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智能电子秤设计 课设.docx

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.32M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    PINGDINGSHAN UNIVERSITY
    《传感器与传感网络》
    课程设计
    题 目: 智能电子秤设计
    院(系): 信息工程学院
    专业年级: 物联网工程2017级
    姓 名: 练曼玉 陈良瑾
    学 号: 171360153 171360146
    指导教师: 喻 恒 讲师
    2019年6月24日
    基于单片机的智能电子秤设计与实现
    摘 要
    关键词：智能电子秤， 称重传感器， A/D转换器，STC89C52单片机
    1 绪论
    1.1 研究电子秤的背景
    1.2 研究电子秤的意义
    在日常生活中，我们经常需要用到称重的工具，随着生活水平的提高，商品的种类和样式越来越来多，传统的称重
    1.3电子秤的发展现状和发展趋势
    2 需求分析
    2.1 功能需求
    2.2技术需求
    2.3经济需求
    3 系统总体设计
    3.1系统整体结构
    3.2硬件总体设计
    3.3软件总体设计
    4 系统的详细总体设计
    4.1系统的硬件设计
    4.1.1单片机的选择
    4.1.2称重传感器的选择
    4.1.3 A/D转换器
    4.1.4键盘输入
    4.1.5液晶屏
    4.1.6报警电路的设计
    4.2系统软件设计
    5系统测试
    5.1实物图
    5.2 使用步骤
    5.3 手动按键测试
    5.4 误差分析
    6结论
    参考文献
    PINGDINGSHAN UNIVERSITY 《传感器与传感网络》 课程设计 题 目: 智能电子秤设计 院 ( 系 ): 信息工程学院 专业年级: 物联网工程 2017 级 姓 学 名: 号: 练曼玉 陈良瑾 171360153 171360146 指导教师: 喻 恒 讲师 2019 年 6 月 24 日
    《传感器与传感网络》课程设计 基于单片机的智能电子秤设计与实现 摘 要 近年来，社会发展十分迅速，对称重技术的要求也随之提高。目前，常见的电子 秤是台式的，在买卖的使用很普遍，但它有很大的局限性：体积大、成本高、还需要 交流电源、携带不便等。近几年来，人们迫切希望在日常生活中就能使用到测量准确、 携带方便、价格低廉的智能电子秤。 本文设计了一种智能电子秤，论述了仪器的工作原理，分析仪器的误差，给出了 仪器电路设计与软件流程。 和传统秤相比较，电子秤利用新型称重传感器、高精度 AD 转换器件、单片机设 计实现。本次设计的电子秤具有称重、键盘输入单价、计算价格、液晶显示、超重声 光报警功能。该电子秤的测量范围为 0-5Kg，测量精度达到 5g，有高精度，低成本， 易携带的特点。另外，该电子秤电路简单，使用寿命长，应用范围广，可以应用于商 场、超市、家庭等场所，是人们日常生活中不可少的必需品。 关键词：智能电子秤， 称重传感器， A/D 转换器，STC89C52 单片机
    目录 1 绪论....................................................................................................................................1 1.1 研究电子秤的背景.................................................................................................1 1.2 研究电子秤的意义.................................................................................................1 1.3 电子秤的发展现状和发展趋势..............................................................................2 2 需求分析............................................................................................................................3 2.1 功能需求.................................................................................................................3 2.2 技术需求..................................................................................................................3 2.3 经济需求..................................................................................................................3 3 系统总体设计....................................................................................................................4 3.1 系统整体结构..........................................................................................................4 3.2 硬件总体设计..........................................................................................................4 3.3 软件总体设计..........................................................................................................5 4 系统的详细总体设计........................................................................................................6 4.1 系统的硬件设计......................................................................................................6 4.1.1 单片机的选择...............................................................................................6 4.1.2 称重传感器的选择.......................................................................................6 4.1.3 A/D 转换器...................................................................................................7 4.1.4 键盘输入.......................................................................................................7 4.1.5 液晶屏...........................................................................................................7 4.1.6 报警电路的设计...........................................................................................8 4.2 系统软件设计..........................................................................................................8 5 系统测试............................................................................................................................6 5.1 实物图....................................................................................................................10 5.2 使用步骤...............................................................................................................10 5.3 手动按键测试.......................................................................................................11 5.4 误差分析...............................................................................................................12 6 结论...................................................................................................................................13 参考文献..............................................................................................................................14
