基于单片机的电子秤设计 毕业论文

基于单片机的电子秤设计毕业论文

目录

第一章绪论 1 1.1引言 (1)

1.2 选题背景与意义 (1)

第二章系统方案的设计 (2)

2.1 电子秤的设计要求 (2)

2.1.1 基本要求 (2)

2.1.2 特色与创新 (2)

2.2实验原理及设计基本思路 (2)

2.2.1系统工作原理 (2)

2.2.2 系统设计基本思路 (2)

2.3 系统总体设计方案比较与论证 (3)

2.4单片机的选型 (4)

2.5 数据采集部分的方案确定 (4)

2.5.1 传感器 (4)

2.5.2 前级放大器部分 (7)

2.5.3 A/D 转换器 (9)

2.6人机交互部分 (11)

2.6.1 键盘输入 (11)

2.6.2 输出显示 (11)

2.7系统电源 (12)

2.8 具体实施方案简介 (13)

第三章系统硬件设计 (15)

3.1 基于STC89C52RC的主控电路 (15)

3.1.1芯片介绍 (15)

3.2 系统电源 (18)

3.2.1 芯片介绍 (18)

3.2.2 电源电路 (19)

第四章软件流程 (20)

4.1 主程序流程图 (20)

4.2 键盘扫描流程图 (21)

第五章结论 (22)

5.1 论文总结 (22)

5.2 感想 (22)

致谢 (24)

参考文献 (25)

附录A：原理图 (26)

附录B：源程序 (29)

第一章绪论

1.1引言

在现代化的今天，电子产品变得越来越丰富，给人们带来了诸多方便，其中电子秤成了人们生活中不可或缺的一部分。大大小小的市场电子秤能够完成许多秤量工作，为人们节省了大量时间，提高了工作效率。

在大部分超市里的电子秤，它能很精确的秤出商品的重量，还能去除皮重，更主要的是，它其中预存了超市里商品的单价，当秤出商品的重量后，电子秤马上就能算出价格，不管几种商品都能一一累加价格，最后列出消费清单。由此，顾客在购物的时候非常的放心，商家的经济效益和员工的工作效率也得到了大幅提高了，所以有了电子秤，顾客买的放心，商家也卖的开心了。

本设计就是为了制作这样一种电子秤，它以单片机为核心在实际使用时达到以下要求：

1、电子秤秤重围：0～10㎏；重量误差 0.02㎏；

2、数码管显示物重、单价、商品价格；

3、8种商品的单价储存等。

本设计的控制功能包括基本的秤重功能，显示购物单价及价格功能，储存8种商品的单价功能。由于系统资源丰富，还可以方便的拓展其应用。

1.2 选题背景与意义

电子秤是日常生活中常用的电子衡器，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式秤量工具。相比传统的机械式秤量工具，电子秤具有秤量精度高、装机体积小、应用围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。

目前市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的独立开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性地开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。

第二章系统方案的设计

电子秤的应用系统是由硬件和软件所组成。硬件指单片机、扩展的存储器、扩展的输入输出设备等部分；软件是各种控制语言程序的总秤。只有硬件和软件紧密配合、协调一致，才能提高系统的性价比。从一开始设计硬件时，就应考虑相应软件的设计方法，而软件设计是根据硬件原理和系统的功能要求进行的。2.1 电子秤的设计要求

2.1.1 基本要求

1、电子秤秤重围：0～10Kg；重量误差不大于 0.02Kg；

2、数码管显示：所秤物体重量、单价显示、商品价格显示

3、8种商品的单价储存等。

2.1.2 特色与创新

1、使用单片机为主控核心，简化系统的构造，单片机可拓展性强，可以方便的对系统进行功能拓展和加强。

2、使用键盘输入数据，操作简单、方便。

3、显示所秤量的物品重量、单价及所秤物品的金额。

4、具有去皮功能和金额累加计算功能。

2.2实验原理及设计基本思路

2.2.1系统工作原理

电子秤的工作原理。首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号经A/D转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中，再经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。在实际应用中，为提高数据采集的精度并尽量减少外界电气干扰，还需要在传感器与A/D芯片之间加上信号调整电路。

