基于单片机的称重控制系统设计 - 图文

基于单片机的称重控制系统设计

致 谢 ....................................................................................................................................... 29 参考文献 ................................................................................................................................... 30 附录（部分源程序） ................................................................................................................ 29

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基于单片机的称重控制系统设计

第1章 前言

1.1 选择课题的背景和意义

称重技术自古历来都受到人们的特别重视。早在我国父系氏族社会的末期就出现了所谓

“度、量、衡”的说法，其中的“衡”也就是指测量物体轻重的工具，是以今天我们还把称重工具称作“衡器”。在贸易中对货物交换量的准确确定必须要用到称重器具，最初人们采用木制或陶制的容器作为交换货物粗略的计量，后来出现的秤可以相对精确地测定物品的质量。因此自从人类文明诞生之日起，称重技术就和人类的经济社会生活密切相关，同时随着社会的发展和技术的进步也在不断地革新。随着现代发贸易对称重器具要求的不断提高，传统机械式称重器具缺点也日渐显露，比如精度不高，工作效率低，不能自动计价等，尤其是容易被无良商家利用充当其作弊的工具。虽然这些秤几经改进，但是仍然不能同时确保准确性和可靠性，这种状况直到电子秤的出现才发生了改变。电子秤由于大大减少了纯机械部件的应用，有效地避免了机械材料个体性差异带来的测量误差，同时电子秤又大量地运用现代电子技术，可以实现丰富的功能，另外科学友好的用户操作界面又兼顾了设备的易用性。上述诸多优点是以往任何一种传统的机械式称重器具所不具备的，因此电子型的称重器具得到了很好的发展，迅速得到了普及，目前已经占据了衡器市场的大部分份额。

电子称重技术虽然已经得到了非常好的发展，但是目前的电子称重器具依然有很大的提升

空间，另外人们对电子秤各项性能的要求也在不断地提高。由此可见，现今对于电子称重技术的研究还是很有必要的，现实也要求我们进一步提升电子称重工具的性能，以便于更好地服务于现代的经济贸易活动。据此可以判断本课题不仅有一定的理论研究价值，同时又关乎人们日常的生活，也具有很强的实用价值。

1.2 电子秤的现状及未来的发展趋势

电子秤从简单到复杂，由简陋到精密一直在发展。电子称重工具由开始的机械式发展到了机电结合式，最终实现了完全的电子化，同时也由单一功能发展到了多种功能。上世纪70年代中期电阻应变式称重传感器在技术上取得了重大的突破，中国的电子秤工业也随之迎来了空前的大发展。国民生产的各个部门出现了各种各样的电子秤，极大地促进了我国工商业的发展。轻纺工业，煤炭能源工业，冶金工业，仓储货运部门以及食品生产工业的生产过程

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中都要用到各式各样的电子称重仪器。此外诸如商业贸易领域的称重和计价，电子元件生产的计数称量也同样不能缺少电子称重装置的。以上实例也仅仅是电子秤技术在国民经济中使用领域的冰山一角罢了，因为电子秤在生产和生活中应用的例子实在是不胜枚举。从以上这些例子说明电子称重技术是非常重要的，其应用范围也是十分广泛的。总之，电子称重技术在国民经济发展和社会进步中发挥着重要的作用，已经越来越受到人们的重视。

改革开放以来，伴随着国家经济体制改革的进程，电子称重工业的行业规模，技术能力以及在我国经济中的作用，已经发生了变化的巨大，远非昔日可比。国家也投入了大量的资金和人力对电子秤行业予以了大力的支持，据有关方面的不完全统计，到\七五\末期，国家对电子秤行业的累计投资已经达到了3亿多人民币，并动用了一千多万美元的外汇。纵观历史，近代以来随着科技的爆炸式发展，秤这种古老的计量工具也发生了翻天覆地的巨变，几千年来中国人眼中的“秤”便是指木杆秤，虽然直至今日这种秤还依然发挥着作用，但是使用的范围已经越来越窄，现在的人都普通习惯使用更加方便和精确的电子称重工具。

在二十一世纪的今天，人们希望电子秤可以使用更加方便，更加智能化，这也就给电子秤工业提出了更高的要求。现代电子称重仪器往往需要和电子计算机相组合，电子计算机的引入，大大扩展了电子称重仪器的功能，进一步扩大了其使用范围。未来的电子称重工具将会向智能化和多样化的方向继续发展。

通过分析近些年来电子衡器类产品的发展现状及国内外用户的使用需求，电子衡器总的发展将会趋向于是模块化，小型化，多样化和智能化，可以预见未来电子称重器具的应用范围还将继续扩大。

1.3 设计的主要任务

STC89C52单片机是本系统的控制核心，除了实现电子秤的称重以及计价功能外，系统还将实现电子万年历，电子时钟，电子温度计等功能，此外还具有单价输入，金额自动计算，超量程自动报警等功能。此外本设计还具有友好的人机交互界面，大大提高了设备的易用性和实用性，4*4薄膜型矩阵键盘可以供用户方便地输入单价信息，还可以用于快速准确地校准电子万年历的日期和时间，LCD1286点阵式液晶屏，可以直观地显示中文和西文字符，进一步拓展了系统的功能，在称重模式下可以清晰地显示待测物体的质量，单价和总价，在万年历模式下也可以清晰地显示年，月，日，星期的日期信息和时，分以及秒，温度等其他信息。本课题提出了一种基于单片机控制的智能化电子称重系统，具有很多传统电子秤所没有的新功能，精确度同样可以做到很高，本设计方案实现了一个功能非常强大同时又简单易用的电子称重系统。

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第2章 系统方案设计

2.1 系统总体构想及其工作原理

本系统的控制核心选用的STC89C52RC单片机，本设计完成了电子秤的各项功能，此外系统还扩展了电子万年历以及电子温度计的功能。系统主要由单片机最小系统，称重传感器及其信号处理模块，数据输入及结果显示界面，时钟和温度模块以及电源模块等部分组成。最小系统主要由STC89C52及其它必要的外围电路组成；数据采集模块包括称重传感器、信号放大和A/D模块，其中的信号放大和A/D转换选取了海芯科技的高精度24位A/D转换芯片HX711，这种芯片是专为电子秤量身打造的。4*4薄膜型矩阵键盘和LCD12864液晶组成人机交互界面，可以快捷地输入数据和显示数据；时钟模块选用的是常用的时钟芯片DS1302；温度采集模块此处选择的是集成数字型温度传感器DS18B20。本系统结构简单、功能多、易于使用，系统有一定的理论研究价值和实际应用价值。 系统设计的总体框图如图2-1所示：

平行梁式称重传感器 数据采集 单片机 控制模块 电子称专用高精度高增益24位A/D转换芯片HX711 扩展的时钟模块 STC89C52RC 单片机（主控芯片） 温度模块 DS18B20芯片 时钟模块 DS1302芯片 部分 声光 报警模块 4*4矩阵键盘 点阵式12864型的LCD 人机交互界面 图2.1 图2-1系统的总体框图

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