簡(jiǎn)易電子稱畢業(yè)論文

1、簡(jiǎn)易電子稱摘要本文闡述了簡(jiǎn)易電子稱的原理，提出設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的思路和所需考慮的問(wèn)題，該設(shè)計(jì)以avr系列單片機(jī)atmega32為控制核心，系統(tǒng)可以分為最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和人機(jī)交互界面三大部分。最小系統(tǒng)部分主要包括atmega32、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路；數(shù)據(jù)采集部分由稱重傳感器、信號(hào)放大部分組成，信號(hào)放大主要由三個(gè)高精度運(yùn)算放大器op07構(gòu)成的儀表放大器；人機(jī)交互界面為鍵盤(pán)輸入和點(diǎn)陣式液晶顯示，主要使用4x4矩陣鍵盤(pán)和1602液晶顯示器，可以方便的輸入數(shù)據(jù)和直觀的顯示數(shù)據(jù)；系統(tǒng)電源以外接5v電源以提供系統(tǒng)正常工作電源。經(jīng)調(diào)試，該電子秤可以實(shí)現(xiàn)基本的稱重功能（稱重范圍為02kg，重量誤差不大于0.005

2、kg）。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，功能齊全，精度高。關(guān)鍵詞：稱重傳感器，儀表放大器，atmega 32，簡(jiǎn)易電子稱目 錄摘要1第一章 引 言5第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)52.1 電子稱的設(shè)計(jì)要求52.1.1 基本要求52.1.2 特色與創(chuàng)新62.2 實(shí)驗(yàn)原理及設(shè)計(jì)基本思路62.2.1系統(tǒng)工作原理62.2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路62.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案比較與論證62.3.1 方案一72.3.2 方案二72.3.3 方案三82.4 數(shù)據(jù)采集部分的方案確定82.4.1 壓力傳感器82.4.2 信號(hào)放大處理102.5人機(jī)互交部分102.5.1 鍵盤(pán)輸入102.5.2 輸出顯示112.6最終確定方案總結(jié)1

3、1第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)123.1 單片機(jī)小系統(tǒng)電路123.1.1 單片機(jī)復(fù)位電路133.1.2 單片機(jī)時(shí)鐘電路133.2數(shù)據(jù)采集部分電路143.3 人機(jī)交互部分電路153.3.1顯示電路153.3.1按鍵控制電路153.4 系統(tǒng)原理圖16第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)174.1 主程序流程圖174.2 ad采集子程序流程圖184.3 置零子程序流程圖184.4 ad值轉(zhuǎn)換kg子程序流程圖194.5 顯示子程序流程圖204.6 按鍵掃描和按鍵處理子程序流程圖20第五章 系統(tǒng)的調(diào)試22第六章 結(jié) 論236.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能236.2系統(tǒng)存在問(wèn)題236.3體會(huì)23參考文獻(xiàn)25致 謝26附錄a：原理圖27pcb板

4、圖28實(shí)物圖29附錄b：程序代碼30第一章 引 言質(zhì)量是測(cè)量領(lǐng)域中的一個(gè)重要參數(shù)，稱重技術(shù)自古以來(lái)就被人們所重視。秤是最普遍、最普及的計(jì)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。如今，電子產(chǎn)品變得越來(lái)越豐富，給人們帶來(lái)了很多很多的方便，其中電子秤成了人們生活中不可缺少的一部分。大大小小的市場(chǎng)電子秤能夠完成許多工作，為人們節(jié)省了時(shí)間，提高了工作效率。電子秤不但能很精確的稱出商品的重量，還能去除皮重，累計(jì)所稱物品重量，輸入物品單價(jià)可快速的計(jì)算出金額，可以說(shuō)非常的智能化，而且非常的精確。由此，顧客在購(gòu)物的時(shí)候非常的放心，商家的效益也提高了。

5、本設(shè)計(jì)就是為了基于單片機(jī)制作這樣一種電子秤，它以單片機(jī)為核心在實(shí)際使用時(shí)達(dá)到以下要求：1. 電子秤稱重范圍：02；重量誤差不大于0.005；2. 液晶顯示：所稱物體重量、輸入物品單價(jià)、金額等本設(shè)計(jì)的控制功能包括基本的稱重功能，顯示功能。由于系統(tǒng)資源豐富，還可以方便的拓展其他應(yīng)用。 我相信通過(guò)這次對(duì)電子秤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一定能夠?qū)W到豐富的知識(shí)并對(duì)電子產(chǎn)品有更深一層的了解。第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)電子秤的應(yīng)用系統(tǒng)是由硬件和軟件所組成。硬件指單片機(jī)、擴(kuò)展的輸入輸出設(shè)備等部分；軟件是各種工作程序的總稱。硬件和軟件只有緊密配合、協(xié)調(diào)一致，才能提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比。從一開(kāi)始設(shè)計(jì)硬件時(shí)，就應(yīng)考慮相應(yīng)軟件的設(shè)計(jì)

