基于51单片机的称重系统设计.pdf

杭州电子科技大学设计报告课程名称：短学期课程名称：短学期 PCBPCB 电路设计电路设计学生姓名：学生学号：学生班级：专业：实验日期：基于基于 5151 单片机的称重系统设计单片机的称重系统设计设计要求：设计要求：1.89C52 单片机最小系统的构成及设计；(包括：时钟、复位、电源、单片机、按键和显示等)2.在此基础上完成称重系统的设计，称重量程为 080 吨，误差正负 100kg。A A 为称重系统选择合适的4个压力传感器，注意量程和误差。B 设计放大电路，以便单片机对其信号进行后续处理。C 用 7 段数码管或其他显示模块进行重量的显示，单位为：kg。D D 根据应用场合设计扩展功能（加分选做设计部分）根据应用场合设计扩展功能（加分选做设计部分）系统流程图系统流程图:压力传感器采集信号放大器放大模拟信号转换A/D复位晶振电源系统51 单片机MAX232上位机按键调节数码管显示蜂鸣器主要设计内容和功能：主要设计内容和功能：本设计研究的是一基于 51 单片机的称重系统，称重范围为 0 到 80 吨，承重范围较大，可以广泛地运用于汽车过磅，货物称重，也可以用来测体重。本设计主要通过压力传感器采集货物重量信息，产生电压信号，通过运算放大器的放大，再经过一系列的 A/D 转换、单片机的处理，把货物的重量显示到数码管上。如果有需要，也可以通过串口通信模块把数据到 PC 上位机中，再由计算机分析处理数据。本设计可以通过按键来选择称重的最大量程，如果超过选择的最大量程，则会有蜂鸣器发出警报。方案论证：方案论证：传感器：压力传感器选用 MPX2200压强为 200KPa 时对应的最大电压为 40mv，所以传感器底座面积设置为1 平方米。40mv时对应的重量为 20 吨。放大器设计：量程为 80 吨，最大电压对应20 吨，故需要4 个放大器，由于器件及参数限制，输出电压为 4V 左右，最大输入电压40mV,故放大倍数为 100 倍。故电阻成 100 倍关系。传感器采集的信号从 Header2 端口输入。仿真结果：从图中可以看到增益为 101 倍。A/D 转换：因为设计要求为误差100kg,最大电压时对应重量为20 吨，201000/100=200。28=256200。故采用 8 位 A/D 转换器。本设计可以采用ADC0809 转换器。ADC0809 各引脚说明：IN0IN3：从四个运放接四路模拟量输入。D0D7：8 位数字量的输出，D0D7 分别接单片机的 P10P17 端。ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一路。ALE：地址锁存允许信号，输入端，高电平有效。START：A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns 宽）使其启动（脉冲上升沿使 0809 复位，下降沿启动 A/D 转换）。EOC：A/D 转换结束信号，输出端，当A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE：数据输出允许信号，输入端，高电平有效。当 A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz。REF（+）、REF（-）：基准电压。VCC：接+5V 电源。GND：接地。按键设置：两个按键分别接单片机的P06 和 P07 I/O 口。当按键没有按下，I/O 口端的信号为高电平；当按键按下，I/O 口端的信号为低电平，当单片机采集到低电平信号，根据程序做出调节量程的相关反应。数码管显示：因为本设计要求测量重量范围为 0 到 80 吨，且可以测量较小的重量，如体重（约为几十千克），所以对显示的位数要求较高，故采用六个八段数码管（最小可以显示到0.1kg）。因为数码管位的显示要用掉单片机的 8 个 I/O 口，控制显示位又要用掉 6 个 I/O 口，对单片机的资源消耗较多，为节省单片机资源可以使用一个74LS138 数据选择器，用 3 个 I/O 口来控制 6 个数码管的显示，这样就可以节约3 个 I/O 口。拓展功能：超重报警：当测量的重物超过设置的量程，蜂鸣器报警。用蜂鸣器的一段接 VCC，另一端接PNP 三极管的发射极，三极管的基极通过一个电阻再接单片机的一个 I/O 口，三极管的集电极接地，这样就可以通过单片机 I/O 口的高低电平实现对蜂鸣器的控制。串口通信：本设计中通讯模块的主要功能是将 STC89C52 单片机采集到的数据，通过串口传输到RS-232 中，最后在上位机中得以显示。