基于单片机的电子称重系统设计

基于单片机的电子称重系统设计

高速公路收费站电子秤是通过查超载地磅，检查超载情况。此称重系统广泛应用于公路上检查汽车超载超限运输，对于安全行车，保护道路及桥梁至关重要。本设计系统是基于单片机的电子秤设计，本系统分为几大模块，数据采集模块、最小系统模块，超重报警模块、键盘和显示模块。其中数据采集模块包括称重传感器和A/D转换电路，最小系统由51单片机及其外围电路组成；键盘由矩阵键盘组成，可以控制显示物体的重量信息；显示部分采用LCD1602液晶显示。软件部分由C语言编程，实现对各部分的控制。本设计增加了一个超重报警提示。

电子秤是一种新型的称量工具。它易于实现重量显示数字化，易于与计算机联网，实现生产过程自动化，提高劳动生产率。

其中数据采集模块由压力传感器、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。

关键词：STC89C52；LCD1602；A/D转换电路；YZC传感器；键盘；

目录

1 绪论 (1)

1.1 研究背景 (1)

1.2 国内外研究现状 (1)

1.3 研究目的与意义 (2)

1.4 本章小结 (2)

2 系统总体设计 (2)

2.1 设计要求 (2)

2.2 系统设计方案 (2)

2.2.1控制模块 (3)

2.2.2称重模块 (4)

2.2.3 显示模块 (6)

2.2.4按键模块 (8)

2.2.5报警电路 (8)

2.3本章总结 (8)

3 系统的硬件设计 (9)

3.1 硬件电路总体设计思路 (9)

3.2外围电路设计 (9)

3.2.1 称重转换芯片 (9)

3.2.2 复位电路 (10)

3.2.3 报警电路 (10)

3.2.4 显示电路 (10)

3.3本章小结 (11)

4 软件部分的设计 (11)

4.1 主程序 (11)

4.2 称重部分子程序 (12)

4.3 显示部分子程序 (13)

4.4 报警部分子程序 (14)

4.5本章小结 (14)

5 联机与调试 (15)

5.1硬件调试 (15)

5.2软件调试 (15)

5.3系统调试 (15)

5.4本章小结 (18)

附录A：系统原理图 (1)

附录B：系统PCB图 (1)

附录C：系统源程序 (1)

1 绪论

1.1研究背景

随着微电子技术的应用，人们对称重系统的要求越来越高。高速收费站电子秤是通过称重检查超载情况。对保护道路及桥梁至关重要。该设计系统其实是基于51单片机的电子秤的设计，该系统分可以分成几大模块，数据采集模块、最小系统模块，超重报警模块、键盘以及显示模块。其中数据采集模块包括称重传感器和A/D转换电路，最小系统由51单片机及其外围电路组成；键盘由矩阵键盘组成，可以控制显示物体的信息；显示部分采用液晶显示。软件部分则是由C语言完成，实现对各部分的控制。该设计的方案增加了一个超重报警提示。系统设计简单，使用方便等特点。由此研究新的称重方法有着重要的意义。

1.2 国内外研究现状

1）、国际发展研究方向

在电子秤的称重传感器方面，国外的称技术起步较早，且投入资金雄厚，发展非常迅速,迄今为止，外国的许多的公司已经研发出了很多的功能很齐全的，自动化的功能十分完善的智能电子秤。然而一国的先进的自动化技术的发展水平直接是衡量一个国家的标准。目前，世界上许多国家已经将目光转向信息技术的前端。称重传感器也越来越被人们所重视。在单片机20世纪70年代问世以来，对人类社会已经产生了巨大的影响。尤其是美国它产生的MCS-51一系列的单片机，由于它具有集成度很高、处理功能特强、可靠性很高、系统结构简单易于使用等等的优点。在工业控制、智能仪器仪表、办公室自动化、家用电器等诸多领域都得到了广泛地应用。

2）、国内发展研究方向

在我国，称重传感器的研制开发技术比较落后，各个基础行业的资金投人不协调，导致了相关配套领域发展迟缓，这使得我国的称重方法远远落后于其它发达国家。称重系统的自动化程度不是很高，精度的可靠性和功能等很多方面都不如国外的同类型的产品。我国政府也高度重视我国仪器仪表产业的发展，当前，我国仪器科学技术的研究取得了重大进展，在先进仪器的微型化，自能化等方面的方向上能紧跟着先进国家的水平，并且加大了先进的仪器的研究力度。在整个称重传感器研究还有很大的提高[9]。

1.3研究目的与意义

本文目的是基于单片机研究称重传感器，即用51单片机来控制物体的重量，把传感器测的模拟信号由A/D转化电路转化成数字信号并由单片机转化由LED显示出来，如果超过的重量的量程可以由报警系统来完成。研究的意义在于把传感器的技术与单片机技术联系起来，完成一个更加完整的称重系统。电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展。传统的称重测量工具不能满足现代化发展的需要，智能化的称重测量工具将取代其过程[10]。

1.4 本章小结

本章是通过对称重系统研究的背景以及国内外研究的情况大致了解，对系统的设计有了大致要求和总体的方向。所以在做系统之前的准备的工作还是十分有必要的。

2 系统总体设计

2.1 设计要求

该设计系统是基于51单片机的电子称设计，该系统分为几大模块，即数据采集模块、最小系统模块，超重报警模块、键盘和显示模块。其中数据采集模块包括称重传感器和A/D转换电路，最小系统由51单片机[5]及其外围电路组成；键盘由矩阵键盘组成，可以显示物体的重量信息；显示部分则采用液晶显示。软件部分由C语言编程来完成，以便实现对各部分的控制。

利用AT89C52单片机设计一个称重系统。具体如下：

1）、具有检测功能：能实时检测物体重量，并显示；

2）、具有报警功能：能对超过量程物体实现报警；

3）、具有转化功能：能根据传感器的到的模拟量转换成数字量。

设计硬件电路，完成相应程序的编写，最后完成整体调试。

2.2 系统设计方案

方案：系统分为数据采集模块，最小系统模块，超重报警模块、键盘和显示模块。软件部分由C语言编程。实现对各个部分的控制。