数字电子秤设计说明书(刘文斌)

课程设计说明书

题目：数字电子秤设计

姓名：刘文斌

学号：0904705051

指导教师：段广云俞学兰

专业年级：机械设计及其自动化（机械电子工程方向）

09机电2班

所在学院和系：机械工程学院

完成日期：2012年6月29日

课程名称：机电一体化系统课程设计

目录

1绪论 (1)

1.1背景 (1)

1.2 设计要求 (2)

1.3 设计任务 (2)

2系统总体方案设计 (3)

2.1 方案设计 (3)

2.1.1电子秤的工作原理 (3)

2.1.2 设计思路 (3)

2.2芯片选择及简单介绍 (4)

3 系统硬件电路设计 (9)

3.1硬件电路设计框图 (9)

3.2 AT89C52最小系统电路 (9)

3.3传感器检测电路设计 (10)

3.3.1桥式电阻传感器及放大电路 (10)

3.3.2 ADC0832与A T89C52接口电路 (11)

3.4 显示电路设计 (12)

3.5键盘电路设计 (13)

3.6报警电路设计 (14)

4系统软件设计 (16)

4.1 系统主程序设计 (16)

4.2 A/D转换子程序设计 (17)

4.3显示子程序设计 (17)

4.4键盘扫描自程序设计 (18)

4.5系统仿真 (19)

5设计总结 (22)

参考文献 (23)

附录 (24)

1绪论

1.1背景

目前,台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍,但存在较大的局限性：体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。现有的便携秤为杆秤或以弹簧、拉伸变形来实现计量的弹簧秤,居民用户使用的基本是杆秤。弹簧盘秤制造工艺要求较高,弹簧的疲劳问题无法彻底解决,一旦超过弹簧弹性限度,弹簧秤就会产生很大误差,以至损坏,影响到称重的准确性和可靠性,只是一种暂时的代用品,也被列入逐渐取消的行列。

微控制器技术、传感器技术的发展和计算机技术的广泛应用，电子产品的更新速度达到了日新月异的地步。本系统在设计过程中，除了能实现系统的基本功能外，系统的微控制器部分选择了兼容性比较好的AT89系列单片机，在系统更新换代的时候，只需要增加很少的硬件电路，甚至仅仅删改系统控制程序就能够实现。

另外由于实际应用当中，称可以有一定量的过载，但不能超出要求的范围，为此我们还设计了过载提示和声光报警功能。

综上所述,本课题的主要设计思路是：利用桥式称重传感器（电阻应变式）采集因电阻变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过模数转换器转换为数字信号，最后把数字信号送入单片机。单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量及总额，然后再显示出来。此外，还可通过键盘设定所称物品的价格。主要技术指标为：称量范围0～5kg;分度值0.001kg。

这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便,集质量称量功能与价格计算功能于一体,能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。

图1 数字电子秤基础实物模型

单片机以其功能强，体积小，功耗低，易开发等很多优势被广泛应用。本次数字电子秤的设计就是需要通过选择合适的单片机来进行主控，再结合A/D转换、键盘、液晶显示、复位电路和蜂鸣器报警驱动电路的知识，同时在软件的设计过程中用到键盘扫描、液晶显示驱动、模数转换程序及汉字库的的设计，做到对我们所学数电、模电、单片机等知识的综合应用，最终实现所设计数字电子秤的各项功能，达到“巩固知识，培养技能，学而用之”的实践目的。通过这次课程设计，不但要提高我们在工作中的学习能力、探究能力、应用能力和动手能力，还要历练我们不畏艰难、不懂便学、有漏必补的认真严谨的工作态度，强化我们的社会适应力和社会竞争力，为走向社会提前试水，完善自我。

本设计主要完成一个简单实用数字电子秤的硬件电路部分和软件部分的设计。硬件部分包括数据采集、最小系统板、人机交互界面三大部分。其中，数据采集部分由压力传感器和A/D 转换部分组成；人机界面部分为键盘输入、液晶显示。软件部分应用单片机C 语言实现了本设计的全部控制功能。本设计的数字电子秤要求能够显示商品的名称、价格、总量、总价等；能够自动完成商品的价格计算；能够储存几种简单商品的价格；能够具有超重提醒功能，一旦重量超出了自身重量的测量的范围，发出警报；同时对数字电子秤的测量范围要达到5KG，测量精度要求达到0.001。

1.2 设计要求

测量范围：0~5kg；

测量精度：0.001kg；

设有超限报警；键盘输入；数码显示。

1.3 设计任务

硬件设计：元器件选择、电路原理图绘制，

软件设计：编制程序完成硬件电路的仿真。

2系统总体方案设计

2.1 方案设计

2.1.1电子秤的工作原理

当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感

器随之产生力－电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成

正比关系)的电信号(电压或电流等)。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/

数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种

功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的

软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮

器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及

信号各种运算处理都在仪表中完成。

2.1.2 设计思路

本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用半臂电桥替代压力传感器的测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（kg）即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用半桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。模数转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。

本系统以单片机为主控芯片，外围附以称重电路、显示电路、报警电路、键盘电路

等构成智能称重系统电路板，从而实现自动称重系统的各种控制功能。可以说,此设计

所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求。

按照本设计功能的要求，系统由6个部分组成：控制器部分、测量部分、报警部分、数据显示部分、键盘部分、和电路电源部分，系统设计总体方案框图如下图所示。