6、方法，而軟件設(shè)計(jì)是根據(jù)硬件原理和系統(tǒng)的功能要求進(jìn)行的。2.1 電子稱的設(shè)計(jì)要求2.1.1 基本要求1. 電子秤稱重范圍：02kg；重量誤差不大于0.005kg；2. 液晶顯示：所稱物體重量、輸入物品單價(jià)、金額；3. 具有單價(jià)清零功能。2.1.2 特色與創(chuàng)新1. 使用單片機(jī)為控制核心，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的組成構(gòu)造，且單片機(jī)可拓展性強(qiáng)，可以很方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行拓展和應(yīng)用。2. 使用鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)，操作簡(jiǎn)單，方便。3. 具有去皮功能和總價(jià)累加計(jì)算功能。2.2 實(shí)驗(yàn)原理及設(shè)計(jì)基本思路2.2.1系統(tǒng)工作原理電子秤的工作原理。首先是通過(guò)稱重傳感器采集到被測(cè)物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。輸出電壓信號(hào)通常很小，通過(guò)

7、三個(gè)op07運(yùn)算放大器構(gòu)成一個(gè)儀表放大器使得信號(hào)放大，把放大的信號(hào)送入單片機(jī)的i/o口轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控電路的單片機(jī)中處理，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制顯示器，從而顯示出被測(cè)物體的重量。 2.2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路按照設(shè)計(jì)的基本要求，系統(tǒng)可以分為最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互界面三大部分。其中數(shù)據(jù)采集模塊由稱重傳感器、儀表放大器組成。由于選擇的單片機(jī)型號(hào)自帶a/d轉(zhuǎn)換功能因此放大器出來(lái)的模擬信號(hào)直接送給控制器處理，由控制器完成對(duì)該數(shù)字量的處理，驅(qū)動(dòng)顯示模塊完成人機(jī)間的信息交換。此部分對(duì)軟件的設(shè)計(jì)要求比較高，系統(tǒng)的大部分功能都需要軟件來(lái)控制。2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案比較與論證在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，針對(duì)各個(gè)模塊

8、實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)設(shè)計(jì)電子秤的方案有以下幾種：2.3.1 方案一結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示：圖2-1 方案一結(jié)構(gòu)圖此方案設(shè)計(jì)的電子秤，可以實(shí)現(xiàn)稱物計(jì)價(jià)功能，但是局限于數(shù)碼管的功能，在顯示時(shí)只能顯示單價(jià)、購(gòu)物總額以及簡(jiǎn)單的代碼等。在顯示重量時(shí)，如果數(shù)碼管沒(méi)有足夠的位數(shù)，那么稱量物體重量的精度必受到限制，所以此方案需要較多的數(shù)碼管接入電路中，比較麻煩。2.3.2 方案二結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示：圖2-2 方案二結(jié)構(gòu)圖此方案前端信號(hào)處理時(shí)，選用放大、a/d轉(zhuǎn)換等措施，尤其在顯示方面采用lcd顯示器。這種方案不僅加強(qiáng)了人機(jī)交換的能力，而且滿足設(shè)計(jì)要求，可以顯示所稱量的物體信息相關(guān)內(nèi)容。但電子稱專用高精度高增益24位a

9、/d轉(zhuǎn)換芯片比較昂貴及外圍電路比較復(fù)雜，編程復(fù)雜。使用這種方案會(huì)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的難度。2.3.3 方案三結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示：圖2-3 方案三結(jié)構(gòu)圖目前單片機(jī)技術(shù)比較成熟，功能也比較強(qiáng)大，很多單片機(jī)自帶a/d轉(zhuǎn)換功能，所以只要將被測(cè)信號(hào)經(jīng)放大整形后直接送入單片機(jī)a/d口，由單片機(jī)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系顯示出被測(cè)物體的重量。由于系統(tǒng)需要的按鍵較多，因此要采用4*4矩陣鍵盤(pán)。單片機(jī)控制適合于功能比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng),而且其具有成本低,功耗低,體積小算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng),技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。鑒于本電子秤設(shè)計(jì)的功能要求，所以在具體設(shè)計(jì)時(shí)采用了第三種設(shè)計(jì)方案。2.4 數(shù)據(jù)采集部分的方案確定2.4

