數(shù)字身高體重測量儀畢業(yè)設計說明

1、.專業(yè)整理.學科分類號0805本科畢業(yè)設計題目（中文）：體重及超聲波遠距測高儀-體重檢測（燼）： Weight and ultrasonic distance altimeterweight detection姓名學號院 （系）工程與設計學院年級指導教師生仁二0一四年五月.學習幫手.師大學本科畢業(yè)設計誠信聲明本人重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設計，是本人在指導老師的指導 下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議，除 設計中已經(jīng)注明引用的容外，本設計不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā) 表或撰寫過的作品成果。對本設計的研究做出重要貢獻的個人和集體 均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明

2、的法律結(jié)果由本 人承擔。本科畢業(yè)設計作者簽名：二0一四年五月二十日師大學本科畢業(yè)設計任務書畢業(yè)設計題目體重及超聲波遠距測高儀-體重檢測作者姓名所屬院、專業(yè)、年 級指導教師、職稱兆仁高工預計字數(shù)7000開題日期2014.1.11選題的目白和意義：在人類文明的歷次產(chǎn)業(yè)革命中，傳感技術一直扮演著先行官的重要角色， 它是貫穿 各個技術和應用領域的關鍵技術，在人們可以想象的所有領域中，它幾乎無所不在。傳 感器是世界各國發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一， 在各國有關研究、生產(chǎn)、應用部門的共同努力下， 傳感器技術得到了 飛速的發(fā)展和進步。但限于目前的技術水平，人們可以具體利用的 傳感器技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬

3、勃發(fā)展而又有無限前景的技術及產(chǎn)業(yè)領 域，而體重及超聲波遠距測高儀就使用了傳感器技術。隨著人們生活水平的提高，超聲波身高體重測量儀在快速體檢領域廣泛應用， 隨著 智能化，現(xiàn)代化，機器人技術的發(fā)展，超聲波身高體重測量儀在人體成長分析，人體發(fā) 育，身體素質(zhì)方面的綜合測評中起到很大的作用。隨著環(huán)境的惡化，人們生活壓力的增 大，人們的健康狀況不斷惡化，每個人都更加注重自身的身體狀況，根據(jù)市場的要求， 各地的體檢中心如雨后春筍般發(fā)展壯大，對高質(zhì)量，快速體檢要求越來越高。本選題所 設計的超聲波身高體重測量儀在測量時不僅可以測量身高體重，同時還可以進行體溫測量和指紋識別，它能全自動測量人的身高體重，并且根據(jù)你

4、的營養(yǎng)狀態(tài)，及在你現(xiàn)在的 身高體重下，您的正常體重圍，使你對自己的生長狀況一目了然，更好更合理的搭配自 己的飲食，健康的成長。展望未來，體重及超聲波遠距測高儀會有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高 精度的方向發(fā)展，未來的體重及超聲波測高儀將與自動化、智能化接軌，形成具有 多種功能的儀器。隨著技術的進步，體重及超聲波遠距測高儀將在未來發(fā)揮更大的 作用。主要研究容：超聲波測身高的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出 傳播距離。實用的測身高方法有兩種，一種是在被測身高離的兩端，一端發(fā)射，另一端 接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式， 適

5、用于測身高儀。此次設計采用反射波方式。其次便是利用壓力傳感器對人體體重的測 量以及在顯示屏上進行顯示。應達到的技術指標或要求：超聲波測高精度士 1cm測量圍2cm-4m稱重精度1kg,測量圍1kg-200kg要求測量準確，能同時在顯示屏上顯示出來。主要設計方法或技術路線：1 .利用超聲波測高前先用超聲波測出發(fā)射頭與地面的高度H1并存入單片機，然后將被測物體移入測量區(qū)測得上表面距離H2,用單片機算出兩者之差就是被測物體的實際高度。2 .可以通過把超聲波測高與稱體重集中于一體來測量人體身高與體重，再根據(jù)得出的數(shù)據(jù)自動計算出肥胖指標。3 .體重測量則是將壓力信號轉(zhuǎn)化成為電信號后通過放大電路與轉(zhuǎn)換電路