2.2.2 系统设计基本思路

按照设计的基本要求，系统可分为三大模块，数据采集模块、控制器模块、人机交互界面模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处

理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高，系统的大部分功能都需要软件来控制。

2.3 系统总体设计方案比较与论证

在设计系统时，针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种：方案一数码管显示方案

结构简图如下图所示：

图2.1 数码管显示方案

此方案利用数码管显示物体重量，简单可行，可以采用部带有模数转换功能的单片机。由此设计出的电子秤系统，硬件部分简单，接口电路易于实现，并且在编程时大大减少程序量，在电路结构上只有简单的输出输入关系。

方案二在前一种方案的基础上进行扩展，增加一键盘输入装置，增加外界对单片机部的数据设定，使电子秤实现秤重计价的功能。

结构简图如下图所示：

图2.2 带有键盘输入的结构简图

此方案设计的电子秤，可以实现秤物计价功能，但是局限于数码管的功能，在显示时只能显示单价、购物总额以及简单的货物代码等。在显示重量时，如果数码管没有足够的位数，那么秤量物体重量的精度必受到限制，所以此方案需要较多的数码管接入电路中。

方案三前端信号处理时，选用放大、A/D转换等措施，尤其在显示方面采用具有字符图文显示功能的LCD显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力，而且满足设计要求，所秤量的物体重量、单价、价格等相关容。

结构简图如下图所示：

图2.3 LED显示的方案

目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，被测信号经放大整形并转换后送入单片机，由单片机对输入信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。

鉴于本电子秤的设计并不太复杂，单片机完全能实现所需功能，所以在具体设计时，采用了第三种设计方案。

2.4单片机的选型

在平时的电子制作中，经常应用的单片机有51系列单片机、AVR单片机以及MSP430单片机。后两种单片机相对51系列单片机较昂贵，则本设计选择51系列单片机。而51系列单片机又有诸多的分类，但是我们常用的有Atmel公司生产的AT89XXX系列单片机和宏晶公司生产的STC89XXX系列的单片机。两个公司所生产的单片机的功能相近，且都为低功耗型，同时，在市场上都能方便的购买，但是根据自己的单片机仿真工具，我们选择宏晶公司的STC89C52RC这款单片机，以方便在设计过程中的调试。

2.5 数据采集部分的方案确定

2.5.1 传感器

传感器的定义：能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换部分指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。

方案一压电传感器

压电传感器是一种典型的有源传感器，又秤自发电式传感器。其工作原理是

d

A C o r εε=基于某些材料受力后在其相应的特定表面产生电荷的压电效应。

压电传感器体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度和动态力或压力的测量。压电器件的弱点：高阻、小功率。功率小，输出的能量微弱，电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。

方案二 电容式传感器

电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容变化的一种传感器。它有结构简单、灵敏度高、动态响应好、可实现非接触测量、具有平均效应等优点。电容传感器可用来检测压力、力、位移以及振动学非电参量。

电容传感器的基本工作原理可用最普通的平行极板电容器来说明。两块相互平行的金属极板，当不考虑其边缘效应（两个极板边缘处的电力线分布不均匀引起电容量的变化）时，其电容量为

（2.1） 若被测量的变化使式中d 、A 、r ε三个参量中任一个发生变化，都会引起电容量的变化，通过测量电路就可转换为电量输出。

虽然电容式传感器有结构简单和良好动态特性等诸多优点，但也有不利因素：小功率、高阻抗；初始电容小。

方案三 电阻应变式传感器

电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。

电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R 后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的△R/R 变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。

直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。

下图为一直流供电的平衡电阻电桥，in E 接直流电源E ：