表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1001000次）的ISP Flash ROM端 32個(gè)I/O口 端 5V工作 電壓 2個(gè)16bit可編程計(jì)數(shù)器定時(shí)器 端 時(shí)鐘頻率0-33M

30、Hz 全雙工的UART串行中斷接口 256x8位內(nèi)部RAM端 外部有2個(gè)中斷源 省電和低功耗模式 省電模式自動(dòng)喚醒 加密位為3級(jí) 看門狗（WDT）電路 可設(shè)置空閑模式和省電功能 靈分頁(yè)編程 寄存器指針雙數(shù)據(jù)（2）STC89RC52單片機(jī)引腳介紹: 引腳如圖2.3所示，以下是各引腳的說(shuō)明。VCC：STC89RC52 電源正極輸入，接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：晶振端。XTAL2：晶振引腳。同XTAL1兩個(gè)引腳接30PF電容。Reset：STC89RC52的復(fù)位引腳，高電平有效，重置晶片，只要對(duì)這個(gè)引腳點(diǎn)評(píng)拉高高電平并且持續(xù)2個(gè)周期以上時(shí)間，STC89RC52便能完成初始設(shè)定的各個(gè)動(dòng)作，

31、把內(nèi)部的寄存器中內(nèi)容都被設(shè)成已知狀態(tài)，從0000H開始讀程序代碼來(lái)執(zhí)行程序。EA/Vpp：“EA”為“External access”縮寫，表現(xiàn)外部存儲(chǔ)器的意思，低電平收效，也便是說(shuō)當(dāng)引腳為低電通常，體系會(huì)調(diào)用外部的步調(diào)代碼來(lái)實(shí)行步調(diào)。PORT0（P0.0P0.7）：開路電極雙向輸出入端口。PORT1(P1.0P1.7)：具有內(nèi)部提拔電路的雙向I/O端口PORT2(P2.0P2.7)：具有內(nèi)部提拔電路的雙向I/O端口PORT3（P3.0P3.7）：具有內(nèi)部提拔電路的雙向I/O端口。其引腳分配如下： P3.0：RXD,串行通信的輸入腳。端P3.1：TXD,串行通信的輸出腳。P3.2：INT0,外

32、部中斷0的輸入腳。P3.3：INT1,外部中斷1的輸入。P3.4：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0的輸入。P3.5：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1的輸入。P3.6：WR,外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào)。P3.7：RD,外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)。3.2.2 HX711芯片概述HX711 是海芯科技集成電路的專利技術(shù)，其芯片內(nèi)包含的穩(wěn)壓電源能夠直接給外部傳感器和芯片里面的A/D轉(zhuǎn)換器供電。該芯片內(nèi)的時(shí)鐘不用外圍器件。集成度高、反應(yīng)速度快等好處，芯片包含穩(wěn)壓電源和片內(nèi)時(shí)鐘等同系列芯片所必要的外圍電路。用于系統(tǒng)參數(shù)檢測(cè)。上電自動(dòng)復(fù)位成果簡(jiǎn)化了開機(jī)的初始化進(jìn)程，降低了電子秤的整機(jī)成本。輸入選擇開關(guān)可恣意選取通道A或通道B，對(duì)應(yīng)的滿額度差分

33、輸入信號(hào)幅值分別為20mV或40mV。該模塊的性能和可靠性很高，B通道32為增益，系統(tǒng)無(wú)需別的輸入電源。HX711是高精度電子秤專用24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片，其與MCU芯片的接口和編程非常簡(jiǎn)單。與同系列相比，控制信號(hào)由管腳輸出，通道A的增益為128或者64。與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。 兩路可選擇差分輸入。 片內(nèi)低噪聲可編程放大器，可選增益為32,64 和 128 片內(nèi)穩(wěn)壓電路可直接向外部傳感器和芯片內(nèi)A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器無(wú)需任何外接器件，必要時(shí)也可使用外接晶振或時(shí)鐘 上電自動(dòng)復(fù)位電路 簡(jiǎn)單的數(shù)字控制和串口通訊：所有控制由管腳輸入，芯片內(nèi)寄存器無(wú)需編程 可選擇 10Hz