10、.1 壓力傳感器 在工業(yè)生產(chǎn)、科技研究及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域，壓力是需要檢測(cè)的重要參數(shù)之一，它直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，也是生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)重要的安全指標(biāo)。目前市場(chǎng)上壓力傳感器主要有電阻式、電容式和電感式等，本文簡(jiǎn)單介紹電阻應(yīng)變式傳感器和電感式傳感器。1、電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器是一種利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的結(jié)構(gòu)型傳感器。電阻應(yīng)變片是電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件，其工作原理是基于材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片即可單獨(dú)作為傳感器使用，又能作為敏感元件結(jié)合彈性元件構(gòu)成力學(xué)量傳感器。應(yīng)變片式傳感器有如下特點(diǎn)：1) 應(yīng)用和測(cè)量范圍廣，應(yīng)變片可制成各種機(jī)械量傳感器。2) 分辨力和靈敏度高

11、，精度較高。3) 結(jié)構(gòu)輕小，對(duì)試件影響小， 對(duì)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可在高溫、高壓、強(qiáng)磁場(chǎng)等特殊環(huán)境中使用，頻率響應(yīng)好。4) 商品化，使用方便，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化測(cè)量。 2、電感式傳感器電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成線圈自感或互感量變化的一種裝置，它常用來(lái)測(cè)量位移，凡是能夠轉(zhuǎn)變成位移的參數(shù)都可以檢測(cè)，例如力、振動(dòng)、尺寸、轉(zhuǎn)速、計(jì)數(shù)測(cè)量和零件裂紋等缺陷的無(wú)損探傷等。電感式傳感器有如下特點(diǎn)：1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠；2) 可實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸、記錄、顯示和控制；3) 在工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣泛采用；4) 靈敏度、線性度和測(cè)量范圍相互制約；5) 存在交流零位信號(hào)及不宜于高頻動(dòng)態(tài)

12、測(cè)量等。通過(guò)以上對(duì)傳感器的比較分析，最終選擇電阻應(yīng)變式傳感器。題目要求稱重范圍02kg，重量誤差不大于0.005kg，于是我選擇的是hl-8型稱重傳感器，量程5kg，精度為 0.01%，滿量程時(shí)誤差0.005kg，完全滿足本系統(tǒng)的精度要求。2.4.2 信號(hào)放大處理經(jīng)由傳感器或敏感元件轉(zhuǎn)換后輸出的信號(hào)比較微弱；經(jīng)由電橋等電路變換后的信號(hào)亦難以直接用來(lái)顯示、記錄、控制或進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。為此，測(cè)量電路中常設(shè)有模擬放大環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)目前主要依靠由集成運(yùn)算放大器的基本元件構(gòu)成具有各種特性的放大器來(lái)完成。放大器的輸入信號(hào)一般是由傳感器輸出的。傳感器的輸出信號(hào)不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。因此

13、，一般對(duì)放大器有如下一些要求：1) 輸入阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大于信號(hào)源內(nèi)阻。否則，放大器的負(fù)載效應(yīng)會(huì)使所測(cè)電壓造成偏差。2) 抗共模電壓干擾能力強(qiáng)。3) 在預(yù)定的頻帶寬度內(nèi)有穩(wěn)定準(zhǔn)確的增益、良好的線性，輸入漂移和噪聲應(yīng)足夠小以保證要求的信噪比。從而保證放大器輸出性能穩(wěn)定。由于傳感器信號(hào)特點(diǎn)和op07具有非常低的輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流低和開(kāi)環(huán)增益高的特點(diǎn)使得op07特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面，本設(shè)計(jì)采用三個(gè)op07運(yùn)算放大器構(gòu)成一個(gè)儀表放大器來(lái)處理傳感器微弱的信號(hào)，使得單片機(jī)更好的采集。2.5人機(jī)互交部分2.5.1 鍵盤(pán)輸入鍵盤(pán)輸入是人機(jī)交互界面中重要的組成部分，它是系統(tǒng)接受

