便携式电子秤的设计毕业设计
【毕业设计】毕业设计电子秤

【关键字】毕业设计毕业设计电子秤篇一:毕业论文--基于单片机的电子秤设计基于单片机的电子秤设计摘要:本设计以51系列单片机STC89C52RC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(键盘以及显示)和系统电源四大部分。
最小系统部分为STC89C52RC系统;数据采集部分由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成,包括运算放大器OP07和A/D转换器ADC0809;人机交互界面为键盘输入和数码管显示,主要使用5X5键盘、CH423数码管控制芯片及13位数码管显示,可以方便的输入数据并直观的显示重量、单价和总价。
系统电源是以LM7805、LM7812为核心设计电路以提供系统正常工作电源。
软件部分应用单片机C51语言进行编程,实现了该设计的基本控制功能。
该电子秤可以实现基本的称重功能(称重范围为0~10Kg,重量误差不大于±0.02Kg),重量、单价、总价的计量可以精确到两位小数,键盘设置有数字键(‘0’~‘9’、‘.’)、储存键、单价1~单价8调用单价键、清除键、去皮键等;发挥部分有8种不同物品的单价记忆功能、99种消费商品价格累计功能、;待发挥部分为讲电子秤与打印机连接,能打印消费记录(小票),超量程和欠量程的报警功能。
本系统结构简单,使用方便,功能齐全,精度高,具有一定的开发价值。
关键词:单片机采样电路A/D转换器CH423数码管驱动芯片数码管显示工作电源the design of electronic scales based on Single-chipMicrocomputerABSTRACT :The design for the control of 51 computers STC89C52RC the core, to achieve the basic control functions of electronic scales. In designing the system, in order to better modular design, the design of each unit step function modules, the system can be divided into the minimum hardware system, data acquisition, man-machine interface (keypad and display) and the system power 4 most. Minimum system partly STC89C52RC system; data collection in part by the pressure sensor, signal processing and the first class A / D conversion components, including the operational amplifier OP07 and the A / D converter ADC0809; man-machine interface for the keyboard and digital display The main use of 5X5 keypad, CH423 digital control chip and 13 digital display, can easily enter data and visual display weight, unit price and total price. System power is based on LM7805, LM7812 as the core design of the circuit to provide normal power supply system. Software part of the application MCU C51 language programming, the design of the basic control functions. The electronic weighing scales can realize the basic functions (weighing range of 0 ~ 10Kg, the weight of the error is not greater than ± 0.02Kg), weight, unit