6、將被測量物體 的體重顯示出來。完成本課題應具備的環(huán)境（軟件、硬件） ：軟件：Keil uVision4硬件：51單片機開發(fā)板、STC89C52RC片各階段任務安排：2014年1月完成開題報告與準備工作，確立設計方案2014年2月程序編寫完成軟件設計與相應的硬件設計2014年3月進行系統(tǒng)調(diào)試與進一步的完善系統(tǒng)2014年4月整理畢業(yè)設計的相關資料，完成畢業(yè)論文2014年5月畢業(yè)設計答辯主要參考資料：1 .傳感器與檢測技術宋文緒高等教育 20042 .傳感器原理與應用課程設計指南何金田斌工業(yè)大學20093 .傳感器設計基礎一一課程設計與畢業(yè)設計指南單成祥，牛彥文，春國防工業(yè)20074 .紅外溫度傳感

7、器的設計與實現(xiàn)遠金，程永進，吳雄偉紅外期刊 20065 .超聲波高度測量器的設計樓然苗微計算機信息期刊 20066 .智能壓力傳感器的設計國玉工業(yè)大學20047 .知網(wǎng)指導教師意見：指導教師簽名開題報告會紀要時間地點與 會 人 員姓名職務（職稱）姓名職務（職稱）姓名職務（職稱）會議記錄摘要：會議主持人簽名：記錄人簽名：年 月日指導小組意見負責人簽名：年 月 日學 院息見負責人簽名：年 月日湖南師大學工程與設計學院指導教師指導畢業(yè)設計情況登記表論文（設計）題目體重及超聲波遠距測高儀-體重檢測學生所屬專業(yè)、年級指導教師兆仁職稱高工學歷學士指導時間指導地點指導容學生簽名備注體重及超聲波遠距測高儀-體

8、重檢測師大學本科畢業(yè)設計評審表者所屬院、專業(yè)、年級指導教師 、職稱兆仁高工字婁10000定稿日期2014.5.1畢業(yè)設計題 目在如今體檢過程中，身高和體重是必要的測量部分。傳統(tǒng)的測量方中 文 摘 要法是通過壓降式的測高和秤盤式稱重讀數(shù)，與傳統(tǒng)測量方法相比，本設計采 用超聲波非接觸式的測高，并由液晶直接顯示即時的身高和體重數(shù)據(jù)。這就 使得該設計具有實時性，能相當快捷的得出身高體重值，給體檢過程帶來很 大方便。本設計是基于單片機 STC89C52勺測量系統(tǒng)，包括測高和稱重兩個模塊。具 中測量身高量程為2ml稱重量程為200kg,能實現(xiàn)絕大多數(shù)測量要求。測高部分采用超聲波測距原理測量，稱重部分用稱重

9、傳感器連接專用稱重AD-HX711測量重量，由液晶1602顯示數(shù)字數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了智能化測量，使本 設計具有實用價值。關鍵詞STC89C52超聲波測高HX711 液晶1602In the examination process, measurement part is necessary for英 文 摘 要height and weight. The traditional measurement method is the pressure drop through the way of height, weighting scale reading way, compared with th

10、e traditional measurement method, the design uses the non-contact height ultrasonic, displaying real-time height-weight data by the liquid crystal. It makes the design has the advantages of real-time, can quickly get height and weight values, which brings great convenience for the examination proces

11、s.The design of measurement system is based on STC89C52 microcontroller, including the height and weight of two modules.The measurementof the height range for 2m, weighing range for 200kg, to achieve the most measurement requirements. Measurement of ultrasonic ranging principle using altimetry, weig

12、hing sensor connected weighing AD-HX711measurement by weight, LCD-1602display digital data, and realize intelligent measurement, the design has practical value.關鍵詞 STC89C52 ultrasonic altimeter HX711 LCD-1602畢業(yè)設計指導教師評定成績評審 基元評申要素評審涵滿分實評分選題X28%目的明確 符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標， 體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和綜合訓練 的基本要求9選題恰當題目規(guī)模適當5題目難易

13、度適中5聯(lián)系實際題目與生產(chǎn)、科研、實驗室建設等實際相結(jié)合，具有一定的 實際價值9能力 水平30%綜合運用 知識能力能將所學專業(yè)知識和機能用與畢業(yè)設計中；設計容有適當?shù)纳疃?、廣度和難度5應用文獻 資料能力能獨立查閱相關文獻資料，能對本設計所涉及的有關研究 狀況及成果歸納、總結(jié)和恰當運用5實驗（設計） 能力能運用本學科常用的研究方法，選擇合理可行的方案，能對 實際問題進行分析，進行實驗（設計），具有較強的動手能力5計算能力原始數(shù)據(jù)搜集得當；能進行本專業(yè)要求的計算，理論依據(jù)正 確，數(shù)據(jù)處理方法和處理結(jié)果正確5計算機應用能力能根據(jù)設計題悟求編程上機或使用專業(yè)應用軟件完成設 計任務5分析能力能對設計項目

