[工学]多功能电子计价秤设计.doc
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1、石家庄铁道大学四方学院毕业设计多功能电子计价秤设计The Design of Multifunction Electronic PriceComputing Scale 2011 届 电气工程 系专 业 自动化 学 号 学生姓名 指导教师 刘扬 完成日期 2011年5 月 25 日毕业设计成绩单学生姓名 学号 班级 专业自动化毕业设计题目多功能电子计价秤设计指导教师姓名刘扬指导教师职称讲师评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩:院长(主任) 签字:年 月 日毕业设计任务书题目多功能电子计价秤设计学生姓名 学号 班级 专业自动化承担指导任务单位电气工程系导师姓名刘扬导师职称讲师
2、一、主要内容单片机stc89系列实现电子秤功能,驱动LCD屏幕显示结果。二、基本要求1.单片机完成电子秤功能,可输入单价并计算总和。2.使用压力传感器和AD变换器采集重量信息。3.使用Keil C编程,实现相关逻辑控制。4.电路原理图设计。5.提出系统设计框图,提出相应的解决方案。6.需单片机和芯片,开发电路板以相关传感器,价格200元。三、主要技术指标1.电压直流5V,工作电流小于500mA。2.完成主要功能。3.电路原理图。4.论文正文不少于1.5万字,查阅文献资料不少于10篇,其中外文文献2篇以上,翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。四、应收集的资料及参考文献1.C语言程序设计
3、刘卫国 中国铁道出版社2.传感器应用电路400例 王煜东 中国电力出版社3.单片微型计算机原理及接口技术 高峰 科学出版社4.传感器原理及应用 张洪润 清华大学出版社五、进度计划1第1周-第2周 调研、收集材料,完成开题报告;2第3周-第4周 分析、确定方案;3第5周-第11周 设计系统、编写单片机程序;4第12周-第15周 撰写论文;5第16周 完善论文,答辩。教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目多功能电子计价秤设计学生姓名 学号 班级 专业自动化一、本课题的研究背景近年来,电子秤已经愈来愈多的参与到数据处理和过程控制中,现代称重技术和数据系统已经成为工艺制造、储运技术、预包装
4、技术、收货业务以及商业销售领域中不可或缺的一部分。电子秤采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置,才能满足并解决现实生活中提出的“快速、准确、连续、自动”称量要求,同时有效地消除人为误差,使之更符合法制计量管理和工业生产控制的应用要求。二、国内外研究现状随着科学技术的飞速发展,我国的电子产品的发展也是日新月异。电子秤的发展技术从静态向动态称重发展,计量方法从模拟测量向数字测量发展;测量特点从单参数测量向多参数测量发展。特别是对快速称重和动态称重的研究应用,但总体来说我国产品的数量和质量与发达国家还有较大差距,其主要差距是技术和工艺不够先进,工艺装备与测量仪表老化,开发能力不
5、足,产品的品种规格少,功能不全,稳定性和可靠性较差等。目前国际化的趋势是电子秤向小型化,模块化,集成化,智能化,其技术性能趋向于速率高,准确度高,稳定性该,可靠性高等,其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的智能化电子秤。三、论文进行的主要工作中心总控部分:采用AT89S52作为主控芯片。它比AT89C51多了一个计数器/定时器,一倍的ROM程序存储空间,一倍的RAM数据存储空间。输入部分:利用I/O口直接连接的矩阵式键盘,采用中断或查询方式,注意按键的消抖处理, 实现方便编程容易。设有数字键、去皮键、清除键、确认键。显示部分:采用LCD1602液晶显示。压力传感器:采用电阻应变式压力
6、传感器,内部线路采用惠斯登电桥,内置温度补偿,经过零点平衡校正,电路简单,稳定性好,精度和灵敏度较高,对测量环境要求不太严格。放大电路:采用三级运算放大电路。差动输入阻抗高,偏置电流低,温度稳定性良好。A/D转换:选用ADC0832。芯片转换时间短,转换速度快,稳定性能强,性价比高。四、采用的方法、手段当物体放在秤盘上时,压力施给传感器,该传感器发生形变,从而使阻抗发生变化,同时使用激励电压发生变化,输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到AT89S52。AT89S52根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示屏。直至显示这种结果。五、预期达到
7、的结果利用单片机完成电子秤功能,能实现基本功能。能用键盘设置单价,液晶显示重量、单价、总额等信息,具有修改功能和去皮功能。指导教师签字时 间 年 月 日摘要质量是测量领域中的一个重要参数,称重技术自古以来就被人们所重视。其中秤是最普遍、最普及的计量设备,而电子秤取代机械秤是科学技术发展的必然规律。低成本、高智能化的电子秤具有极其广阔的市场前景。为了满足电子秤测量精确、价格低廉,设计了本系统。本系统采用单片机AT89S52为控制核心,实现了电子秤的基本控制功能。数据采集部分由电阻应变式传感器、三端稳压集成电路7805、三级运算放大电路LM358、双通道8位分辨率A/D转换芯片ADC0832组成。