price, total measurement is accurate to two decimal places, the keyboard settings are the number keys ( '0 '~ '9','.'), storage key, Unit 1 to Unit 8 Unit call key, clear key, peeled keys, etc.; play a part in 8different items priced memory, 99 kinds of consumer goods prices cumulative function; play a part to be about electronic scales and printers connected to print consumption records (small notes), over range and under-range alarm. The system is simple, easy to use, fully functional, high precision, has some value for development.Key words:microcontroller sampling circuit A/D converter CH423 digital tube driver chip digital display Power Supply目录第一章绪论11.1引言 (1)1.2 选题背景与意义 (1)第二章系统方案的设计 (2)2.1 电子秤的设计要求 (2)2.1.1 基本要求 (2)2.1.2 特色与创新 (2)2.2实验原理及设计基本思路 (2) (2)2.2.2 系统设计基本思路 (2)2.3 系统总体设计方案比较与论证 (3)2.4单片机的选型 (4)2.5 数据采集部分的方案确定 (4)2.5.1 传感器 (4)2.5.2 前级放大器部分 (7)2.5.3 A/D 转换器 (9)2.6人机交互部分 (11)2.6.1 键盘输入 (11)2.6.2 输出显示 (11)2.7系统电源 (12)2.8 具体实施方案简介 (13)第三章系统硬件设计 (15)3.1 基于STC89C52RC的主控电路 (15) (15)3.2 系统电源 (18)3.2.1 芯片介绍 (18)3.2.2 电源电路 (19)第四章软件流程 (20)4.1 主程序流程图 (20)4.2 键盘扫描流程图 (21)第五章结论 (22)5.1 论文总结 (22)5.2 感想 (22)致谢 (24)参考文献 (25)附录A:原理图 (26)附录B:源程序 (29)第一章绪论1.1引言在现代化的今天,电子产品变得越来越丰富,给人们带来了诸多方便,其中电子秤成了人们生活中不可或缺的一部分。
电子秤的设计毕业论文

电子秤的设计毕业论文电子秤的设计摘要:本文主要介绍了电子秤的设计。
在设计中,首先进行了硬件设计,包括选取负载电阻,选择放大器运放,设计AD转换电路以及LCD显示屏等组成电子秤的关键硬件模块。
其次,进行了软件设计,使用Keil软件编写程序实现电子秤的各项功能。
对所设计的电子秤进行了测试验证,结果表明,该电子秤的测量精度达到了0.001g的标准。
关键词:电子秤,硬件设计,软件设计,测试验证一、设计思路电子秤是一种以数字量化的方式来实现物品质量测量的设备,具有精度高、测量范围广、易于读取和读数准确等优点。
电子秤一般由传感器、放大器、AD转换器、显示屏等组成,因此本次设计重点在于设计出这些硬件模块,并配以合适的软件程序来控制和实现各项功能。
二、硬件设计1.选取负载电阻电子秤的测量精度直接与所采用的负载电阻有关,如果选择的电阻太小,会导致电子秤的灵敏度降低,而过大的电阻则会使得电子秤在测量重量时不够精确。
因此,为确保电子秤的精度,应该根据秤的制造要求来选择负载电阻。
考虑到设计成本及电路的稳定性,本次设计选用的负载电阻为100欧姆。
2.选择放大器运放为了保证电子秤在测量重量时的可靠性,并获得良好的放大效果,本次设计选用了高精度的放大器运放—AD620。
AD620是一种可编程增益运放器,其增益范围从1到10,000,增益调节简单、性能稳定,广泛用于电子秤等有关测量领域。
3.设计AD转换电路AD转换电路是电子秤中重要的硬件模块,其负责将被放大后的电信号转换为数字信号,以实现数字化显示。
本设计中选用了12位的AD转换器—TLC2543,其采样频率可达50ksps,可以满足电子秤测量的速度要求。
