《基于單片機(jī)的數(shù)字電子秤設(shè)計(jì)與調(diào)試研究14000字（論文）》

基于單片機(jī)的數(shù)字電子秤設(shè)計(jì)與調(diào)試研究TOC\o"1-2"\h\u6543摘要 121707第1章緒論 2178381.1課題研究背景 240171.2課題研究的目的及意義 336671.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 49312第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6298362.1主控芯片選型 6134382.2稱重傳感器的選擇 7278942.2A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 8321542.5鍵盤按鍵選型 9298822.6顯示屏選型 10201332.6系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 105040第3章硬件電路設(shè)計(jì) 11230693.1單片機(jī)STC89C52及其電路 11236393.2壓力傳感器模塊 13211433.3HX711A/D轉(zhuǎn)換器模塊 15165733.4矩陣鍵盤模塊 17277853.5LCD顯示模塊 1829673.6報(bào)警電路模塊 1930601第4章軟件設(shè)計(jì) 2018074.1開發(fā)環(huán)境 2046984.2軟件設(shè)計(jì)方案 2126390第5章調(diào)試與實(shí)驗(yàn) 23226485.1系統(tǒng)硬件調(diào)試 23315525.2系統(tǒng)軟件調(diào)試 2474375.3測(cè)試實(shí)驗(yàn) 243180第6章總結(jié)與展望 2698356.1總結(jié) 26114666.2展望 2613957參考文獻(xiàn) 28摘要隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)稱重技術(shù)以及稱重計(jì)量器件的要求不斷提高。目前，我們?cè)谑忻嫔铣Ｒ姷姆Q重衡器主要是電子秤，它們?cè)诤艽蟪潭壬戏奖懔巳藗兊娜粘Ｉ?，已?jīng)成為商品市場(chǎng)中不可或缺的衡量器具。近幾年，隨著我國(guó)電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是傳感器和單片機(jī)的發(fā)展，一大批各式各樣的新式電子秤應(yīng)運(yùn)而生，幾乎可以滿足人們對(duì)不同實(shí)物稱重的要求。本文設(shè)計(jì)和制作了一種當(dāng)下普遍使用的基于單片機(jī)的數(shù)字電子秤。在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，主要分為幾個(gè)大的模塊，其中稱重物的質(zhì)量信息由壓力傳感器接收，由單片機(jī)作為控制器，為了實(shí)現(xiàn)基本功能，還有顯示部分和按鍵部分。對(duì)于硬件設(shè)計(jì)，首先進(jìn)行器件選型，然后設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊電路，繪制原理圖，對(duì)整體電路進(jìn)行布局，最終完成硬件設(shè)計(jì)。對(duì)于軟件部分，先梳理邏輯，畫出流程圖，再編寫各部分程序，最后完成軟件設(shè)計(jì)。本文論述了電子秤各部分及整體的基本工作原理，給出設(shè)計(jì)過程，在設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行調(diào)試測(cè)驗(yàn)，最終得到不錯(cuò)的結(jié)果。本設(shè)計(jì)各部件簡(jiǎn)單，操作難度不高，成本不大，可以滿足現(xiàn)實(shí)要求。關(guān)鍵詞：電子秤；稱重傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器；單片機(jī)第1章緒論隨著社會(huì)的進(jìn)步和商品交易市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，電子秤在人們的生活中發(fā)揮著重要的作用，和其他器件一樣，也經(jīng)過了不斷的創(chuàng)新發(fā)展，設(shè)計(jì)上從簡(jiǎn)單走向復(fù)雜，稱量精度由粗略到高精度，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)從機(jī)電結(jié)合再到實(shí)現(xiàn)全電子化，功能上從只能實(shí)現(xiàn)單一稱重功能到更加智能化。產(chǎn)業(yè)化的電子秤實(shí)現(xiàn)了稱量的“迅速化、標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化”。為了滿足更多的需求，電子稱的發(fā)展更趨于多樣化，現(xiàn)時(shí)的電子秤并不僅僅只滿足于基本的稱重功能。新式電子秤不僅具有更加精確的稱重計(jì)量功能，還往往添加了諸如語音播報(bào)、智能健康檢測(cè)、計(jì)時(shí)、萬年歷、藍(lán)牙連接等符合現(xiàn)代化氣息的功能，這樣使得電子秤出現(xiàn)在越來越多的場(chǎng)所，并且它們發(fā)揮著難以取代的作用。由于電子稱的快速發(fā)展使其應(yīng)用也理所應(yīng)當(dāng)?shù)母訌V泛，逐漸滲透到醫(yī)療、教育、科研、農(nóng)業(yè)、交通和國(guó)內(nèi)外貿(mào)易等各個(gè)領(lǐng)域。近年來隨著科學(xué)技術(shù)的迭代更新，人們對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用不斷走向成熟，而由單片機(jī)衍生的產(chǎn)物包括電子秤也在進(jìn)行著不斷的更新。1.1課題研究背景隨著現(xiàn)代人們生活水平的不斷提高和科技生活的的發(fā)展，簡(jiǎn)單易操作的設(shè)計(jì)、低廉的造價(jià)、功能的多樣性以及稱量精度的可靠性等多個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)使得電子秤獲得大眾的認(rèn)可。不僅僅是在商品交易中，一些智能電子秤（體重秤）甚至可以檢測(cè)出使用者的身體各項(xiàng)指數(shù)，這與當(dāng)前人們?nèi)找孀非蟾哔|(zhì)量健康生活的初衷所契合。1.1.1現(xiàn)狀分析近幾年單片機(jī)和電子科技的高速發(fā)展，讓單片機(jī)作為處理器的各種電子產(chǎn)品層出不窮，它們的身影出現(xiàn)在日常生活的方方面面，小到日常家電，如電動(dòng)牙刷、智能臺(tái)燈、電風(fēng)扇等，大到導(dǎo)彈裝置、飛機(jī)乃至航天設(shè)備的部分控制儀表。而現(xiàn)代智能電子秤的快速發(fā)展也當(dāng)然離不開單片機(jī)技術(shù)的推動(dòng)，正是得益于單片機(jī)的熟練應(yīng)用，電子秤的多樣化設(shè)計(jì)也順理成章，單片機(jī)與電子稱的結(jié)合，使電子秤實(shí)現(xiàn)全電子化和智能化成為現(xiàn)實(shí)，告別傳統(tǒng)稱重器具讀取數(shù)據(jù)困難和不準(zhǔn)確的難題。