    《传感器与传感网络》课程设计 1 绪论 秤的发展历史悠长古老，可以追溯到古埃及，那时的秤是没有精确的测量标准的。 随着科学技术的发展，人们在各个方面更加追求精确度，传统的杆秤、台秤、磅秤等 逐步被淘汰，电子秤的出现是必然的。秤和我们的生活息息相关，所以在发展过程中， 其技术性能趋向是反应速度更快，测量的范围广、实用性更强、结构简单、更易操作、 可靠性高等特点，更趋向于智能化。 本章的目的是基于对传感器内容的学习，运用压力传感器，及单片机做一款满足 市场需求的高精度、低误差的便携式电子秤。简述称重技术的发展过程，讨论提出新 型便携式电子秤的意义，介绍该项目研究背景。 1.1 研究电子秤的背景 在测量参数中，质量是非常必要且重要的,称重技术自古以来就被人们所重视。 在以前，人们在交换物品的时候，为了制造一个标准来衡量物品的价格，最开始是用 木材所制作的容器对双方的物品进行测量估计，之后主要出现了六种类型的衡器：架 盘天平、不等臂平台秤、吊车秤、倾斜象限杆秤、弹簧秤和自动秤。其中，不等臂平 台秤（“十进秤”）是当今动态轨道衡的鼻祖，至今它仍是最通用的一种秤，属于机 械秤，它的精准度可以满足一些不需要很精准称量的物品，例如粮食、家具等。但许 多物品都需要更精确的测量标准来定质量，因此智能电子秤的出现是必然的。 1.2 研究电子秤的意义 在日常生活中，我们经常需要用到称重的工具，随着生活水平的提高，商品的种 类和样式越来越来多，传统的称重系统在功能、精度、智能化、性价比等方面越来越 难以满足人们的需要,尤其对一些微小质量的测量更显得力不从心。为了实现高智能 化的微小质量测量,以及商业流通领域中经常进行各种精度范围的重量测量,传统的 秤砣加秤盘模式已经很难适应现代商业零售的需要。同时商品种类的繁多和对服务更 高的要求也促使电子秤的功能进一步扩展，因此，有针对性地开发出一套有实用价值 的智能电子秤系统，从技术上克服上有诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之 处，具有现实意义。因此研究各种不同精度、量程的电子秤有着重要的意义。目前电 子秤是在现实生活中称重时的一种经常用到的东西，它的应用很是广泛，几乎在称重 时都会用到，小到超市，菜场的称重，大到工程中的称重。电子秤的主要特点是体积 小，电路比较简单，应用广泛，有很多量程和精度可以选择，满足了很多场合的要求。 1
    《传感器与传感网络》课程设计 1.3 电子秤的发展现状和发展趋势 电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、 科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各 行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。近年来，电子秤已愈来愈多地参与到数 据处理和过程控制中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包 装技术、收货业务及商业销售领域中不可缺少的组成部分。随着称重传感器各项性能 的不断突破，为电子秤的发展奠定了其础。电子衡器种类繁多，且涉及到贸易结算和 广大消费者的利益，所以为世界各国政府普遍关注和重视，并被确定为我国强制管理 的法制计量器具。电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段，对加强企业管 理、严格生产、贸易结算，交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。 目前的电子秤结合了单片机，单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩 展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，然后再结合不同 类型的传感器，例如本项目所用的压力传感器，它俩个的结合形成了更精确的 智能电子秤。 电子秤技术应用得到了新发展，电子秤的计量方法从模拟测量向数字测量发展； 在动态和速度方面也取得了新进步。电子秤产品总的发展趋势是小型化，模块化，集 成化，智能化；其技术性能趋向是速率高，准确度高，稳定性高，可靠性高；其功能 趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于 综合性和组合型  1 。 2
    《传感器与传感网络》课程设计 2 需求分析 2.1 功能需求 1、采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程 0-5kg，测量精度可达 5g。 2、采用电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片 hx711 对传感器信号进行调理 转换，HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的 24 位 A/D 转换器芯片。 3、采用 STC89C52 单片机作为主控芯片，实现称重、计算价格等主控功能。 4、采用 128*64 汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。 5、采用 4*4 矩阵按键进行人机交互，操作方便快捷。 6、具有超量程报警功能，可以通过蜂鸣器和 LED 灯报警。 7、系统通过 USB 电源供电，单片机程序也可通过 USB 线串行下载。 2.2 技术需求 电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理技术、数字技术等技术综合 一体的现代新型称重仪器。我们掌握称重传感器原理及使用方法需要了解 AT89S52 单片机的引脚功能，A/D 转换器的工作模式，设计，编写程序，绘制系统原理图，设 计 PCB 电路板，购买相关硬件设备及电子元件，焊接电路板，输入程序进行调试。 2.3 经济需求 近现代社会的发展，对称重技术提出了更高的要求，尤其是微处理技术和传感技 术的巨大进步，大大加速了这个进程。目前新研制的电子平台秤结构充分体现了体积 小、高度低、重量轻的发展方向，更适应于现在快速发展的市场。此外便携式电子秤 采用了高精度电阻应变式压力传感器。这种传感器不但降低了成本，而且提高了稳定 性和可靠性。并且电子秤所采用的这种模块化的分体式秤体结构，不仅提高了产品的 通用性、互换性和可用性，而且也大大的提高了生产效率和产品质量。同时还降低了 成本，增强了企业的市场竞争能力。 3
    《传感器与传感网络》课程设计 3 系统总体设计 3.1 系统整体结构 便携式电子秤硬件系统由应变式称重传感器、放大器、A/D 转换器、单片机系统、 按键、液晶显示屏等组成。仪器结构框图如图 3-1 所示： 放大器 称重传感器 被测对象 24 位 A/D 芯片 hx711d 电路 矩阵按键 STC89C51 单片机主控芯 片 声光报警系统 1620 液晶屏显示 电源 图 3-1 总体框图 电子秤的测量原理是当物体放在秤盘上时，压力作用于传感器，该传感器发生形 变，从而使阻抗发生改变，同时使用激励电压发生改变，输出一个模拟信号。该信号 经放大电路放大输出到模数转换器，转换成便于处理的数字信号输出到 CPU 运算控  2 ，再 根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行判断、分析和控制，来完成各种运算和 制，CPU 根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器，直到显示这种结果 显示功能，设计出便携式电子秤。 矩阵按键主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通过矩阵键 盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711 电路及传感器供电。 3.2 硬件总体设计 硬件电路是决定仪器性能的重要因素。便携式智能仪器的硬件设计以轻巧、 简单、低功耗、低成本为原则，尽量采用集成化芯片，减小电路规模。电路原理 图是表示电气产品或电路工作原理的重要技术文件，电路原理图主要由代表各 种电子器件的图形符号、线路和结点组成，硬件体系设计图如图 3-2 所示： 4
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