基于单片机的电子秤设计HX711

韶关学院课程设计说明书（论文）课程名称：题目：基于单片机的电子坪设计学生姓名：梁毅、彭志浩、叶伟东、黄佳胜、刘梓杰学号：11101101006、11101101033、11101101038、11101101045、11101101048院系：物理与机电工程学院专业班级：11自动化01指导教师姓名及职称：韩竺秦起止时间：2014年3月——2014年5月课程设计评分：目录引言................................................................-1-第一章系统的组成及工作原理.......................................-1-1.1系统的组成....................................................-1-1.2系统的工作原理................................................-2-第二章系统硬件设计...............................................-3-2.1主控芯片STC89C52单片机基本系统.................................-3-2.1.1STC89C52单片机性能介绍...................................-3-2.1.2STC89C52单片机引脚功能...................................-4-2.1.3复位电路.................................................-5-2.1.4晶振电路.................................................-6-2.2A/D转换芯片HX711接口电路的设计................................-6-2,2.1HX711引脚功能............................................-8-2.2.2HX711管脚说明............................................-8-2.3压电传感器的设计..............................................-12-2.3.1应变式电阻传感器.........................................-12-2.3.2应变片式电阻传感器的结构和原理...........................-12-2.3.3全桥测量电路.............................................-14-2.4显示电路设计..................................................-15-2.4.1LCD1602命令及时序.........................................-18-2.5键盘输入......................................................-20-第三章系统软件设计..............................................-21-3.1C语言在单片机中的应用........................................-21-3.2系统主程序流程图.............................................-22-3.3子程序设计....................................................-23-3.3.1A/D数据采集子程序........................................-23-3.3.2显示子程序...............................................-23-3.3.3键盘扫描子程序............................................-24-第四章系统的调试.................................................-25-4.1AD值反向转换重力值的参数计算..................................-25-4.2误差分析......................................................-25-总结...............................................................-26-致谢...............................................................-27-参考文献...........................................................-28-附录1系统原理图.......................................错误!未定义书签。附录2系统程序清单................................................-30-附录3实物图......................................................-39--1-引言随着人们生活水平的不断提高，商业水平越来越现代化，人们对商品的度量速度和精度也提出了新的要求。目前，商用电子计价秤的使用非常普及，逐渐会取代传统的杆秤和机械案秤。电子计价秤在秤台结构上有一个显著的特点：一个相当大的秤台，只在中间装置一个专门设计的传感器来承当物料的全部重量。为了满足电子秤的设计要求，本设计针对普通商业度量需要分析和设计。论述了系统的设计思想、方法及设计实施过程，详细分析了各个模块的选用、功能及实现方法，包括系统的硬件构成，传感器的选择，系统的运作流程图等，以及所用到的一些工具，工作环境。我们进行了各单元电路方案的比较论证及确定，最终选取以STC89C52单片机为控制核心，传感器选用HL-8型悬臂梁式电阻应变式传感器。该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器进行编程。第一章系统的组成及工作原理1.1系统的组成本数字电子秤系统可分为单片机控制电路、A/D转换电路、传感器、LCD显示、矩阵键盘、蜂鸣器模块等几部分，其系统组成如图1-1所示。-2-图1-1系统的组成框图1.2系统的工作原理系统原理如图1-1所示，系统通过传感器将压力这种物理量转化为电信号，即传感器内部的电阻应变片感应到压力后，电阻发生微小变化，通过全桥测量电路将电阻的微小变化转化成电压的微小变化，HX711将信号调整到A/D能采集的范围，然后由A/D进行采集，接着把采集到的24位高低电平通过DOUT送到单片机进行处理，单片机处理后，把数字信号输送到显示电路中，由显示电路输出测量结果。整个系统实现了用单片机来控制输出，在线性度的确定过程中，需要对单片机STC89C52电子秤专用24位高精度高增益传感器芯片HX711称重传感器HL-8型蜂鸣器报警模块4*4矩阵键盘12864液晶单片机控制模块人机交互界面数据采集部分-3-程序进行反复的修改，最终实现设计的要求。第二章系统硬件设计2.1主控芯片STC89C52单片机基本系统2.1.1STC89C52单片机性能介绍STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K的在系统可编程闪烁存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上flash允许程序存储器在线可编程，也适于常规-4-编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统上可编程闪烁存储单元，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能：8K字节闪烁存储器，256字节读写存储器，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52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，允许读写存储器、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，读写存储器内容被保存，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。2.1.2STC89C52单片机引脚功能VCC：电源。GND：地。P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在闪烁编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送“1”。在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在闪烁编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，-5-将输出电流。RST：复位输入。当晶振工作时，RST引脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接Vcc。在闪烁编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。2.1.3复位电路单片机上电时，当振荡器正在运行时，只要持续给出RST引脚两个机器周期的高电平，便可完成系统复位。外部复位电路是为提供两个机器周期以上的高电平而设计的。系统采用上电自动复位，上电瞬间电容器上的电压不能突变，RST上的电压是Vcc上的电压与电容器上的电压之差，因而RST上的电压与Vcc上的电压相同。随着充电的进行，电容器上的电压不断上升，RST上的电压与Vcc上的电压相同。随着充电的进行，电容器上的电压不断上升，RST上的电压就随着下降，RST脚上只要保持10ms以上高电平，系统就会有效复位。电容C1可取10~33μF，R取10kΩ，充电时间常数为10×10-6×10×103=100ms。复位电路的实现可以有很多种方法，但是从功能上一般分为两种：一种是电源复位，即外部的复位电路在系统通上电源之后直接使单片机工作，单片机的起停通过电源控制；另一种方法是在复位电路中设计按键开关