1.1.2選題背景作為全球第二大經(jīng)濟(jì)體，我國(guó)時(shí)時(shí)刻刻與世界其他國(guó)家之間進(jìn)行著貿(mào)易往來，經(jīng)濟(jì)增速雖有放緩但仍逐年增長(zhǎng)，在貿(mào)易交易過程中，自然少不了稱重儀表，這樣使得包括電子秤在內(nèi)的眾多測(cè)量?jī)x表的需求不斷增加。在后疫情時(shí)代的現(xiàn)在，國(guó)家大力倡導(dǎo)地?cái)偨?jīng)濟(jì)，隨處可見的商鋪、一條條地?cái)傞L(zhǎng)龍如雨后春筍般涌現(xiàn)，同樣的在超市商場(chǎng)和集市中我們都能看到各式各樣的秤量器具，其中最多的就是電子秤。如今隨著生活的不斷提高，人們對(duì)稱重工具自然有了更多的期待，而微機(jī)技術(shù)和傳感器的進(jìn)步使這容易實(shí)現(xiàn)。鑒于當(dāng)前眾多電子秤的不便于攜帶，操作繁瑣和設(shè)計(jì)上的欠佳，人們很重視適用于大眾的、小型的、精確、易于讀數(shù)、價(jià)格親民的小型電子稱重儀器的研究和發(fā)展。本設(shè)計(jì)采用STC89C52RC單片機(jī)結(jié)合新型壓力傳感器的設(shè)計(jì)方法，與LCD顯示屏，HX711，矩陣鍵盤等硬件模塊相結(jié)合，基本做到了上述要求。1.2課題研究的目的及意義稱重衡量從古至今都具有很高的研究?jī)r(jià)值。幾千年前人們就會(huì)制作天平并應(yīng)用。這些早期的天平雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但仍然作為衡器發(fā)揮了不可或缺的作用，極大的促進(jìn)了歷史的進(jìn)步。目前，在我國(guó)應(yīng)用了千年之久的桿秤已被國(guó)家明令淘汰并快在人們的視線消失。而到了近現(xiàn)代，稱重技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)（這早在中國(guó)古代就已常見），手工業(yè)（手工業(yè)生產(chǎn)中的計(jì)件計(jì)量）、交通（檢測(cè)車輛的載重信息）、科研（精準(zhǔn)把控含量等對(duì)稱重指標(biāo)要求比較嚴(yán)格）、醫(yī)療（患者體重以及身體組織的測(cè)量）等領(lǐng)域和物流（根據(jù)物重判斷郵寄費(fèi)用）、內(nèi)外貿(mào)易（檢測(cè)貿(mào)易進(jìn)出口量）等行業(yè)，與人們生活環(huán)環(huán)相扣，可以說無處不在。它關(guān)乎到一個(gè)國(guó)家的民生國(guó)計(jì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步。衡器水平的的發(fā)展?fàn)顩r，將在很大程度上直接或者間接的影響其他行業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)各行業(yè)效率的增加。稱重衡量器具不單單是一種反映物體質(zhì)量的測(cè)量?jī)x表，而且更是眾多領(lǐng)域必不可少的重要組成部分：在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，推動(dòng)著生產(chǎn)的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和高質(zhì)量化，沒有精密稱重儀器的支撐和技術(shù)支持，標(biāo)準(zhǔn)將無從衡量，高質(zhì)量也只能成為空談；在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，應(yīng)用稱重器具對(duì)藥物劑量的把控常常關(guān)乎患者的生命安危；在軍事領(lǐng)域，對(duì)裝備重量的把控同樣近乎苛刻。這樣就不難解釋為什么很多國(guó)家對(duì)稱重衡量的研究投入大量人力物力。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀電子稱重儀器品類眾多，在生活中與消費(fèi)者利益切實(shí)相關(guān)，在各個(gè)國(guó)家之間的貿(mào)易往來中充當(dāng)重要工具，因此得到普通民眾和各國(guó)政府的高度重視。在我國(guó)，電子稱重儀器被列為強(qiáng)制管理的儀表[1]。稱重器具從嚴(yán)格意義上來說是衡器行業(yè)的一部分[2]；而就產(chǎn)業(yè)方面來說，應(yīng)當(dāng)歸類為信息類儀表行業(yè)。中國(guó)的儀器儀表生產(chǎn)行業(yè)種類相對(duì)來說齊全，結(jié)構(gòu)合理，具有不錯(cuò)的技術(shù)，現(xiàn)如今已能夠規(guī)?；a(chǎn)[3]。目前，就技術(shù)上來說，我國(guó)稱重器具發(fā)展尚處于比較落后的階段，近乎于發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)90年代后期的水平[4]。低中檔產(chǎn)品總體上來說實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，且門類相對(duì)齊全，質(zhì)量水平逐步提高并且在近幾年趨于穩(wěn)定。在填補(bǔ)國(guó)內(nèi)大市場(chǎng)需求的前提下，還能夠規(guī)?；隹?。但在一些高端儀器儀表的研發(fā)和生產(chǎn)方面，國(guó)內(nèi)鮮有企業(yè)和個(gè)人參與，大部分還是依靠進(jìn)口發(fā)達(dá)國(guó)家，稱重儀器行業(yè)同樣如此[5]。稱重傳感器是制作電子秤必不可少的一個(gè)部件，它的主要作用是檢測(cè)受力情況并把它以電信號(hào)形式傳出[6]，稱重傳感器的發(fā)展水平基本可以反映一個(gè)國(guó)家在稱重儀器上的水平。應(yīng)用的傳感器種類很多，但主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè)方面，一是精確度，二是長(zhǎng)久使用情況下的穩(wěn)定性，三是可靠性[7]。在精確度方面，要求達(dá)到0.2%左右；穩(wěn)定性方面，要求正常使用的條件下不會(huì)出現(xiàn)超差；在可靠性方面，要求壽命超十年以上（正常使用），且能夠在極端環(huán)境下使用[8]。從上世紀(jì)七八十年代至今，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在稱重傳感器方面居于全球領(lǐng)先地位。主要表現(xiàn)在技術(shù)上高水平化，基本實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)技術(shù)指標(biāo)；品種多樣化，能夠滿足不同行業(yè)對(duì)稱重儀器的需求；產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品規(guī)模化，出口至各發(fā)展中國(guó)家[9]。而正是稱重傳感器的各個(gè)性能和技術(shù)的持續(xù)突破，才有了以后稱重儀器儀表的長(zhǎng)足發(fā)展和進(jìn)步。一些發(fā)達(dá)國(guó)家早在上世紀(jì)60年代，就研制出精確度高達(dá)0.1%的電子秤。隨后在70年代，將大部分機(jī)械式秤重器具實(shí)行電子化改造，成為機(jī)電結(jié)合的稱重儀器。我國(guó)現(xiàn)階段的稱重傳感器就類別來說，同發(fā)達(dá)國(guó)家沒有太大差別。