基于單片機(jī)的身高體重測量儀

信息科學(xué)與工程學(xué)部基于單片機(jī)的身高體重測量儀姓名：武立鑫專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)號(hào)：2010481027指導(dǎo)教師：孫雪信息科學(xué)與工程學(xué)部第一部分：課題的來源及意義第二部分：系統(tǒng)方案的確定第三部分：硬件電路的設(shè)計(jì)第四部分：軟件的設(shè)計(jì)及調(diào)試第五部分：系統(tǒng)的制作與調(diào)試第六部分：總結(jié)第七部分：實(shí)物圖第八部分：致謝目錄信息科學(xué)與工程學(xué)部1課題的來源及意義隨著社會(huì)的發(fā)展人們對個(gè)人的體質(zhì)狀況也越來越重視，用于測量人體健康標(biāo)準(zhǔn)的各類儀器已成為生活的必需品。近年來電子技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了身高體重測量儀制造工藝的飛速發(fā)展，但當(dāng)前市面上主流的身高體重測量儀還存在智能化程度低、功能單一、不易攜帶等缺點(diǎn)。智能化、多功能、低功耗、易攜帶是未來的發(fā)展趨勢，所以進(jìn)一步研究身高體重測量儀有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。信息科學(xué)與工程學(xué)部2系統(tǒng)方案的確定本設(shè)計(jì)的目的是制作一個(gè)基于單片機(jī)的身高體重測儀，它可以測量人體的重量和高度，同時(shí)還可以將所測信息自動(dòng)編號(hào)發(fā)送到上位機(jī)顯示和保存。體重測量范圍為0kg-200kg，精度為±0.5kg身高測量范圍為10cm-250cm，精度為±1cm。信息科學(xué)與工程學(xué)部2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖信息科學(xué)與工程學(xué)部3硬件電路的設(shè)計(jì)1.電源電路2.單片機(jī)最小系統(tǒng)電路3.串口通信電路4.HX711AD轉(zhuǎn)換器電路5.超聲波模塊電路6.液晶屏電路7.獨(dú)立按鍵電路8.蜂鳴器電路9.全橋電路信息科學(xué)與工程學(xué)部3.1電源電路

電源是一個(gè)系統(tǒng)能正常工作的基礎(chǔ)，為系統(tǒng)的運(yùn)行提供可靠的能源保證，因此電源模塊的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

信息科學(xué)與工程學(xué)部3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，單片機(jī)最小系統(tǒng)的正常工作是系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。信息科學(xué)與工程學(xué)部3.3串口通信電路串口通信電路為單片機(jī)與PC機(jī)的通信提供了媒介，它能對RS232電平與TTL電平進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。信息科學(xué)與工程學(xué)部3.4HX711AD轉(zhuǎn)換器電路

HX711AD轉(zhuǎn)換器是一款專為電子秤而設(shè)計(jì)的高精度24位AD轉(zhuǎn)換器芯片。兩路可選擇差分輸入，輸出增益可編程選擇。通信管腳由SCK和DT組成，DT為數(shù)據(jù)輸出引腳，SCK為時(shí)鐘信號(hào)輸入端。信息科學(xué)與工程學(xué)部3.5超聲波模塊電路

HC-SR04超聲波模塊用于發(fā)射和接收超聲波脈沖信號(hào)，第二腳Trig為控制端口用于控制超聲波脈沖的發(fā)射，3腳為信號(hào)線，當(dāng)模塊接收到超聲波脈沖后該引腳的電平會(huì)發(fā)生變化。信息科學(xué)與工程學(xué)部3.6液晶屏電路

ZX12864R液晶顯示模塊內(nèi)置128個(gè)字符8192個(gè)中文漢字及點(diǎn)陣顯示RAM，可以顯示漢字或者圖形，具有光標(biāo)顯示、睡眠模式、自定義字符、畫面移位等功能。信息科學(xué)與工程學(xué)部3.7獨(dú)立按鍵電路

單片機(jī)P1、P2、P3端口是弱上拉端口，單片機(jī)復(fù)位后這幾組端口輸出均為高電平當(dāng)按鍵按下時(shí)單片機(jī)的引腳與電源地相連即其輸入變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)通過檢測引腳上的電平變化即可以檢測按鍵是否按下。信息科學(xué)與工程學(xué)部3.8蜂鳴器電路蜂鳴器是一種電子訊響器，本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器用于在按鍵按下或進(jìn)行其他操作時(shí)發(fā)出提示音。蜂鳴器由單片機(jī)的普通IO端口控制，驅(qū)動(dòng)電路主要是一個(gè)PNP型三極管對電流進(jìn)行放大來驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作。信息科學(xué)與工程學(xué)部3.9全橋電路每個(gè)應(yīng)變片中有兩個(gè)電阻，空載時(shí)兩個(gè)電阻阻值相同，當(dāng)應(yīng)變片上有負(fù)載時(shí)兩個(gè)電阻阻值一個(gè)變大一個(gè)變小但總阻值保持不變。信息科學(xué)與工程學(xué)部3.9全橋電路

