电子称

单片机技术及其应用原理

课 程 设 计 报 告

设计题目： 基于单片机的电子称设计 专业年级： 10电子信息工程本科 指导教师： 曲培树 小组成员: 张 琳 201000802033 许孟君 201000802037

董晓亚 201000802080 教学单位：物理与电子信息学院 成 绩： 完成时间：2012.07.02

目录

摘要 ..................................................... 1 一、设计要求 ............................................. 2 二、设计过程 ............................................. 2 2.1 方案设计 .......................................... 2 2.2 器件选择 ......................................... 4

2.3

系统电路设计 ....................................... 5

2.3.1 传感器 ................................................ 5 2.3.2 前级放大器部分 ........................................ 9 2.3.3 信号转换 ............................................. 11 2.3.4 控制单片机的选型 ..................................... 14 2.3.5 显示模块 ............................................. 15 2.3.6 键盘输入 ............................................. 19 2.3.7 电源模块 ............................................. 20

2.4 软件设计 .......................................... 22

2.4.1主程序流程图 ......................................... 22

2.4.2 子程序设计 ........................................... 23

三、结果分析 ............................................ 26 四、设计总结 ............................................ 26

4.1 存在的问题 ................................................ 26

4.2

个人体会 .................................................. 27

参考文献 ................................................ 27 附录 .................................................... 29

基于单片机的电子称设计

摘 要

电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。它与我们日常生活紧密结合成为一种方便、快捷、称量精确的工具，广泛应用于商业、工厂生厂、集贸市场、超市、大型商场、及零售业等公共场所的信息显示和重量计算。

电子称主要以单片机作为中心控制单元，通过称重传感器进行模数转换单元，在配以键盘、显示电路及强大软件来组成。电子称不但计量准确、快速方便，更重要的自动称重、数字显示，对人们生活的影响越来越大，广受欢迎。

本系统针对电子称的自动称重、数据处理等进行了设计和制作。为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换、计算问题进行了研究，讨论了单片机控制系统中关键的计算问题。本文在给出智能电子称硬件设计的基础上，详细分析了电子称的软件控制方法。单片机控制的电子称结构简单，成本低廉，深受人们的喜爱，本文将对此进行详细讨论。

关键词：电子称；单片机；称重传感器

１

一、设计要求

（1）设计一款电子秤，用LED液晶显示器显示被称物体的质量

（2）可以设定该秤所称的上限 （3）当物体超重时，能自动报警

二、设计过程

2.1 方案设计

在设计系统时，针对各个模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下几种： 方案一 数码管显示：

结构简图如下：

图2.1 数码管显示方案

此方案利用数码管显示物体重量，简单可行，可以采用内部带有模数转换功能的单片机。由此设计出的电子秤系统，硬件部分简单，接口电路易于实现，并且在编程时大大减少程序量，在电路结构上只有简单的输出输入关系。缺点是：硬件部分简单，虽然可以实现电子称基本的称重功能，但是不能实现外部数据的输入，无法根据实际情况灵活地设定各种控制参数。由于数码管只能实现简单的数字和英文字符的显示，不能显示汉字以及其他的复杂字符，不能达到显示购物清单的要求。又因为采用了具有模数转换功能的单片机，系统电路过于简单，系统硬件的扩展必受到限制，电子秤的功能过于单一，达不到设计的标准。 方案二 在前一种方案的基础上进行扩展，增加一键盘输入装置，增加外界对单片机内部的数据设定，使电子称实现称重计价的功能。

结构简图如下图所示：

２

图2.2 带有键盘输入的结构简图

此方案设计的电子秤，可以实现称物计价功能，但是局限于数码管的功能，在显示时只能显示单价、购物总额以及简单的货物代码等。在显示重量时，如果数码管没有足够的位数，那么称量物体重量的精度必受到限制，所以此方案需要较多的数码管接入电路中。这样在处理输入输出接口时需要另行扩展足够多的I/O接口供数码管使用，比较麻烦。

方案三 前端信号处理时，选用放大、信号转换等措施，尤其在显示方面采用具有字符图文显示功能的LCD显示器。这种方案不仅加强了人机交换的能力，而且满足设计要求，可以显示购物清单、所称量的物体信息等相关内容。

结构简图如下图所示：

图2.3 LCD显示的方案

目前单片机技术比较成熟，功能也比较强大，被测信号经放大整形后送入单片机，由单片机对测量信号进行处理并根据相应的数据关系译码显示出被测物体的重量。单片机控制适合于功能比较简单的控制系统,而且其具有成本低,功耗低,体积小算术运算功能强,技术成熟等优点。但其缺点是外围电路比较复杂,编程复杂。使用这种方案会给系统设计带来一定的难度。 方案四 采用现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心

采用现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心，利用EDA软件编程，下载烧制实现。系统集成于一片Xilinx公司的SpartanⅡ系列XC2S100E芯片上，体积大大减小、逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围广等特点，可实现大规模和超大规

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