近三十年間，隨著我國(guó)不斷引進(jìn)和吸收發(fā)達(dá)國(guó)家在稱重傳感器方面的先進(jìn)工藝，設(shè)計(jì)出了一大批適合我國(guó)發(fā)展需要的稱重產(chǎn)品。我國(guó)靜態(tài)秤的傳感器產(chǎn)品，早已超過OIML規(guī)定的Ⅲ級(jí)秤標(biāo)準(zhǔn)，精確度也達(dá)到規(guī)定要求。而動(dòng)態(tài)秤的傳感器產(chǎn)品可以達(dá)到我國(guó)0.5級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，只有為數(shù)不多的產(chǎn)品能做到0.2級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)[10]。總體來說，我國(guó)稱重傳感器發(fā)展起步較晚，與世界先進(jìn)水平相比有很大的差距，無論是在技術(shù)上還是在工藝上都有很大的進(jìn)步空間。單片機(jī)從上世紀(jì)70年代誕生以來，經(jīng)歷了三個(gè)比較大的發(fā)展階段[11]。90年代，電子產(chǎn)品如潮水般涌現(xiàn)，使得微控制器得到很大的發(fā)展并應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)與儀器儀表的結(jié)合，是近現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展的重要體現(xiàn)。采用微控制器讓儀器儀表實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)大和多樣的功能[12]：第一，使得儀器儀表數(shù)字化；第二，智能化，減少大量人為的操作，更多的是讓機(jī)器處理信息檢測(cè)，數(shù)據(jù)處理等多個(gè)環(huán)節(jié)；第三，小型化，單片機(jī)等微控制器集成大量的電路于一體，在減少自身體積的情況下能更好的適應(yīng)各個(gè)系統(tǒng)。現(xiàn)代智能電子秤的快速發(fā)展也當(dāng)然離不開單片機(jī)技術(shù)的推動(dòng)，正是得益于單片機(jī)技術(shù)的成熟應(yīng)用，電子秤的多樣化設(shè)計(jì)也順理成章，單片機(jī)與電子稱的結(jié)合，使電子秤實(shí)現(xiàn)全電子化和智能化成為現(xiàn)實(shí)[13]。近年來隨著科學(xué)技術(shù)的迭代更新，人們對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用不斷走向成熟，而由單片機(jī)衍生的產(chǎn)物包括電子秤也在進(jìn)行著不斷的更新。文獻(xiàn)[14][15]是兩篇外文文獻(xiàn)，測(cè)重于講解電子秤在今后的發(fā)展方向。在儀器構(gòu)造上，要實(shí)現(xiàn)微型化和組合化，這樣便于攜帶且降低使用時(shí)空間和場(chǎng)合的限制；在外形方面，首先要美觀并符合現(xiàn)代審美，其次要人性化；在性能方面，首先要實(shí)現(xiàn)高精度，其次是高穩(wěn)定性，在這基礎(chǔ)上向高可靠性邁進(jìn)；在功能方面，要順應(yīng)時(shí)代，能與其他電子設(shè)備如計(jì)算機(jī)等實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)；在品類上，齊頭前進(jìn)，多樣發(fā)展，能滿足市場(chǎng)需求。第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)本電子秤設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是這樣的：首先，稱重范圍在5公斤以內(nèi)；其次，要求分度值為1%千克。在設(shè)計(jì)之初，預(yù)想的是要在實(shí)現(xiàn)稱量的基本功能外，增加計(jì)價(jià)、去皮、超重報(bào)警等功能。為了達(dá)到這一預(yù)期，要對(duì)硬件電路各部分進(jìn)行合理的選擇，在實(shí)現(xiàn)各模塊功能的同時(shí)，對(duì)整體有一個(gè)合理的把控。本章節(jié)主要展現(xiàn)對(duì)幾個(gè)大模塊元器件的比對(duì)，通過比較，最終采用最貼合本設(shè)計(jì)的型號(hào)。2.1主控芯片選型在系統(tǒng)的控制器部分，主要可以考慮三種型號(hào)的單片機(jī)，即AT89系列、STC89系列和STM32系列。其中前兩種是很常見也是應(yīng)用最多的，下邊對(duì)這兩個(gè)系列單片機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)要對(duì)比。相較于AT89系列，STC89C52加入了A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換，功能更多，且集成度更高；STC89C52可以直接在線編程，即包含有ISP功能，不需要燒寫器，在實(shí)際操作中，只需要用軟件就可以將在keil中編輯的程序錄進(jìn)單片機(jī)系統(tǒng)，不需要復(fù)雜繁瑣的步驟，這極大簡(jiǎn)化了程序調(diào)試過程，而AT89系列則需要通過編程器編程，實(shí)際操作起來繁瑣；STC89C52具有6T模式，速度更快，AT89系列是12T模式，速度較為緩慢；AT89系列只有T0和T1兩個(gè)定時(shí)器，而STC89C52有三個(gè)，且增加了定時(shí)器2的SFR。而至于選擇方案中的STM32系列單片機(jī)，具有更高的集成度和運(yùn)算速度，各方面性能都比前兩種要好得多，但是鑒于自己認(rèn)知水平有限，對(duì)該系列單片機(jī)不甚熟悉，如果要運(yùn)用此單片機(jī)，需要進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，會(huì)耗時(shí)耗力，且在運(yùn)用不熟練的情況下不敢保證基本功能的實(shí)現(xiàn)。對(duì)此，通過上述對(duì)于目前常用的單片機(jī)型號(hào)進(jìn)行對(duì)比，我最終選擇了STC89C52單片機(jī)來進(jìn)行本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這是當(dāng)下比較常見且兼容性良好的單片機(jī)。且基本能滿足本設(shè)計(jì)的所有要求。2.2稱重傳感器的選擇稱重傳感器對(duì)于各類電子秤來說是很重要的一環(huán)，處于核心地位，它相當(dāng)于人類的感覺器官，能準(zhǔn)確接收稱重物體的質(zhì)量信息并傳給大腦（控制器），如果沒有這一環(huán)，電子秤就發(fā)揮不了稱量作用。所以選擇好正確的傳感器類型就顯得極其重要。在進(jìn)行傳感器的選擇時(shí)，為了使用最契合設(shè)計(jì)系統(tǒng)的型號(hào)，往往要結(jié)合眾多因素來考慮：第一，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，選擇的稱重傳感器要接近設(shè)計(jì)要求的稱量最大值（往往只大不小），同時(shí)要考慮傳感器的荷載，秤自身的重量，以及震動(dòng)撞擊條件下的瞬時(shí)荷載，確保傳感器的可使用期限和穩(wěn)定性。第二，關(guān)于稱重傳感器精確度方面的指標(biāo)，主要有靈敏度、滯后性和非線性。所以在選擇傳感器時(shí)，更多的看重電子秤的精確度和實(shí)用性，而不是去過分尋求高品位。