4.LCD显示模块所设计的电子秤需要具备数据输出功能,因此本次设计选用了128*64点阵的LCD显示器模块,作为数据显示的主要载体。
这种LCD显示器具有显示清晰、占用空间小、显示效果佳等优点,适合在电子秤设计中使用。
三、软件设计在电路硬件模块设计完毕之后,为了实现电子秤的各项功能,我们需要设计一个可存在单片机中的程序。
便携式电子秤设计

便携式电子秤设计摘要本文介绍了一种便携式电子秤的设计方案,该秤采用传感器测量质量,并通过显示屏输出结果。
该设计采用单片机作为控制芯片,具有小巧、精度高、易于携带的优点。
该电子秤可以广泛应用于日常生活中的各种场合,如厨房、商店、办公室等。
关键词:电子秤;传感器;单片机;便携式引言电子秤是一种可以准确测量质量的设备,被广泛应用于食品、化妆品、药品等行业,是现代生活中不可或缺的工具之一。
传统的机械秤由于结构复杂、使用不便等原因逐渐被电子秤取代。
随着科技的发展,人们对电子秤的需求也越来越高。
特别是便携式电子秤的需求越来越多,需要小巧、精度高、易于携带的设计。
设计方案硬件设计该电子秤采用压力传感器测量物体的质量,传感器将压力转化为电信号,经过放大、滤波、AD转换,最终输出给单片机控制芯片处理。
传感器的输出电压与物体的质量成正比,因此可以准确测量物体的重量。
该电子秤的硬件设计如下图所示:该电子秤的核心是一块AT89S52单片机控制芯片,该芯片具有强大的处理能力和丰富的外设接口,可以满足电子秤的要求。
单片机的AD口接收传感器的电量信号,并将结果通过数码管显示出来。
电源部分采用直流稳压电源,保证电子秤的正常工作。
该电子秤的软件部分采用C语言进行编写,具有简单、清晰、易于维护的特点。
该软件主要包括传感器采集、AD转换、显示、校准等功能模块。
本设计将采用计数器的方式进行校准,即利用秤盘的重量进行校准,并通过开关实现校准。
在实际使用中,用户将物品放在秤盘上,启动电子秤即可读取物品的净重。
结果与分析经过实验测试,该电子秤具有良好的精度和稳定性。
在使用过程中,用户可以通过开关对电子秤进行校准,确保显示准确。
该电子秤体积小、重量轻,易于携带,可以广泛应用于日常生活中的各种场合。
结论。
电子秤 毕业设计

电子秤毕业设计电子秤毕业设计在现代社会中,电子秤作为一种常见的测量工具,广泛应用于商业领域和个人生活中。
而作为一名电子工程专业的毕业生,我决定以电子秤为主题进行毕业设计,以提升我的专业技能和实践能力。
首先,我需要了解电子秤的基本原理和工作方式。
电子秤的核心部件是称重传感器,它能够将物体的重量转化为电信号。
在设计过程中,我将学习如何选择合适的传感器,并通过电路设计和编程来实现准确的重量测量。
此外,我还将研究如何设计合理的外壳结构和显示屏,以提高电子秤的易用性和美观度。
其次,我将考虑电子秤的功能扩展和智能化设计。
如今,人们对电子秤的需求不仅仅是简单的重量测量,还包括计算体脂率、记录数据、连接手机等功能。
因此,在我的毕业设计中,我将尝试加入这些功能,并通过传感器和微控制器的组合来实现。
这将提高电子秤的实用性和竞争力。
在设计过程中,我还将考虑电子秤的精度和稳定性。
精确的重量测量是电子秤的核心功能,而稳定性则直接影响用户体验。
为了提高精度和稳定性,我将研究传感器的特性和校准方法,并通过算法优化和电路设计来减小误差。
同时,我还将考虑如何提高电子秤的抗干扰能力,以避免外界因素对测量结果的影响。
除了技术层面的设计,我还将关注电子秤的市场需求和用户体验。
通过市场调研和用户反馈,我将了解电子秤的主要应用场景和用户需求,并据此进行功能设计和界面优化。
我将注重用户友好性和操作便捷性,使电子秤成为用户生活中不可或缺的工具。
最后,我将进行实际的电子秤制作和测试。
通过选购材料、焊接电路、编程调试等步骤,我将亲手制作出一台完整的电子秤原型。
然后,我将进行严格的测试和验证,确保电子秤的各项功能和性能达到设计要求。
通过这个过程,我将学会如何将理论知识应用于实践,并培养解决问题的能力和团队合作精神。
通过这个毕业设计项目,我相信我将获得宝贵的经验和技能,为将来的工作做好准备。
电子秤作为一种常见的电子产品,具有广阔的市场前景和应用空间。
便携式手提电子称的设计

便携式手提电子称的设计引言随着科技的不断发展,便携式电子称成为了现代生活中非常实用的工具之一。
无论是在旅行中称重行李,还是在健身房测量体重,便携式手提电子称都能提供准确而方便的称重体验。
本文将探讨便携式手提电子称的设计原理和一些关键技术,帮助读者更好地理解这一设备的工作原理和优势。
设计原理便携式手提电子称的设计原理基于电子称的工作方式。
