单片机课设 基于C51单片机的电子秤设计

单片机原理及系统课程设计

专业：自动化

班级：动1101

*名：***

学号：*******##

指导教师：郑

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2014年1月13日

基于单片机的智能电子秤设计

1设计任务

1.1 设计目的

(1) 综合运用所学单片机的知识实现单片机系统的设计；

(2) 学会将单片机运用于实际生活或生产中；

(3) 培养科学良好的设计方法和作风；

(4) 掌握用Keil C51编写和调试程序；

(5) 掌握用Proteus实现应用系统的仿真；

(6) 学会单片机应用系统设计的各种步骤和技巧。

1.2 设计要求

(1) 给出具体可行的设计方案；

(2) 设计合理的电路原理及可靠的系统硬件；

(3) 在合理硬件基础上用Keil C51编写和调试程序；

(4) 给出所设计系统在Proteus软件中的仿真结果；

(5) 给出最后的设计结果集分析。

1.3 设计方案和原理

(1)设计原理

基于单片机的智能电子秤，即用单片机制作一个智能电子秤，其工作原理是通过应变式传感器桥式电路采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号，再通过A/D转换成数字量送入到主控电路的单片机中，处理成物体重量值；通过单片机不断扫描键盘和各功能开关，根据键盘输入的内容和各功能状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算，运算结果送入到存储器；需要显示时，CPU发出命令，从存储器中读数据并送到显示器显示。

(2)设计方案

电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。很显然用软、硬件相结合，实现电子秤对物体的自动称量、单价输入、自动计算总价并显示的功能，给人们生活带来很大的方便。其中硬件部分由七个部件组成，分别为压力传感器、模数转换器、C51单片机、矩阵键盘、矩阵键盘译码器、蜂鸣器语音提示装置和LCD1602液晶显示器。其中C51单片机起中控作用，用于控制各部件正常工作，存储处理数据并输出；应变式传感器产生电压信号，经过模数转换器得到数据送入单片机；矩阵键盘输入，经MM74C922译码器译码将数据送入单片机。其组成部件方框图如图1.1所示。

图1.1 电子秤系统硬件部件组成图

将应变式传感器输出连入模数转换器，将模数转换器与单片机连接，实现物体重量的自动测量；用矩阵键盘和矩阵键盘译码器连接单片机可实现单价的输入；蜂鸣器语音提示即可提醒用户输入，还可以对物体超重进行报警；再给单片机连接一个LCD 液晶显示器，对其重量、单价、总价数据输出显示。

电子秤的软件部分是连接各硬件工作和实现单片机智能化的灵魂。软件即主要是对C51单片机进行编程实现各种功能，主要以单片机为控制中心，让各个模块分工实现其功能，单片机进行数据的采集、处理存储和输出显示。程序主要包括主函数、通用显示函数、初始化LCD 函数、向LCD 发送数据函数和向LCD 发送命令函数、计算总额函数、按键处理函数等子程序。程序必须用Keil C51对.C 文件或.ASM 文件进行编写和调试程序，编译无误且调试完成后生成.HEX 文件装入单片机即可实现智能电子秤硬件的正常工作。

2 系统硬件设计

2.1 应变式传感器电路及原理

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。此压力传感器即应变式传感器，其工作原理为电阻应变片的应变效应，金属电阻丝受外力作用时，其金属丝电阻的相对变化与金属丝的应变成正比关系，放了重物后应变片后弯曲变形，导致里面的金属丝改变，即引起其电阻发生变化。电阻应变式传感器的结构主要是由四部分组成：电阻丝、基片、覆盖层和引出线。电阻应变式传感器的测量一般要用专门的转换电路将微小的电阻相对变化△R/R 转换为电压或电流的变化，通常采用直流全桥电桥电路实现输出，该电桥电路采用差动电桥，即四个应变片，两个受拉应变，两个受压应变。如图2.1所示，其输出电压为：R

R

U U E ∆⨯

=0。

图2.1 电阻应变片的转换电路

2.2ADC0832模数转换器

ADC0832是一个8引脚的A/D转换芯片，其中DO和DI分别是数据输出和输入端，可以和计算机进行数据传输，CH1和CH0模拟信号的两个输入通道，由单片机编程选择，CS是选通信号端，CLK脉冲信号输入端，VCC和GND即电源。模数转换电路如图2.2所示，加了三个上拉电阻控制单片机输入输出信号。

2.3

这里选用的是3×4的矩阵键盘和4×4的矩阵键盘译码器MM74C922。其电路连接图如图2.3所示。

图2.3 矩阵键盘及矩阵键盘译码器电路

水平线。

2.4

图2.4 语音提示电路图

2.5LCD液晶显示电路

这里采用LCD1602液晶显示器来显示物体重量、单价和计算总价。LCD1602液晶显示器共14个引脚，其中D0~D7为8为数据输入端，E为选通端，RW为写命令选通端，RS为读命令选通端。其硬件电路连接图如图2.5所示。

图2.5 LCD1602液晶显示器硬件电路图

3 软件设计

软件程序是连接各硬件工作和实现单片机智能化的灵魂。主要作用是实现以单片机为控制中心，让各个模块分工实现其功能，单片机进行数据的采集、处理存储和输出显示的功能。模块化是C语言的一大特点，对单片机的编程而言，用C语言模块化编程也是必须，故可以用一个主函数和ADC0832转换函数、按键处理函数、计算总额函数和1602相关函数4个子程序即可实现相关功能，另外加按键音函数、延时函数2个子程序。以下是各函数功能实现的流程图。主程序功能的流程图如图3.1所示。