第三，要注意閱讀傳感器說明書，重點(diǎn)查看傳感器的安裝形式是否合乎設(shè)計(jì)，另外結(jié)構(gòu)和受力情況通常也要關(guān)注。常見的稱重傳感器有如下幾種：（1）電阻應(yīng)變式：該類稱重傳感器是眾多稱重儀器采用的一種，應(yīng)用范圍很廣。它主要由兩個(gè)部分組成：第一，彈性體部分，該部分主要感受外力發(fā)生形變；第二，電阻應(yīng)變片部分，該部分可視為轉(zhuǎn)換電路。這樣的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，使它安裝很方便且容易檢修，所以被大多數(shù)衡器使用。電阻應(yīng)變式稱重傳感器的轉(zhuǎn)換組件由金屬材料構(gòu)成，這種電敏性良好的元件可以更好產(chǎn)生應(yīng)變效應(yīng)，所以能夠稱量的范圍很廣，小到幾十克，大到數(shù)千噸。此外，計(jì)量精度極高，響頻特性優(yōu)秀，可以在復(fù)雜環(huán)境正常使用。凡事都有兩面性，電阻應(yīng)變式稱重傳感器具有的缺點(diǎn)也很明顯，滯后性、輸出時(shí)常非線性，會(huì)出現(xiàn)零漂等，但是上述缺點(diǎn)可以使用措施矯正。（2）電容式：該類傳感器嚴(yán)格來說是一個(gè)參數(shù)能夠改變的電容器，能將測(cè)量壓力的變化轉(zhuǎn)變成電容量的變化。優(yōu)點(diǎn)：第一，因?yàn)槭请娙菔絺鞲衅鳎蕼囟冗m應(yīng)性良好好；第二，同樣的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，易于制作；第三，靜電吸引力不大，所以不用擔(dān)心靜電引力帶來的誤差。第四，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性好。缺點(diǎn)是：第一，輸出阻抗過高，導(dǎo)致負(fù)載能力很差，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定性，有時(shí)甚至不能正常工作；第二，傳感器靈敏度低，測(cè)量精度不高；第三，因?yàn)橐桩a(chǎn)生電場(chǎng)邊緣效應(yīng)故輸出易非線性。（3）數(shù)字式該類傳感器是一種力電轉(zhuǎn)換設(shè)備，它可以將測(cè)量物重力轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。它是一種集數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)和微處理器的新型傳感器。優(yōu)點(diǎn)：第一，輸出信號(hào)強(qiáng)，更適應(yīng)于遠(yuǎn)距離傳輸；第二，調(diào)試比較簡(jiǎn)單，適應(yīng)性能強(qiáng)，抗干擾性良好，總體性能穩(wěn)定；第三，線性特征良好，測(cè)量準(zhǔn)度高。缺點(diǎn)是：產(chǎn)品使用壽命低，工作環(huán)境（如溫度）受限，制造和維修成本不低，價(jià)格昂貴。（4）板環(huán)式該類傳感器特點(diǎn)是受力分布均勻，測(cè)量靈敏度高，整體為彈性體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，而且應(yīng)力作業(yè)穩(wěn)定，適用于各種汽車衡，軌道衡，平臺(tái)秤等比較大型的器具。綜上，電阻應(yīng)變式稱重傳感器自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、響頻特性好、工作條件受限小，價(jià)格實(shí)惠，最重要的是能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的小型化，故本設(shè)計(jì)選擇電阻應(yīng)變式稱重傳感器。2.2A/D轉(zhuǎn)換器的選擇在電子秤的工作原理中，有很重要的一步是將壓力傳感器的信號(hào)經(jīng)過處理再傳輸給單片機(jī)。而壓力傳感器感受到的是壓力這一模擬量，單片機(jī)只能夠接收并處理數(shù)字信號(hào)，所以需要將壓力模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)初衷正是為了完成此轉(zhuǎn)換過程。所以A/D轉(zhuǎn)換模塊對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的重要性不言而喻，這一模塊如果處理不好的話整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)將變得無意義?，F(xiàn)在常用的的ADC即模數(shù)轉(zhuǎn)換器有很多種類，主要有以下幾種：（1）并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器：如TCL55。該類轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度極快，它由四個(gè)部分組成，電阻分壓器，主要作用是給下一級(jí)比較器提供參考電壓；比較器，將輸入電壓與各參考電壓作比較；緩沖器，起緩沖作用；編碼器，經(jīng)過編碼器編碼，得到數(shù)字量輸出。此類轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是：抗干擾性能不好，受制作工藝的影響，分辨率一般不高，故并行比較式數(shù)模轉(zhuǎn)換器大部分用于視頻AD轉(zhuǎn)換器。但是這類儀器轉(zhuǎn)換速率一般較快。（2）逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器：如TCL0831。該類轉(zhuǎn)換器通常有四個(gè)部分，比較器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，逐次比較SAR，邏輯控制單元?；驹硎?，按照順序給每一位輸入電壓和轉(zhuǎn)換器內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器已知電壓進(jìn)行對(duì)比，直至每一位都比較完畢，所以一共需要n次比較，并最終輸出數(shù)字值。這樣的轉(zhuǎn)換器內(nèi)部電路并不復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換速度快，功率是損耗低。在成本方面，如果設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求的分辨率不高（小于12位）的話價(jià)格不貴，而如果設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求的分辨率高（大于12位）的話價(jià)格會(huì)很高。（3）積分型A/D轉(zhuǎn)換器：如TCL7135。積分型轉(zhuǎn)換器從根本上來說就是運(yùn)用積分器將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。工作時(shí)分位兩個(gè)階段：第一個(gè)階段即上升階段，將輸入電壓加在積分器輸入端，隨后保持這一過程于一段時(shí)間內(nèi)；第二個(gè)階段，將特定的電壓（反向）加到積分器上，隨后仍然保持施加反向電壓，直到積分器輸出為0。