【基于51單片機(jī)電子秤設(shè)計(jì)4300字（論文）】

\t"46:81/Crm/Task/_blank"\o"277304:應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文：基于51單片機(jī)電子秤設(shè)計(jì)"基于51單片機(jī)電子秤設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u1.緒論 摘要：本文主要介紹了一種以AT89S52單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)基本控制功能的電子秤。為了更好的進(jìn)行系統(tǒng)的研究，本文分別對各個(gè)單元的功能模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求，系統(tǒng)的硬件部分基本能夠從數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊、人機(jī)交互模塊三個(gè)方面進(jìn)行分析。系統(tǒng)軟件部分采用C語言編寫，程序采用模塊化設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括主程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、顯示子程序、按鍵子程序和報(bào)警子程序。通過這些程序可以實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的全部控制功能，并很大程度上滿足日常生活中對電子秤的使用需求。關(guān)鍵詞：電子秤，單片機(jī)，稱重傳感器緒論秤作為一種計(jì)量工具，與人民的生活息息相關(guān)，被廣泛應(yīng)用于各種場合：貿(mào)易、民用、科研等，生活中隨處都能看見秤的影子，秤的類型也是多種多樣的?，F(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展以及電子技術(shù)的迅速成熟，使得傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)型的計(jì)量工具行業(yè)受到了巨大的沖擊，產(chǎn)生了一場革命性的巨大改變，這些傳統(tǒng)的桿秤、臺秤、磅秤等各類稱量裝置逐步從人們的生活中失去蹤影。而現(xiàn)代智能電子秤迅速發(fā)展崛起，以其測量精度高、價(jià)格低、功能多等許多優(yōu)點(diǎn)，從而受到人們的喜歡。當(dāng)然，因?yàn)閲鴥?nèi)市場的強(qiáng)烈需求，目前國內(nèi)市場上的電子秤相關(guān)產(chǎn)品還有很大的發(fā)展空間，技術(shù)和產(chǎn)品功能上還能進(jìn)一步拓展，向模塊化、小型化以及智能化發(fā)展。本文旨在設(shè)計(jì)一種以單片機(jī)為基礎(chǔ)的的智能電子秤。且該秤具有體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便等特點(diǎn)，可以很好的滿足現(xiàn)代商務(wù)和日常生活的需要。本課題旨在通過設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用本專業(yè)相關(guān)課程知識，以加深對本專業(yè)課程知識的理解以及提高編寫程序代碼和實(shí)踐動手能力，具有良好的實(shí)踐意義和廣闊的發(fā)展前景。硬件電路設(shè)計(jì)2.1電子秤的硬件構(gòu)成本文設(shè)計(jì)的電子秤主要通過電阻應(yīng)變式壓力傳感器、A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711，AT89S52單片機(jī)，LCD液晶顯示屏，按鍵，蜂鳴器及LED燈等器件組成。下文將對各個(gè)器件進(jìn)行介紹。2.2稱重傳感器這次設(shè)計(jì)中要使用的是稱重傳感器，電子秤的核心部件是稱重傳感。電子秤是否合格，取決于電子秤的測量精度和工作穩(wěn)定性。如果準(zhǔn)確度不能得到保證，那么這種電子秤就不適合存在意義。所以，在設(shè)計(jì)電子秤時(shí)，正確選擇稱重傳感器是非常重要的。因此，本設(shè)計(jì)對稱重傳感器的基本要求是：各輸出功率和輸入重量必須一一對應(yīng)，具有良好的雙向線性關(guān)系，且靈敏度高；不管被稱量的物體有多小，它可以在各種不同的工作條件下工作，無論環(huán)境是好是壞，都足夠穩(wěn)定和可靠。2.3輸出顯示輸出顯示也是電子秤中必不可少的一項(xiàng)重要功能，是人機(jī)交互的重要構(gòu)成成分，它負(fù)責(zé)的是將經(jīng)過轉(zhuǎn)換，處理后的數(shù)據(jù)直觀地顯示到使用者面前。以下介紹兩種較為主流的輸出顯示方案，可供設(shè)計(jì)者來選擇：（1）采用數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管可以顯示被測物體的重量等相關(guān)信息。盡管數(shù)碼管顯示非常直觀，而且相對來說，編程也比較簡單。但是，如果要同時(shí)顯示更詳細(xì)的信息，如每單位產(chǎn)品的價(jià)格和數(shù)量，則需要大量的數(shù)碼管。選擇這種方法會適得其反，一定程度上會增加電路的復(fù)雜性。（2）采用LCD顯示，它能夠同時(shí)顯示重量、單價(jià)、金額等多個(gè)詳細(xì)信息，具有低耗電、可視性好、畫面友好及防干擾能力強(qiáng)，編程難度低等優(yōu)點(diǎn)。而且目前LCD顯示技術(shù)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用了，使用起來較方便。