基于单片机控制的多功能电子称设计.docx
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基于单片机控制的多功能电子称设计
基于单片机控制的多功能电子秤的设计
摘要:
该设计以51系列单片机AT89S52为控制核心,实现电子秤的基本控制功能。
在设计系统时,为了更好地采用模块化设计法,分步的设计各个单元功能模块,系统的硬件部分可以分为最小系统、数据采集、人机交互界面和系统电源四大部分。
最小系统部分包括AT89S52和报警电路;数据采集部分由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换器HX711组成;人机交互界面为4×4键盘输入和点阵式液晶显示器LM4229,可以方便的输入数据和直观的显示中文。
系统电源以LM7805为核心设计电路,为系统提供稳定的工作电压。
软件部分应用单片机C语言进行编程,实现了该设计的全部控制功能。
该电子秤可以实现基本的称重功能,称重范围为0~9.999Kg,重量误差不大于±0.005Kg;显示所称物体重量、名称、单价、金额和购物清单。
整个系统结构简单、使用方便、功能齐全、精度高具有一定的开发价值。
关键字:
单片机;电子秤;液晶显示
TheDesignofMulti-functionElectronicScaleBasedonSingleChipMicrocomputerControl
Abstract:
ThedesignisbasedonthemicrocontrollerAT89S52systemasthecoretocarryoutthebasiccontrolfunctionoftheelectronicssteelyard.Whiledesigningthesystem,Iadoptthemoldpiecemethodtodividethehardwareofthesystemintofourparts:
theminimumsystem,samplingcircuit,I/Ointerfaceandthesystempowersupply.TheminimumsystemmainlyincludestheAT89S52andalarmcircuit.Samplingcircuitiscomprisedofapressuresensor,signalpreprocessingandanA/DconverterHX711.Withtheusageof4×4keyboardandLM4229display,wecompletethefunctionofthekeyboardinputandtheLCDmanifestation.ThepowersupplysystemselectstheLM7805todesigntheelectriccircuittoprovidetheneededpowersupply.ThesoftwarepartappliesamachineClanguagetocarryoutallcontrolfunction.Theelectronicsteelyardcanweighthescopeas0~9.999Kgs,andtheweigherrormarginisnobiggerthan±0.005Kgs.Italsohasmanyotherfunctions,suchasdisplayingtheweightoftheobject, name, unitprice andtheamount.Thewholesystemissimple,well-found,convenienttouseandhashighaccuracyandcertaindevelopmentvalue.
Keywords:
Microcontroller;ElectronicScale;LCD
引言
称重技术自古以来就被人们所重视,作为一种计量手段,广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域,与人民的生活紧密相连。
电子秤是电子衡器中的一种,衡器是国家法定计量器具,是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备。
衡器产品技术水平的高低,将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。
电子秤的发展过程与其它事物一样,也经历了由简单到复杂、由粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化,由单一功能到多功能的过程。
特别是近30年以来,工艺流程中的现场称重、配料定量称重、以及产品质量的监测等工作,都离不开能输出电信号的电子衡器。
这是由于电子衡器不仅能给出质量或重量信号,而且也能作为总系统中的一个单元承担着控制和检验功能,从而推进工业生产和贸易交往的自动化和合理化。
近年来,电子秤已愈来愈多地参与到数据处理和过程控制中。
现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收货业务及商业销售领域中不可缺少的组成部分。
随着称重传感器各项性能的不断突破,为电子秤的发展奠定了其础,国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称量准确度的电子秤,并在70年代中期约对75%的机械秤进行了机电结合式的电子化改造。
称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表,而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分,推进了工业生产的自动化和管理的现代化,它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。
称重装置的应用已遍及到围民经济各领域,取得了显著的经济效益。
因此,称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。
50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。
60年代初期出现机电结合式电了衡器以来,经过40多年的不断改进与完善,我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。