這樣經(jīng)過兩次積分，把輸入的電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間間隔，并在這段時(shí)間內(nèi)通過計(jì)數(shù)器來計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖，最終實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換過程。優(yōu)點(diǎn)是高分辨率，能夠達(dá)到22位，此外功耗不高，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)轉(zhuǎn)換率低。（4）Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器（也叫采樣轉(zhuǎn)換器）：如AD7705。Σ-Δ型ADC含兩個(gè)主要部分，即調(diào)制器與濾波器。與積分型轉(zhuǎn)換器的工作原理相似，都是，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成脈沖寬度信號(hào)，通過數(shù)字濾波器后單片機(jī)可以得到數(shù)字值。因?yàn)閿?shù)字部分便于實(shí)現(xiàn)單片化，這樣分辨率可以很高，能做到24位。此外轉(zhuǎn)換速率高于積分型，因此大部分應(yīng)用在音頻和測(cè)量?jī)x器上。此轉(zhuǎn)換器缺點(diǎn)也很明顯，高速型的價(jià)格比較昂貴，在相同的轉(zhuǎn)換速率下功耗較其他轉(zhuǎn)換器高。（5）HX711A/D轉(zhuǎn)換器，HX711應(yīng)用海芯科技的電路集成工藝，同樣的高分辨率轉(zhuǎn)換器，是24位的芯片。和其他相同類別的芯片不同，HX711芯片集成度很高，含有一整塊電路結(jié)構(gòu)，有穩(wěn)壓源，使電路模塊更穩(wěn)定；有晶振，可以自動(dòng)產(chǎn)生交變電流信號(hào)；還有其他外圍電路等，這是該芯片在同類芯片里的優(yōu)勢(shì)之一。優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度很快；抗干擾能力強(qiáng)；當(dāng)應(yīng)用在電子秤設(shè)計(jì)中能在很大程度上降低整機(jī)成本，也能使系統(tǒng)的整體性能提高。通過對(duì)上述五種轉(zhuǎn)換器的比較，考慮設(shè)計(jì)上的經(jīng)濟(jì)化，基本上排除第二和第四兩種轉(zhuǎn)換器，它們共性是如果要實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換，成本會(huì)提高。而第三種轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率較低，對(duì)于電子秤設(shè)計(jì)，因?yàn)橐獙?shí)時(shí)傳遞信號(hào)，不作過多考慮。由于電子秤稱重傳感器輸出的信號(hào)很微弱，且電壓量變化極小，要采用高分辨率轉(zhuǎn)換器，最終本設(shè)計(jì)方案選擇HX711AD轉(zhuǎn)換芯片。2.5鍵盤按鍵選型矩陣鍵盤是實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)人機(jī)交互功能的重要部分，稱重物品的單價(jià)，以及附加去皮和清零功能的實(shí)現(xiàn)都要矩陣鍵盤，此次設(shè)計(jì)選用四乘四矩陣式鍵盤，該鍵盤按鍵設(shè)計(jì)精巧，耐用且成本很低，雖然與獨(dú)立按鍵相比，電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，使用難度大一點(diǎn)，但該種矩陣鍵盤的優(yōu)勢(shì)是能夠節(jié)省出更多的串行口，以便于系統(tǒng)其他功能更好的實(shí)現(xiàn)，使單片機(jī)串口資源得到更好的利用。2.6顯示屏選型點(diǎn)陣屏顯示方式：LED點(diǎn)陣在遠(yuǎn)處觀看時(shí)沒有什么大的問題，但是若是在近距離觀看，會(huì)有很大的顆粒感，分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠；能耗高，發(fā)熱量大，長(zhǎng)時(shí)間工作可能燒壞電路；電路連接較麻煩，增加了編程的難度；體積龐大，要加很多元件，不符合電子稱這種小型化的設(shè)計(jì)。LCD屏顯示方式：LCD1602顯示屏正好補(bǔ)足了LED點(diǎn)陣的不足，分辨率很高，和我們平常使用的計(jì)算器顯示屏清晰度相仿，且能在設(shè)定區(qū)域顯示出稱重結(jié)果和編輯一些英文字母。同時(shí)連接比較方便，程序也較LED點(diǎn)陣屏容易編寫，價(jià)格合理，很適合本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)的要求。經(jīng)過對(duì)比，本設(shè)計(jì)選擇LCD屏。2.6系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)經(jīng)過本章前面的論述，結(jié)合自身的理解。本課題將采用模塊化設(shè)計(jì)方法，將本系統(tǒng)劃分為信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)控制處理模塊和人機(jī)交互模塊三個(gè)主要部分，具體原理：首先利用信號(hào)采集模塊即壓力傳感器收集信號(hào)，然后轉(zhuǎn)成電信號(hào)，通過放大器將電信號(hào)放大，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后把該信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。得出被測(cè)物品的重量和總價(jià)，在LCD顯示屏上顯示出來。且能通過矩陣鍵盤修改單價(jià)，單價(jià)信息能夠儲(chǔ)存。電子秤硬件包括六大模塊，第一個(gè)模塊即壓力傳感器模塊、第二個(gè)為放大器模塊、第三個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器模塊、第四個(gè)單片機(jī)模塊、第五個(gè)矩陣鍵盤模塊、第六個(gè)LCD顯示器模塊等組成。各主要模塊及關(guān)系如圖1所示。圖1電子秤硬件結(jié)構(gòu)框圖第3章硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)STC89C52及其電路3.1.1STC89C52單片機(jī)概述STC89C52是由STC公司生產(chǎn)的單時(shí)鐘單片機(jī)，作為一款被廣泛應(yīng)用的微控制器它具有低功率損耗和高性能的優(yōu)勢(shì)。STC89C52內(nèi)核使用經(jīng)典的MCS-51，指令代碼和傳統(tǒng)8051沒有差別，與老式51單片機(jī)相比做了很多改進(jìn)，不僅運(yùn)算速度提升了將近十倍，且添加了不少功能。STC89C52有8K可供編程的Flash存儲(chǔ)器，8位的CPU使得系統(tǒng)更加靈巧，為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)貢獻(xiàn)了靈活有效的方案。