电子称是利用称重传感器来测量物体的质量,然后将测量结果通过电子元件转换为数字信号,最后显示在数字屏幕上。
便携式电子称通常采用压力传感技术来测量物体的重量。
传感器通过测量物体施加在其上面的压力来计算其质量。
当物体放在电子称的平台上时,传感器会被压缩,产生电信号。
接下来,电子元件会将这个电信号转换为数字信号,再通过算法计算出准确的重量数值,并在屏幕上显示出来。
关键技术1. 传感器技术传感器是便携式电子称中最关键的技术之一。
常用的传感器技术包括压电传感器和应变片传感器。
压电传感器是一种能够将压力转换为电信号的传感器,它通常能够提供更高的精度和灵敏度。
应变片传感器则是通过测量物体受力产生的应变来计算其质量。
不同的传感器技术适用于不同的应用场景,设计者需要根据产品需求选择合适的传感器技术。
2. 信号转换技术信号转换技术是将传感器获得的模拟电信号转换为数字信号的过程。
常用的信号转换技术包括模数转换器(ADC)和调制解调器(Modem)。
模数转换器将模拟信号转换为数字信号,以供后续处理和显示。
调制解调器则用于信号的编码和解码,以确保信号传输的准确性和可靠性。
3. 算法技术算法技术在便携式电子称中起着至关重要的作用。
通过使用准确的算法,可以提高电子称的测量精度和稳定性。
常用的算法技术包括基于滤波器的算法、卡尔曼滤波算法和自适应滤波算法。
这些算法可以去除测量中的噪音和干扰,提高称重准确性。
设计考虑因素在设计便携式手提电子称时,需要考虑以下因素:1. 精度准确的称重是电子称的核心功能之一。
自-便携式手提电子秤设计

便携式手提电子秤设计设计者:设计时间:便携式手提电子秤设计一、引言手提电子秤具有称重精确度高,简单实用,携带方便成成本低,制作简单,测量准确,分辨率高,不易损坏和价格便宜等优点。
是家庭购物使用的首选。
其电路构成主要有测量电路,差动放大电路,A/D转换,显示电路。
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,广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。
而差动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。
A/D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。
二、设计内容及总体方案内容是设计一个手提电子秤要求:1、电阻应变式传感器2、秤重范围为2kg3、电路由测量电桥,差动放大电路,A/D转换电路,显示电路组成4、工作原理,附系统原理图首先利用由电阻应变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转换器。
其次,由A/D转换电路把由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大,然后送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,传送到显示电路,最后由显示电路显示数据。
具体方案如下:三、单元电路的具体设计1.测量电路: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。
(1)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。
单片机电子秤毕业设计

单片机电子秤毕业设计毕业设计题目:基于单片机的电子秤设计与实现一、设计要求:1.设计并实现一款能够准确测量物体质量的电子秤,使用单片机进行控制与数据处理。
2.电子秤应具备高精度、高稳定性和可靠性等特点。
3.电子秤的测量范围应足够大,能够适用于不同质量的物体。
4.电子秤的设计应尽可能简洁、实用、易于操控和维护。
二、设计方案:1.传感器选择:使用称重传感器作为负载传感器,可选用应变片式传感器或压阻式传感器。
2.信号放大与转换:将传感器测得的微小变化信号通过专用放大电路进行放大,并转换为0-5V或0-3.3V的直流电压信号。
3.单片机控制与显示:使用适当的单片机进行控制与数据处理,可选用常见的51单片机或STM32系列单片机,并通过数码管、液晶显示屏或LED显示屏等显示当前测量的质量值。
4.按键与操作:通过按键实现归零、单位选择、累计等基本操作实现。
5.通信接口:可选用串口或IIC总线等通信模式,将测量结果实时传输到上位机或其他设备。
6.电源系统:使用稳压电源保证整个系统的稳定工作。
三、设计流程:1.硬件设计:a.选择合适的电子元件,包括称重传感器、单片机、显示器、按键、通信模块等。
