电子信息工程毕业论文 基于STC12C5A32S2单片机的电子计价秤设计.docx
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电子信息工程毕业论文 基于STC12C5A32S2单片机的电子计价秤设计.docx
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电子信息工程毕业论文基于STC12C5A32S2单片机的电子计价秤设计
基于STC12C5A32S2单片机的电子计价秤
摘要:
秤是一种古老的重量计量衡器,在千百年的社会发展中,秤也随之不断发展,而在当代社会,随着社会要求的提高,传统的杆秤,天平称已不能很好地满足人们日常生活的需求。
近几十年来,伴随着科学技术的巨大发展,电子衡器应运而生,凭借其装置简单,体积小,重量轻,称量范围大,保养简单,称量速度快,准确度高,自动化控制,功能强,操作简单等诸多优点,广泛地应用于市场交易、工业生产、日常生活当中。
本电子计价秤设计基于STC12C5A32S2单片机,量程为0~3千克。
将桥式电阻应变式传感器输出的电压,经前置信号放大电路放大,利用单片机内置的10位高速A/D转换器,转换为相应的数字信号,通过系统软件处理,在1602液晶显示屏上显示所称得的重量,单片机读取重量并显示后,用户可以通过按键输入所称量物品的单价,确定输入之后即可算得本次称量所得物品的金额。
通过单价设置按键,可存储3种常用物品的单价,方便以后称重的时候使用快捷键进行快速操作。
关键词:
电子计价秤,STC12C5A32S2单片机,差分放大
ElectronicCashierScaleBasedonSTC12C5A32S2
Abstract:
Thescaleisaancienttoolforweighing,itwasdevelopedcontinuouslywiththesociety’sdevelopinginthepastthousandyears.Innowadays,thetraditionalscalecan’tsatisfiedwithpeoplebecausepeople’shighrequest.Theelectronicscaledevelopedbecauseofthetechnicaldevelopinthepastdecadesandappliedwidlysuchassaling,industry,dailylifeandsoon.Asscaleissimpleandsmallinstrument,itwasusedwidlyforweighing.ThiselectronicpricecomputingscaleisbasedonSTC12C5A32S2,changethevoltagesignalwhichcomefromthesensoramplifiedbythePre-signalamplificationcircuittothedigitalsignalusingit’sinner10-bithighspeedA/Dcounter.ThedigitalsignalwillbedealtbytheprogramintheMCU,thendisplayedtheweightoftheobjectonthe1602LCD.Therangeofweighingbetween0to3Kg.After1602LCDdisplaytheobject’sweight,usercaninputthepriceoftheobjectthroughkeyboard,thenthevalueoftheobjectwillbecalculatedanddisplayed.Andinthekeyboard,thereare3keyswhichcanoperatetomemory3priceusedfrequently,ifuserwanttoinputtheseprices,theycanpresstheshortcuts,itcansavemuchtimeinsteadofinputthepriceonekeybyonekey.
Keyword:
electronicpricecomputingscale,STC12C5A32S2,differentialamplifier
目录
第一章绪论1
第二章系统概述3
2.1设计内容与要求3
2.2系统硬件分析3
第三章系统硬件设计5
3.1系统总体设计5
3.2单片机应用5
3.2.1单片机选型5
3.2.2STC12C5A32S2单片机简介6
3.2.3单片机电路设计7
3.3HL-8型称重传感器简介7
3.4前置信号放大电路8
3.4.1放大电路方案选择8
3.4.2LM358芯片简介9
3.5显示部分10
3.5.1显示方案选择10
3.5.21602液晶简介10
3.6键盘输入11
3.6.1键盘方案选择11
3.6.2矩阵按键工作原理12
3.6.3矩阵按键电路设计12
3.7电源电路12
3.7.1电源方案选择13
3.7.27805稳压芯片简介13
3.7.3电源电路设计13
第四章系统软件设计14
4.1系统软件总体设计14
4.2A/D转换部分14
4.3按键处理15
4.41602液晶显示17
4.5E2PROM操作17
第五章系统调试19
5.1硬件调试19
5.2软件调试19
第六章结束语20
参考文献21
致谢22
第一章绪论
在各类以未来为题材的小说与电影当中,很多作者为我们展现了种种高度智能化的未来科技,而在我们当代生活中,已经出现了许多自动化或者智能化的生活用品,给我们的生活带来了巨大的便利,他们有一个共同点:
都是基于各类微处理器开发出来的产品。
单片机是运用最为广泛的一种微处理器。
