1、基于AT89C51单片机的电子计价秤的设计与实现学 生 姓 名：专 业：电子信息工程学 号：指 导 教 师：本课题的研究目的v称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于各个领域，但是随着微电子技术的应用，传统的机械称重工具已经满足不了人们的要求。电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐，所以电子称替代机械称是发展的趋势。系统硬件方案设计 本次设计包括以下几个模块v称重模块 v信号放大模块 vV/F转换模块 v控制模块 v键盘模块 v显示模块 v电源模块设计结构简图 称重模块v电阻应变式传感器 电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应
2、，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻是应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。v应变式传感器优点1：应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。2：分辨力和灵敏度高，精度较高。3：结构轻小，对试件影响小，对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。4：商品化，使用方便，便于实现远距离、自动化测量。电阻应变式传感器原理v据传感器理论可知,设一长为L、截面积为S、电阻率为 ，的电阻丝，已知其阻值为 当电阻丝 L方向两端有机械应力F时，,l,s都会
3、发生变化，从而导致电阻发生变化，产生电压。slR信号放大模块v经由传感器或敏感元件转换后输出的信号一般电平较低；经由电桥等电路变换后的信号亦难以直接用来显示、记录、控制或进行信号转换。为此，测量电路中常设有模拟放大环节。信号放大模块v仪表放大器INA126 该芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，并且具有体积小、功耗低、精度高、噪声低、输入偏置电流低及外部接口简单等特点。INA126vINA126在外接电阻RG时，可实现51000范围内的任意增益；工作电源范围2.318V；最大电源电流为1.3mA；最大输入失调电压为125V；频带宽度为120kHz（在G=1
4、00时）。放大电路设计V/F转换模块vV/F控制的原理是产生一个震荡频率的电路叫做压控震荡器，是一个压敏电容，当受到一个变化的电压时候它的容量会变化，变化的电容引起震荡频率的变化，产生变频。V/F转换芯片LM331 LM331 内部由输入比较器、定时比较器、RS 触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。LM331电路设计控制模块v主控芯片AT89C51vAT89C51单片机特点能与MCS-51 兼容，有 4K字节可编程闪烁存储器，寿命能够达到1000写/擦循环，全静态工作：0Hz-24MHz，三级程序存储器锁定，1288位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器
5、/计数器，5个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。单片机最小系统键盘模块44行列结构可构成16个键的键盘 显示模块vLCD1602字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式vLCD1602电路图电源模块v系统需要多种电源，单片机需要5V电源，运放需要5V，V/F转换器需要12V，传感器需要5V以上的线性电源。电源模块设计v此次设计的稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成。电源电路图系统软件方案设计v电子称软件设计均采用模块化设计，整个程序包括主程序、定时中断程序、INT0中断程序按键程序、数据处理子程序(双字节乘法、二
6、一十进制转换程序及逆转换程序)、LCD十六位液晶静态显示子程序等模块。电子计价秤的软件设计思路说明如下：主程序的作用为程序初始化，计算单价*单重(单价和单重分别在定时中断程序和INT0外部中断程序中获得)，并时时显示十进制的单重，单价，总价。设定T0为计数工作方式，T1为定时工作方式。其中R0为标志位寄存器当为00H时为正常显示方式。并赋值重量计算RAM区和显示RAM区。在INT0外部中断程序中，采样单价并赋值单价计算。主程序流程图V/F转换子程序vV/F转换子程序主要是指在系统开始运行时，把称重传感器传递过来的模拟信号转换成数字信号并传递到单片机所涉及到的程序设计。显示子程序v显示子程序主要
7、是来判断是否需要显示,以及如何去显示,也是十分重要的程序之一。键盘扫描子程序 v键盘电路设计成4X4矩阵式，在程序中可以先判断按键编码，然后根据编码将键盘代表的数值送到相应的存储单元，再进行功能选择或数据处理。设计总结v首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号经V/F转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中，再经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物体的重量。信号处理部分对软件的设计要求比较高，系统的大部分功能都需要软件来控制。在扩展功能上，本设计增加了一个过载报警提示。课程设计结果v电子称基本达到设计要求，系统开机能显示单价、单重、总价。输入采用12键键盘来实现，分为数字键：0-9，1个小数点，1个输入控制键。量程为4.5kg，超过量程能自动报警。在04.5kg范围内线性度较好。v 精确度有待改善，测量误差范围在2%以内。感谢各位老师！