3.1.2STC89C52單片機(jī)特點(diǎn)STC89C52單片機(jī)是傳統(tǒng)8051單片機(jī)的加強(qiáng)版，指令代碼與老式51單片機(jī)無差別，工作時(shí)接＋5V電壓，設(shè)計(jì)電路可直接與電腦相連并供電；工作頻率：0～40兆赫茲，實(shí)際電路中工頻能夠達(dá)到48兆赫茲；應(yīng)用程序存儲(chǔ)空間8K字節(jié)；片內(nèi)含有512字節(jié)RAM；內(nèi)置EEPROM，即使在突然斷電的情況下，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失；含有看門狗，防止程序執(zhí)行陷入跑飛和死循環(huán)；有四路外部中斷；工作溫度范圍為0到70度；PDIP封裝。3.1.3STC89C52單片機(jī)管腳及封裝圖2STC89C52引腳圖STC89C52單片機(jī)有DIP、PLC和PQFPC三種封裝形式，本設(shè)計(jì)52單片機(jī)采用40DIP封裝，管腳如圖2所示。3.1.4STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)（1）晶振電路單片機(jī)的正常工作離不了時(shí)鐘電路，所以在單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，晶振是普遍存在的。十八和十九引腳是8051系列單片機(jī)上用來接晶振的兩個(gè)引腳，從電氣特性上來看，晶振電路可以認(rèn)為是把一個(gè)12兆赫茲的晶振與8051單片機(jī)十八和十九引腳相連接，并在外部并聯(lián)兩個(gè)電容元件，兩個(gè)電容的另外一個(gè)端口接地。一般晶振電路并聯(lián)的負(fù)載電容選擇12.5PF或者15PF，考慮到元件引腳可能產(chǎn)生等效電容，這里我選擇的兩個(gè)電容都為30PF。電路圖如圖3所示。圖3晶振電路復(fù)位電路在單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)里，復(fù)位電路是必不可少的，它相當(dāng)于我們使用的計(jì)算機(jī)的重啟功能，當(dāng)電腦在運(yùn)行過程中出現(xiàn)卡死，不能進(jìn)行任何操作時(shí)，往往需要手動(dòng)重啟，強(qiáng)制關(guān)閉掉所有正在運(yùn)行的程序，當(dāng)系統(tǒng)重啟完畢后才能再執(zhí)行我們的任務(wù)。單片機(jī)有時(shí)候在程序運(yùn)行的時(shí)候，也會(huì)出錯(cuò)，這樣就造成系統(tǒng)處于跑飛或者死循環(huán)。這時(shí)候，就需要按下復(fù)位鍵，結(jié)束上述兩種狀態(tài)，重新運(yùn)行程序。圖4復(fù)位電路如圖4所示，當(dāng)進(jìn)行復(fù)位操作時(shí)，必須給RST引腳持續(xù)供電，且要滿足大于復(fù)位規(guī)定的時(shí)間，一般為兩微秒。通過上面的介紹，單片機(jī)的最小系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)成如圖5所示。圖5單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2壓力傳感器模塊本設(shè)計(jì)采用的是電阻應(yīng)變式稱重傳感器，有三個(gè)重要部分，即彈性物體、應(yīng)變片和檢測(cè)電路。它的原理是：當(dāng)把稱重物放在電子秤秤盤上，對(duì)于壓力傳感器模塊來說即彈性體上，此時(shí)因?yàn)閴毫Φ淖饔?，彈性元件隨即產(chǎn)生形變，又由于力的作用與它相連的電阻應(yīng)變片也跟著產(chǎn)生形變，形變會(huì)產(chǎn)生阻值變化，最后經(jīng)過檢測(cè)電路把這一電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這樣就完成了外力作用到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變過程。下面是對(duì)這三個(gè)部分的簡(jiǎn)單介紹。（1）電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片元件構(gòu)造很簡(jiǎn)單，即將金屬電阻絲粘貼在基底上，基底需要用易形變的有機(jī)材料制成。靈敏系數(shù)k是電阻應(yīng)變片的重要參數(shù)之一，它僅與制作電阻絲的材料有關(guān)，而與應(yīng)變片的形狀和大小無關(guān)。k的意義如下：一段泊松系數(shù)為μ電阻絲，設(shè)其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面近似為圓形且半徑是r，橫截面積為S，電阻率記為ρ，它在正常條件下（常溫不受外力）的電阻值記為R，則有(3.1)當(dāng)兩端受力的作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生形變，設(shè)其伸長(zhǎng)L,橫截面半徑減少r，電阻率變化為ρ。對(duì)式(3-1)作微分處理，以求出電阻值該變量，有(3.2)用式(3.1)比上(3.2)，得(3.3)由橫截面積，則，所以(3.4)由材料力學(xué)得(3.5)把(3.4)和(3.5)代入(3.3)，有(3.6)上式表明了應(yīng)變片電阻相對(duì)變化和電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化的關(guān)系。（2）彈性體彈性體一般無固定形狀，它是一種貼合設(shè)計(jì)需求的結(jié)構(gòu)件。有兩個(gè)作用：第一個(gè)是承受外力，使稱重傳感器達(dá)到穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，第二個(gè)是產(chǎn)生應(yīng)變場(chǎng)，這樣可以使應(yīng)變片更好的完成壓力信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。（3）檢測(cè)電路檢測(cè)電路的功能就是將信號(hào)轉(zhuǎn)變的過程，它的原理是將應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)成電壓進(jìn)而輸出。檢測(cè)電路主要運(yùn)用惠斯通電橋，它的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，但因?yàn)榫_和靈敏度都很高，所以常常應(yīng)用于檢測(cè)儀表，此外也被廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)診斷和自動(dòng)控制領(lǐng)域。當(dāng)惠斯通電路被應(yīng)用在稱重檢測(cè)電路中時(shí)，它能夠減小溫度變化帶來的影響，同時(shí)能夠抑制側(cè)向的干擾，使稱重傳感器的補(bǔ)償問題得到很好解決。簡(jiǎn)單的惠斯通電路如圖6。圖6惠斯通電路圖3.3HX711A/D轉(zhuǎn)換器模塊HX711是一種高集成度轉(zhuǎn)換器芯片。內(nèi)部含有穩(wěn)壓源，一來可以給外部傳感器供電，另一方面可以給內(nèi)部ADC提供穩(wěn)壓環(huán)境；芯片內(nèi)部含有外圍電路，這是其他同類型芯片所不具有的；有時(shí)鐘振蕩器，不用外接元器件，通電自動(dòng)復(fù)位，很大程度上簡(jiǎn)化了芯片的初始化過程；有兩個(gè)可供選取的差分電路輸入端，可以有效減少誤差；控制方式簡(jiǎn)單，是數(shù)字式，可以進(jìn)行串口通信，直接把控制信號(hào)有芯片引腳輸入，內(nèi)部的寄存器不需要編程；工作電壓和單片機(jī)相當(dāng)，這樣能很好的兼容本設(shè)計(jì)系統(tǒng)，也易于電路設(shè)計(jì)。