34、或 80Hz 的輸出數(shù)據(jù)速率 同步抑制 50Hz 和 60Hz 的電源干擾 耗電量（含穩(wěn)壓電源電路）： 典型工作電流： 1.6mA, 斷電電流： 1A 工作電壓范圍：2.6 5.5V 工作溫度范圍：-40 +85 16 管腳的 SOP-16 封裝3.3系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 硬件開發(fā)：51學(xué)習(xí)板量軟件開發(fā)：Windows 7 VC6.0 開發(fā)工具：Keil uVision4 Altium Designer Winter 09 3.4系統(tǒng)任務(wù)的可行性分析3.4.1技術(shù)可行性硬件方面：采用單片機(jī)STC89RC52作為中央處理器構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，控制外圍模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)制作過(guò)程中

35、，壓電傳感器采集重量數(shù)據(jù)，HX711將得到的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)LCD顯示屏顯示采集數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)涵蓋了單片機(jī)最小系統(tǒng)、壓電傳感器、HX711A/D轉(zhuǎn)換模塊，串口傳輸協(xié)議，LCD顯示等器件的應(yīng)用技術(shù)。軟件方面：在Keil uVision4編寫程序并進(jìn)行軟件仿真，VC6.0環(huán)境下開發(fā)上位機(jī)數(shù)據(jù)接收軟件。3.4.2經(jīng)濟(jì)可行性該系統(tǒng)元器件價(jià)格如表3.1表3.1 元器件價(jià)目表序號(hào)器件名稱型號(hào)數(shù)量單位實(shí)際單價(jià)實(shí)際總價(jià)1單片機(jī)STC89RC521片772壓電傳感器1個(gè)28283A/D轉(zhuǎn)換模塊HX7111個(gè)16164串口芯片MAX32321片775蜂鳴器-1個(gè)0.50.56LCD1602LCD1602

36、1個(gè)13137電容-若干個(gè)0.118電阻-若干個(gè)0.010.29晶振12M2個(gè)0.61.210按鍵-5個(gè)0.4211電源芯片LM78051個(gè)4412其他70總計(jì)141.5由表3.1可知，整個(gè)系統(tǒng)總體的價(jià)格僅為150元左右，與市場(chǎng)上的幾百元的體重秤產(chǎn)品具有同樣的的功能，甚至要比同類產(chǎn)品更加穩(wěn)定且功能更加強(qiáng)大。第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和原則4.1.1指導(dǎo)思想（1）堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃、科學(xué)管理、服務(wù)應(yīng)用的指導(dǎo)方針；（2）充分利用當(dāng)前的工作基礎(chǔ)和成果，優(yōu)化、提升、重組，避免重復(fù)建設(shè)。4.1.2設(shè)計(jì)原則（1）標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化原則（2）安全性原則（3）完備性原則4.2系統(tǒng)概述本設(shè)計(jì)需要采用傳感器技術(shù)和

37、電子技術(shù)等。設(shè)計(jì)的智能體重秤與傳統(tǒng)的體重秤相比，測(cè)量結(jié)果采用數(shù)字顯示，具有讀數(shù)方便直觀，測(cè)量范圍廣，可記錄數(shù)據(jù)，功能更加強(qiáng)大等重要特點(diǎn)。系統(tǒng)分為下位機(jī)和上位機(jī)，兩端通過(guò)串口通訊傳輸數(shù)據(jù)。4.3系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)4.3.1 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)的控制模塊部分由STC89RC52最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其中含有單片機(jī)，晶振電路、復(fù)位電路。（1）晶振電路晶振電路有兩個(gè)30PF電容和一個(gè)晶振連接到單片機(jī)的X1、X2引腳。（2）復(fù)位電路單片復(fù)位端低電平有效。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖4.1：圖4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)4.3.2HX711A/D轉(zhuǎn)換模塊硬件設(shè)見圖4.2。圖4.2 HX711電路連接圖4.3.3 串口通訊部分的硬