b.设计传感器接口电路,包括信号放大与转换电路。
c.设计按键与控制电路,将按键输入与单片机相连接,实现操作控制功能。
d.设计显示电路,将单片机输出与显示设备相连接,实现结果显示功能。
e.设计电源电路,保证整个系统的稳定工作。
2.软件设计:a.编写初始化程序,对单片机进行初始化设置。
b.编写按键扫描程序,实现按键输入的检测和处理。
c.编写称重传感器读取程序,实时读取称重传感器输出的模拟电压信号。
d.编写质量计算程序,根据传感器输出的模拟电压信号进行质量计算,并实现单位选择功能。
e.编写显示程序,将计算得到的质量值进行显示。
f.编写通信程序,如果需要与上位机或其他设备进行通信,则需要编写相应的通信协议和数据传输程序。
四、测试与调试:1.对硬件进行连接并进行通电测试,确保电子秤的各个部分能够正常工作。
电子秤毕业设计

电子秤毕业设计电子秤毕业设计在现代科技发展的浪潮中,电子秤作为一种常见的计量设备,被广泛应用于各个领域。
无论是商业零售还是工业生产,电子秤都扮演着重要的角色。
因此,电子秤的设计和研发成为了一个备受关注的课题。
本文将探讨一个关于电子秤的毕业设计。
一、背景介绍电子秤是一种能够精确测量物体质量的设备。
它通过传感器感知物体的重量,并将数据转换成数字信号,以便进行计算和显示。
随着科技的进步,电子秤的设计和功能也不断更新和改进。
然而,在市场上已经存在大量类型的电子秤,所以如何设计一款独具特色且满足用户需求的电子秤成为了一个挑战。
二、目标设定在进行电子秤毕业设计之前,首先需要明确目标。
我们的目标是设计一款功能强大、操作简便且具有良好用户体验的电子秤。
该电子秤应具备以下特点:1. 高精度:能够准确测量物体的质量,误差控制在合理范围内。
2. 多功能:除了基本的重量测量功能外,还能提供其他计量单位的转换,如千克、磅等。
3. 易操作:用户界面简洁明了,操作便捷,即使是没有相关专业知识的人也能轻松操作。
4. 耐用性:电子秤应具备良好的耐用性和稳定性,能够长时间稳定工作。
三、设计方案在设计电子秤时,需要考虑到硬件和软件两个方面。
硬件方面,我们需要选择适合的传感器、电路板和显示屏等元件。
软件方面,我们需要开发用户界面和数据处理算法。
1. 传感器选择传感器是电子秤最核心的部件之一,直接影响到测量的准确性和稳定性。
常见的传感器有压力传感器和负荷传感器。
我们需要根据实际需求选择合适的传感器,并进行校准和测试,以确保测量数据的准确性。
2. 电路设计电路设计是电子秤设计中的重要环节。
我们需要设计一个能够将传感器信号转换成数字信号的电路板。
此外,还需要考虑电源供应、信号放大和滤波等问题,以保证电子秤的正常工作。
3. 用户界面设计用户界面设计是电子秤的重要组成部分。
一个简洁明了、易于操作的用户界面能够提升用户体验。
我们可以使用液晶显示屏和触摸屏来展示测量结果和设置功能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
目录1 绪论 (1)2系统总体设计 (2)2.1系统方案设计 (2)2.2设计方案框图 (2)3硬件部分 (3)3.1方案论证 (3)3.1.1数据传输方案 (3)3.1.2主控芯片选型 (4)3.1.3电机驱动选型 (6)3.1.4总体设计方案 (7)3.2系统硬件设计选型 (7)3.2.1W I F I模块选型和制作 (7)3.2.2主控芯片选型 (11)3.2.3电机驱动板 (13)3.2.4摄像头及舵机组 (17)3.2.5液晶显示屏 (18)3.2.6照明系统 (18)3.2.7传感器选型 (18)4软件部分 (19)4.1程序设计思路 (19)4.2程序设计框图 (20)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (22)附件1:原理图 (24)附件2:程控电机驱动板原理图 (25)附件3:程控电机驱动板PCB图 (26)附件4:源程序清单 (27)附件5:作品实物图 (32)第1页1绪论质量是测量领域中的一个重要参数,称重技术自古以来就被人们所重视。
公元前,人们为了对货物交换量进行估计,起初采用木材或陶土制作的容器对交换物进行计量,以后,又采用简单的秤来测定质量,据考证,世界上最古老的计量器具出土于中东和埃及,最古老的衡器和砝码出自于埃及。
秤是最普遍、最普及的计量设备,电子秤取代机械秤是科学技术发展的必然规律。
低成本、高智能化的电子秤无疑具有极其广阔的市场前景。
本章简述称重技术和衡器的发展过程,论述提出新型便携式电子秤的意义,介绍项目研究背景、关键技术等。