自20世纪70年代末诞生以来,已经历了SCM(SingleChipMicrocomputer单片微型计算机)、MCU(MicroControllerUnit微控制器)、SoC(SystemonChip片上系统)三个阶段。
自从单片机出现之后,原本需要用74系列或者CD4000系列搭建的庞大硬件逻辑电路才能实现的功能,现在只需编写相应的程序,烧写入单片机内部,就可以以一块芯片来实现,无论是从体积、质量,或者开发成本上来说,都是一个很大的进步。
而且,单片机使用汇编语言或者高级的程序语言编写,使用者无需精通复杂的数字电路,即可编写出自己意向当中的程序,控制单片机的运行,且单片机可以反复擦写,对使用者来说,具有极大的灵活性。
由于单片机的诸多优点,其在现代社会的很多领域都有运用,比如:
智能仪表、工业控制、家用电器、医疗器械、通信、汽车电子以及军事上也有很大运用。
现代社会的高速发展,让高效工作的观念深入人心,人们追求各种各样的提高工作效率的方式,在这其中,各种高科技的生产生活工具应运而生,以其高效可靠,为人们的生产生活提供了极大的便利[1]。
在电子衡器产生以前,人们普遍用天平、杆秤等称重工具来衡量一个物体的质量。
这样的称量,每次只能称量一件物品的质量,且在达到平衡的时候,需花费较多的时间等待或者调整平衡,以求称量的精准,这样的操作过程,无疑耗费了很多时间,对于生活节奏很快的现代人来说,显然是无法接受的。
除此之外,传统衡器由于制造工艺差别,使用耗损等原因,存在着精度不准的问题,这有悖于公平交易的经济准则。
电子科技的发展,使得衡器的发展发生了里程碑式的变化,电子衡器一般是指装有电子装置的衡器。
因其种类繁多,且涉及到贸易结算和保护广大消费者的利益,所以为世界各国政府普遍关注和重视,并被确定为国家强制管理的法制计量器具[2]。
电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段,对加强企业管理、严格生产、贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。
电子衡器具有反应速度快,测量范围广、应用面广、结构简单、使用操作方便、信号远传、便于计算机控制等特点。
被广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口、建筑、机械制造和国防等各个领域[3],现今,传统衡器已慢慢淡出人们的日常生活。
本设计是基于STC单片机的电子计价秤。
以单片机为主控核心,承担电子计价秤工作过程当中的信息处理工作:
将传感器应变而来的电压信号,前级放大后,通过单片机自带的模拟数字信号转换器,将模拟的电压信号,转换成相应的数字信号,方便单片机的处理。
单片机接收到称重信号后,即可将称量的结果显示在液晶屏上面。
此过程快捷、精准,免去了以往杆秤等传统衡器需要慢慢调整的过程,在社会节奏明显加快的当代社会,显得尤为重要。
当代的社会又是一个正在加紧建设和谐社会的社会,因此市场经济当中的诚信也显得十分重要,一些奸商在电子秤上做手脚,以达到坑害消费者,以不正当手段获取利益的目的。
由此可见,电子秤的准确性关系到整个社会的安定因素。
本设计采用STC12C5A32S2单片机,具有对程序的高度加密性防止程序被窜改而引起缺斤短两的问题。
本设计严格地控制了成本,采取了诸如在精度允许地范围内合理地选择了称重传感器,选择带模数转换器的低功耗低价格单片机等措施,使电子秤的成本大大降低,而精度上的指标却未受影响。
市场上的电子秤,大都有输入单价,进而进行总价计算的功能。
本设计也有总价计算的功能,具有输入直观的特性,对于一些经常需要输入的单价,本系统设计有常用单价存储与快捷调用功能,更加方便了用户的使用。
第二章系统概述
本系统是以STC12C5A32S2单片机作为信息处理核心的智能电子称重及计价装置,适用于商场商店等称量交易场所。
本系统的核心部件STC12C5A32S2单片机,接收和处理来自传感器与前级运放电路的电压信号,利用单片机内部自带的模拟数字信号转换器,将模拟电压信号转换成数字信号,通过程序的执行,在液晶显示屏上显示称量结果。
系统具有总价计算功能,输入物品的单价,按下“确认”按键之后,能计算出被称量物品的价格,在液晶屏上显示。
再者,系统具有超限报警,当被称量物品超过称量范围最大值时,发出报警。
系统还具有单价预设功能,将常用物品的单价存入电子计价秤,需要输入该物品单价时,只需按下相应的快捷按键,即可计算得被称量物品的价格。
电子计价秤的电源,采用干电池,或220V50Hz交流电供电。
系统原理框图如图2-1所示。
图2-1系统原理框图
2.1设计内容与要求
以STC12C5A32S2单片机作为信息处理核心的智能电子称重及计价装置。
本系统的设计要求有:
将被称量物品放在一个能将质量信号转换为电信号的称重传感器上,传感器输出的信号经单片机处理后,能在1602液晶屏上直观地显示。
本系统采用以5V直流电压驱动的桥式应变电阻称重传感器,最大量程为3Kg,精度为最大量程的1%。
系统设有键盘,通过按键可以输入物品单价、结算、存储常用单价、快捷调用等功能。
系统设计力求使用方便,以人为本的人性化设计[4]。
2.2系统硬件分析
模拟部分电路分析:
当被称量物体放在电子秤称量台上时,称重传感器因物体向下的重力而产生形变,贴合在称重传感器上下两侧的电阻应变片同时产生形变。
由于电阻应变片的应变效应,电阻的阻值发生变化,此时分配在电阻上的电压也发生变化,就此将质量信号被转换为与之相应的电压信号。
由于称重时传感器的形变是微弱的,电阻应变片的阻值变化也相对微弱,电阻两端的电压变化同样微弱,不容易被分辨。
为了解决这个问题,在选择称重传感器的时候,选择由四个电阻应变片的桥式应变称重传感器,可以加大称量时传感器的输出电压。
尽管桥式应变传感器可放大称量是传感器
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