简易电子称设计

烟台南山学院电子信息工程《电子工程师》课程设计报告题目姓名学号专业班级电子工程1003指导教师提交日期2013年06月烟台南山学院计算机与电气自动化学院电子工程师课程设计任务书一、课程设计题目《简易电子称设计》二、课程设计要求1、采用简易键盘设置单价，对采集到的代表重量的信号能同时显示重量、金额和单价2、显示的单位为克，最大称重为102g3、单价的单位为元，最大金额数值为25.5元4、能显示购物清单，清单内容包括：重量，单价、本次购物总金额三、课程设计具体内容要求1、根据课程设计题目的要求，进行实施方案的分析，制定相应的总体控制模块方案及框图。2、根据总体设计控制模块方案，分别设计各独立控制模块方案及绘出该控制模块方框图。3、根据各独立控制模块方案，设计各独立模块内的电路。4、根据各模块内的相应单元电路设计结果，查阅资料，选择元件或集成电路型号。5、将各模块电路进行电气连接，完成硬件控制系统电气原理图的设计。6、绘出硬件控制系统电气原理图。7、绘出系统仿真电气原理图。8、列出电路使用的元器件和集成电路明细表9、绘出硬件控制系统电气原理图。10、软件设计需要设计程序流程图和编写程序。11、写出设计小结和参考文献四、根据课程设计任务书的要求，写出课程设计报告。摘要本文设计的电子秤以单片机为主要部件，用C语言进行软件设计，硬件则以传感器、A/D转换系统、CPU控制系统、LCD显示系统及键盘控制系统七个部分组成。通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤，在此基础上增加了LCD显示、键盘控制，随时可调节单价，显示总价格的功能，使本产品智能化，符合现代社会电子信息化的要求。关键词：单片机，传感器，A/D转换，LCD显示目录1绪论...............................................................................11.1引言..........................................................................11.2本设计在国内外的研究现状......................................................11.3本设计的选题及意义............................................................12方案选择............................................................................22.1设计要求......................................................................22.2系统方案框图..................................................................22.3分别分析和论证统方案设计.......................................................32.4确定系统方案及框图.............................................................43功能模块设计........................................................................53.1功能模块描述..................................................................53.2功能模块设计..................................................................54系统硬件原理图（系统软件流程图）................................................124.1系统硬件原理图...............................................................124.2主程序流程图.................................................................134.3AD转换子程序流程图..........................................................135系统仿真及仿真图...................................................................145.1系统仿真图...................................................................146设计小结...........................................................................157参考文献...........................................................................168附录...............................................................................171简易电子称设计1绪论1.1引言随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高[1]。20世纪90年代以来，随着科学技术的进步，工业生产自动化、智能化水平的提高，各行业对称重计量提出了许多新要求，归纳起来主要是：称重技术从静态称重向动态称重方向发展；测量方法从模拟测量向数字测量方向发展；测量特点从单参数测量向多参数测量方向发展；电子衡器产品的技术性能向高速率、高准确度、高稳定性、高可靠性方向发展1.2本设计在国内外的研究现状近几年，我国的电子称重系统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。电子称重技术逐渐从静态称重向动态称重发展，从模拟测量向数字测量发展，从单参数测量向多参数测量发展。电子称重系统制造技术及其应用得到了新发展。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，少数产品的技术已处于国际领先水平。做为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品。在国际上，一些发达国家在电子称重力一面，从技术水平、品种和规模等方到了较高的水平。特别是在准确度和可靠性等方面有了很大的提高。其中梅特勒一托利多公司生产的BBK4系列高精度电子秤精度达到了1mg，速度大约为1次/秒[3]。目前，电子秤在称量速度方面需要进一步的研究。在称重传感器方面，国外产品的品种和结构又有创新，技术功能和应用范围不断扩大1.3本设计的选题及意义作为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品[3]。随着数字信息时代的到来，在工业过程检测和称重计量与控制系统中，数字化电子称和数字称重系统的2应用越来越多。本设计则是以智能电子测量为设计方向，将传感器的输出信号经过A/D转换系统进行模数转换后将信号发送到CPU控制系统处理并传送给LCD显示系统显示。2方案选择2.1设计要求（1）采用简易键盘设置单价，对采集到的代表重量的信号能同时显示重量、金额和单价（2）显示的单位为克，最大称重为102g（3）单价的单位为元，最大金额数值为25.5元（4）能显示购物清单，清单内容包括：重量，单价、本次购物总金额2.2系统方案框图（1）方案一图1.方案一3（2）方案二温度传感器DS18B20复位电路晶振控制单片机AT89C51数码管显示水位温度报警及显示数码管显示温度水位报警及显示水泵抽水水泵放水图2.方案二（3）方案三图3.方案三2.3分别分析和论证统方案设计方案一：本装置由称重传感器、A/D转换和数码显示电路，控制按键四部分组成，采用mpx4250压力传感器作为测试元件，把所测压力转换为电压，压力里变换时转换的电压也随之变换，电压经AD转换将模拟信号变为数字信号并将数字信号传输给控制芯片（AT89C51）并在显示模块显示出来。按键用来控制单价的的增加和总价的显示方案二：采用单片机AT89C51作为我们的控制芯片,主要工作过程是当水在低水位时,水位探测传感器送给单片机一个高电平,然后单片机驱动水泵加水和显示系统使红灯闪烁;当水位在正常范围内时,水泵加水;当水位在高水位时,单片机不能驱动水泵加水,黄灯闪烁。温度报警及显示模块，设置声光报警系统，将采集到的温度值与设定的上下限进行比较，当设定范围的上下限时，通过单片机控制的报4警电路就会发出报警信号。方案三：采用透射式红外管光电传感器，随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。因此，本脉率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位另一侧的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。2.4确定系统方案及框图经过研究决定方案一作为本次设计方案，本方案由称重传感器、A/D转换和数码显示电路，控制按键四部分组成，采用mpx4250压力传感器作为测试元件，把所测压力转换为电压，压力里变换时转换的电压也随之变换，电压经AD转换将模拟信号变为数字信号并将数字信号传输给控制芯片（AT89C51）并在显示模块显示出来。按键用来控制单价的的增加和总价的显示图4.系统总方案框图53功能模块设计3.1功能模块描述（1）信号采集及转换模块：本模块采用mpx4250压力传感器作为测试元件，把所测压力转换为电压，压力里变换时转换的电压也随之变换，电压经AD转换将模拟信号变为数字信号并将数字信号传输给控制芯片（2）cpu信号处理模块：接收外界传来的数字信号及外界按键的信号，经过处理计算并传送给液晶显示器（3）液晶显示模块：接收从单片机传来的信号并显示出来3.2功能模块设计（1）传感器电路设计引脚图图5.传感器引脚图6图6.引脚接法图连接原理图图5.传感器连接电路（2）AD转换电路设计芯片介绍ADC0804作为A/D转换器件，它是采样分辨率为8位的、微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件，7ADC0804是属于连续渐进式（SuccessiveApproximationMethod）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上管脚介绍D0-D7：数字量输出端，输出结果为八位二进制结果；CLK：为芯片工作提供工作脉冲，时钟电路如图所示，时钟频率计算方式是：fCK=1/(1.1×R×C）CS：片选信号；WR：写信号输入端；RD：读信号输入端；INTR：转换完毕中断提供端；其他管脚连接如图，是供电和提供参考电压的管脚输入端连接电路图6.AD连接电路（3）CPU控制系统设计AT89C51芯片简介8AT89C51是一种带4K字