38、件設(shè)計(jì)RS232通訊在本系統(tǒng)中與單片機(jī)的P3.0和P3.1連接。如圖4.3。圖4.3 232通訊電路硬件連接圖GND引腳為電源地，IO口接至單片機(jī)的P3.0和P3.1腳，以傳輸數(shù)據(jù)，VCC為高電平。4.3.4電源系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)單片機(jī)需要使用+5V電源。設(shè)計(jì)采用7805穩(wěn)壓芯片，C1、C2、C4為濾波電容，D0為保護(hù)二極管。圖4.4 電源系統(tǒng)硬件連接圖4.3.5顯示模塊使用 HYPERLINK /item.htm?id=1044174821 t _blank o 3461BS共陽(yáng)4位數(shù)碼管 0.36英寸紅色 5只起賣【三皇冠賣家促銷】 LCD1602點(diǎn)陣顯示模塊來(lái)展示體重，P0端口通過(guò)上拉電

39、阻來(lái)提高電路的驅(qū)動(dòng)能力，作為數(shù)據(jù)輸出到LCD的驅(qū)動(dòng)接口，P3口的P3.4-P3.7分別作為L(zhǎng)CD顯示模塊的使能信號(hào)E，數(shù)據(jù)/命令選擇RS，R/W端則配置成寫。具體如圖4.5所示。圖4.5 LCD1602顯示接口電路圖4.3.6報(bào)警電路當(dāng)測(cè)量溫度超過(guò)預(yù)先設(shè)置的溫度上下限時(shí)，為更起到智能及人性化的左右，及時(shí)關(guān)注溫度的變化，本系統(tǒng)包含了聲音報(bào)警電路。該電路由蜂鳴器和NPN三極管組成，具體電路如圖4.6所示。圖4.6 超量程報(bào)警電路第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5.1系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)5.1.1系統(tǒng)軟件程序框圖圖5.1 測(cè)量端程序流程圖整個(gè)系統(tǒng)分為兩部分，測(cè)量部分（下位機(jī)）和上位機(jī)（PC電腦）軟件接收數(shù)據(jù)部分，測(cè)量端主要

40、是采集重量數(shù)據(jù)，通過(guò)RS232模塊為發(fā)送模式，由壓電傳感器采集重量數(shù)據(jù)，HX711A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，然后傳輸給控制器單片機(jī)，再有單片機(jī)處理由RS232發(fā)送至電腦。而PC端則時(shí)刻等待接收來(lái)自測(cè)量端的數(shù)據(jù)，一旦接收到測(cè)量端的發(fā)送信號(hào)，接收端便開始接收重量數(shù)據(jù)，接收成功后，將接收到的數(shù)據(jù)顯示在電腦上，并進(jìn)行分析對(duì)比。給出合理的飲食建議，然后把接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本地文件。5.1.2系統(tǒng)硬件框圖整個(gè)系統(tǒng)分為兩部分，下位機(jī)（單片機(jī)）和上位機(jī)（PC端軟件）。大連東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第6章系統(tǒng)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。

41、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。

42、這些都為我今后的學(xué)習(xí)和工作留下了積極的影響。軟件測(cè)試是一項(xiàng)十分復(fù)雜多樣化的工作。它在軟件的整個(gè)生存期中占據(jù)重要的位置，對(duì)軟件可靠性保證具有極其重要的意義。下面將結(jié)合本系統(tǒng)軟件開發(fā)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的測(cè)試。6.1測(cè)試方案及測(cè)試用例6.1.1LCD顯示方案：LCD1602計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)測(cè)試用例：#include#include LCD1602.hunsigned char TempBuffer10;void IntToStr(unsigned int t, unsigned char *str, unsigned char n)unsigned char a5; char i, j;a0=(t/

43、10000)%10; /取得整數(shù)值到數(shù)組a1=(t/1000)%10;a2=(t/100)%10;a3=(t/10)%10;a4=(t/1)%10;for(i=0; i5; i+) /轉(zhuǎn)成ASCII碼ai=ai+0;for(i=0; ai=0 & i=3; i+);for(j=5-n; ji; j+) /填充空格 *str= ; str+; for(; i5; i+) *str=ai; str+; /加入有效的數(shù)字*str=0;void Delay1ms(unsigned int count)unsigned int i,j;for(i=0;icount;i+)for(j=0;j120;j+)

44、;main()unsigned int Count = 0;LCD_Initial();GotoXY(0,0);Print(The 1602LCD Test);GotoXY(0,1);Print( BY RICHMCU);while(1)IntToStr(Count+,&TempBuffer0,5);GotoXY(0,1);Print(&TempBuffer0);Delay1ms(500);6.1.2鍵盤響應(yīng)方案：串口測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試用例：#include uart.h/unsigned char RX_Buffer30;unsigned char Num = 0;bit Flag_Receive