14、進行技術經(jīng)濟分析或?qū)嶒灲Y(jié)果進行綜合分析5設計X32%插圖或圖紙質(zhì)量能用計算機繪圖，且繪制圖紙表格符合標準5說明書撰寫水平設計說明書齊全；概念清楚，容正確，條理分明，語言流暢， 結(jié)構嚴謹；篇幅達到學校要求12規(guī)化程度設計的格式、圖紙、數(shù)據(jù)、用語、量和單位、各種資料引用和 運用規(guī)化，符合標準；設計欄目齊全合理5成果的實用性與 科學性較好地完成設計選題的目的要求，成果富有一定的理論深 度和實際運用價值5創(chuàng)見性具有創(chuàng)新意識，設計具有一定的創(chuàng)新性5外文 資料 翻譯 10%外文應用 能力能搜集、閱讀、翻譯、歸納、綜述一定量的本專業(yè)外文資料 與外文摘要，并能加以運用，體現(xiàn)一定的外語水平，譯文漢 字數(shù) 15

15、00-200010總成績：評定等級:指導教師評審意見:指導教師簽名：說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，總成績90100分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，70-79分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及 格。若譯文成績?yōu)榱悖瑒t不計總成績，評定等級記為不及格。師大學本科畢業(yè)設計答辯記錄表畢業(yè)設計 題目體重及超聲波遠距測高儀-體重檢測作者所屬院、專業(yè)、年級工程與設計學院電子信息工程專業(yè)2010年級指導教師 、職稱兆仁 高工答辯會紀要時間地點答辯 小組 成員姓名職務（職稱）姓名職務（職稱）姓名職務（職稱）答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄:會議主持人簽名：記錄人

16、簽名：年 月 日答_1_、工 解小組息見評語：評定等級：負責人（簽名）：年月日評語：學院曾忌見畢業(yè)設計學院最終評定等級：負責人（簽名）：學院（公章）年月日評語：學校曾忌見評定等級：負責人（簽名）：年月日目 錄摘要 1Abstract 21引言 31.1 選題背景及目的 31.2 總體方案設計與論證 41.2.1 設計任務 41.2.2 設計容 41.2.3 方案論證與選擇 42硬件電路設計 62.1 主控電路 62.2 超聲波測高模塊電路 72.2.1 超聲波傳感器及其測高原理 72.2.2 超聲波傳感器電氣參數(shù)及其時序圖 82.3 壓力傳感器稱重模塊 102.3.1 壓力傳感器 102.3.

17、2 稱重AD轉(zhuǎn)換芯片 112.3.3 稱重部分AD轉(zhuǎn)換基本原理 132.3.4 稱重傳感器重量標定 152.4 LCD1602液晶顯示模塊 162.4.1 LCD1602 介紹 162.4.2 LCD1602主要技術參數(shù)及其時序圖 173系統(tǒng)軟件設計 193.1 單片機初始化程序設計 193.2 超聲波測高模塊程序設計 193.3 測體重程序設計 213.4 液晶顯示模塊程序設計 21結(jié)論 23參考文獻 24附錄 25致 54體重及超聲波遠距離測高儀體重檢測專業(yè)：電子信息工程年級：2010級：練在如今體檢過程中，身高和體重是必要的測量部分。傳統(tǒng)的測量方法是通 過壓降式的測高和秤盤稱重讀數(shù)，與傳

18、統(tǒng)測量方法相比，本設計采用超聲波非接 觸式的測高，并由液晶直接顯示即時的身高和體重數(shù)據(jù)。這就使得該設計具有實時性，能很快捷的得出身高體重值，給體檢過程帶來很大方便。本設計是基于單片機STC89C52的測量系統(tǒng)，包括測高和稱重兩個模塊。 其中測量身高量程為2m稱重量程為200kg,能實現(xiàn)絕大多數(shù)測量要求。測高部 分采用超聲波測距原理測量，稱重部分用稱重傳感器連接專用稱重AD-HX711測量重量，由液晶1602顯示數(shù)字數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了智能化測量，使本設計具有實用價 值。關鍵詞：STC89C52超聲波測高 HX711 液晶1602AbstractIn the examination process, m