14、用戶指令的直接途徑。本設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)采用最常見(jiàn)的是由16個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)構(gòu)成的44鍵盤(pán)，對(duì)于鍵盤(pán)狀態(tài)的檢測(cè)采用全行全列掃描。所謂全行全列掃描，先將鍵盤(pán)的行號(hào)讀入，改變單片機(jī)i/o口工作狀態(tài)讀入鍵盤(pán)的列號(hào)，行號(hào)和列號(hào)組成16種狀態(tài)，與鍵盤(pán)一一對(duì)應(yīng)。檢測(cè)方式除了可以利用鍵盤(pán)掃描軟件外，還可利用現(xiàn)成的鍵盤(pán)掃描ic，如ns半導(dǎo)體公司所提供的mm74c922集成芯片，。其內(nèi)部集成了按鍵掃描、硬件去抖動(dòng)、按鍵編碼，數(shù)據(jù)三態(tài)輸出。16個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)于dataa、datab、datac、datad引腳狀態(tài)的00001111十六種數(shù)字輸出狀態(tài)，并有oe和da兩個(gè)控制信號(hào)。還可作為中斷信號(hào)，每按一次鍵產(chǎn)生一次中斷，從讀出的da

15、taa、datab、datac、datad引腳狀態(tài)能夠立刻知道按下的是哪個(gè)鍵，省去了軟件掃描、軟件去抖動(dòng)，編程、使用十分方便。價(jià)格較為昂貴，考慮其設(shè)計(jì)成本等原因，設(shè)計(jì)采用了44矩陣式鍵盤(pán)作為系統(tǒng)的輸入單元。2.5.2 輸出顯示方案一：全部采用數(shù)碼管顯示，數(shù)碼能顯示被測(cè)物體的重量等信息。此方案顯示直觀，而且編程簡(jiǎn)單，但若要同時(shí)顯示單價(jià)，金額等諸多信息則需要大量的數(shù)碼管。由此增加了電路的復(fù)雜程度，也加大了編程的難度。方案二：采用可以設(shè)置顯示單價(jià)，金額，總價(jià)字符等的lcd，它具有低功耗、可視面大、畫(huà)面友好及抗干擾能力強(qiáng)等功能，其顯示技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。其工作原理：液晶顯示器的主要材料是液態(tài)晶體。它在

16、特定的溫度范圍內(nèi)，既具有液體的流動(dòng)性，又具有晶體的某些光學(xué)特性，其透明度和顏色隨電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光照度等外界條件變化而變化。因此，用液晶做成顯示器件，就可以把上訴外界條件的變化反映出來(lái)從而形成現(xiàn)實(shí)的效果。通過(guò)對(duì)比選擇了點(diǎn)陣式1602液晶顯示。2.6最終確定方案總結(jié)根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案，硬件部分采用avr系列單片機(jī)atmega32為控制核心部件，實(shí)現(xiàn)電子秤的基本控制功能。系統(tǒng)的硬件部分不僅包括以單片機(jī)atmega32為核心的最小系統(tǒng)部分，而且還包括數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互界面等部分。數(shù)據(jù)采集部分由hl-8型稱重傳感器、高精度運(yùn)算放大器op07組成。在具體選擇傳感器時(shí)，考慮到在稱量物品時(shí)必要的精度、準(zhǔn)確性要求，

17、所稱物品的重量誤差必須要控制在一定的范圍之內(nèi)。另外由于秤臺(tái)的自身重量、振動(dòng)和沖擊分量，以及還要避免物體超重時(shí)對(duì)傳感器的損壞，所以在選擇傳感器時(shí)要保證有一定的承重裕量，所選的傳感器量程應(yīng)該比系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的要大，且需要滿足精度要求，滿量程時(shí)候的誤差不能大于規(guī)定量。人機(jī)交互部分的鍵盤(pán)在系統(tǒng)中，可以輸入數(shù)字和已經(jīng)固定的控制命令等。在這次設(shè)計(jì)中我們采用常用的4x4矩陣鍵盤(pán)。顯示用的lcd我們根據(jù)要求選用了點(diǎn)陣式液晶顯示器1602。系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-4所示：圖2-4 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)小系統(tǒng)電路atmega 32是avr單片機(jī)系列中高性能、低功耗8位avr微處理器，

18、它片內(nèi)存儲(chǔ)器容量是at89s52的4倍，即片內(nèi)32kb的flash程序存儲(chǔ)器和2kb的ram。另外，它還增加了一些功能極強(qiáng)的功能：8路10位adc、4通道pwm、一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器等特殊功能。引腳封裝如圖3-1所示：圖3-1 單片機(jī)atmega32引腳圖3.1.1 單片機(jī)復(fù)位電路復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動(dòng)按鈕復(fù)位兩種形式，res端的低電平直接由上電瞬間產(chǎn)生低電平則為上電復(fù)位；若通過(guò)按鈕產(chǎn)生低電平復(fù)位信號(hào)稱為手動(dòng)按鈕復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位是在加電的瞬間，電容c1通過(guò)電阻r16充電，就在atmega32的res端出現(xiàn)一定時(shí)間的低電平，只要低電平的時(shí)間大于最小脈