3.3.1HX711管腳及封裝圖圖7HX711管腳及封裝圖3.3.4HX711各管腳功能如表1表1電壓測(cè)試結(jié)果管腳號(hào)名稱性能描述1VSUP電源電源：2.6-5.5V2BASE模擬輸出穩(wěn)壓電路控制輸出（不用時(shí)不接）3AVDD電源模擬電源：2.6-5.5V4VFB模擬輸入穩(wěn)壓電路控制輸入（不用時(shí)接地）5AGND地線模擬地6VBG模擬輸出參考電源輸出7INA-模擬輸入通道A負(fù)輸入端8INA+模擬輸入通道A正輸入端9INB-模擬輸入通道B負(fù)輸入端10INB+模擬輸入通道B正輸入端11PD_SCK數(shù)字輸入高電平下的斷電控制和串口時(shí)鐘輸入12DOUT數(shù)字輸出串口數(shù)據(jù)輸出13X0模擬輸入輸出晶振輸入（不用時(shí)不連接）14X1數(shù)字輸入外部晶振輸入15RATE數(shù)字輸入輸出數(shù)據(jù)速率控制16DVDD電源數(shù)字電源：2.6-5.5V3.3.4HX711芯片內(nèi)部原理圖圖8HX711內(nèi)部原理圖3.4矩陣鍵盤模塊人機(jī)交互功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠矩陣鍵盤輸入模塊，本設(shè)計(jì)的電子秤需要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)輸入單價(jià)、清零和去皮功能，鍵盤數(shù)量至少需要13個(gè)，所以選擇了四階矩陣鍵盤。矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì)與獨(dú)立鍵盤相比稍顯復(fù)雜，它的特點(diǎn)是有兩組檢測(cè)線，即行線和列線，按鍵就放置在這兩組線的交叉處。鍵盤電路原理圖如圖9。此電路的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)主要是能夠節(jié)省控制器單片機(jī)的I/O口，使單片機(jī)的串口資源利用合理化，同時(shí)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)變得緊湊。圖9鍵盤電路原理圖鍵盤各按鍵名稱及對(duì)應(yīng)功能如表2。表2鍵盤各按鍵名稱及對(duì)應(yīng)功能各按鍵名稱123A456B789C*0#D各按鍵功能0-9數(shù)字鍵A鍵去皮B鍵清除單價(jià)C鍵校準(zhǔn)按鍵D鍵校準(zhǔn)按鍵*號(hào)鍵為無定義#號(hào)鍵為小數(shù)點(diǎn)3.5LCD顯示模塊LCD液晶顯示屏常常被應(yīng)用在電子設(shè)備的顯示模塊，常見的液晶屏有四種，第一種只能編輯一行（十六個(gè)字符），第二種可以編輯兩行（十六個(gè)字符），剩下的兩種同樣可以編輯兩行字符，每行字符容量分別是二十和四十。電子秤設(shè)計(jì)只需要顯示稱重物體的質(zhì)量、單價(jià)和總價(jià)，所以選擇16*2顯示屏足夠使用。LCD1602分為可背光和不背光兩種，本設(shè)計(jì)選用可背光的16引腳1602顯示屏，各引腳名稱及功能如表4。表3LCD1602引腳及說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS地2VDD電源正極3VL液晶顯示屏對(duì)比度調(diào)整端4RS數(shù)據(jù)/指令寄存器選擇5R/W讀/寫選擇6E使能端7D0雙向數(shù)據(jù)線8D19D210D311D412D513D614D715BLA背光源正極16BLK背光源負(fù)極圖10LCD1602原理圖本設(shè)計(jì)LCD1602和STC89C52單片機(jī)采用直接控制方式連接（另一種是間接控制方式連接），8根數(shù)據(jù)線D0至D7分別與單片機(jī)39到32引腳相連，RS、R/W和EN分別于單片機(jī)的26到28引腳相連。LCD1602的原理圖如圖11。3.6報(bào)警電路模塊為了保護(hù)電子秤系統(tǒng)（主要是稱重傳感器模塊）的正常運(yùn)行，還需要設(shè)置超重報(bào)警電路。當(dāng)所稱物品的重量超過設(shè)計(jì)規(guī)定的5Kg稱量范圍時(shí)，控制器單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。蜂鳴器電路結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，僅需要一個(gè)I/O口進(jìn)行控制，另外需要用三極管（這里采用NPN型9012三極管）做驅(qū)動(dòng)，電路原理如圖11。圖11報(bào)警電路原理圖第4章軟件設(shè)計(jì)4.1開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分，使用C語言進(jìn)行程序的編輯，開發(fā)環(huán)境為KeiluVision4。C語言的層次十分清晰，當(dāng)一個(gè)程序很冗長(zhǎng)復(fù)雜時(shí)，往往可以模塊化編寫，這樣不僅使程序結(jié)構(gòu)明了易懂，而且對(duì)于程序調(diào)試很有利。此外，由于C語言的超強(qiáng)普適性、簡(jiǎn)潔性和結(jié)構(gòu)的完善性，使得它應(yīng)用極為廣泛。KeiluVision4在Keil3的基礎(chǔ)上增添了大量的新功能，且使程序開發(fā)變得更快更有效，操作流暢度更高，更加簡(jiǎn)潔，不管對(duì)于初學(xué)者或者資深使用者都十分友好。如圖12是KeiluVision4操作界面圖。圖12KeiluVision4操作界面4.2軟件設(shè)計(jì)方案4.2.1總體設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)接通電源，并按下開關(guān)按鍵后，單片機(jī)系統(tǒng)首先進(jìn)入延時(shí)狀態(tài)，這樣給了系統(tǒng)創(chuàng)造正常穩(wěn)定電壓的時(shí)間，隨后開始進(jìn)行初始化，將四個(gè)I/O口都置為0xff，即將P0，P1，P2和P3初始化為1。接著定時(shí)器初始化，LCD顯示屏初始化。隨后開始掃描按鍵，先進(jìn)行檢測(cè)，如果有按按鍵操作，單片機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)就照著編寫的程序運(yùn)行相對(duì)應(yīng)的指令。當(dāng)檢測(cè)完成以后，稱重傳感器將被測(cè)物的質(zhì)量信息傳給單片機(jī)，程序繼續(xù)運(yùn)行，在先前輸入單價(jià)的情況下自行計(jì)算總價(jià)，最后通過LCD1602將所有信息顯示出來。總體流程框圖如圖13所示。圖13總體流程框圖4.2.2顯示屏模塊軟件設(shè)計(jì)電路接通電源后，會(huì)進(jìn)行顯示屏LCD1602的初始化，首先會(huì)顯示“WelcomeToUseElectronicScale”并持續(xù)數(shù)秒，接著顯示屏變化，第一行顯示重量和單價(jià)，第二行顯示總價(jià)，初值都為零。隨后掃描按鍵，如果有按按鍵操作，程序運(yùn)行，幾乎同步顯示出單價(jià)，若沒有按鍵則重新初始化顯示，接著稱重傳感器檢測(cè)所稱物品質(zhì)量，如果有物品，通過計(jì)算程序得出總價(jià)，并呈現(xiàn)在顯示屏上，如果沒有放置物品，顯示屏依舊顯示單價(jià)。顯示模塊流程圖如圖14所示。