19、easurementpart is necessary for height and weight. The traditional measurement method is the pressure drop through the way of height, weighting scale reading way, compared with the traditional measurement method, the design uses the non-contact height ultrasonic, displaying real-time height-weight d

20、ata by the liquid crystal. It makesthe design has the advantages of real-time, can quickly get height and weight values, which brings great convenience for the examination process.The design of measurementsystem is based on STC89C5microcontroller, including the height and weight of two modules. The

21、measurement of the height range for 2m, weighing range for 200kg, to achieve the most measurement requirements. Measurement of ultrasonic ranging principle using altimetry, weighing sensor connected weighing AD-HX711measurement by weight, LCD-1602 display digital data, and realize intelligent measur

22、ement, the design has practical value.Keywords: STC89C52 ultrasonic altimete r HX711 LCD-16021引言1.1 選題背景及目的隨著社會的發(fā)展，人們生活水平不斷提升，與身體狀況相關的方 面越來越得到人們的關注。而身高與體重的變化則是身體狀況最為直 接的表現(xiàn)，因此身高體重便成為必要的測量容。 身高體重測量儀現(xiàn)以 不止用于醫(yī)療、體檢部門，而是可以廣泛應用于大眾的儀器，因此身 高體重測量儀的研究和設計有非常廣闊的前景。 本設計的身高體重一 體化測量儀可以同時測量身高和體重數(shù)據(jù)，并實時的在屏幕上顯示， 大大提高了使用

23、效率。本設計的儀器系統(tǒng)功耗低，運行情況良好而可 靠，能利用最少的資源進行高精度的測量， 信息性能可靠，操作便利， 可以方便的獲取結(jié)果，在實際的使用中獲得了理想的效果， 有重要的 研究意義。身高的測量使用非接觸式的超聲波來完成。超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因此超聲波經(jīng)常用于障礙物 的距離測量。由于超聲波可做到無接觸檢測距離，這一特性用在人體 或其它物體高度的測量上會變得非常方便。而且超聲波傳感器具有結(jié) 構簡單、體積小、信號處理可靠等特點。因此本設計也是利用超聲波 來測量高度。體重的測量采用應變式壓力傳感器做成電子稱來測量重量。和傳統(tǒng)秤相比較，電子秤利用新型傳感器、高精度

24、 AD轉(zhuǎn)換器件、單片機設計實現(xiàn)，具有精度高、功能強等特點，因此電子稱逐漸取代傳統(tǒng)型 的機械杠桿測量秤，成為測量領域的主流產(chǎn)品1。本課題設計的電子 秤具有基本稱重、顯示功能。該電子秤的測量圍為0-200Kg,測量精度達到1kg,有高精度，低成本，易攜帶的特點。1.2 總體方案設計與論證1.2.1 設計任務(1)題目：數(shù)字身高體重測量儀(2)測量要求：超聲波測高精度土 1cmi測量圍2cm-4m稱重精度1kg,測量圍1kg-200kg要求測量準確，能同時在顯示屏上顯示出來。1.2.2 設計容外圍設備：(1) 51單片機最小系統(tǒng)開發(fā)板(2) STC89C52fc芯片(3)超聲波測距模塊(4)壓力傳感

25、器稱重模塊(5) AD轉(zhuǎn)換模塊(6) 1602液晶顯示模塊1.2.3 方案論證與選擇方案一：采用FPGA空制，超聲波測距，電容式傳感器稱重，數(shù) 碼管顯示數(shù)值。方案二：采用51單片機控制，超聲波測距，應變式傳感器稱重，1602液晶顯示數(shù)值。以上兩個方案主要是控制芯片，稱重傳感器和顯示設備的選擇問 題?，F(xiàn)就各個選擇做以下論證。FPGA功能強大，端口多，適于多從控制，但數(shù)據(jù)處理較復雜， 且價格昂貴；51單片機設計簡單，易于控制，價格便宜，且能完成 要求的所有工作，因此選擇51單片機控制。電容式傳感器耗電量少，造價低，但準確度只有1/2001/500 ;電 阻應變式傳感器的稱量圍為300g至數(shù)千kg,

