基于51單片機(jī)的家用電子稱的設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析....................................................1

2設(shè)計(jì)方案選擇.....................................................1

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì).....................................................2

3.1電路原理圖及工作原理........................................2

3.2單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)..........................................2

3.3系統(tǒng)顯示電路設(shè)計(jì)............................................4

3.4超重報(bào)警電路設(shè)計(jì)............................................4

3.5HX711電子稱重傳感器模塊...................................5

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì).....................................................6

4.1系統(tǒng)主程序軟件流程圖........................................6

4.2系統(tǒng)顯示部分流程圖..........................................7

5產(chǎn)品使用說(shuō)明.....................................................8

5.1產(chǎn)品使用說(shuō)明祥情............................................8

5.2系統(tǒng)實(shí)物調(diào)試效果圖..........................................8

參考資料..........................................................10

附錄1元器件清單圖............................................11

附錄2系統(tǒng)整體電路圖..........................................12

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖..............................................13

附錄4作品實(shí)物照..............................................14

附錄5系統(tǒng)部分源程序...........................................16

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基于51單片機(jī)的家用電子稱的設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

電子稱重的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)壓力傳感器采集到被測(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，需要通過(guò)前端信號(hào)處理電路進(jìn)行準(zhǔn)

確的線性放大。放大后的模擬電壓信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送

入到主控電路的單片機(jī)中，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。系統(tǒng)超出最大測(cè)量范圍5Kg時(shí)有報(bào)警指示功能即蜂鳴器報(bào)警.

2設(shè)計(jì)方案選擇

方案一數(shù)碼管顯示：

數(shù)據(jù)采集AD轉(zhuǎn)換單片機(jī)處理LED顯示

圖1方案一設(shè)計(jì)框圖

方案二稱重計(jì)價(jià)的功能顯示

數(shù)據(jù)采集AD轉(zhuǎn)換單片機(jī)處理LED顯示

按鍵處理

圖2方案二設(shè)計(jì)框圖

方案三前端信號(hào)處理時(shí)，選用放大、信號(hào)轉(zhuǎn)換等措施來(lái)增加信號(hào)采集強(qiáng)

度但會(huì)增加相應(yīng)的設(shè)計(jì)成本，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖3所示：

數(shù)據(jù)采集

信號(hào)放大AD轉(zhuǎn)換單片機(jī)處理LED顯示

圖3方案三設(shè)計(jì)框圖

1

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鑒于上述三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終的硬件設(shè)計(jì)方案為方案3。

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1電路原理圖及工作原理

電子秤的測(cè)量原理是被稱量物體的重量使傳感器發(fā)生物理形變，輸出與

重量成正比的電信號(hào)，傳感器輸出信號(hào)再放大器放大后，再輸入轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換

成的頻率信號(hào)直接送入微處理器中，最后由顯示屏幕以數(shù)字方式顯示。

圖4電路原理圖

3.2單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主控電路由AT89S52單片機(jī)和晶振電路及復(fù)位電路組成，該電路

是整個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的主要單元，其連接方式如圖5所示。

2

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圖5單片機(jī)控制電路

晶振全稱為晶體振蕩器，其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻率

經(jīng)過(guò)頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。晶振一般

叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨

削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給它通電，

它就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)

電效應(yīng)。他們有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方

向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩

頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很

準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體的機(jī)電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個(gè)電磁振蕩回路，即

諧振回路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)-電-機(jī)-電..的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成

的諧振回路是電場(chǎng)-磁場(chǎng)的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個(gè)

高Q值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即Q值非常高，做振蕩

器用時(shí)，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的

帶通或帶阻曲線。

復(fù)位電路是用來(lái)讓單片機(jī)返回到初始狀態(tài)的輔助電路，其作用是當(dāng)單

片機(jī)程序跑飛或系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)時(shí)可以讓系統(tǒng)從新恢復(fù)工作。

3

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3.3系統(tǒng)顯示電路設(shè)計(jì)

圖6數(shù)碼顯示電路

3.4超重報(bào)警電路設(shè)計(jì)

報(bào)警指示電路是用來(lái)在稱重測(cè)量超出最高值時(shí)報(bào)警提示，報(bào)警指示電路由

PNP三極管8550驅(qū)動(dòng)蜂鳴器得以實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)IO口控制三極管的基極，當(dāng)單

