基于单片机的多功能电子秤的设计与实现 - 图文

摘要

电子秤是一种我们日常生活中经常使用的称重工具，相较于传统的杆秤来说，同时也是一种集聚了多种现代高科技技术于一体的现代新型称重仪器。 电子秤主要以单片机作为控制中心，通过称重传感器采集数据，然后使用A/D转换器进行数据转换，辅以键盘，显示器，再配合相应的软件来实现的。电子称使用起来方便快捷，测量准确，精度高，稳定性强，更重要的是能够实现自动称重、重量实现数字化显示，极大地便利了人们的生活，满足了人们对于称重的需求，所以越来越受到人们的欢迎。

经过仔细研究，本系统设计最终决定选用新一代STC89C52RC单片机来制作完成课题所要求的电子秤，使其作为主控电路的核心，实现电子秤的所有功能。在设计过程中，系统增加了时钟模块的功能，系统由单片机控制核心，数据采集，人机交互，系统电源和时钟五大部分组成。单片机主控电路部分由除了STC89C52R之外，还有报警器及其相关电路组成；电阻应变式压力传感器，信号放大电路和A/D转换器则构成了数据采集部分，其中信号放大电路和A/D转换器部分则选用内部自带放大器的专用型AD转换芯片HX711实现，它的特点是转换精度很高，应用起来简单方便；人机交互部分则选用矩阵键盘作为输入设备，LCD1602液晶显示器作为显示设备；系统电源采用电脑USB接口供电，这样电路简单且电压稳定；时钟部分选用DS1302时钟芯片，再结合相关电路组成时钟电路。软件部分通过使用C语言编程实现了本课题要求的全部功能。该电子秤能够满足课题所要求的称重功能的同时，并对时钟功能进行了丰富，增加了闹钟功能，称重范围为0～5Kg；能够显示所称物体重量、单价、总价。 关键词：电子秤；单片机；称重传感器；HX711。

目 录

第一章 绪论 ............................................. 1

1.1 研究的背景和意义 .................................... 1 1.2 研究现状 ........................................... 1 1.3 主要研究内容 ........................................ 2 1.4 本文的组织结构 ...................................... 2

第二章 系统方案的设计 .......................................... 3

2.1 电子秤的设计要求............................................ 3

2.1.1 基本要求.............................................. 3 2.1.2 特色和创新............................................ 3 2.2 系统的设计思路及工作原理.................................... 3

2.2.1 工作原理.............................................. 3 2.2.2 基本设计思路.......................................... 3 2.3 系统元器件选型及参数介绍.................................... 5

2.3.1 单片机选型............................................ 5 2.3.2 数据采集部分.......................................... 6 2.3.3人机交互部分 ......................................... 8 2.3.4 电源部分............................................. 9 2.3.5 具体实施方案简介...................................... 9

第三章 系统的硬件设计 .......................................... 11

3.1基于STC89C52的主控电路 .................................... 11 3.2 数据采集系统............................................... 12

3.2.1 称重传感器........................................... 12 3.2.2 A/D转换电路 ......................................... 13 3.3 显示电路................................................... 14 3.4 时钟电路................................................... 15 3.5 报警电路................................................... 16 3.6 键盘....................................................... 17 3.7 系统硬件电路的绘制......................................... 18

3.7.1Protel99SE软件介绍 ................................... 18

3.7.2系统原理图的绘制 ..................................... 19

第四章 软件设计 ................................................ 20

4.1 主程序流程图............................................... 20

4.1.1时钟模块程序 ......................................... 20 4.1.2称重模块程序 ......................................... 21 4.1.3重要的子程序 ......................................... 22 4.2 主要中断程序流程图......................................... 25 4.3 核心代码................................................... 26

第五章 系统的调试.............................................. 34

5.1 调试过程中遇到的问题....................................... 34 5.2 误差分析以及调试结果....................................... 34

5.2.1 误差来源............................................. 34 5.2.2调试结果 ............................................. 35 5.2.3 结果分析............................................. 37

结束语............................................................ 38 致谢 .............................................................. 39 参考文献 ......................................................... 40 附录A ............................................................ 41 附录B ............................................................ 42 附录C ............................................................ 43

第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

电子秤是一种与人民现实生产生活息息相关，被广泛应用于各个领域的电子衡器，诸如工业生产，商业贸易，交通运输，港口，机械制造，医疗保健，冶金，矿山和国防建设等各个方面。和传统的杆秤进行对比，电子秤具备诸多优点，例如：它的精度很高，结构简单，价格低，用途广泛，便于携带，使用方便等优点。电子称的工作原理也不难理解，它通过压力传感器采集物体重量信息，将其转换为电信号，进行适当的信号放大处理，再通过A/D转换器将模拟电信号转换为数字信号，最后经过单片机的控制处理，送到液晶显示器显示出被测物体的重量信息。

目前市场上使用的称量工具，各个公司的产品质量良莠不齐，有的质量较高但价格太高，有的价格不高但质量太差，容易损坏，精度不高，稳定性差，运行不可靠。所以目前商用的电子秤市场上，商用电子秤的总体质量不高，这种情况是由多种因素造成的，例如某些公司因为资金有限，造成科技人才储备不足，从而使其技术力量不够强，科技研发能力不足，造成产品质量不高。因此，开发出一种质量较高但成本不高，具有较高性价比且具有实际实用价值的电子秤，克服电子秤在实际使用中的诸多缺点，具有一定的现实意义。

1.2 研究现状

国内有关电子秤技术的研究相比国外来说起步晚了很多，不过在国内科学家的努力下，近些年我们奋起直追，技术水平有了极大提升，取得了很多成果。从上世纪六十年代第一台电子秤的诞生，到如今的微机式产品，在某些技术领域甚至达到了国际领先水平。我们仅仅用了几十年的时间就达到了发达国家花费近一百年才能够达到的技术水平。但是总体来说，目前国内电子衡器的技术水平仍然不算太高，仅仅与发达国家上世纪九十年代的水平相当。与国外产品相比，我国商用产品在品种，功能，质量，核心部件的稳定性和可靠性方面还有不小的差距。经过一百多年的发展，发达国家已经在电子秤有关的各个领域都达到了很高的水平，例如技术水平、产品种类等等，最重要的是他们产品的精确度，稳定性，可靠性都相当高。如他们商用秤的精度已经达到OIML规定，有的产品甚至远超此规定；另外它们的稳定性也极强，在一年内不允许有超差情况出现；同时这些产品的使用寿命通常被要求能够正常工作十几年，由此可见其可靠性也很高。

简而言之，在电子秤技术领域，国内企业还有很长的路要走。现在电子秤技术的发展趋势总的来说是朝着智能化的方向发展；电子秤的功能会越来越丰富；电子秤的速率会越来越高，准确率和稳定性会越来越高，可靠性也会越来越强[2]；

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