26、計量準確度達 1/10001/10000,結(jié)構較簡單，可靠性較好，因此選擇電阻應變式傳感 器，且采用全橋式等臂電橋電路。采用數(shù)碼管現(xiàn)實的話，需要兩組數(shù)碼管分別顯示身高和體重數(shù)值，消耗功率大，且占用較多的I/O 口資源；采用1602液晶顯示， 可以分兩行同時清晰直觀地顯示身高體重結(jié)果及必要的信息，因此選擇1602液晶顯示作為顯示屏。綜上所述，選擇方案二更為合理、經(jīng)濟。2硬件電路設計2.1主控電路我們主控制電路采用 STC89C52K片，STC89C52R單片機是宏晶 科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全 兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任

27、 意選擇2。主要特性如下3 :1 .工作電壓：5.5V3.3V （5V單片機）/3.8V2.0V （3V單片機）2 .增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051.3 .工作頻率圍：040MHz相當于普通8051的080MHz實際工作 頻率可達48MHz4 .片上集成512字節(jié)RAM5 .用戶應用程序空間為8K字節(jié)6 .具有EEPROM能7 . ISP （在系統(tǒng)可編程）/IAP （在應用可編程），無需專用編程器， 無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/P3.0,TxD/P3.1 ）直接下載用戶 程序，數(shù)秒即可完成一片8 .通用I/O

28、口（32個），復位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口 /弱上拉, P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。9 .共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T210 .外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模 式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒一11 .具有看門狗功能12 .工作溫度圍：-40+85C （工業(yè)級）/075 c （商業(yè)級）13 .通用異步串行口（ UART,還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART14 . PDIP 封裝T：1?. 0 I T2EI/P1, L 廠PL 2.其管腳定義如圖2.1所示。

29、P1, 4 廠P1, 5 _：P1. 6 I 'Pl, " 1-R3T 匚二E -P3. 0 ITXD/F3, L 匚Jr6/F3. 2 iri/P3- 3 r1IO/PSh< tl/E*3P 5 I .ra/?3. a I而g 7匚MTAL2 1 xrLi VS1 匚二圖2.1 STC89C52管腳圖2.2超聲波測高模塊電路2.2.1 超聲波傳感器及其測高原理超聲波是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波， 從而測出發(fā)射和接收回波的時間差 t,然后求出距離S=Ct/2,式中的 C為超聲波波速。利用超聲波測高前先用超聲波測出發(fā)射頭與地面的 高度H1并存入單片機，

30、然后將被測物體移入測量區(qū)測得上表面距離 H2,用單片機算出兩者之差就是被測物體的實際高度。超聲波測高系統(tǒng)原理如圖2.2所示。超聲波接發(fā)頭H1H2:誡測物體：被測物體高=H14«2才才77十地面圖2.2超聲波測高原理圖我們使用的是模塊化的超聲波 HC-SR0硼距，HC-SR0幅聲波測距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達高 到3mm模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路4。其基本工作 原理如下: 采用IO 口 TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號；(2)模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回； 有信號返回，通過IO 口 ECH獺出一

31、個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲 波從發(fā)射到返回的時間。測試距離 =(高電平時間*聲速(340M/S)/2;2.2.2 超聲波傳感器電氣參數(shù)及其時序圖超聲波測距模塊電氣參數(shù)如下表 2.1所示:表2.1電氣參數(shù)電氣參數(shù)HOSR04超聲波模塊工*電壓DC5 V工作電流15 mA工作頻率40出最遠射程4 m最近射程2C113測策用度15度編入觸發(fā)位弓 輸m向響信號10uS的TTL脈即輸出TTL電平信號.與射程成比例規(guī)帛尺寸45*20* 15mm超聲波時序圖如圖2.3所示:lOuS 的 TTL觸發(fā)信號 循環(huán)發(fā)出8個40KHs脈沖門 n n fit ri模塊內(nèi)部發(fā)出信號輸出回響 回峋電平揄出常號與檢測

32、距需成比例圖2.3超聲波時序圖以上時序圖表明我們只需要提供一個10uS以上的脈沖觸發(fā)信號，該模塊部將發(fā)出8個40KHZW期電平并檢測回波。一旦檢測到有 回波則輸出回響信號?；仨懶盘柕拿}沖寬度與所測得距離成正比。 由 此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。在本設計中單片機的P3.3腳提供一個16us的高電平給TRIG口，通 過模塊自動測距接受ECHO勺回響高電平信號給P3.2腳，因此用ECHO 高電平持續(xù)時間t/58就是超聲波測得的距離S (cm)。HC-SR04底塊實物圖如圖2.4所示:圖 2.4 HC-SR04 模塊2.3 壓力傳感器稱重模塊2.3.1 壓力傳感器稱重傳感器