8、显示部分采用LCD1602,且利用矩阵键盘作为系统的输入部分。该电子秤利用电桥测量原理,将传感器阻值转换为电压值,经过放大电路将电压放大,通过确定输出电压和标准重量的关系,形成一台原始电子秤。将此输出电压经过A/D转换,送入单片机AT89S52处理,控制液晶屏显示称量结果。应用单片机C语言实现设计要求,操作简单,应用方便。主要功能有显示重量、单价设定、计价、去皮。关键字:AT89S52数据采集电阻应变式传感器A/D转换液晶显示AbstractQuality is an important parameter of the Measurement fields since the ancient
9、 time, weighing technology is paid great attention by people. Scale is the most common and most popular measuring equipment, so electronic scale replaces mechanical scale is the necessity of the development of science and technology law. Low cost, high intelligent electronic scale is extremely wide
10、prospect of market. In order to meet its measurement precision and low cost, we design the system. The system uses the monolithic integrated circuit AT89S52 as control core and realizes the basic electronic control functions. Data acquisition is composed of the resistance strain sensor, three end 78
11、05, integrated circuit voltage amplifier circuit LM358 three-level operations, double channel eight resolution A/D conversion chip ADC0832 composition. The showing part adopts LCD1602 and uses the keyboard as the system input matrix part. The electronic scale uses micro-electronic bridge measuring p
12、rinciple, converting the resistance sensor to voltage values. It uses amplified circuit to amplify voltage. By identifying output voltage and standard weight relationship, a primitive electronic scale is formed. After A/D conversion, output voltage sent into AT89S52 processing, it controls the displ
13、ay on the LCD panel weighing results. Applying single-chip C language implementation design requirements, we get its simple operation and convenient use. Its main functions are to show weight, unit price setting, list price, peel them. Keywords:AT89S52Data AcquisitionStrain sensorA/D converterLCD目录第
14、1章绪论11.1研究背景及意义11.2国内外发展现状11.3本论文主要研究内容21.3.1主要内容21.3.2基本要求21.3.3主要技术指标3第2章多功能电子计价秤总系统设计42.1中心总控部分的选择42.2显示部分的选择42.3键盘的选择42.4传感器的选择52.5放大电路的选择52.6A/D转换电路的选择5第3章多功能电子计价秤硬件设计63.1系统总框图及实物图63.2采集电路的设计73.3中心总控部分73.4称重传感器93.5信号放大模块123.6稳压模块133.7A/D转换模块133.8键盘电路153.9液晶显示15第4章多功能电子计价秤软件设计184.1主程序的流程图184.2数据
15、采集模块184.3键盘扫描模块194.4液晶显示模块20第5章结论与展望225.1结论225.2展望23参考文献24致谢25附录26附录A外文资料翻译26附录B多功能电子计价秤设计电路图38附录C程序39I石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章绪论1.1研究背景及意义随着时代科技的迅猛发展,微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代,使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平等方面发生了巨大变化,并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统,使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。作