2 系统总体设计2.1 系统方案设计火场探测小车采用IAP15F2K61S2单片机为控制核心,通过WiFi与PC机客户端通信。
小车上安装摄像头、温度传感器、火焰传感器、烟雾传感器等,主控芯片采集各个传感器的数据显示在液晶屏上并通过WiFi 回传给PC机客户端;PC机客户端通过WiFi对小车发送指令,当小车接收到相应的指令后,控制电机驱动模块驱动电机及其其他设备。
电机驱动模块采用自行设计的程控电机驱动板,这样可以更加方便的对小车进行控制,减轻主控芯片的压力,让主控芯片专注于与PC机客户端的数据传输和处理。
2.2 设计方案框图3 硬件部分3.1 方案论证3.1.1 数据传输方案方案一:采用WiFi传输方式WiFi全称Wireless Fidelity,又称802.11b/n标准,它的最大优点就是传输速度较高,可以达到150Mbps。
其主要特性为:速度快,可靠性高,在开放性区域,通讯距离可达305米,在封闭性区域,通讯距离为76米到122米,方便与现有的有线以太网络整合,组网的成本更低。
WiFi无线保真技术与蓝牙技术一样,同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。
基于蓝牙技术的电波覆盖围非常小,半径大约只有50英尺左右约合15米,而WiFi的半径则可达300英尺左右约合100米,办公室自不用说,就是在整栋大楼中也可使用。
最近,由Vivato公司推出的一款新型交换机。
据悉,该款产品能够把目前WiFi无线网络300英尺,接近100米的通信距离扩大到4英里约6.5公里。
目前由于电子元件集成度的提高,WiFi模块的成本以大幅降低。
方案二:采用蓝牙传输方式蓝牙( Bluetooth ):是一种无线技术标准,可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换(使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波)。
蓝牙可连接多个设备,克服了数据同步的难题。
蓝牙特点参数如下:表3-1 发射功率应用,蓝牙的成本比较低,适合大批量生产。
经过以上方案论证与市场调查,WiFi相对于其他无线传输方式具有传输速度快、稳定,且距离上占有很大优势,特别适合大量的数据传输,比如本次设计中要传输视频,另外,在成本上,由于芯片的集成度越来越高,价钱越来越低,WiFi的价格已经到了一个大众可以认可的程度。
所以本次设计采用WiFi作为本次设计的通信方式。
3.1.2 主控芯片选型方案一:STC89C52单片机主控STC89C52单片机具有以下标准功能: 8k字节Flash,256字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定时器,置4KB EEPROM,MAX810复位电路,3个16 位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构),全双工串行口。
另外52单片机可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止,最高运作频率35MHz,6T/12T可选。
目前52单片机已经生产十年之久,很多技术上已经落后于新兴单片机,在程序存储器和数据存储器上,由于当时技术限制和成本原因,这两者的容量都比较小。
方案二:IAP15F2K61S2单片机主控系列单片机是STC公司生产的单时钟/机器周期的单片机,是高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机,采用STC第八代加密技术,解密难度很高,指令代码完全兼容传统8051,但是速度快8-12倍。
片集成高精度R/C时钟,ISP编程时可以设置时钟频率,可省掉传统单片机外部时钟电路和复位电路。
该系列的单片机还具有很丰富的片上外设,包括:3路CPP/PWM/PCA、8路高速10位AD、多个定时器、两个串口、一组高速同步串行通信端口SPI等,片上集成61KB程序存储器和2KB数据存储器,可以存储更多的程序和运算单片机运行中的数据,让单片机可以实现更多的功能。
该系列单片机采用的是STC-Y5超高速CPU核,在同样的时钟频率下,速度又比早期的1T 系列单片机(STC12系列/STC11系列/STC10系列)快20%。
在片上外设方面,IAP15F2K61S2单片机集成的多个串口、定时器,和SPI接口,并且拥有大容量数据存储器和程序存储器,可以存储更多的程序和运行过程中的数据,并且集成的复位电路和时钟电路,不需要外部昂贵的电路。