现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展:
电子秤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,特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。
通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求,电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化;其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高;其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能;其应用性能趋向于综合性和组合性。
电子秤是电了衡器中的一种,衡器是国家法定计量器具,是围计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备,衡器产品技术水平的高低,将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。
第一章绪论
1.1选题的背景与意义
电子秤是日常生活中常用的电子衡器,广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。
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。
相比传统的机械式称量工具,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衡器。
电子秤的设计首先是通过压力传感器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送入到主控电路的单片机中,再经过单片机控制译码显示器,从而显示出被测物体的重量。
目前市场上使用的称量工具,或者是结构复杂,或者运行不可靠,且成本高,精度稳定性不好,调正时间长,易损件多,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不高,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,有针对性地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。
1.2电子秤的发展现状和趋势
1.2.1国内外发展现状
国内电子称重技术基本达到国际上20世纪90年代中期的水平,少数产品的技术已于国际领先水平。
国内的电子秤市场中,1009左右量程的电子秤精度一般为0.019即10mg。
在研究方法上,电子称重系统的工作原理一般是将作用在承载器上的质量或力的大小,通过压力传感器转换为电信号,并通过控制电路来处理该电信号。
在国际上,一些发达国家在电子称重方面已经达到了较高的水平。
特别是在准确度和可靠性等方面有了很大的提高。
在称重传感器方面,国外电子秤产品的品种和结构又有创新,在技术功能和应用范围不断扩大,例如:
美国Revere公司研制出PUS型具有大气压力补偿功能的拉压两用的称重传感器,用于高准确度检验平台,称重平台,准确度可达5000d;德国塞特内尔公司研制出以被青铜为弹性体材料,快速称重用200型称重传感器。
其特点是线性好,固有频率高,动态响应快。
独创油阻尼装置与过载保护装置一体化,保证称量时速度快,工作寿命长,组装3~30kg电子平台秤,准确度可达4000d。
1.2.2电子秤的智能化
电子秤的称重功能是基于微电脑控制芯片处理器这一核心技术来实现的。
由于目前在设计电子秤系统时大量地采用集成芯片,因此电子秤系统已经摆脱了以往的电子模式,正趋向智能化多元化方向发展。
在此基础上可以实现系统功能的扩展,比如与上位机的通讯,在上位机上利用图形化界面的操作软件实现数据库管理等。
电子秤由于自身的精度高、功能强和使用方便,实际使用的电子秤有较高的性价比,在很多领域完全可以取代那些机械式的称重工具。
在具体开发电子秤的系统时应该根据用户的客观需要,再结合系统硬件和软件,从而可以开发出一套实际使用价值极大的电子秤系统。
目前,随着电子技术的飞速发展,微处理器应用技术的日趋成熟,必将推进基于微处理器为核心的电子秤系统功能的日趋完善,因此多元化智能电子秤具有广泛的应用前景和开发价值!
第二章系统方案的设计与论证
2.1电子秤的设计要求
1.电子秤称重范围:
0~9.999Kg;重量误差
0.005Kg。
2.液晶显示所称物体重量、名称、单价、金额和购物清单。
3.超量程报警功能。
2.2系统的工作原理及基本设计思路
1.工作原理
电子秤是通过压力传感器采集到被测物体的重量,然后将其转换成电压信号。
传感器的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送入到主控电路的单片机中,再经过单片机控制译码显示器,从而显示出被测物体的重量。
2.基本设计思路
根据设计的基本要求,该系统可分为四大模块:
数据采集模块、控制器模块、人机交互模块和电源模块。
其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和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,电源模块为系统提供稳定的直流电。
该系统对软件的设计要求比较高,系统的大部分功能都需要由软件来控制。
2.3单片机的选择
AT89S系列单片机是继AT89C系列之后推出的功能更强的新产品。
AT89S系列与AT89C系列相比,运算速度有了较大的提高。
它的静态工作频率为0~33MHz,片内集成有双数据指针DPTR、定时监视器(watchdogtimer,又称看门狗)、低功耗休闲状态及关电方式、关电方式下的中断恢复等诸多功能,极大地满足了各种不同的应用要求。
AT89S52单片机是AT89S系列中的增强型高档机产品,它片内存储器容量是AT89S51的一倍,即片内8KB的Flash程序存储器和256B的RAM。
另外,它还增加了一个功能极强的、具有独特应用的16位定时/计数器。
在工程应用中AT89S52有一显著的优势:
不
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- 基于 单片机 控制 多功能 电子称 设计