16、为重量测量仪器,智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确,测量速度快,易于实时测量和监控的巨大优点,并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称,成为测量领域的主流产品。称重技术自古以来就被人们所重视,作为一种计量手段,广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域,与人民的生活紧密相连。电子秤是电子衡器中的一种,衡器是国家法定计量器具,是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备,衡器产品技术水平的高低,将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表,而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分,推进了工业生产的自动化和管理的现代化,它起到
17、了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域,取得了显著的经济效益。因此,称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。目前,台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍,但存在较大的局限性:体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。但是在市场测量中还没有出现人们所期待的电子秤。多年来,人们一直期待测量准确、价格低廉的电子秤投放市场。为了满足电子秤既要精确测量又要价格低廉,设计了本系统。1.2国内外发展现状随着第二次世界大战的后经济的复苏,为了把称重技术引入到生产工艺过程中去
18、,对称重技术提出了新的要求,希望将称重过程实现自动化,为此电子技术不断的渗入到衡器制造业中。在1954年使用了带新式打印机的倾斜杠杆式秤,其输出信号能控制商用结算器,并且用电磁机构与代替人工操做的按键与办公机器连用。在1960年开发了与衡器相连的专门称重值打印机。当时的带电子装置的衡器其称量工作是机械式的,但与称重有关的显示、记录、远传式控制器等功能是电子方式的。电子秤的发展过程与其他事物一样,也经历了由简单到复杂、由粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化、由单一功能到多功能的过程。特别是近30年来,工艺流程中的现场称重、配料定量称重、以及产品质量的检测等工作都离不开能输出电信号的电子衡器。
19、这是由于电子衡器不仅能给出质量或重量的信号,而且能作为总系统的一个单元来承担着控制和校验的功能,从而推进工业生产和贸易交往的自动话和合理化。近年来,电子秤已经愈来愈多的参与到数据处理和过程控制中,现代称重技术和数据系统已经成为工艺制造、储运技术、预包装技术、收货业务以及商业销售领域中不可或缺的一部分。随着称重传感器各项性能的不断突破,为电子秤的发展奠定了基础,国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称量准确度的电子秤,并在70年代中期约对75%的机械进行了机电结合时的电子化改造。中国的科技技术近几年来飞速发展,我国的电子产品的发展也是日新月异。电子衡器从最初的机电结合型发展
20、到现在的全电子型和数字智能型,制造技术及应用也得到了新发展。电子秤的发展技术从静态向动态称重发展,计量方法从模拟测量向数字测量发展;测量特点从单参数测量向多参数测量发展。特别是对快速称重和动态称重的研究应用,但总体来说我国产品的数量和质量与发达国家还有较大差距,其主要差距是技术和工艺不够先进,工艺装备与测量仪表老化,开发能力不足,产品的品种规格少,功能不全,稳定性和可靠性较差等。针对这些问题我们也做出了相应的调整,赶上国际形势,目前国际化的总发展趋势是;小型化,模块化,集成化和智能化,其技术性能趋向于速率高,准确度高,稳定性高,可靠性高,其功能趋向于称重计量的控制信息和非控制信息的并重。智能化
21、功能就向着综合性和组合性方向发展。1.3本论文主要研究内容1.3.1主要内容采用单片机AT89S52为控制核心,由电阻应变式传感器、三端稳压集成电路7805、三级运算放大电路LM358、双通道8位分辨率A/D转换芯片ADC0832完成数据采集,矩阵键盘输入,LCD1602显示结果。1.3.2基本要求(1)单片机完成电子秤功能,可输入单价并计算总和。(2)使用压力传感器和AD变换器采集重量信息。(3)使用Keil C编程,实现相关逻辑控制。(4)提出系统设计框图和原理图,提出相应的解决方案。(5)需单片机和芯片,开发电路板以相关传感器,价格200元。1.3.3主要技术指标(1)系统供电电压:直流
22、5V。(2)工作电流:小于500mA。(3)单片机stc89系列实现电子秤功能。(4)LCD屏幕显示结果。第2章多功能电子计价秤总系统设计2.1中心总控部分的选择方案一:采用凌阳单片机。功能强、效率高,但是价格比较高。凌阳单片机含有语音识别模块,在本次设计中用不到。并且提供的按键过少,所能实现的功能完全可以由AT89S52实现。方案二:采用AT89S52作为主控芯片。技术比较成熟,应用广泛,并且AT89S52比AT89C51多了一个计数器/定时器、一倍的ROM程序存储空间、一倍的RAM数据存储空间,因此使用该单片机可以实现要求的基本功能。方案三:采用可编程逻辑器件1作为控制器。由于该系统不仅要
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