在价格上,IAP15F2K61S2单片机完全可以和STC89C52单片机抗衡。
经过以上方案论证与市场调查,15单片机相对于传统的52单片机具有速度快(同样晶振频率下快10倍左右),片上外设更加丰富,部集成52单片机所需的外围电路,并且拥有容量更大的存储器,可以运行更多功能的程序,在价格上,3元至10元的价格更是可以与传统的52单片机媲美,本芯片抗干扰能力超强,综上所述,本次设计选用功能强大,且价格低廉的IAP15F2K61S2单片机。
3.1.3 电机驱动选型方案一:L298N电机驱动板设计如图3-1所示是市场上常见的L298N驱动模块,采用ST公司原装全新的L298N芯片,采用SMT工艺稳定性高,采用高质量铝电解电容,使电路稳定工作。
可以直接驱动两路3-35V直流电机,并提供了5V输出接口(输入最低只要6V),可以给5V单片机电路系统供电(低纹波系数),支持3.3V MCU ARM控制,可以方便的控制直流电机速度和方向,也可以控制2相步进电机,5线4相步进电机。
图 3-1 L298N电机驱动板方案二:程控电机驱动板设计传统的电机驱动模块需要主控芯片发送脉冲数据进行控制,需要占用单片机的定时器资源或者是用延时,在不加操作系统,单线程运行的话会影响到主控芯片对其他数据的处理,在现在的市场上有一种串行通信的程控电机驱动板,驱动板本身集成微控制器,主控芯片只需要对其发送指令,电机控制部分完全有驱动板本身的微控制器处理和控制。
程控电机驱动板主要有以下优点:采用独立的微控制器,减轻主控芯片的压力,使其可以更专注于设计整体的控制;采用串行通信方式,方便控制;电机控制精确;在同样的驱动芯片情况下,实际有用输出功率更大。
经过以上几种方案论证、开发难度比较,参考实际应用效果,使用程控电机驱动板具有比传统驱动板开发难度低、控制方便等优点,程控电机驱动板更和适合本次设计。
3.1.4总体设计方案综合以上三点方案论证,本次设计采用WiFi作为数据传输媒介,以价格低廉、性能优异的IAP15F2K61S2单片机为主控芯片,程控电机驱动板为电机驱动模块,配合摄像头及舵机组、电源、液晶显示屏、照明系统等部分设计完成火场探测小车,实现火场探测的功能。
3.2 系统硬件设计选型3.2.1 WiFi模块选型和制作现在市面上有很多类型的WiFi通信模块,比如ESP8266、RTL8188、RT5350等等,但是这些WiFi模块有很多不尽人意的地方,比如通信速率低、操作繁琐、价格昂贵等等,本次设计并没有选择常见的WiFi模块,而是采用路由器改装方式制作WiFi模块。
路由器本质上是一个嵌入式系统,部有CPU、RAM、ROM等等嵌入式系统所必须的硬件条件,搭配WiFi通信的射频电路,组成我们常见的路由器,在这个硬件系统中也有软件的支持,就是路由器的操作系统,在这个前提下,我决定采用改装路由器的方式制作WiFi模块,让WiFi模块更符合本次设计的需求。
改装路由器的两个主要步骤:改装系统,改装硬件。
(1)改装系统OpenWrt可以被描述为一个嵌入式的 Linux 发行版,(主流路由器固件主要有dd-wrt,tomato,OpenWrt三类)而不是试图建立一个单一的、静态的系统。
OpenWrt的包管理提供了一个完全可写的文件系统,从应用程序供应商提供的选择和配置,并允许您自定义的设备,以适应任何应用程序。
对于开发人员,OpenWrt 是使用框架来构建应用程序,而无需建立一个完整的固件来支持;对于用户来说,这意味着其拥有完全定制的能力,可以用前所未有的方式使用该设备。
OpenWrt是一个高度模块化、高度自动化的嵌入式Linux系统,拥有强大的网络组件和扩展性,常常被用于工控设备、、小型机器人、智能家居、路由器以及VOIP设备中。
同时,它还提供了100多个已编译好的软件,而且数量还在不断增加,而 OpenWrt SDK 更简化了开发软件的工序。
OpenWRT不同于其他许多用于路由器的发行版,它是一个从零开始编写的、功能齐全的、容易修改的路由器操作系统。
实际上,这意味着您能够使用您想要的功能而不加进其他的累赘,而支持这些功能工作的linux kernel又远比绝大多数发行版来得新。
综上所述,OpenWrt是完全适合改装路由器。
(2)改装硬件出于成本和WiFi模块的体积考虑,我选择了价格比较便宜的水星MW151RM150M迷你路由器,但是这款路由器的RAM和ROM不满足 OpenWrt 系统运行的最低条件,所以需要更换路由器的RAM和ROM,以适应运行OpenWrt系统的需要。
改装后路由器多了一个USB接口(供摄像头使用)、串口(和单片机通信)。