漯河职业技术学院毕业设计论文漯河职业技术学院毕业设计（论文）题目 便携式手提电子称 系别 机电工程系 专业 电子信息工程技术 班级 09 电信三班 姓名 李杨 学号 2009010203028 指导教师 谷广超 日期 漯河职业技术学院毕业设计论文1便携式手提电子秤【摘要】随着我们目前的生活水平提高，经常需要测量物体的重量，于是就用到秤，随着科技的发展与社会的进步，传统的机械秤被电子秤逐渐代替，如今的电子产品都趋向于微型化、小型化、集成化发展，电子秤以其方便、快速计算、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。便携式手提电子秤具有称重精度高、简单实用、携带方便、成本低、制作简单、测量准确、分辨率高、不易损坏和价格便宜等优点，是家庭生活必备的产品。其设计由四个控制模块组成：核心控制模块、测量模块、AD 采样放大模块、显示模块，其中测量模块中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻传感器种类繁多，应用的领域也十分广泛。它们的基本原理都是将各种被测非电量转换成电阻的变化量，然后通过对电阻变化量的测量，达到非电量电测的目地。本设计中使用的 AD 芯片中带有内部放大电路，较小的输入模拟信号就可以满足 AD 转换器对输入信号的要求，因此可以不用再焊接 OP 放大电路，AD 转换的作用就是把输入的模拟信号转换成数字信号，进行模数转换，然后通过单片机读取 AD 转换后的信号，经过内部运算处理控制液晶显示当前物体重量。关键字：称重传感器、AD、单片机、液晶漯河职业技术学院毕业设计论文2【目录】摘要1引言31.系统整体设计思路与方案.42、系统方案论证.42.1 方案的比较.43、单元模块介绍及工作原理53.1 测量模块称重传感器.53.1.1 称重传感器原理介绍.53.1.2 电阻应变式传感器的组成以及原理.53.1.3 电阻应变式传感器的测量电路.53.2 A/D 采样模块63.2.1 芯片 HX711 简介.63.2.2 芯片特点63.2.3 芯片HX711参考电路.73.3 核心控制芯片.73.3.1 STC 单片机简介 .73.3.2 STC单片机特点73.3.3 芯片外观图.83.3.4 单片机 STC89C52RC引脚功能说明83.3.4 单片机 STC89C52RC内部框图.103.4 液晶显示模块.103.4.1 1602液晶介绍103.4.2 1602 引脚说明.104、系统软件设计.114.1 C 语言在单片机的应用.124.2 程序流程图.124.3 数据处理.13结论.14致谢.15漯河职业技术学院毕业设计论文3参考文献.16附录 A.17附录 B.18附录 C.19引言电子秤是日常生活中常用的电子仪器，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。手提电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式衡量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量仪器。电子秤的设计首先是通过称重传感器将采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号经 A/D 转换电路转换成数字量被关入到主控电路的单片机中，再经过单片机控制液晶显示，从而显示出被测物体的重量。目前市场上使用的称重工具，或者是结构复杂，或者是运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调整时间长，易损坏，维修困难，装机容量大，能源消耗大，生产成本高。而且目前市场上电子秤产品的整体水平高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。面对目前市场上电子秤产品的总体质量不高的局面，除了加强漯河职业技术学院毕业设计论文4对电子秤产品的日常监督管理之处，还要从根本上推动技术的发展，促进电子秤产品质量的提高，更好地保护消费者的合法权益。1、系统整体设计思路与方案首先利用由电阻应变制显示式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号，以模拟信号的方式传送到 A/D 转换电路中。再由 A/D 转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，送给单片机然后通过单片机控制电路，最后由显示电路显示当前物体重量。具体方案如下：2、系统方案论证2.1 方案的比较在设计系统时，针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种：方案一：结构简图如上图所示：此方案利用数码管显示物体重量，简单可行，但数码管功耗大，且需要用到 5 只数码管显示，占用宝贵的 I/O 口资源，采用高精密放大电路，可以达到 AD 输入信号的要求，但造成硬件电路模块过多，不利用维护与检修。方案二：传感器 A/D采样MCU 液晶OP放大A/D采样数码管MCU传感器液晶MCU传感器校零输入OP 放大漯河职业技术学院毕业设计论文5结构简图如上图所示：此方案选用内部带有 AD 的单片机从硬件上大大简化了电路，便于调试，但由于传感器输入电压信号较小，单片机内部自带的 10位 AD 检测不出输入信号的波动，所以放弃。显示改为 1602 液晶，显示美观大方且功耗低，增加了人机交换功能。加有软件校零技术，可以在不同环境、温度下根据硬件工作状态调整当前校验值，工作保证测量的准确度。方案三：结构简图如上图所示：前端放大电路选用电子秤专用 AD 芯片 HX711，内部自带 128B 增益放大，较小的输入信号就可以满足要求，且使用串口总线节省 I/O 资源。目前单片机比较成熟，功能也比较强大，被测信号经放大整形后送入单片机，由单片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。单片机控制适合于功能比较简单的控制系统，而且其具有成本低，功耗低，体积小和算术运算功能强，技术成熟等优点。就目前我们容易掌握的技术上来出发，并在达到要求的基础上选择，我们选择第三种方案，外围设计模块简单，单片机完全能实现所需功能也 是目前设计选择最优方案。3、单元模块介绍及工作原理3.1 测量模块称重传感器3.1.1 称重传感器原理介绍电阻应变式传感器就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化 , 再经相应的测量电路而最后显示或记录被测量值的变化。在这里，我们用电阻应变式传感器作为测量电路的核心。并应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度。3.1.2 电阻应变式传感器的组成以及原理电阻应变式传感器简称电阻应变计。当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时，则敏感元件将随构件一起变形，其电阻值也随之变化，而电液晶MCU传感器校零输入AD漯河职业技术学院毕业设计论文6阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接，即可测得重力、变形、扭矩等机械参数 3.1.3 电阻应变式传感器的测量电路电阻应变片的电阻变化范围为 0.00050.1 欧姆。所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。 桥式测量电路有四个电阻，电桥的一个对角线接入工作电压 E，另一个对角线为输出电压 Uo。其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，否则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。 测量电桥如图：3.2 A/D 采样模块3.2.1 芯片 HX711 简介HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU 芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A 或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A 的可编程增益为128 或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为20mV或40mV。通道B 则为固定的32 增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D 转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。3.2.2 芯片特点漯河职业技术学院毕业设计论文7 两路可选择差分输入 片内低噪声可编程放大器，可选增益为32,64 和128 片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D 转换器提供电源 片内时钟振荡器无需任何外接器件，必要时也可使用外接晶振或时钟 上电自动复位电路 简单的数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程 可选择10Hz 或80Hz 的输出数据速率 同步抑制50Hz 和60Hz 的电源干扰 耗电量（含稳压电源电路）：典型工作电流： 1.6mA, 断电电流： 1A 工作电压范围： 2.6 5.5V 工作温度范围： -40 +85 16 管脚的SOP-16 封装3.2.3 芯片HX711参考电路3.3 核心控制芯片3.3.1 STC 单片机简介单片机就是单片微型计算机(Single-