简易电子秤论文设计

论文题目：智能电子秤设计

作者：石永胜

指导教师：裴勇生

论文提交日期：2016年12月1日

目录

摘要： (3)

第一章.方案选择与论证 (4)

1.1主控制器的论证与选择 (4)

1.2显示模块的论证与选择A/D转换模块的论证与选择 (4)

1.3 A/D转换模块的论证与选择 (5)

第二章.硬件电路设计 (7)

2.1单片机最小系统电路 (7)

2.2A/D转换电路的设计 (7)

2.34X4矩阵键盘电路的设计 (7)

2.412864显示电路的设计 (7)

第三章．理论分析与计算 (6)

3.1全桥应变电路分析与计算 (6)

3.2 放大电路 (6)

第四章.软件设计 (8)

4.1系统主程序的设计 (8)

4.2A/D转换子程序的设计 (8)

4.34X4矩阵按键子程序的设计 (8)

4.412864液晶显示模块子程序的设计 (8)

第五章.系统测试 (9)

参考文献： (10)

致： (11)

摘要：

本装置以STC89C52单片机为核心控制器，包含了主控制模块、A/DHX711转换与信号放大模块、4X4矩阵键盘模块、12864液晶显示模块、电阻应变式传感器、报警模块等。运用4X4矩阵键盘进行累加乘积计算，当物体超过称重围时系统自动进行报警。本装置利用电阻应变式传感器检测压力信号，得到微弱的电信号，经过放大电路将电信号送到A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出。本装置结构简单，操作方便，精确度高。主控制器接收来自A/D转换器输出的数字信号，将数字信号转换为物体的实际重量从而显示在12864液晶显示屏上。电子秤称重围5.00g-500g；重量误差小于50g，称重误差小于0.5g；重量在50g 及以上，称重误差小于1g。

关键词：STC89C52单片机、4X4矩阵键盘、、电阻应变式传感器、HX711转换模块、12864液晶显示

第一章.方案选择与论证

方案一：本方案设计的电子秤，可以实现称物计价功能，但是局限于数码管的功能，在显示时只能显示单价、购物总额以及简单的代码等。在显示重量时，如果数码管没有足够的位数，那么称量物体重量的精度必受到限制，所以此方案需要较多的数码管接入电路中，比较麻烦。该结构图见附录图1-2方案二：本方案前端信号处理时，选用信号放大、A/D转换等措施，尤其是在显示方面采用12864液晶显示屏。这种方案不仅加强了人机交换能力，而且满足设计要求，可以显示所称重物体信息相关容。该结构图见附录图1-1综上所述，方案二更符合电子秤的设计要求。

1.1主控制器的论证与选择

方案一：采用STC公司生产STC89C52单片机，STC89C52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。具有三个16位计数器。

方案二：采用ATMEL公司的AT89C51，AT89C51是带4K字节FLASH存储器。带2K字节闪存可编程可擦出只读存储器的单片机，具有两个16位计数器。

综上述所知，我们小组选择方案一，STC89C52读写方便。

1.2显示模块的论证与选择

方案一: 全部采用数码管显示，数码管能显示被测物体的重量等信息。此方案显示直观，而且编程简单，但若要同时显示单价，金额等诸多信息则需要大量的数码管。由此增加了电路的复杂程度，也加大了编程的难度。

方案二：采用12864液晶显示屏显示，12864显示屏可以设置单价、金额、总价字符等。它具有低功效、可视面大、画面清晰及抗干扰能力强等功能，其显示技术已得到广泛应用。

综上所述，我们采用方案二，12864显示屏更符合题目的要求。

1.3A/D转换模块的论证与选择

方案一：HX711是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其他芯片，该芯片集成了包括稳压电源、片时钟振荡器等其他同类型所需要的外围电路，具有继承度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。

方案二：MAX187串行12位模数转换器可以在单5V电源下工作，接受0-5V 的模拟输入。MAX187为逐次逼近式ADC,快速采样/保持（1.5us）,片时钟，高速3线串行接口。

综上述所知，我们小组选择方案一，HX711不用外加放大处理电路，芯片本身自带增益可调放大，这样还可以简化很多硬件电路。

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第二章.硬件电路设计

2.1单片机最小系统电路

单片机最小系统电路包括晶振电路、复位时钟电路。详见附录图2-1

2.2A/D转换电路的设计

HX711与单片机的接口应为3条数据线，分别是DVDD、PD_SCK、DOUT, 但由于DVDD端与DOUT端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DVDD和DOUT并联在一根数据线上使用。原理图详见附录图2-2

2.34X4矩阵键盘电路的设计

矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。原理图详见附录图2-3

2.412864液晶显示电路的设计

12864液晶显示屏属于点阵图形液晶显示模块，不但能显示字符，还能显示汉字和图形。12864液晶显示屏都会自带背光限流电阻，背光管脚可以直接连接DC5V电源使用。12864液晶显示屏对比度调节的电位器取值10K-20K欧姆。原理图详见附录图2-4。

第三章理论分析与计算

3.1全桥应变电路分析与计算

Ein为供桥电源电压，当初始有R1R2=R3R4时，则电桥输出电压或电流为零，这时电桥处于平衡状态。其测量原理：用应变片测量时，将其粘贴在弹性体上。当弹性体受力变形时，应变片的敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。由于部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式给出：

公式2-1

本文的目的是设计一智能电子秤，最大称重约为500g，重量误差不大于1g；考虑到与其相配置的各种电路的设计的难易程度和设计性价比，最终选择了

HL-8型电阻应变式称重传感器，其称重规模为1kg。

3.2放大电路

根据要求,A/D转换器的输入电压变化围是0V～4.999V，传感器的输出电

压信号在0～10mv，4.999

499.9500 0.01

G==≈因此取放大器的放大倍数500。因此