19、沖寬度即可復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位電路如圖3-2所示：圖3-2 單片機(jī)復(fù)位電路3.1.2 單片機(jī)時(shí)鐘電路系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)采用的是外部方式。外接晶體諧振器及電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在單片機(jī)兩個(gè)時(shí)鐘引腳上。在焊接電路板時(shí)，晶體振蕩器的電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。時(shí)鐘電路如圖3-3所示：圖3-3 單片機(jī)時(shí)鐘電路3.2 數(shù)據(jù)采集部分電路數(shù)據(jù)采集部分電路如圖3-4所示：圖3-4 數(shù)據(jù)采集部分電路由圖3-4可知，電路主要由三部分組成，由稱重傳感器電路，將被稱物的重量轉(zhuǎn)換成與之一定關(guān)系的模擬電壓；由u1、u2、u3及外圍電阻組成的儀表放大器，它主要由兩級(jí)差分放大

20、器電路構(gòu)成。其中，運(yùn)放u1，u2為同相差分輸入方式，同相輸入可以大幅度提高電路的輸入阻抗，減小電路對(duì)微弱輸入信號(hào)的衰減；差分輸入可以使電路只對(duì)差模信號(hào)放大，而對(duì)共模輸入信號(hào)只起跟隨作用，使得送到后級(jí)的差模信號(hào)與共模信號(hào)的幅值之比(即共模抑制比cmrr)得到提高。這樣在以運(yùn)放u3為核心部件組成的差分放大電路中，在cmrr要求不變情況下，可明顯降低對(duì)電阻r4和r9，r5和r10的精度匹配要求，從而使儀表放大器電路比簡(jiǎn)單的差分放大電路具有更好的共模抑制能力。在r2=r8，r4=r9，r5=r10的條件下，圖3-4電路的增益為： 式3-2由公式3-2可見(jiàn)，電路增益的調(diào)節(jié)可以通過(guò)改變r(jià)1、r3阻值實(shí)現(xiàn)。

21、3.3 人機(jī)交互部分電路3.3.1顯示電路單片機(jī)與lcd1602液晶采用4條數(shù)據(jù)線和2位控制線通訊，這種方式節(jié)省單片機(jī)i/o口資源，單片機(jī)的portc高4位與液晶數(shù)據(jù)端的高4位接，portc.2和portc.3分別與液晶控制端rs、e接，電路如下圖3-5所示：圖3-5 顯示電路原理圖3.3.1按鍵控制電路采用了最常用4*4矩陣鍵盤(pán)輸入，電路原理圖如3-6所示：圖3-6鍵盤(pán)控制電路鍵盤(pán)面板說(shuō)明如表3-1所示：表3-1 鍵盤(pán)面板按鍵功能表789置零456累計(jì)123去皮0.清零開(kāi)/關(guān)3.4 系統(tǒng)原理圖圖3-7 系統(tǒng)原理圖第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)整個(gè)軟件采用模塊化設(shè)計(jì),由主程序、ad采集子程序、置零子

22、程序、ad轉(zhuǎn)kg子程序、液晶顯示子程序、按鍵掃描子程序及按鍵處理子程序等模塊組成。系統(tǒng)軟件主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、去皮、累計(jì)、置零以及重量、單價(jià)、總價(jià)等顯示的功能。4.1 主程序流程圖圖4-1 主程序流程圖4.2 ad采集子程序流程圖圖4-2 ad采集子程序流程圖由于系統(tǒng)電源不是平滑不變導(dǎo)致采集到單片機(jī)的ad值不穩(wěn)定，在ad采集子程序中采用了軟件了取平均值法進(jìn)行濾波，此方法將連續(xù)10次的ad數(shù)據(jù)，從小到大排序，將最大值和最小值舍棄，再求平均值。4.3 置零子程序流程圖圖4-3 置零子程序流程圖圖4-3中ad1數(shù)組為人為設(shè)定的基準(zhǔn)值，ad2數(shù)組為ad1數(shù)組的校正值。置零子程序主要是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)