33、采用200kg的應變 式壓力稱重傳感器YZC-1R其部 為4個應變片構成的電橋形式。具 測量原理如圖2.5所示。當垂直正 壓力P作用于梁上時，梁產(chǎn)生形變， 電阻應變片R1、R2受壓彎拉伸，阻值增加；R& R4受壓縮，阻值減小。電橋失去平衡，產(chǎn)生不平衡電壓，不平衡電壓與作用在傳感器上 的載荷P成正比，從而將非電量轉(zhuǎn)化成電量輸出5。R1、R2、R3和R4組成惠更斯電橋，將2對電阻應變片的阻值變化轉(zhuǎn)變成輸出電壓，其工作原理如圖 2.6所示。圖2.6測量電橋原理傳感器實物圖如下圖所示:圖2.7稱重傳感器2.3.2 稱重AD轉(zhuǎn)換芯片HX711是一款專為高精度稱重傳感器而設計的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯

34、片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片時鐘 振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應速度快、抗干擾性強等優(yōu)點、降低了電子秤的整機成本，提高了整機的 性能和可靠性。該芯片與后端MCUE片的接口和編程非常簡單，所有 控制信號由管腳驅(qū)動，無需對芯片部的寄存器編程。輸入選擇開關可 任意選取通道A或通道B,與其部的低噪聲可編程放大器相連。通道 A的可編程增益為128或64,對應的滿額度差分輸入信號幅值分別為 ±20mV ±40mV通道B則為固定的64增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測6。 芯片提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片的A/D轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板

35、上無需另外的模擬電源。芯片的時鐘振蕩器不需要任 何外接部件。上電自動復位功能簡化了開機的初始化過程。圖2.8為HX711芯片應用于體重測量的一個參考電路圖。該方案使用部時鐘振 蕩器(XI=0) , 10Hz的輸出數(shù)據(jù)速率(RATE=0)。電源(2.75.5V)直 接取用與MCUE片相同的供電電源。通道 A與傳感器相連，通道 B 通過片外分壓電阻與電池相連，用于檢測電池電壓。口壓電端電溫壓電踣控制輸出 BASE 福壓電路控制輸入VTB二“川一為GXD 二舞考電源輸出 懣“A偵輸入靖 通道人正輸入端1 1615314413512(5117 10£9VBG 匚二INNA 二LNPAVJUP

36、DT>D.匕字也也RATE輸出敢提速率控制輸入XI外部時鐘或島振輸入xo晶振輸入DOUT巾口放據(jù)情解PD_SCK唧電和通口時的輸入IXPB通it B卜:晚人端遁迫R貨輸入瑞SOP-16L ,t 1圖2.8 HX711外部管腳圖HX711主要電氣參數(shù)如表2.2所示表2.1 HX711電氣參數(shù)表滿額度差分輸入圍V (inp ) -V(inn)±0.5(AVDD/GAIN)V輸入共模電壓圍AGND+0.6 AVDD-0.6V使用片振蕩器，RATE=010輸出數(shù)據(jù)速率使用片振蕩器， RATE=DVDD80Hz外部時鐘或晶振，RATE=0fclk/1,105,920外部時鐘或晶振，RAT

37、E=DVDDfclk/ , 240輸出數(shù)據(jù)編碼二進制補碼800000 7FFFFF(HEX)輸出穩(wěn)定時間（1）RATE=0400mvRATE=DVDD50輸入零點漂移增益=1280.2增益=640.8輸入噪聲增益=128, RATE=050nV(rms增益=128, RATE= DVDD90)溫度系數(shù)輸入零點漂移（增益=128）±7nV/ C增益漂移（增益=128）±3ppm/ C輸入共模信號抑制比增益=128, RATE=0100dB電源干擾抑制比增益=128, RATE=0100dB輸出參考電壓（VBG1.25V外部時鐘或晶振頻率1 11.0592 30MHz電源電壓D