片機(jī)的IO口輸出為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器的正極和電源接通，蜂鳴

器發(fā)出報(bào)警聲，當(dāng)單片機(jī)IO口輸出高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止報(bào)

警。報(bào)警指示電路如圖7所示。

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圖7超重報(bào)警電路

3.5HX711電子稱重傳感器模塊

1、稱重模塊原理圖

圖8稱重模塊原理圖

2、稱重模塊實(shí)物圖

圖9稱重模塊實(shí)物圖

3.秤重原理

5

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（1）.HX711模塊可以看成由三個(gè)部分組成：壓力傳感器、電壓放大器、ad轉(zhuǎn)

換芯片

壓力傳感器的作用是感知物體重力，并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。這里是0~10kg

壓力傳感器，靈敏電壓為1mv，即1kg重力產(chǎn)生1mv電壓

電壓放大器：由于壓力傳感器產(chǎn)生電壓太小，需要對(duì)電壓信號(hào)放大。這

里用的是128倍電壓增益。

ad轉(zhuǎn)換芯片（24位）：將模擬信號(hào)（放大后的電壓值）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信

號(hào)（ad值）

（2）.ad值轉(zhuǎn)化為重力大小

假設(shè)重力為xkg,ad=(x/10)128*2^24°(5/5000)，（滿量程為

10kg，128倍放大，精度為2^24，傳感器滿偏電壓5mv，單片機(jī)為5v）

ad=214748.3648x

×=ad/214748.36481按a品示再乖1000即可

轉(zhuǎn)化為重力大小公式，(1loat)將整除轉(zhuǎn)化為小數(shù)運(yùn)算，再將運(yùn)算結(jié)果強(qiáng)

制轉(zhuǎn)化為無(wú)符號(hào)整型數(shù)值

WeightShiwu=(unsignedint)(float)WeightShiwu/240):

理論上是除以214.7，實(shí)際上存在誤差（傳感器曲線以及電壓的微小誤差），

需要根據(jù)顯示情況來(lái)調(diào)整這一數(shù)值

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)主程序軟件流程圖

系統(tǒng)軟件的部分主程序流程圖如圖10所示。

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圖10系統(tǒng)主程序流程圖

4.2系統(tǒng)顯示部分流程圖

設(shè)計(jì)流程圖如圖11所示。

圖11系統(tǒng)顯示部分流程圖

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5產(chǎn)品使用說(shuō)明

5.1產(chǎn)品使用說(shuō)明祥情

1.使用前先檢查產(chǎn)品接線有無(wú)脫離，損壞以及引腳脫落元器件脫落的問(wèn)

題

2.接通電源，接口段插上數(shù)據(jù)線，電子秤水平放置于桌面

3.不得放置超過(guò)5kg的重物，超重默認(rèn)報(bào)警.

4.接通電源后，將重物放置于稱重器上數(shù)碼管自動(dòng)顯示重量

5.2系統(tǒng)實(shí)物調(diào)試效果圖

經(jīng)過(guò)不懈的努力和導(dǎo)師的細(xì)心指導(dǎo)，實(shí)物最終得以調(diào)試成功，最終完成的

實(shí)物效果圖如圖12.

圖12系統(tǒng)實(shí)物稱重界面顯示效果圖

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參考資料

[1]薛均義,張彥斌.《MCS-516系列單片微型計(jì)算機(jī)及應(yīng)用》[M].西安交通大學(xué)出版社,1999

[2]中國(guó)機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會(huì)組編.《單片機(jī)原理與應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社.2001

[3]黃繼昌．《傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例》[A]，人民郵電出版社，1998

[4]郭永貞，《數(shù)字電子技術(shù)》[M]西安電子科技大學(xué)出版社2000

[5]楊金巖等.《8051單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸接口擴(kuò)展技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例》[M]人民郵電出版社，2005．

[6]張齊，杜群貴.《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)》[M].電子工業(yè)出版社，2007

