毕业设计论文-基于单片机的简易电子称

毕业设计论文-基于单片机的简易电子称内容摘要：

试件影响小， 对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。 （ 4）商品化，使用方便，便于实现远距离、自动化测量 [5]。 通过对压力传感器与 电阻应变式传感器 比较分析 ，最终选择了第 二 种方案。 题目要求称重范围0～ 5Kg,满量程量误差不大于  ，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重 5Kg。 我们选择的是电阻应变片压力传感器，量程为 5Kg，精度为 % ，满足本系统的精度要求。 系统 AD转换芯片选择 无线数据 HX711 是一款专为高精度电子秤而设计的 24 位 A/D 转换器芯片。 与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。 降低了电子秤的整机成本，提高 了整机的性能和可靠性。 该芯片与后端 MCU 芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。 输入选择开关可任意选取通道 A 或通道 B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。 通道 A 的可编程增益为 128 或 64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为 177。 20mV 或 177。 40mV。 通道 B 则为固定的 64 增益 9，用于系统参数检测。 芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的 A/D 转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。 芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。 上电自动复位功能简化了开机的 初始化过程。 芯片管脚图如图 7 所示。 图 23 HX711 管脚定义 9 HX711 典型应用电路如图 24 所示。 图 24 HX711 典型应用电路 系统显示器选择 方案一 数码管显示 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“ 8”可分为 1 位、 2 位、 4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。 共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公 共阳极 (COM)的数码管。 共阳数码管在应用时应将公共极 COM接到 +5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。 共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极 (COM)的数码管。 共阴数码管在应用时应将公共极 COM接到地线 GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。 数码管显示信息有限，当显示信息较多时需要多个数码管级联方可，这样会造成硬件连接复杂，成本增加；数码管对大部分字符不 能很好的显示，动态扫描时处理不好易出现闪烁现象。 方案二 LCD字符液晶显示 采 用点阵字符型 LCD 液晶显示，液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用 的信息显示器件 ，但采用 LCD 液晶显示会造成设计成本增加。 LCD1602可以显 示 2 行 16 个字符，有 8 位数据总线 D0D7，和 RS、 R/W、 EN 三个控制端口，工作电压为 5V，并且带有字符对比度调节和背光 [10]。 具体引脚说明如 表 21所示。 10 表 21 LCD1602 液晶显示器引脚说明 LCD1602 液晶模块内部的字符发生存储器（ CGROM)已经存储了 160 个不同 的点阵字符图形，如表 1 所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、 常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，它的读写操作、 屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 最后综合了多方面因素的考虑采用了方案二，选择 LCD1602 显示器 作为系统的显示界面。 系统时钟芯片选择 DS1302是美国 DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加 31字节静态 RAM，采用 SPI 三线接口与 CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和 RAM 数据。 实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与 31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。 工作电压宽达 ～。 采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 DS1302 用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。 DS1302 实物和管脚图分别如图 2图 26所示。 图 25 DS1302实物图 图 26 DS1302 管脚定义 DS1302 各引脚的功能为： VCC1：备用电源； VCC2：主电源。 当 VCC2VCC1+，由 VCC2向 DS1302供电，当 VCC2 VCC1时，由 VCC1向 DS1302 供电。 SCLK：串行时钟，输入； I/O：三线接口时的双向数据线； CE：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。 