38、VDD2.6 5.5VAVDD,VSUP2.6 5.5模擬電源電路正常工作1600uA（含穩(wěn)壓電路）斷電0.3數(shù)字電源電路正常工作100uA 稱重部分AD轉(zhuǎn)換基本原理如圖2.9所示HX711部方框圖，HX711可以在產(chǎn)生 VAVD?？?AGND 電壓，即711模塊上的E餅DE-電壓。該電壓通過VAVDD=VBG（R1+R2）/R2 計算。VBG為模塊兒基準電壓1.25vR1=20K,R2=8.2K,因此得出VAVDD=4.3V在4.3V的供電電壓下200Kg的傳感器最大輸出電壓是 4.3*2mV/V=8.6mV ,經(jīng)過 128 倍放大后，最大電壓為 8.6mV*128=1100

39、.8mV經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后輸出的24bit數(shù)字值最大為： 1100.8mV*2八24/4.3V =2147483.專業(yè)整理.假設重力為AKg (A<200K。，測量出來的AD值為y.200Kg傳感 器輸出，發(fā)送給AD模塊的電壓為AKg*8.6mV/200Kg=0.043AmV經(jīng)過 128倍增益后為 128*0.043A=5.504A mV,轉(zhuǎn)換為 24bit 數(shù)信號為 5.504A mV*2八24/4.3V = 21474.83A,所以 y=21474.83A/100 - 214.75A,得出A=y/214.75Kg。所以程序中AD轉(zhuǎn)換公式為： Weight=(unsigned int )

40、(float)Weight/215lOtil匚1擊INB匚匚ACrM)x a Ri jBA.SEUxo力 DtDDPB SCK >MCI.學習幫手.圖2.9 HX711部方框圖現(xiàn)附錄HX711接口電路圖如下7 :2.3.4 稱重傳感器重量標定為了檢驗稱重傳感器測量值與實際重量之間的誤差， 我對稱重傳 感器進行了重量的標定。用不同重量的祛碼置于稱重傳感器上， 觀察 測量出來的數(shù)據(jù)并進行記錄，制成圖 2.11的曲線圖，以及表2.3所 示實際重量與測量顯示值得對比表格。圖2.11重量標定曲線圖表2.3對比表實際重量（kg）02310203040506070顯示值（kg）013102030405

41、06070實際重量（kg）8090100110120130140160180200顯示值（kg）809099109120129158178197由標定的曲線圖可以看出，YZC-1B稱重傳感器在3kg以稱重值 不穩(wěn)定，在3kg-150kg測量出的稱重值與實際值基本上相同。 因為人 體正常體重都是位于這一段，所以稱重傳感器能基本滿足適用要求。2.4 LCD1602液晶顯示模塊2.4.1 LCD1602 介紹1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、 數(shù)字、符號等點陣型液晶模塊它有若干個5*7或者5*11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔

42、，每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用。 1602LCD是指顯示的容為16X2，即可以顯示兩行，每行16個字符液 晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶10。產(chǎn)R1!=10GND后GNDR*1GNDu*i同詈38 3尋？月后色2.4.2 LCD1602主要技術參數(shù)及其時序圖顯示容量：16 X2個字符芯片工作電壓:4.5 5.5V工作電流20mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95 X4.35(WX H)mm其引腳功能見

43、表2.4所示：表2.4 1602引腳接口說明表編P符號引腳說明編p符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS地電源。第2腳：VDDg 5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱， 接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過 一個10K的電位器調(diào)整對比度。.專業(yè)整理.第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器，在

44、單片機中連接 P2.3腳。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫 操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS為高電平R/W為低 電平時可以寫入數(shù)據(jù)，在單片機中連接 P2.4腳。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊 執(zhí)行命令，在單片機中連接 P2.5腳。第714腳：D(HD7為8位雙向數(shù)據(jù)線，在單片機中連接 P0 口。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。1602讀寫操作時序如圖2.13和2.14所示8 :3系統(tǒng)軟件設計3.1 單片機初始化程序設計本設計的軟件編譯環(huán)境為

45、Keil uVision4 ,這種編譯環(huán)境支持C 語言編程。編譯的模塊包括單片機初始化模塊，超聲波測高模塊，測 體重模塊，液晶顯示模塊。初始化函數(shù)模塊主要包括定時器及中斷的初始化，加上液晶顯示 的初始化程序。定時器使用單片機部定時器 0,設置定時器0為方式 1,初值低8位TL0=0x00，高8位TH0=0x0Q啟動定時器0和開啟定 時器0中斷。液晶顯示初始化使用標準初始化過程，其初始化過程如 下所示：延時15mS寫指令38H （不檢測忙信號），延時5mS寫指令38H （不 檢測忙信號），延時5mS寫指令38H （不檢測忙信號），（以后每 次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號），寫指令 38

