課程設(shè)計(jì)電子秤

電子信息與電氣工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目電子秤的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)類型實(shí)驗(yàn)研究導(dǎo)師姓名李海鯤趙春江主要內(nèi)容及目標(biāo)1、課題目的熟練掌握單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)易電子稱。2、設(shè)計(jì)說(shuō)1)重量顯示。單位為克，最大稱重10千克，重量誤差不大于5克。2)單價(jià)金額顯示及總價(jià)金額顯示。單價(jià)金額單位為“分”，最大顯示金額為999。99兀，單價(jià)誤差不大于1分。明3、設(shè)計(jì)要求方案論證按系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，選擇芯片，作出系統(tǒng)框圖。硬件電路設(shè)計(jì)按控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，作出硬件原理圖。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，作出初始化程序、主程序、顯示子程序和模/數(shù)轉(zhuǎn)換子程序調(diào)試及仿真用Keil+Proteus進(jìn)行軟、硬件聯(lián)合仿真和調(diào)試。4、總結(jié)報(bào)告寫(xiě)出完成整個(gè)設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟和系統(tǒng)性能分析。具有的設(shè)計(jì)條件1、計(jì)算機(jī)2、Keil+Proteus仿真軟件計(jì)劃學(xué)生數(shù)及任務(wù)計(jì)劃需要1人計(jì)劃設(shè)計(jì)進(jìn)程1、從接題開(kāi)始收集資料、準(zhǔn)備設(shè)計(jì)2、第1周畫(huà)出設(shè)計(jì)框圖，制定設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出電路原理圖，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，3、第2周電路調(diào)試和完善，軟件設(shè)計(jì)、仿真，用Keil+Proteus進(jìn)行軟、硬件聯(lián)合仿真和調(diào)試，同時(shí)編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。L文d1、《單片機(jī)原理及應(yīng)用》孫涵芳等編著北京航空航天大學(xué)出版社20012、《微型計(jì)算機(jī)原理》吳秀清等編著中國(guó)科技大學(xué)出版社2001TOC\o"1-5"\h\z摘要：4關(guān)鍵字方案論證及選擇：52.1輸入模塊52顯示模塊5系統(tǒng)硬件及功能：5J單片機(jī)控制電路功能及介紹52A\D轉(zhuǎn)換63.33X4鍵盤(pán)73.4LCD顯示7設(shè)計(jì)思路及程序流程圖：8結(jié)果仿真：9總結(jié)與心得體會(huì)：10參考文獻(xiàn)10附錄1:摘要現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，對(duì)稱重技術(shù)提出了更高的要求。目前，臺(tái)式電了秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍，但存在較大的局限性:體積大、成本高、需要工頻交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧壓縮、拉伸變形來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤，居民用戶使用的是國(guó)家已經(jīng)明令淘汰的豐卜秤。多年來(lái)，人們一直期待測(cè)量準(zhǔn)確、攜帶方便、價(jià)格低廉的便攜式電子秤投放市場(chǎng)。木文設(shè)計(jì)了一種便攜式電子秤，論述了儀器的工作原理，介紹了儀器的誤差來(lái)源與誤差分配，給出了儀器電路設(shè)計(jì)與軟件流程，探討了儀器的工程設(shè)計(jì)技術(shù)。針對(duì)電容式稱重傳感器非線性影響大的問(wèn)題，提出并建立了電容式稱重傳感器的非線性影響模型與校正模型，為便攜式電子秤的低成本準(zhǔn)確稱量奠定了理論基礎(chǔ)。便攜式電子秤主要由電源、稱重傳感器、單片機(jī)、鍵盤(pán)/開(kāi)關(guān)、LCD顯示器等部分構(gòu)成。主要技術(shù)指標(biāo)為:稱量范圍0人-lOkg;分度值O.Olkg;精度等級(jí)m級(jí);電源DC1.5V。關(guān)鍵字：電子秤，AT89C51,LCD2：方案論證及選擇：1:輸入模塊方案一：采用獨(dú)立式按鍵作為輸入模塊，其特點(diǎn)：直接用I/O口構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，接口電路配置靈活、軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí)，占用I/O口較多；方案二：采用矩陣式鍵盤(pán)作為輸入電路，其特點(diǎn)：電路和軟件稍復(fù)雜，但相比之下，當(dāng)鍵數(shù)越多時(shí)越節(jié)約I/O口。本設(shè)計(jì)使用鍵盤(pán)輸入價(jià)格值，若采用獨(dú)立按鍵，對(duì)數(shù)值進(jìn)行遞增遞減需頻繁按鍵，為軟件設(shè)計(jì)增加負(fù)擔(dān)，且操作界面不友好。若采用矩陣式按鍵，可以方便地輸入一個(gè)價(jià)格值，節(jié)約了寶貴的I/O口資源。通過(guò)對(duì)比，故采用方案二作為系統(tǒng)輸入模塊。2.2：顯示模塊方案一：用LCD顯示，液晶顯示屏具有低耗電量，無(wú)輻射危險(xiǎn)，以及影像不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫(huà)面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。方案二：采用LED數(shù)碼管并行動(dòng)態(tài)顯示，電路簡(jiǎn)單，同樣的功率驅(qū)動(dòng)下，顯示亮度不及靜態(tài)顯示，且占用I/O口較多。綜上所述，我們采用方案一使用了1602型號(hào)的的LCD進(jìn)行顯示，能顯示出更多的重量值以及顯示更大的總額從而擴(kuò)大了稱量范圍。3系統(tǒng)硬件及功能：1單片機(jī)控制電路功能及介紹本設(shè)計(jì)中單片機(jī)控制電路是由AT89C51組成，它是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89C51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）,32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。pm卷*$13so言pm卷*$13so言ADQ3ME3蛇AXs空aeB苦53MD7ALE3帶AW3SzwvfAHKt?A3s=>〉此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。3.2A/D轉(zhuǎn)換8位A/D精度：10Kg/1204=2.44g考慮到其他部分所帶來(lái)的干擾，12位A/D無(wú)法滿足系統(tǒng)精度要求。所以我們需要選擇14位或者精度更高的A/D。方案一、逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，如：ADS7805、ADS7804等。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換，一般具有采樣/保持功能。采樣頻率高，功耗比較低，是理想的高速、高精度、省電型A/D轉(zhuǎn)換器件。高精度逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器一般都帶有內(nèi)部基準(zhǔn)源和內(nèi)部時(shí)鐘，基于89C52構(gòu)成的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)僅需要外接幾個(gè)電阻、電容。但考慮到所轉(zhuǎn)換的信號(hào)為一慢變信號(hào)，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的快速的優(yōu)點(diǎn)不能很好的發(fā)揮，且根據(jù)系統(tǒng)的要求，14位AD足以滿足精度要求，太高的精度就反而浪費(fèi)了系統(tǒng)資源。所以此方案并不是理想的選擇。方案二、雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器：如：ICL7135、ICL7109ADC0808等。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器精度高，但速度較慢（如：ICL7135）,具有精確的差分輸入，輸入阻抗