23、機(jī)時(shí)自動(dòng)將零點(diǎn)校正，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確率；還可以防止在系統(tǒng)不穩(wěn)定工作時(shí)，調(diào)節(jié)基點(diǎn)減小系統(tǒng)的誤差。4.4 ad值轉(zhuǎn)換kg子程序流程圖圖4-4 ad值轉(zhuǎn)換kg子程序流程圖圖4-4中ad1，kg數(shù)組為人為設(shè)定的基準(zhǔn)表，ad2數(shù)組為ad1數(shù)組的校正值。ad值轉(zhuǎn)換kg子程序首先找到當(dāng)前ad值在ad2數(shù)組中的位置，再根據(jù)式4-4-2確定當(dāng)前物品重量。 式（4-4-1）其中為ad2數(shù)組中第i個(gè)元素，為kg數(shù)組中第i個(gè)元素，x為當(dāng)前物品ad值，y為對(duì)應(yīng)物品kg值。4.5 顯示子程序流程圖圖4-5 顯示子程序流程圖顯示子程序?qū)崿F(xiàn)壓力傳感器上物品的重量( 單位：kg)、鍵盤(pán)輸入的單價(jià)（kg/元）計(jì)算出總價(jià)分別顯示在l

24、cd1602指定的坐標(biāo)上。4.6 按鍵掃描和按鍵處理子程序流程圖按鍵掃描子程序?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)對(duì)16個(gè)按鍵的識(shí)別，流程圖中a1為按鍵釋放標(biāo)志位，標(biāo)志按下后是否釋放，an為按鍵按下標(biāo)志位，到按鍵處理子程序做相應(yīng)的處理；按鍵處理子程序處理實(shí)現(xiàn)了物品單價(jià)的輸入、去皮、累計(jì)、開(kāi)關(guān)、置零等系統(tǒng)功能。圖4-6 按鍵掃描和按鍵處理子程序流程圖第五章 系統(tǒng)的調(diào)試在系統(tǒng)硬件各個(gè)部分方案確定之后，首先在仿真軟件proteus中進(jìn)行仿真，由于在整個(gè)系統(tǒng)中由于最小系統(tǒng)電路、按鍵電路和顯示電路技術(shù)比較成熟，因此調(diào)試主要是針對(duì)數(shù)據(jù)采集電路，在仿真軟件中沒(méi)有壓力傳感器，所以仿真過(guò)程中用特定的電壓來(lái)模擬壓力傳感器，然后用prote

25、l 99 se繪圖軟件進(jìn)行pcb的制作，用實(shí)際電路進(jìn)行調(diào)試，用信號(hào)發(fā)生器和示波器調(diào)節(jié)儀表放大器的增益，確保硬件電路正常工作。在調(diào)試軟件部分，先在最小系統(tǒng)板上進(jìn)行模塊化的調(diào)試，調(diào)試中系統(tǒng)采用外接+5v的電源有文波，導(dǎo)致在ad采集數(shù)據(jù)時(shí)不穩(wěn)定，只能經(jīng)過(guò)一定的軟件濾波算法將ad值穩(wěn)定，最后配和硬件電路利用bascom-avr和progisp軟件進(jìn)行反復(fù)下載、觀察、修改，完成設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)。為了驗(yàn)證系統(tǒng)的測(cè)量精度,在設(shè)計(jì)調(diào)試中進(jìn)行了實(shí)物測(cè)試，測(cè)量數(shù)據(jù)如表5-1 所示：實(shí)際值（kg）0.0000.2000.5001.0001.2001.5001.8002.000測(cè)量值第一次0.0000

26、.2050.5050.9951.2001.5051.8051.995第二次0.0050.1950.5001.0051.1951.5051.8001.995第三次0.0000.2000.5000.9951.2051.4951.7952.000第四次0.0000.2050.5001.0001.2001.5001.7952.000從表5-1的數(shù)據(jù)可以看出測(cè)量數(shù)據(jù)誤差可以控制在0.005kg左右，所設(shè)計(jì)的作品是比較成功的，數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，具有一定的可重復(fù)性。但是由于受環(huán)境、系統(tǒng)構(gòu)架不穩(wěn)定、ad值基準(zhǔn)電壓不穩(wěn)定的影響測(cè)量值與實(shí)際值總有一些偏差。如果想提高系統(tǒng)的測(cè)量精度，可以采取硬件濾波和非線性補(bǔ)償?shù)却胧?/p>

