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高精度电子秤设计

2021-05-20 12:50编辑: www.51jrft.com51今日论文网
摘 要本课题设计的这款电子控制系统同市面上大多数相关产品一样,都能够实现重量检测、单价输入、价格计算以及参数显示等功能,所不同的是本课题所设计的这款电子秤系统具有更高的性能指标,为了提升整体的数据处理速度,这款系统在硬件电路方面采用的是STC89C51单片机芯片来作为主控芯片,通过合理的电路结构搭建,使得主控微处理器能够与它片外的LCD1602点阵屏幕、称重传感器和重量检测转换器等器件实现高效高正确性的通信,从而能够保证整个硬件系统高效率工作,而在软件系统方面则通过从上而下的设计方法将每一个功能进行流程图的绘制,将功能执行过程中的重要节点进行分析,大幅度提升程序执行的效率。本课题还通过了行之有效的检验方法将设计结果进行了验证,依照每一条预期设计指标进行验证,验证结果表明系统能够长时间稳定运行。
目录
一、 引言 1
(一) 电子秤的发展背景 1
(二) 电子秤的国内外发展现状 1
(三) 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
(一) 电子秤的方案设计 3
(二) STC89C51单片机简介 3
(三) 称重传感器简介 4
(四) 重量检测转换器简介 4
(五) LCD1602点阵屏幕简介 5
三、 系统硬件设计 7
(一) 最小系统电路设计 7
(二) 重量检测电路设计 8
(三) 参数显示电路设计 9
(四) 电子秤键盘电路设计 10
四、 系统软件设计 11
(一) 电子秤的主程序流程设计 11
(二) 重量传感器驱动子程序设计 11
(三) 液晶显示子程序流程设计 12
五、 实物制作与安装 14
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
电子秤的发展背景
本课题将要设计的是一款能够实现对参数的高清晰显示、待测重量的高精 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: @351916072
度检测和将模拟量转换成数字信号等功能的电子秤系统,这款系统的发展例程非常清晰,它的出现是伴随着电子技术以及微处理器生产技术的发展而发展的,在这个发展过程中它的最大性能受到了大规模集成技术以及CPU处理速度的较大制约。最初电子秤系统的结构功能非常简单,与现如今的微处理器内核架构的智能化系统相差较远,这种最初的系统只能够进行简单的信号接收或者中低速的信号比较等一些初级运算,很难能够实现一些复杂的逻辑运算,从而也就无法实现一些需要借助高运算能力作为前提条件的智能功能,此时的电子秤系统内部电路大部分结构由晶体管等一些基本元器件来进行搭建,由于在电路布局时这些分散的器件之间需要隔开一定的空间间隙,因此在元器件较多时,整个电子秤系统内部的外部体积非常大,所以外部的温度环境因素很容易干扰到系统内部电路的正常工作。现如今的电子秤系统已经发展到了数据处理高速化、性能功能智能化以及电路密度集成化的阶段,整个内部电路架构以高速数字处理芯片作为内部核心,通过具有32位数据处理能力的微处理器芯片实现对整个系统的控制,对于接收信号全部采用数字化处理,由于数字信号比模拟信号具有更高的防干扰优点,所以电子秤系统在整个处理过程能够保持低误码率、高正确率的功能执行。通过对当前市面上大多数电子秤系统进行观察和资料翻阅后可以发现,在电子秤系统发展到当今这个阶段,内部微处理器芯片自身的性能、传感器的性能以及内部程序代码的高效性三个因素决定着电子秤系统的关键核心功能,要实现性能更高的系统,需要同时满足这些条件。现如今的电子秤系统已经实现了大规模的数字化,很少有设计者会再采用传统的模拟电路架构,全数字化架构的优点非常显著,对于系统本身来说,工作性能稳定,极少可能会受到外部环境因素的影响;系统的功能优化非常容易实现,只需要对微处理器芯片内部的程序代码进行重新烧录即可快速的实现产品的更新换代或者缺陷修复,本课题就将以这种数字式的电子秤系统作为研究对象,设计一款满足课题要求的系统。
电子秤的国内外发展现状
电子秤系统最近几年中的发展过程中不断被植入各种新型的传感器,可以说传感器技术的飞速发展正在大幅度的推动电子秤系统的发展脚步,根据一项报告显示,美国哥伦比亚大学的一个电子秤系统研究小组对外公布了他们最新的一项研究成果,他们基于一款高性能电子秤产品的基础上,将该产品所采用的用于采集外部信号的传感器探头摘下后,替换成他们自己研发的一款科技含量更高的新型传感器探头后,由于这个类型的探头与内部微处理器之间采用模拟电压信号进行信号交互,所以替换后可以直接使用。目前电子秤系统在国内的研发团队主要精力主要投入到了如何较为明显的降低这种控制系统的功耗,较为行之有效的方案是使用具有休眠模式的主控芯片。
本文主要研究内容
本课题的主要内容是在提出基于STC89C51单片机的电子秤系统课题后,对课题最终能够实现的功能指标进行了反复推敲,力图能够在现有知识水平的前提下将这款电子秤系统的性能达到最大化,结合目前市面上大多数电子秤系统所能实现的功能指标,本课题将要实现如下预期功能指标:能够通过与STC89C51单片机之间的并行接口实现待显示数据交互,将电子秤检测到的重量、价格以及总金额等数据显示在屏幕上;能够实现不低于1g检测精度的重量传感器驱动电路设计,在STC89C51单片机的控制下实现快速的测量,能够实现0~10kg重量的快速测量;能够实现对待测物体高达24位分辨率的采集,并且能够将采集结果以数字信号形式送入到STC89C51单片机中进行使用。
方案设计及元器件选择
电子秤的方案设计
本课题设计的这款采用STC89C51单片机微处理器来作为控制器的电子秤系统在方案方面将采用下图中的系统结构框图的架构来实现,在设计方案方面采用了自上而下的设计思路,即将所有要实现的预期功能指标划分成单独的功能模块,通过对各个功能模块的分别设计,最后按照下图中的架构连接关系实现汇总,如下图的架构框图所示,STC89C51单片机最小系统将作为核心部分,其周围的各个功能模块的作用可以描述为:按键模块由16个机械按键组成,用于实现单价等参数的输入;压力传感器用于实现对重物重量的感应;AD转换器用于实现对压力传感器输出的直流电压进行采集,并将采样结果以24位数字信号传送给51单片机;显示器用于实现对单价、总价的显示。

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