45、_OK = 0;void Uart_Init() SCON = 0X50; /UART方式1；8位UARTREN = 0; /不允許串行口接收數(shù)據(jù)PCON = 0 x00; /SMOD=0;波特率不加倍TMOD = 0 x21; /T1方式2，用于產(chǎn)生波特率TH1 = 0 xFD; /裝初值TL1 = 0 xFD;TR1 = 1; /啟動(dòng)定時(shí)器1EA = 1; /打開全局中斷控制ES = 0; /串行口中斷void Send_Word(unsigned char *p)/發(fā)送字符串 while(*p) SBUF=*(p+);while(TI=0);TI=0; void Send_ASCII(u

46、nsigned char c)/發(fā)送一個(gè)字符 TI=0; SBUF=c; while(TI=0); TI=0; 6.2系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及精度和誤差分析隨著各種高精度傳感器的應(yīng)用與普及，這一技術(shù)在科學(xué)研究，生產(chǎn)過(guò)程等領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。人類步入信息社會(huì)的今天，人們對(duì)信息的提取，處理，傳輸以及綜合利用等要求愈加嚴(yán)格。 本系統(tǒng)在精度可以達(dá)到0.2KG,由于器件的固有缺陷，此系統(tǒng)會(huì)擁有誤差，主要包括以下幾方面1、傳感器采集數(shù)據(jù)會(huì)受到測(cè)量環(huán)境的影響，如溫度，濕度，地理位置的不同，都會(huì)影響結(jié)果。2、A/D轉(zhuǎn)換模塊在測(cè)量技術(shù)中,傳感器很少直接接在放大器的輸入端上,往往相隔一定的距離,這樣就會(huì)受到市電等

47、外界干擾的影響而引起測(cè)量誤差。3、單片機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到軟件和硬件的控制，會(huì)產(chǎn)生軟件延時(shí)誤差和硬件定時(shí)誤差。為減小誤差，可以在系統(tǒng)中接入反饋電路。和嚴(yán)格編寫程序?？傊?此系統(tǒng)能得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果，但還需改進(jìn)。第7章結(jié)論本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是為了能在準(zhǔn)確的測(cè)量體重，以保證工作系統(tǒng)在穩(wěn)定的狀態(tài)下完成工作。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本低廉，設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單，總成本不超過(guò)150元。可以大批量生產(chǎn)的，生產(chǎn)成本則會(huì)更低。現(xiàn)在市場(chǎng)上的體重秤的價(jià)格在幾百元以上。對(duì)于本系統(tǒng)的需求者來(lái)說(shuō)，本系統(tǒng)能夠精確的測(cè)量溫度而且穩(wěn)定性很高。這對(duì)于提高系統(tǒng)的利用率，避免重復(fù)設(shè)計(jì)有很大的好處。如果能夠大批量生產(chǎn)，可使得產(chǎn)品的生產(chǎn)成本降低，從而使系

48、統(tǒng)的需求者獲得的利潤(rùn)提高了。通過(guò)分析表明：本設(shè)計(jì)是一個(gè)性價(jià)比很好的系統(tǒng)，不管對(duì)于生產(chǎn)者還是使用者來(lái)說(shuō)，它都可以帶來(lái)很高的經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)計(jì)是以STC89RC52為核心，利用軟件和硬件相結(jié)合的例子。在單片機(jī)智能控制已廣泛的應(yīng)用在人們的生產(chǎn)、生活中的今天，傳統(tǒng)的機(jī)械式體重秤的做法，已經(jīng)逐漸被淘汰。這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的體重測(cè)量方法，為體重的測(cè)量開辟了一條新的道路。符合我國(guó)的科技和工業(yè)水平，這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是符合工業(yè)生產(chǎn)的需要。實(shí)現(xiàn)我國(guó)的工業(yè)化，智能控制是其中的一個(gè)重要的目標(biāo)，智能系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功只是實(shí)現(xiàn)智能控制的“冰山一角”，但它可以為以后更加智能化、人性化的智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，作了鋪墊。因此這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有比較好的社會(huì)效益。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的方案論證、系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的調(diào)試與實(shí)驗(yàn)。翻閱了大量的關(guān)于傳感器、單片機(jī)及接