身高体重测量系统设计

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检测技术与仪表实验

课程设计

题 目 身高体重测量系统设计

姓 名 陈飞 李江敏 汤涛

学 号 3090433007 3090433017309043305

专业班级 09自动化1班 任课教师 钟伟红 分 院 信息科学与工程分院 完成日期 2011年12月20日

宁波理工学院

摘要

本系统采用单片机 AT89S52 为控制核心，实现身高体重测量系统的基本控制功能。其中体重量程为150Kg，身高量程为2米。

系统的硬件部分包括控制器、数据采集处理、显示输出三大部分。控制器部分主要采用AT89S52实现控制功能；数据采集处理部分分两大模块：称重数据采集处理和用超声波测身高数据采集处理，由传感器、信号的前级处理和 A/D 转换部分组成；显示输出部分采用点阵式液晶显示，可以直观的显示中文，使用方便。

软件部分应用单片机汇编语言实现了本设计的全部控制功能，包括基本的称重和测量身高功能和中文显示身高体重数据的功能，由于系统资源丰富，还可以方便的扩展其应用。本系统侧重软件控制整个系统的运行。

关键词：单片机：AT89S52；AT89C52

目录

摘要............................................................... I Abstract........................................... 错误！未定义书签。

1 引言............................................. 错误！未定义书签。

1.1 课题的背景和意义 (1)

1.2 本论文主要工作 (1)

2 总体设计方案 (1)

2.1 称重部分.................................. 错误！未定义书签。

2.2 身高部分.................................. 错误！未定义书签。

3 传感器选型 (13)

4 总结与展望 (15)

参考文献 (15)

附录 (16)

1引言

1.1课题的背景和意义

有助于我们了解自己的身高和体重的变化，及时控制自己的饮食和运动，保证自己的身体健康。

1.2本论文主要工作

陈飞负责答辩部分，寻找资料 李江敏负责word 制作，寻找资料 唐涛负责PPT 制作，寻找资料

2总体设计方案

硬件电路设计

2. 1 称重部分

2.1.1 工作原理

称重部分主要由称重传感器、放大电路、V/F 转换、显示四部分组成，模拟信号通过称重传感器输入，然后经过放大电路放大后通过数模转换器转换存放到控制单元，再由控制部分和显示电路驱动显示。放大电路的设计要考虑到抗干扰设计。称重原理框图如图5所示。

图5 称重原理框图

2.1.2 硬件电路

（1）放大电路

称重 传感器

显示电路

AT89S52

放大电路 V/F 变换

该部分硬件电路设计关键在于放大电路的抗干扰设计。在这里我采用CMOS四运放LMC660AIM，但是只使用了四只运放中的一只即IC1A，其他三只运放为防止干扰将其接成电压跟随器形式，并将其同相输入端接地。

IC1A接成差动输入形式对称重传感器桥路输出的信号进行放大，R2为运放的反馈电阻、决定着该级放大的电压增益。C1、C2、C3、C5均为滤波电容，C1、C2可以滤除传感器输出信号中的高频干扰，C3、C5滤除传感器供电电源中的干扰。

（2）A/D转换电路

此处A/D转换器次用TLC2543，TLC2543工作原理如下：

上电后，片选必须从高到低，才能开始一周工作周期，此时EOC为高，输入数据寄存器被置为0，输出数据寄存器的内容是随机的。

开始时，片选为高，I/O CLOCK、DATA INPUT被禁止，DATA OUT呈高阻状态，EOC 为高。使变低，I/O CLOCK、DATA INPUT使能，DATA OUT脱离高阻状态。12个时钟信号

从I/O CLOCK端依次加入，随着时钟信号的加入，控制字自从DATA INPUT一位一位地在时钟信号的上升沿时被送入TLC2543（高位先送入），同时上一周期转换的A/D数据，即输出数据寄存器中的数据从DATA OUT一位一位的移出。TLC2543收到第4个时钟信号后，通道号也已经收到，因此，此时TLC2543开始对选定通道的模拟量进行采样，并保持到第12个时钟的下降沿，EOC变低，开始对本次采样的模拟量进行A/D转换，转换时间约需10μs，转换完成EOC变高，转换的数据在输出数据寄存器中，待下一个工作周期输出。此后，可以进行新的工作周期。TLC2543与AT89S52的接口电路如图6所示。4

3

2

1

D

C

AT89S52

VCC P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 VSS

AIN0

AIN1

AIN2

AIN3

AIN4

AIN5

AIN6

AIN7

AIN8

AIN9

AIN10

VCC

I/O CLK

DIN

DOUT

CS

GND

TLC2543

+5V

图6 TLC2543与AT89S52的接口电路

显示部分与测身高显示采用同一个电路，将在下面单独介绍。本部分的电路图如图7所示。

1

2

3

4

5

6

A

B

C

D

D

C

B

A

Title

Number Revision

Size B

Date:

11-Jan-2007Sheet of

File:

E:\设计\我的定稿\图.Ddb

Drawn By:

R1100K

R32K

R48.2k

R5

100k

R268K

C10.01μF

C20.1μF

C50.01μF

C30.01μF

1

2

3

4

GF-7C4220μF

+5V

1

2

3

4

11

IC1A LMC660

I/OCLK

AIN0

DIN

DOUT CS GND TLC2543

EA/VP 31X119X218

RESET 9RD 17WR

16

INT012INT113T014T115P10/T 1P11/T 2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P27

28

PSEN

29

ALE/P 30TXD 11RXD 10AT89C52

C1130pF

C1230pF

12MHZ R13

C1310μF

+5V

图7称重部分原理图

2.2 测身高部分

2.2.1 超声波测距原理

超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、

管道长度等场合。它是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C 为超声波波速。

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s ，根据计时器记录的时间t ，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。

2.2.2 超声波测身高距系统的硬件电路设计

本系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计

时，单片机选用AT89S52，经济易用。电路原理图如图8所示。