圖14顯示模塊流程圖4.2.3矩陣鍵盤模塊軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)按鍵部分為四階矩陣鍵盤，按鍵部分功能的實(shí)現(xiàn)通過行和列的掃描，原理是每行行線設(shè)成低電平，每列列線設(shè)成高電平，等同于將P3口設(shè)置成0xff。程序運(yùn)行時(shí)，對(duì)列線進(jìn)行不停的檢測(cè)，如果有哪一列由高電平變?yōu)榈碗娖?，表明有按按鍵操作，然后順次把行線由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，以確定哪個(gè)按鍵被按下。隨后執(zhí)行設(shè)定的指令，以此實(shí)現(xiàn)單價(jià)輸入，清零和去皮功能。第5章調(diào)試與實(shí)驗(yàn)5.1系統(tǒng)硬件調(diào)試當(dāng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理圖和PCB圖全部設(shè)計(jì)并畫出來之后，就可以進(jìn)行硬件電路的焊接。焊接完畢后，就要進(jìn)行硬件電路的檢測(cè)。首先檢查電路板有無缺焊漏焊的情況，如果有及時(shí)補(bǔ)焊，如果有元器件在焊接過程中出現(xiàn)損壞，也要果斷更換。排除完上述可見的電路故障之后，要用電表檢查重要連接點(diǎn)，檢測(cè)各連接點(diǎn)或者電路是否出現(xiàn)短路，若有短路及時(shí)處理，避免電路中其它元器件損壞。然后通電，繼續(xù)檢查電路各部分電壓與預(yù)期值有無太大差別，沒有錯(cuò)誤后聯(lián)機(jī)測(cè)試。本設(shè)計(jì)電子秤實(shí)物圖如圖15所示。圖15電子秤實(shí)物圖5.2系統(tǒng)軟件調(diào)試系統(tǒng)硬件調(diào)試無誤后，可以開始軟件的調(diào)試。軟件調(diào)試主要是不斷的進(jìn)行程序語法與邏輯的檢驗(yàn)和糾錯(cuò)過程。在軟件調(diào)試時(shí)，受先要做到的是各子程序模塊的調(diào)試并實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，然后再進(jìn)行各模塊聯(lián)機(jī)，并不斷更改完善程序，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完整功能。5.3測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬軟件調(diào)試完成后，為了檢驗(yàn)電子秤能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)之初預(yù)想的功能，進(jìn)行了三次模擬實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)情況統(tǒng)計(jì)及實(shí)驗(yàn)過程如下：第1組模擬實(shí)驗(yàn)，將20g重的金屬砝碼放在電子秤稱臺(tái)上，不輸入單價(jià)，顯示屏顯示的信息如圖16。第1行顯示砝碼的質(zhì)量是0.020（單位默認(rèn)是kg），單價(jià)為0，第二行顯示總價(jià)，為0。圖1620g砝碼顯示圖第2組模擬實(shí)驗(yàn)，將100g重的金屬砝碼放在電子秤稱臺(tái)上，輸入單價(jià)為6，顯示屏現(xiàn)實(shí)的信息如圖17。第1行顯示砝碼的質(zhì)量是0.100（單位默認(rèn)是kg），單價(jià)為6.0，第二行顯示總價(jià)，為0.6。圖17100g砝碼顯示圖第3組模擬實(shí)驗(yàn)，將20g和100g重的金屬砝碼放在電子秤稱臺(tái)上，輸入單價(jià)為10，顯示屏現(xiàn)實(shí)的信息如圖18。第1行顯示砝碼的質(zhì)量是0.120（單位默認(rèn)是kg），單價(jià)為10.0，第二行顯示總價(jià)，為1.2。圖18120g砝碼顯示圖第4組模擬實(shí)驗(yàn)，先將20g重的金屬砝碼放在電子秤稱臺(tái)上，然后按下去皮按鍵，再把100g重的砝碼放在稱臺(tái)上，同樣輸入單價(jià)為6。第1行顯示砝碼的質(zhì)量是0.100（單位默認(rèn)是kg），單價(jià)為6.0，第二行顯示總價(jià)，為0.6。從四組模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，本電子秤能夠?qū)崿F(xiàn)稱重的最基本功能，此外還可以鍵入單價(jià)，計(jì)算總價(jià)，去皮，并能將信息顯示出來。

第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)本次設(shè)計(jì)的多功能電子秤，是由單片機(jī)作為控制器，外圍電路包括電阻應(yīng)變式稱重傳感器、電子秤專用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、液晶LCD顯示屏、按鍵等幾個(gè)重要模塊。主要工作原理是運(yùn)用單片機(jī)和各模塊的設(shè)計(jì)程序?qū)﹄娐愤M(jìn)行控制，在實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的稱重功能下，增添了許多實(shí)用的功能。使得本設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用操作中更加方便快捷，給日常生活增添了便利。不過需要指出的是，由于時(shí)間和本人所學(xué)知識(shí)不足等條件的制約，本設(shè)計(jì)電子秤還有許多不完善和更待優(yōu)化的地方，所以仍需進(jìn)行很多方面的研究和改進(jìn)。6.2展望作為一種集多種學(xué)科多種技術(shù)于一體的功能性產(chǎn)品，技術(shù)革新總會(huì)推動(dòng)著稱重儀器的發(fā)展。近幾年隨著微電子技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、高精度制造技術(shù)、集成技術(shù)、激光技術(shù)、傳感器技術(shù)和芯片技術(shù)等的高速發(fā)展，測(cè)量計(jì)量同樣出現(xiàn)了新的原理、新的方式和新的設(shè)計(jì)及制造工藝。正是這樣不斷向稱重儀器提出新的要求和理念。如在儀器性能方面，要求更高的可靠性、穩(wěn)定性，簡(jiǎn)單易操作，低能耗和安全性，高精確度等；儀表綜合應(yīng)用及聯(lián)動(dòng)能力逐漸向著智能化，網(wǎng)絡(luò)化等。同時(shí)產(chǎn)業(yè)化后本身要體現(xiàn)出小型化、模塊化。高可靠性。這一特性是體現(xiàn)每個(gè)儀器儀表性能的重要參考指標(biāo)?，F(xiàn)代機(jī)械加工技術(shù)及微加工技術(shù)、電子信息技術(shù)和模塊化生產(chǎn)的快速發(fā)展都為儀表的可靠性提供技術(shù)上的支持。在硬件方面，現(xiàn)代加工技術(shù)的成熟發(fā)展，提高了儀器儀表在惡劣條件下的耐受度、兼容性，其次由于運(yùn)用冗余設(shè)計(jì)和模塊化加工生產(chǎn)，使得儀器在故障或者出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)能迅速找出問題所在，并修復(fù)或者替換掉損壞部分，有時(shí)甚至不會(huì)影響正常測(cè)量任務(wù)的進(jìn)行。在軟件方面，層出不窮的算法