该引脚有两个功能：第一， CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次， CE提供结束单字节或多字 节数据传输的方法。 DS1302 有关日历、时间的寄存器共有 12 个，其中有 7个寄存器（读时 81h～ 8Dh，写时 80h～8Ch），存放的数据格式为 BCD码形式。 11 系统硬件电路设计 系统电源电路设计 由于该系统中 51 单片机及 AD 转换芯片及液晶显示器所需供电电压均为 5V 电压，所以要保证系统稳定可靠的工作，需要设计一个可以稳定提供 5V 电压的供电系统。 本设计采用双电源接口供电方式， USB 接口供电方便程序调试，也可采用外置电源作为系统的供电电源，但是需另加三端稳压器件 LM7805 作 为系统电源的稳压器件以保证系统电压为稳定的直流 5V 电压，同时外置电源的输出电压要高于 5V 输出，系统电源输入接口要加滤波电容以确保工作电压稳定。 电源输出接口加上 LED 电源指示灯，用来判定电源是否正常工作。 该系统电源电路设计如图 27所示。 图 27电源接口电路 C1， C2 实现对电源滤波，以滤除可能存在的高频杂波对电源的影响， C4 实现对电源电压的平滑稳定作用 [10]，当 USB 接口输出电压高时 C4 用来储能，当后续电路负载过高 USB 供电不足时电解电容 C4 通过释放储存的电能来保证电源电压不跌落。 LED0 用作电源指示，其亮灭代表电源工作与否， R0 用 来限流，以保证 LED 不被烧坏 [13]。 系统单片机主控电路设计 系统主控电路由 AT89S52 单片机及晶振电路和复位电路组成，该电路作为整个系统功能实现的核心单元，其连接方式如图 28 所示。 图 28 单片机控制模块电路 晶振全称为晶体振荡 器 ，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频 率 经过频率发 生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。 晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用 12 电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。 这种晶体有一个很重要的特性，如果给它通电，它就会产生机械振荡，反之，如果给它机械力，它又会产生电，这种特性叫机电效应。 他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。 由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。 根据石英晶体的机电效应，我们可以把它等效 为一个电磁振荡回路，即谐振回路。 他们的机电效应是机 电 机 电 ..的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场 磁场的不断转换。 在电路中的应用实际上是把它当作一个高 Q 值的电磁谐振回路。 由于石英晶体的损耗非常小，即 Q 值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线 [10]。 复位电路采用按键复位加上电复位来实现， S1 为复位按键，复位按键按下后，复位端通过 1K的小电阻与电源接通 ,迅速放电 ,使 RST 引脚为高电平 ,复位按键弹起后 ,电源通过 10KΩ的电阻对 10μ F 的电 容 C1 重新充电 ,RST 引脚端出现复位正脉冲。 AT89S52 内部有一个高增益反相放大器 ,用于构成振荡器 ,但要形成时钟脉冲 ,外部还需附加电路 ,本设计采用内部时钟方式 ,利用芯片内部的振荡器 ,然后在引脚 XTAL1和 XTAL2两端跨接晶体振荡器 ,就构成了稳定的自激振荡器 ,发出的脉冲直接送入内部时钟电路 ,C2和 C3的值通常选择为 30pF左右 ,晶振 Y1 选择 ,更好地保证振荡器稳定、可靠地工作，振荡器电容应尽可能安装得与单片机引脚 XTAL1和 XTAL2靠近 7。 单片机的 31 脚（ EA）接 +5V 电 源，表示允许使用片内 ROM。 系统显示部分电路设计 显示部分采用 LCD1602液晶显示模块，液晶板上排列着若干 5 7或 5 10点阵的字符显示位 ,每个显示位可显示 1个字符，从规格上分为每行 1 2 3 40位，有一行、两行及四行三类。 其与单片机的连接电路如图 29所示 图 29 液晶显示接口电路 1 脚和 2 脚为液晶 1602 地和电源引脚， 3 脚为背光调节引脚，通过 10K 电位器接地，背光可通过电位器来调节亮度； 4 脚、 5 脚、 6 脚为液晶片选控制引脚，分别连接到单片机的 、 、P2,2 端口， 7~14 脚为数据接口，与单片机的 P0 口相连实现数据的传输， 1 1脚为液晶的背光控制脚，分别接到电源和地 [9]。 系统超重报警指示电路设计 超重报警指示电路用来在称重测量超出最高值时报警提示，以免重量太高的情况下损坏传感器。 报警指示电路由 PNP三极管 9012驱动蜂鸣器来实现，单片机 IO 口控制三极管的基极，当单片机的IO口输出为低电平时，三极管导通，蜂鸣器的正极与电源接通，蜂鸣器通电发出报警声，当单片机IO口输出高电平时，三极管截止，蜂鸣器停止报警。 报警指示电路如图 210所示。 13 图 210报警指示电路 系统按键输入电路设计 按键输入电路用来在电子称测量过程中输入单价值，按键输入电路采用 4*4 矩阵键盘实现，矩阵键盘电路如图 211所示。 图 211按键输入电路 14 电子称按键功能分配如表 22所示： 表 22系统按键配置表 7 8 9 去皮 4 5 6 清零 1 2 3 累计 0  计算 此电子秤是开机检测托盘重量，并将托盘重量清零（即电子秤每次开机后检测托盘重量，并程序中自动将托盘重量保存在一个变量中，称量过程中每次都将获得的重量减去托盘 重量，而得到所要称量物体的真正的重量）。 计算功能：在正确输入了单价之后，按下计算按键，将会计算出金额，并在液晶显示器上显示出重量、单价、总价。 电子日历时钟键盘面板：。