在這兩種方案中，本設(shè)計(jì)選用了LCD，并且選用的是LCD1602顯示屏，它可以簡單明了并且直觀地顯示出電子秤上的信息，又方便又簡單。LCD1602是一種點(diǎn)陣型液晶屏，專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等。1602這四個(gè)數(shù)字所代表的含義就是告訴使用者它可以同時(shí)用來顯示2行且每行有16個(gè)字符。LCD1206器件如圖2-1所示。圖2-1LCD1602電路圖2.4總電路圖整個(gè)硬件電路的原理圖如圖2-2所示。圖2-2總電路圖軟件設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)完成后，就要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。對于初學(xué)者來說進(jìn)行程序設(shè)計(jì)是一件極為復(fù)雜的工作，所以在寫程序前最好能夠先畫出程序的流程圖，明確接下來需要什么功能，把步驟逐步具體化，這樣做不僅可以擴(kuò)寬程序編寫的思路，同時(shí)也大大減少出錯(cuò)的可能性。再按照程序流程圖上每一步對應(yīng)的步驟，選擇合適的指令，按要求串聯(lián)到一起去，組建成一個(gè)互相關(guān)聯(lián)\t"/item/%E6%9C%89%E6%9C%BA/_blank"協(xié)調(diào)而又密不可分的整體，這就是程序。根據(jù)系統(tǒng)方案的要求，該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、按鍵子程序等，一同完成對電子秤的功能架構(gòu)。本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)主要采用模塊化的結(jié)構(gòu)，這種模塊結(jié)構(gòu)不僅能夠使程序變得更加簡單直觀，同時(shí)也利于后續(xù)的查缺補(bǔ)漏。3.1主程序設(shè)計(jì)主程序主要負(fù)責(zé)進(jìn)行的工作是初始化，數(shù)據(jù)讀取和處理以及按照需求調(diào)用各類子程序。系統(tǒng)上電運(yùn)行后，首先進(jìn)行初始化，然后讀取并處理從A/D轉(zhuǎn)換子程序處得到的數(shù)字信號，此時(shí)將處理過后得到的數(shù)據(jù)與最大量程進(jìn)行比對，超出最大量程時(shí)調(diào)用報(bào)警子程序。沒有則會顯示物品的重量，此時(shí)可以選擇按下不同功能鍵去進(jìn)一步使用電子秤的功能。圖3-1所示為主程序流程圖。圖3-1主程序流程圖3.2子程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需的子程序主要包括報(bào)警子程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、按鍵處理子程序等。下文是所需子程序的流程圖與其對應(yīng)的子程序的簡單介紹。3.2.1A/D轉(zhuǎn)換子程序A/D轉(zhuǎn)換子程序以HX711芯片為工作核心進(jìn)行運(yùn)行，一開始先進(jìn)行A/D端口初始化，然后采集從稱重傳感器出來的輸出小信號，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；最后，當(dāng)DOUT從高變低時(shí)，會輸出有效的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行第一次A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，通道A和增益128會自動選擇A/D轉(zhuǎn)換的輸入通道和輸出增益，下次輸入通道和輸出增益的選擇將取決于PD-SCK有效脈沖的數(shù)量。A/D轉(zhuǎn)換子程序的流程圖如圖3-2所示。圖3-2A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖3.2.2報(bào)警子程序代碼報(bào)警功能是電子秤的一個(gè)重要組成部分，當(dāng)量程超過系統(tǒng)設(shè)置的數(shù)據(jù)上限時(shí)，P10和P11發(fā)出低電平信號時(shí)，會導(dǎo)通三極管和發(fā)光二極管，從而讓信號流向蜂鳴器，使蜂鳴器工作并發(fā)出聲音，同時(shí)，報(bào)警燈會亮起。報(bào)警子程序的流程圖如圖3-3所示。圖3-3報(bào)警子程序流程圖3.2.3按鍵子程序該控制電路中分別設(shè)置了四個(gè)功能按鍵，程序運(yùn)行時(shí)會根據(jù)按下按鍵后收到的信號來選擇與按鍵相對應(yīng)數(shù)據(jù)值，并將其送到相應(yīng)的寄存器中，從而完成功能的選擇和數(shù)據(jù)的處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)顯示到LCD上。圖3-4所示為按鍵子程序流程圖。圖3-4按鍵子程序流程圖3.2.4顯示子程序LCD啟動、進(jìn)行初始化后，調(diào)用寫入命令函數(shù)和寫入數(shù)據(jù)函數(shù)來寫相關(guān)的命令與數(shù)據(jù)，從而控制液晶在指定位置以指定的方式表示特定的字符。顯示子程序流程圖如圖3-5所示。圖3-5顯示子程序系統(tǒng)調(diào)試4.1程序編譯（1）創(chuàng)建工程首先啟動Keil，從菜單中選擇“NewμVisionProject”，打開“CreateNewProject”對話框。這時(shí)，會創(chuàng)建一個(gè)叫做“電子秤”的專業(yè)文件夾，用來存儲隨后生成的項(xiàng)目文件。