高，可自動(dòng)調(diào)零，超量程信號(hào)，全部輸出于TTL電平兼容。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器具有很強(qiáng)的抗干擾能力。對(duì)正負(fù)對(duì)稱的工頻干擾信號(hào)積分為零，所以對(duì)50HZ的工頻干擾抑制能力較強(qiáng)，對(duì)高于工頻干擾（例如噪聲電壓）已有良好的濾波作用。只要干擾電壓的平均值為零，對(duì)輸出就不產(chǎn)生影響。尤其對(duì)本系統(tǒng)，緩慢變化的壓力信號(hào)很容易受到工頻信號(hào)的影響。故而采用雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器可大大降低對(duì)濾波電路的要求。'io'721

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191181514>CLOCk：'io'721

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STARTEOC0UT1OUT!OUT?OUT40UT5OUTSOUTfOUT89*D1234567HM-DcEININININININININDDD虬/VREF(4)■vREF(-)OE作為電子秤，系統(tǒng)對(duì)AD的轉(zhuǎn)換速度要求并不高，精度上8位的AD足以滿足要求。另外雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器較強(qiáng)的抗干擾能力，和精確的差分輸入，低廉的價(jià)格。綜合的分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，我們最終選擇7ADC0808。3.33X4鍵盤(pán)3X4鍵盤(pán)采用掃描技術(shù)進(jìn)行識(shí)別，處值是七個(gè)端口都是高電平，對(duì)各行進(jìn)行掃描時(shí)，先令第一列全是低電平，若第一列為低電平就表示一行一列為選中即有鍵按下，若第二行為低電平即二行一列為選中即有鍵按下，以此類推就可以對(duì)所有的見(jiàn)進(jìn)行編碼了。3.4LCD顯示1602型號(hào)的的LCD是能夠顯示16列2行的液晶顯示器，功率小顯示面積大。4設(shè)計(jì)思路及程序流程圖壓力傳感器在我設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，由于只是仿真層面的所有我用力電位器代替，應(yīng)為單片機(jī)只是采集變化的數(shù)字量，A\D轉(zhuǎn)換器是將變化的模擬量即電壓量，轉(zhuǎn)化為數(shù)字量從而可以用電位器改變電壓值得到數(shù)字量給單片機(jī)。當(dāng)改變電位器時(shí)就會(huì)得到相應(yīng)的數(shù)字量，單片機(jī)對(duì)數(shù)字進(jìn)行運(yùn)算處理，處理好的數(shù)據(jù)就是所稱的重量，當(dāng)要輸入物品單價(jià)時(shí)先把鍵盤(pán)的打開(kāi)鍵閉合，此時(shí)就啟動(dòng)了鍵盤(pán)，然后輸入數(shù)值，結(jié)束時(shí)按下確定鍵，當(dāng)輸入值超出了范圍是系統(tǒng)會(huì)把最后一位輸入同時(shí)對(duì)系統(tǒng)確定這時(shí)：?jiǎn)纹瑱C(jī)就會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)處理，最終得到總價(jià)。并且顯示會(huì)沒(méi)一步進(jìn)行顯示在對(duì)應(yīng)的位置。軟件流程圖計(jì)算總金額顯示總金額5結(jié)果仿真1：當(dāng)輸入不超出位時(shí):LCD1LMiia.神.pXr."L2Q.llnJl:J:JlH.nFQraPDRP2H.UP2.II.IJFZJAIDP23.".iiPI.*IAI2ESI9EHJU』pi.nA'spaulinRa.iiryuRajFmrpanfftF3.HrDPSJririraaCffTpg.nFVdJ：011?巧：12即脂如14巧1渤WuEnBBaEEb辜i-多2：當(dāng)輸入超出位時(shí):12直r.?L2I1IIFIJ1山HH.HPDUPDPDPDPDPDArirai

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