46、H:顯示 模式設置，寫指令08H顯示關閉，寫指令01H:顯示清屏，寫指令 06H:顯示光標移動設置，寫指令 0CH顯示開及光標設置。3.2 超聲波測高模塊程序設計超聲波測高部分先初始化定時器和中斷， 外設置一個中斷溢出標 志flag ,根據(jù)flag標志位和回響信號ECHO勺狀態(tài)來開啟或關閉定 時器中斷并計數(shù)，由此算出距離值。超聲波測高部分程序流程圖如圖 3.1所示。3.3 測體重程序設計壓力傳感器稱體重模塊核心部分是 AD轉(zhuǎn)換，在AD轉(zhuǎn)換編程中， 當數(shù)據(jù)輸出管腳ADD更高電平時，表明AD轉(zhuǎn)換器還未準備好輸出數(shù) 據(jù)，此時串口時鐘輸入信號 ADS也為低電平。當ADD以高電平變低 電平后，ADS編入

47、24個時鐘脈沖。第一個時鐘脈沖的上升沿將讀出 輸入24位數(shù)據(jù)的最高位，直到第24個時鐘脈沖完成，24位輸出數(shù) 據(jù)從最高位至最低位逐位輸出完成。測體重部分程序流程圖如圖3.2所示。圖3.2測體重部分程序流程圖3.4 液晶顯示模塊程序設計液晶顯示部分是整個實驗可以讀取結(jié)果的必要部分， 因此也是整 個程序的中心部分。我們使用的LCD1602夜晶顯示部分程序流程圖包 括下圖3.3所示部分。.學習幫手.圖3.3液晶顯示模塊程序流程圖結(jié) 論本次設計基本上達到了設計要求，使用非接觸式的超聲波測量距 離，通過壓力傳感器稱重輸出電壓經(jīng)過 AD轉(zhuǎn)換可以實現(xiàn)人體重量的 測量，使用1602液晶可以完整顯示身高體重測量

48、值。 在后期完善中， 把超聲波傳感器定位于2.5m高度，就可以測量出人體高度；稱重傳 感器經(jīng)過重量標定，就可以比較準確的稱出重量。不過本設計依然存 在不足之處，比如說超聲波測距太靈敏，人體只要稍微動一下就會引 起測量高度的微小變化，無法得出穩(wěn)定數(shù)值；稱重部分稱重精度要求 達到0.5kg ,實際上為了稱出來的數(shù)據(jù)精準，精度只有 1kg。如果需 要精度和準確度都達到要求，選擇的硬件已經(jīng)可以滿足要求，只需要 在程序部分再設計一下。希望在今后的學習中進一步完善，使系統(tǒng)功 能更加可靠。參考文獻1何力民.單片機高級教程M.北京：北京航空大學， 2008:18-19.2文灼，MCS-5憚片機程序設計M.北京

49、：機械工業(yè)，2006:76-77.3林功，吳飛青，王兵等.單片機原理與應用M.北京：機械工業(yè)，2007:12.4廣濤，基于超聲波傳感器的測距系統(tǒng)設計D.微計算機信息， 2006.5杰，黃鴻.傳感器檢測與技術M.北京：高等教育，2002:108. 6浦方華，田作華.一種基于HX711的高精度電子稱重儀A.上 海交通大學，電子信息與電氣工程學院.上海，2002:40.7承利.Protel DXP 電路設計(基礎、案例篇)M.北京：中國 鐵道，2009:100.8 Yam RCM,Tse PW,Li L,Tu P.Intelligent predictive decision supportsyst

50、emforcondition-basedmaintenanceJ.InternationalJournal of AdvancedManufacturing Technology,2001,17(5).附錄A設計實物圖控制端口附錄B設計總程序#include<reg52.h> / 包含頭文件, 一般情況不需要改動，頭文件包含特 殊功能寄存器的定義#include<intrins.h>#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longsbit RS = P2A3;/sbit RW = P2A4;sbit EN = P2A5;sbit TRIG=P3A3;sbit ECHO=P3A2;sbit ADDO = P3A5;sbit ADSK = P3A4;#define DataPort P0 /數(shù)據(jù)端口unsigned int Timeout;unsigned char frq;/函數(shù)定義聲明void show_temp();void delay()unsigned int i;for(i=0;i<10;i+);/*uS延時函數(shù)，含有輸入