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附錄1元器件清單圖

基于51單片機(jī)的家用電子秤的設(shè)計(jì)與制作20移動(dòng)互聯(lián)1班伍文勇

序號(hào)元件標(biāo)號(hào)元件名稱規(guī)格數(shù)量

1萬(wàn)用板7*91

2U2AT89c52單片機(jī)At89c521

340腳ic座402

4共陽(yáng)數(shù)碼管0.36寸2

5R3電阻110k1

R1R2R4-

6電阻21k6

R7

7蜂鳴器120951

8C1電容22uf1

9Y1晶振12M1

10Q1-Q5三極管85505

11D1紅led3mm1

12排座4m1

13S1-S3按鍵4*43

14S4自鎖開(kāi)關(guān)自鎖1

15Dc電源接口接口1

16U1Ad模塊hx711Hx7111

17壓力傳感器5k1

18支架一套1

19導(dǎo)線1010

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附錄2系統(tǒng)整體電路圖

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附錄3PCB設(shè)計(jì)圖

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附錄4作品實(shí)物照

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附錄5系統(tǒng)部分源程序

voidshizhong_hanshu()

{

init();

Init_DS1302();//初始化芯片

init_1602();//初始化lcd

while(1)

{

if(du_k2==0)

dianzhicheng_hanshu();//跳去運(yùn)行電子稱

tmpchange();//溫度轉(zhuǎn)換

wendu_100bei=tmp();//獲得溫度

show_date();

keyscan();

if((shi==clock_shi)&&(fen==clock_fen)&&(status==2)&&(miao<5))

{

clock_flag=1;

TR1=1;

}

if(status==1)//鬧鐘狀態(tài)A解除鬧鐘

{

clock_flag=0;

clock=1;

TR1=0;

}

}

}

voidget_pizhong()

{

uintj;

ulonghx711_dat;

for(j=0;j<5;j++)

Delay10ms();

hx711_dat=ReadCount();

temp=(uint)(hx711_dat/100);

}

voidget_weight()

{

ulonghx711_data,a;

uintget,aa;

hx711_data=ReadCount();

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get=(uint)(hx711_data/100);

if(get<(temp+4))

{

while(1)

{

if(du_k1==0)

shizhong_hanshu();//跳去運(yùn)行時(shí)間

weight=0;

TR0=0;//不允許運(yùn)行

chaozhong_flag=0;//無(wú)重物，超重標(biāo)志為0；

clock=1;

if(leiji_flag==1)

{

weight_shuzhi(leiji_weight);//顯示累計(jì)重量

P3=0xf0;

if(P3!=0xf0)

{

leiji_count--;

break;

}//按鍵就提出

}

else

weight_shuzhi(weight);//顯示重量

hx711_data=ReadCount();

get=(uint)(hx711_data/100);

if(get>(temp+4))break;

}

}

a=ReadCount();

aa=(uint)(a/100)-temp;

weight=(uint)((float)aa/4.4+0.05);

weight=weight-qi_weight;//去皮

if(weight>=0)

{

if(weight>5000)

{chaozhong_flag=1;TR0=1;}//重量大于5000g，超重報(bào)警?

else

{chaozhong_flag=0;TR0=0;clock=1;}

weizhi_zifu(0x00,'+');

}

else{weizhi_zifu(0x00,'-');}

}

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voidpress(uchar*s)

{

unsignedchardat;

nn:P3=0xf0;//保存第一位

while(P3==0xf0)

{

get_weight();//得到重量

if(weight>0)

{weight_shuzhi(weight);}//顯示重量

else

{weight_shuzhi(-weight);}

}

dat=key_scan();

if(dat>=0&&dat<10)

{

if(leiji_flag==1)

{

leiji_weight=leiji_weight+weight;

leiji_count++;

if(leiji_count==10)

leiji_count=0;

weizhi_zifu(0x04,0x30+leiji_count);

weight_shuzhi(leiji_weight);

}

*s=dat;

price_shuzhi(1,dat+0x30);//顯示

s++;

}

if(dat==16)//去皮

{qi_weight=weight+qi_weight;gotonn;}

if(dat==15)//置零

{

qi_weight=0;

weight=0;

price=0;

money=0;

pricetable[2]=0;

pricetable[1]=0;

pricetable[0]=0;

leiji_flag=0;

leiji_weight=0;

leiji_count=0;

chaozhong_flag=0;

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clock=1;

TR0=0;

w