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目 次
1 绪论 ................................................................ 1 1.1 称的发展 .......................................................... 1 1.2 基于单片机的电子称的基本思想以及系统结构 .......................... 1 1.3 本课题研究的难点 .................................................. 1 2 基于单片机电子称的概述 .............................................. 3 2.1 电阻应变式传感器的工作原理 ........................................ 3 2.2 桥式测量电路的工作原理 ............................................ 3 2.3 模数转换器A/D的选择 .............................................. 5 2.4 键盘的选择 ........................................................ 6 2.5 液晶显示器的选择 .................................................. 6 2.6 本章小结 .......................................................... 7 3 基于单片机电子称设计的硬件系统设计 .................................. 8 3.1 全桥式压力传感器 .................................................. 8 3.2 模数转换（A/D）-HX711 ............................................. 9 3.3 模拟信号的放大 ................................................... 11 3.4 4*4矩阵式扫描键盘 ................................................ 11 3.5 数据的处理核心-单片机（STC89C52RC） .............................. 13 3.6 数据的输出显示-LCD1602 ........................................... 16 3.7 超重报警电路 ..................................................... 17 3.8 本章小结 ......................................................... 18 4 软件系统结构 ....................................................... 19 4.1 系统主程序流程图 ................................................. 19 4.2 LCD1602显示流程图 ................................................ 20 4.3 键盘按键扫描流程图 ............................................... 20 4.5 本章小结 ......................................................... 21 5 软件仿真 ........................................................... 22 5.1 在proteus 中的仿真 ............................................... 22 5.2 仿真结果显示 ..................................................... 23 5.3 本章小结 ......................................................... 24 6 硬件调试 ........................................................... 25 6.1 调试过程中出现的问题及解决方法 ................................... 25 6.2 本章小结 ......................................................... 28 结 论 ................................................................ 29
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致 谢 ................................................................ 30 参 考 文 献 ........................................................... 31 附录A C语言程序 ..................................................... 32 附录B 系统总原理图 ................................................... 42
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1 绪论
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电子称在市面上的应用相当广泛，人们的生活中是随处可见，在超市购物或者农贸市场买菜，几乎是人们生活中的必要工具，基于单片机的电子称，是借助微型单片机的数据处理，将我们所需要的信息在显示屏中输出，一目了然。
1.1 称的发展
计量与计价是在生产生活与贸易流通中一个重要的环节。称重设备或衡器则是不可或缺的计量工具。随着工农业生产发展和商品流通规模不断扩大，称重设备需求也在不断增加，机械式杠杆称在当今高负荷的使用中己经逐渐被淘汰。所以称重设备不但要显示称重结果，而且也得满足计价的功能，最好是显示更多的附属功能，产品的种类等等。
现在社会的发展之快，称重技术的不断发展也体现出社会的发展。科技上的更新瞬息万变，称重技术的革新速度也反应时代的变化，总的来说，经历了四个阶段，机械部件组成的传统机械称到使用由电子电路和部分机械元件组成的机电结合称，由于集成电路的高速发展为目前的单片机系统设计的电子计价称奠定了基础[2]。
1.2 基于单片机的电子称的基本思想以及系统结构
基于单片机的电子称的基本思想是以一个标准的、通用的、模块化的硬件平台为依托，C语言被用为编程语言，采用压力传感器集成模块，模拟-数字（A/D）转换模块，行列式扫描键盘模块，信号数据处理单片机（STC89C52RC）模块，液晶显示模块（LCD1602）。
数字式电子称通常采用电阻应变式传感器作为数据媒介，通过传感器将需要称重物品的重量转变成电压输出，经放大器电压放大后，再经过模数（A/D）转换电路将电压变化的信息转变成相关的数字信息去处理，再由矩阵式键盘输入称重物品的单价之后由单片机完成最后的数据计算处理任务，数据处理之后再经由显示电路显示出被称量重物的物重信息[3]。
1.3 本课题研究的难点
第一，桥式电路是压力传感器最常选用的传感器，在二分之一桥和全桥之间做出选择。
第二，由于压力传感器的输出电压比较小，对于低精度A/D而言需要加放大器来
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提高精度来降低误差，而高精度的AD可选用万能可编程放大器，自动选择。
第三，课题要求精度达到0.1%，既要满足精度的要求，也需要考虑在实际生活中的应用。
第四，矩阵式键盘通过什么样的扫描方式将按下的键值和按键功能体现出来。 第五，当称盘上的物重超出了所设定的5Kg的最大重量或者是在电子称的托盘空载的情况下，报警蜂鸣器能否正常工作。
第六，在数字电子称工作的开始，托盘有其自身的重量，去皮也是重要的环节之一。
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2 基于单片机电子称的概述
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电源电路、单片机最小系统、1602LCD显示电路、蜂鸣器报警电路、4*4键盘扫描电路和压力传感电路(HX711采样）6个部分组成了电子称的系统，如图2.1所示。
压力传感器放大电路AD转换电路按键控制单片机显示
图2.1 基于单片机的电子称系统框图
由上图可以看出整个电子称系统的工作流程由压力传感器测得物重信息并转换成电压信号，由于其感测的电压微小，低位数的ADC转换的精度有限制，产生较大误差，增加了放大电路对压力传感器的输出信号的处理，ADC则是对放大信号进行模数转换处理，转换成单片能够识别的数字信号，键盘则是电子称的物品价格的输入器件，最后显示价格，重量和总价。
2.1 电阻应变式传感器的工作原理
应用最广泛的的压力传感器是电阻应变式传感器，在弹性敏感元件上黏贴电阻应变片，能够测量位移、压力、加速度等参数，作为最主要的测量手段的传感器[5]，它具有以下独特的特点：
使用方便，结构简单，稳定性好，可靠性高；适用于测试过程中的自动化和遥测、多点同步测量。阻应变式传感器借助弹性敏感元件上粘贴电阻应变片，电阻应变片由于外界给与的压力使得弹性敏感元件产生的应变，所以电阻应变的电阻值也产生相应的变化，电阻值发生的变化从而相应的的输出电压值也会产生相应的变化[5]。
2.2 桥式测量电路的工作原理
众所周知，外界环境因素对实验的影响无可避免的，从而会使电阻值发生改变，温度导致的变化与弹性敏感元件应变电阻值的变化在同一个数量级，所以应当采取措施克服温度误差桥式测量电路[5]。
桥路补偿法补偿非线性误差的优点是：方法简单，在常温下补偿的效果较好，也会存在缺点：如果温度之间的差值太大，就会导致补偿片与工作片温度不在相同的测量范围，补偿的效果也就不甚理想[5]。