E+和E-為差分電源，A+和A-為差分信號(hào)輸出端，空載時(shí)差分信號(hào)輸出電壓為零，有負(fù)載時(shí)R1、R4與R2、R3一組阻值變大而另一組阻值變小，從而差分信號(hào)輸出變大。信息科學(xué)與工程學(xué)部4軟件的設(shè)計(jì)及調(diào)試

本設(shè)計(jì)邏輯相對復(fù)雜且代碼量較大不宜使用匯編語言所以采用C語言進(jìn)行編程，程序設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，即將不同模塊的程序封裝到不同的C文件中再將其中的函數(shù)、所用到的頭文件、變量等在對應(yīng)的頭文件中聲明。軟件部分包括主程序、系統(tǒng)的初始化程序、AD轉(zhuǎn)換器通信程序、按鍵檢測程序、超聲波模塊程序液晶屏驅(qū)動(dòng)程序等。

信息科學(xué)與工程學(xué)部4.1主程序主程序循環(huán)查詢四個(gè)按鍵是否按下，若按下則執(zhí)行響應(yīng)的操作，若沒有按鍵按下則實(shí)時(shí)測量并顯示身高和體重值。信息科學(xué)與工程學(xué)部4.2系統(tǒng)初始化程序程序開始時(shí)應(yīng)先對程序中用到的定時(shí)器和串口的相應(yīng)的寄存器進(jìn)行設(shè)置。voidsystem_init(void){SM0=0;

//設(shè)置串口工作模式

SM1=1;TMOD=0x21;//設(shè)置定時(shí)器工作模式

TH1=0xfd;//設(shè)置波特率為9600TR1=1;//開定時(shí)器1}信息科學(xué)與工程學(xué)部4.3AD轉(zhuǎn)換器通信程序根據(jù)通信時(shí)序圖可寫出HX711模塊與單片機(jī)的通信函數(shù)。信息科學(xué)與工程學(xué)部4.4按鍵檢測程序?qū)Π存I的檢測主要是通過檢測IO口的電平變化來實(shí)現(xiàn)，但在實(shí)際情況下按鍵在按下和釋放瞬間觸點(diǎn)存在抖動(dòng)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象帶來的干擾需要通過程序來消除。信息科學(xué)與工程學(xué)部4.5超聲波模塊程序單片機(jī)觸發(fā)Trig引腳發(fā)出超聲波信號(hào)，信號(hào)發(fā)出后自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回有信號(hào)返回時(shí)引腳Echo變?yōu)楦唠娖健Ｍㄟ^測量發(fā)射到返回的時(shí)間可算出傳播距離信息科學(xué)與工程學(xué)部4.6液晶屏驅(qū)動(dòng)程序根據(jù)液晶屏模塊的讀寫時(shí)序可實(shí)現(xiàn)對液晶的寫命令、寫數(shù)據(jù)、讀狀態(tài)操作從而實(shí)現(xiàn)對液晶的控制。信息科學(xué)與工程學(xué)部5系統(tǒng)的制作與調(diào)試設(shè)計(jì)初期先確定整體設(shè)計(jì)方案，再對各個(gè)模塊上電測試，無誤后用AltiumDesigner軟件進(jìn)行原理圖和PCB的設(shè)計(jì)，完成后發(fā)廠制板手工焊接并測試，無誤后連接其他外圍電路并與伸縮桿，承重板組裝到一起即可對軟件進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)各個(gè)模塊工作原理分別對各個(gè)模塊的程序進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試無誤后將各個(gè)模塊程序在主函數(shù)中調(diào)用完成主函數(shù)的設(shè)計(jì)。信息科學(xué)與工程學(xué)部5.1硬件開發(fā)平臺(tái)用AltiumDesigner軟件進(jìn)行原理圖和PCB的設(shè)計(jì)。信息科學(xué)與工程學(xué)部5.2軟件開發(fā)平臺(tái)用Keil軟件進(jìn)行程序的編譯、連接并生成HEX文件。信息科學(xué)與工程學(xué)部5.3上位機(jī)軟件

SerialHunter上位機(jī)軟件可以顯示下位機(jī)發(fā)過來的信息，且在軟件調(diào)試時(shí)使用上位機(jī)能監(jiān)控一些數(shù)據(jù)，為軟件的調(diào)試提供了很大的方便。操作界面如圖。

信息科學(xué)與工程學(xué)部總結(jié)

本設(shè)計(jì)制作了一個(gè)基于單片機(jī)的身高體重測量儀，設(shè)計(jì)在測量精度，測量范圍以及功能上基本滿足設(shè)計(jì)要求。論文詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)思想，涉及硬件電路的設(shè)計(jì)與制作，軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試，開發(fā)平臺(tái)的介紹以及整個(gè)系統(tǒng)的制作過程。設(shè)計(jì)與常見的身高體重測量儀相比有創(chuàng)新之處同時(shí)在調(diào)試過程中也發(fā)現(xiàn)了許多問題與缺陷。