27、如數(shù)據(jù)端口電壓值變化不大，則可認(rèn)為ad值基本不變。第六章 結(jié) 論經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，終于按照畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度要求如期完成了實(shí)用電子秤控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件編寫(xiě)任務(wù)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，雖然碰到了不少的困難，但是在老師的指導(dǎo)以及自己的努力下，終于取得了一定成果。6.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能1、能夠稱重（電子秤稱重范圍：02kg；重量誤差不大于0.005kg）；2、液晶顯示能夠顯示所稱物體重量、輸入物品單價(jià)、金額；3、單價(jià)輸入錯(cuò)誤具有清零功能；4、具有開(kāi)關(guān)、置零、去皮、累計(jì)功能。6.2系統(tǒng)存在問(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

28、待改善。比如系統(tǒng)的顯示液晶沒(méi)有使用中文液晶，因此顯示不是非常直觀。3、可擴(kuò)展更多電路，如日歷時(shí)鐘電路、通訊接口電路、微型打印機(jī)等。日歷時(shí)鐘電路可以顯示時(shí)間日期，通訊接口電路可以與上位機(jī)（pc機(jī)）進(jìn)行通訊，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秤相連，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，選擇上仍有欠缺，如所選的稱重傳感器價(jià)格較貴。6.3體會(huì)在這次設(shè)計(jì)中我使用了電橋式稱重傳感器hl-8型，用集成運(yùn)放op07將傳感器的信號(hào)放大，將op07輸出的模擬信號(hào)傳送給單片機(jī)atmega 32的ad端口，單片機(jī)atmega 32將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并聯(lián)上液晶顯示屏16

29、02和矩陣鍵盤(pán)進(jìn)行人機(jī)交換。運(yùn)用protues軟件仿真。當(dāng)然，這其中也有很多問(wèn)題，第一、不夠細(xì)心比如由于粗心大意接錯(cuò)了線，由于對(duì)課本理論的不熟悉導(dǎo)致編程出現(xiàn)錯(cuò)誤。第二，是在學(xué)習(xí)態(tài)度上，這次設(shè)計(jì)是對(duì)我的學(xué)習(xí)態(tài)度的一次檢驗(yàn)。對(duì)于這次設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，我的第一大心得體會(huì)就是作為一名工程技術(shù)人員，要求具備的首要素質(zhì)絕對(duì)應(yīng)該是嚴(yán)謹(jǐn)。我們這次設(shè)計(jì)所遇到的多半問(wèn)題多數(shù)都是由于我們不夠嚴(yán)謹(jǐn)。第三，在做人上，我認(rèn)識(shí)到，無(wú)論做什么事情，只要你足夠堅(jiān)強(qiáng)，有足夠的毅力與決心，有足夠的挑戰(zhàn)困難的勇氣，就沒(méi)有什么辦不到的。 在這次難得的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我鍛煉了自己的思考能力和動(dòng)手能力。通過(guò)題目選擇和設(shè)計(jì)電路的過(guò)程中，加強(qiáng)了我思考問(wèn)

30、題的完整性和實(shí)際生活聯(lián)系的可行性。在方案設(shè)計(jì)選擇和芯片的選擇上，培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)用單片機(jī)的能力，對(duì)單片機(jī)的各個(gè)管腳的功能也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。還鍛煉我們個(gè)人的查閱技術(shù)資料的能力，動(dòng)手能力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。并且我們熟練掌握了有關(guān)器件的性能及測(cè)試方法。 參考文獻(xiàn)1張迎新，等.單片機(jī)初級(jí)教程單片機(jī)基礎(chǔ)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.2余永權(quán)，等.atmel系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.3何立民.單片機(jī)高級(jí)教程應(yīng)用與設(shè)計(jì)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.4黃繼昌.電子元器件應(yīng)用手冊(cè)m.北京:人民郵電出版社,2007.5何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

31、設(shè)計(jì).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1990.6康華光,等.電子技術(shù)基礎(chǔ)m.北京:高等教育出版社,1998.7馬潮.avr單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實(shí)踐m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007.8張軍.avr單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)典型實(shí)例m.北京:中國(guó)電力出版社,2005.9劉海成.avr單片機(jī)原理及測(cè)控工程應(yīng)用m. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.10周興華.avr單片機(jī)c語(yǔ)言高級(jí)程序設(shè)計(jì)m. 北京:中國(guó)電力出版社,2008.11楊正忠,耿德根.avr單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)指南及實(shí)例精解m.北京:中國(guó)電力出版社,2008.12李泓.avr單片機(jī)入門(mén)與實(shí)踐m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,200

32、8.13周俊杰.嵌入式c編程與atmel avrm.北京:清華大學(xué)出版社,2003.14江志紅.51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)案例精選m.北京:清華大學(xué)出版社,2008.15atmel.atmega32 data sheetol.2008.16atmel.bascom-avr compilerol.2009.附錄a：原理圖pcb板圖實(shí)物圖附錄b：程序代碼$regfile m32def.dat$crystal = 12000000config adc = single , prescaler = auto , reference = arefconfig lcdpin = pin , db4 =