然后進(jìn)入該文件夾，命名為“dzc”，并將其保存到該文件夾中。創(chuàng)建工程對話框如圖4-1所示。圖4-1創(chuàng)建工程在新創(chuàng)建工程之后，Keil將打開選擇CPU設(shè)備的界面。此時(shí)應(yīng)根據(jù)之前的設(shè)計(jì)，選擇Atmel公司的AT89S52。系統(tǒng)彈出“CPU選擇”對話框，如圖4-2所示。圖4-2CPU的選用（2）添加源程序文件從菜單中選擇“FileNew..”來創(chuàng)建一個(gè)新的源程序文件。然后在菜單中選擇“文件/保存”，彈出“另存為”對話框，把文檔的文件名由TEXT1更改為“dzc.c”，并保存文件，保存文件時(shí)的對話框如圖4-3所示。圖4-3保存文件源文件保存后,放大“Target1”工具欄，單擊“+”號,展開源組1,并選擇添加文件組“源組1”，在出現(xiàn)的對話框中選擇“添加”按鈕,將其添加到項(xiàng)目中。添加源程序的對話框項(xiàng)目如圖4-4所示。圖4-4添加源程序到工程（3）編寫程序并編譯在源程序窗口中輸入要編譯的代碼，然后保存該程序。保存開發(fā)環(huán)境參數(shù)并對其進(jìn)行設(shè)置，選擇“Option”，然后選擇“Target”，設(shè)置時(shí)鐘頻率為12.0Mhz，然后選擇“Output”，接著選擇“CreateHEXFile”項(xiàng)，最后選擇“確定”完成設(shè)置。開發(fā)參數(shù)設(shè)置對話框如圖4-5所示。圖4-5開發(fā)參數(shù)設(shè)置選中上方工具欄中的編譯按鍵，就會對當(dāng)前程序進(jìn)行編譯，編譯結(jié)果顯示在下面的“輸出”對話框中。如果有錯(cuò)誤出現(xiàn)的話，軟件會顯示“nError，nWarning”來提醒你，這時(shí)就要仔細(xì)對程序進(jìn)行檢查，找出錯(cuò)誤修改后再進(jìn)行編譯，反復(fù)進(jìn)行這一步驟，直到對話框中顯示“0Error，0Warning”，才代表程序已經(jīng)編譯通過了，可以進(jìn)行下一步。4.2調(diào)試過程編譯正確后，會生成"dzc.hex"文件，把文件刻錄到芯片上，再給電路板通電，就能在里面運(yùn)行程序了。這時(shí)可以直接通過硬件電路來進(jìn)行操作和觀察運(yùn)行效果。本設(shè)計(jì)不僅對各模塊程序進(jìn)行了單獨(dú)的調(diào)試，還將它們整合在一起也進(jìn)行了調(diào)試。在完成程序編譯以后，可以用Keil自帶的仿真器模擬仿真該程序執(zhí)行。展開調(diào)試菜單，按下Crtl+F5”，就會進(jìn)入調(diào)試，開始運(yùn)行程序。進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后，可以通過Debug菜單下的各種調(diào)試命令對程序進(jìn)行運(yùn)行和調(diào)試。此時(shí)可以在一個(gè)步驟中使用單步運(yùn)行命令來運(yùn)行程序。該指令每次執(zhí)行時(shí)，都需要以一句話命令指令為基本執(zhí)行單元，并逐步執(zhí)行。這樣可以幫助設(shè)計(jì)者很清楚的找到問題所在。在調(diào)試過程中運(yùn)行到哪一步會使用黃色的箭頭進(jìn)行表示，在每一步中，箭頭向下，完成執(zhí)行的指令會變成綠色。調(diào)試完成后，按下Crtl+F5就可以停止調(diào)試。結(jié)束語經(jīng)過寒假的不懈努力，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度完成了電子秤的設(shè)計(jì)任務(wù)。在此過程中，盡管遇到了很多問題，但有了老師的細(xì)心指導(dǎo)，以及同學(xué)們的熱心幫助和自己的不懈努力下，最終完成了該論文。下面是這次設(shè)計(jì)完成的主要工作和從中獲得的收獲：1.了解了電子秤的基本工作原理，對各種器件有了更深的認(rèn)識。2.對AT89S52單片機(jī)的主要功能、特點(diǎn)和工作原理進(jìn)行了深入的了解，掌握了如何擴(kuò)展其常用接口。3.分模塊構(gòu)建設(shè)計(jì)的總體框架，對各模塊分別編寫程序。當(dāng)然，也有很多需要改進(jìn)的方面：1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)不夠優(yōu)化，有待改善，如數(shù)據(jù)類型使用不恰當(dāng)，經(jīng)常使用函數(shù)調(diào)用參數(shù)等，這些都會導(dǎo)致系統(tǒng)效率較低。2.對電路設(shè)計(jì)中的各種影響因素的考慮不夠全面，未做防范措施?？傮w而言，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)教給我很多東西。在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程中，不但鞏固了以前學(xué)過的知識，而且還拓寬了新的知識，還找到了自身的不足。相信這些將來都會成為我們以后學(xué)習(xí)和工作的寶貴經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)張毅剛，趙光權(quán)，劉旺編.單片機(jī)原理及應(yīng)用（第三版）[M].高等教育出版社，2016.120-125.李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M]北京:高等教育出版社，2009.65-67.李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版，2002.107-112.王幸之.AT89系列單片機(jī)原理及接口