33、portc.4 , db5 = portc.5 , db6 = portc.6 , db7 = portc.7 , e = portc.3 , rs = portc.2config lcd = 16 * 2dim dbzw as bitdim lji as longdim ljiz as longdim ljix as longdim ljcs as bytedim sjbz as bytedim qp as integerdim zl as integerdim zlz as integerdim zlx as integerdim dj as integerdim djz as integ

34、erdim djx as integerdim dja(4) as integerdim zj as longdim zj1 as longdim zjz as longdim zjx as longdim an as bitdim anzhi as bytedim ad1(5) as integerdim ad2(5) as integerdim kg(5) as integerdim aa as bytedim aaa as bytedim a1 as bitdim adz as integerdim w(30) as integerdim temp(20) as longdim wait

35、h as integerdim waith1 as integerdim waith2 as integerdim waith3 as integerdim waith4 as integerdim waith5 as integerdim waith6 as integerdim waith7 as integerdim first_ad as bitdim qpbz as bitdim i as bytedim j as bytedim zt as bytedeclare sub lcdxs()declare sub ansm()declare sub ancl()declare sub

36、adcc()declare sub adtokg()declare sub adtozero()clscursor offreset dbzwset ddrd.7ad1(1) = 455ad1(2) = 555ad1(3) = 655ad1(4) = 755ad1(5) = 855kg(1) = 0kg(2) = 500kg(3) = 1000kg(4) = 1500kg(5) = 2000call adtozero()doset portd.7call ansm()call ancl()if zt = 1 or zt = 2 thencall adcc()call adtokg()zl =

37、zl - qpcall lcdxs()if sjbz = 100 thensjbz = 0reset dbzwend ifend ifloopsub adtozero()call adcc()waith1 = waith - ad1(1)for i = 1 to 5ad2(i) = ad1(i) + waith1next iend subsub adtokg()if waith = ad2(5) thenzl = kg(5)exit subend iffor i = 2 to 5if waith ad2(i) thenexit forend ifnext itemp(2) = kg(i) -k

38、g(i -1)temp(3) = waithtemp(4) = ad2(i - 1)temp(5) = temp(3) - temp(4)temp(6) = temp(2) * temp(5)temp(7) = ad2(i)temp(8) = ad2(i - 1)temp(9) = temp(7) - temp(8)temp(10) = temp(6) / temp(9)temp(11) = temp(10) + kg(i -1)zl = temp(11)end subsub adcc()start adcwaitus 10for i = 1 to 10w(i) = getadc(4)wait

39、ms 5next istop adcfor j = 1 to 9for i = 1 to 9if w(i + 1) w(i) thentemp(1) = w(i + 1)w(i + 1) = w(i)w(i) = temp(1)end ifnext inext jw(11) = 0for i = 2 to 9w(11) = w(11) + w(i)next iwaith = w(11) 8waitms 2end subsub lcdxs()deflcdchar 1 , 32 , 32 , 32 , 31 , 14 , 4 , 32 , 32clsif zt = 2 thenlocate 1 ,

40、 1lcd count:if ljcs = 9 then lcd 0lcd ljcslocate 1 , 11 : lcd djz : lcd . : lcd djxlocate 2 , 3ljiz = lji 100ljix = lji mod 100lcd ljizif ljix = 100 thenlcd .elseif zlx = 10 thenlcd .0elseif zlx = 0 thenlcd zjzif zjx = 9 thenlcd .0elselcd .end iflcd zjxelselcd 0.00zj = 0end ifif qpbz = 1 thenlocate

41、2 , 13lcd chr(1)end ifend ifwaitms 80cursor off noblinkend subsub ansm()ddrb = &h0fportb = &hf0waitus 10aa = pinb and &hf0if aa &hf0 thenif a1 = 0 thensjbz = 0a1 = 1an = 1ddrb = &hf0portb = &h0fwaitus 10aaa = pinb and &h0faa = aa or aaaif aa = &hee then anzhi = 15if aa = &hed then anzhi = 12if aa = &heb then anzhi = 11if aa = &he7 then anzhi = 10if aa = &hde then anzhi = 14if aa = &hdd then anzhi = 3if aa = &hdb then anzhi = 6if aa = &hd7 then anzhi = 9if aa = &hbe then anzhi = 13if aa = &hbd then anzhi = 2if a