由于标准串口的电平规定是接收时电平范围在+/-3+/-15V 之间，发送时电平范围在+/-5+/-15V 之间，而一般单片机系统的工作时候的电压是+3.3V 或+5V，由于单片机的电平输出范围并不能满足一般的标准串口电平的基本要求，所有串口端口不能直接与PC 上位机的串口端相连接，若要进行连接，则必须对单片机系统的工作电压经过电平转换。所以必须要经过 MAX232 芯片进行电平转换。模块图如下：MUC 的串口MAX232PC 机串口本设计采用的 MAX232 芯片是美国公司为电脑的 RS-232 标准串口专门设计的单电源电平转换芯片，使用的是+5V 单电源供电。MAX232 芯片的引脚功能图如下图所示。MAX232 引脚功能分为三个部分，分别为电荷泵电路部分、数据转换通道部分和供电部分。电荷泵电路部分由电容和 1、2、3、4、5、6 引脚构成，其功能是给 RS232 的串口两个+12V 和-12V 的电源。数据转换通道部分又分成第一数据通道和第二数据通道，其中第一数据通道是由 11、12、13、14 引脚构成，而第二数据通道是由 7、8、9、10 引脚构成，TTL/CMOS的相关数据从 11 引脚、10 引脚输入，由芯片功能转换成为RS232 数据，再从7 引脚、14 引脚送到电脑串口插头中；随后电脑串口插头的 RS232 数据由 13 引脚、8 引脚输入再转换为TTL/CMOS 的数据后，从 12 引脚、9 引脚进行输出。供电部分由15 脚和 16 脚组成，15 引脚接地，16 引脚接+5V。供电系统：由于本系统中元器件所需要的最大电压为+/-12V（运算放大器 OP37AZ），本设计采用+/-12V 供电。又由于该系统中单片机及AD 转换芯片及液晶显示器所需供电电压均为5V。电压，所以要保证系统稳定可靠的工作，需要设计一个可以稳定提供5V 电压的供电系统。可以采用三端稳压器件 LM7805 作为系统电源的稳压器件以保证系统电压为稳定的直流 5V 电压，输入 12V 电压输出 5V 电压，系统电源输入接口要加滤波电容以确保工作电压稳定。电路仿真：电路仿真：此仿真为验证运放放大增益为 200。用一个 20mv 的直流电压源代替输入信号，输出信号从外接电阻采集。仿真软件为Multisin12.0。仿真结果：输入为 40mv，输出为 4.04V，约为 101 倍。原理图：原理图：PCBPCB 图：图：规则检查：规则检查：规则检查时，由于封装原因，J1 的两个焊盘外径 132mil 过大，超过了最大焊盘外径100mil，违法了规则，通过修改焊盘规则解决。收获与体会：收获与体会：在实际设计过程中，遇到很多问题，对软件和单片机都不太熟悉，但通过互联网和查阅资料，对这单片机最小系统和整个称重系统有了初步了解，学会了设计简单的单片机系统，把以前所学的东西应用起来。也学会了使用 Altium Designer6.9 和 Multisim12.0 软件。特别是 AD，之前没有用过，通过这几天看书和自学，可以绘制该系统的原理图和 PCB 图，完成设计要求。这对以后设计电路有很大的帮助。社会实践报告系别：班级：学号：姓名：作为祖国未来的事业的继承人，我们这些大学生应该及早树立自己的历史责任感，提高自己的社会适应能力。假期的社会实践就是很好的锻炼自己的机会。当下，挣钱早已不是打工的唯一目的，更多的人将其视为参加社会实践、提高自身能力的机会。许多学校也积极鼓励大学生多接触社会、了解社会，一方面可以把学到的理论知识应用到实践中去，提高各方面的能力；另一方面可以积累工作经验对日后的就业大有裨益。进行社会实践，最理想的就是找到与本专业对口单位进行实习，从而提高自己的实战水平，同时可以将课本知识在实践中得到运用，从而更好的指导自己今后的学习。但是作为一名尚未毕业的大学生，由于本身具备的专业知识还十分的有限，所以我选择了打散工作为第一次社会实践的方式。目的在于熟悉社会。就职业本身而言，并无高低贵贱之分，存在即为合理。通过短短几天的打工经历可以让长期处于校园的我们对社会有一种更直观的认识。实践过程：自从走进了大学，就业问题就似乎总是围绕在我们的身边，成了说不完的话题。在现今社会，招聘会上的大字报都总写着“有经验者优先”，可还在校园里面的我们这班学子社会经验又会拥有多少呢？为了拓展自身的知识面，扩大与社会的接触面，增加个人在社会竞争中的经验，锻炼和提高自己的能力，以便在以后毕业后能真正真正走入社会，能够适应国内外的经济形势的变化，并且能够在生活和工作中很好地处理各方面的问题，我开始了我这个假期的社会实践-走进天源休闲餐厅。实践，就是把我们在学校所学的理论知识，运用到客观实际中去，使自己所学的理论知识有用武之地。只学不实践，那么所学的就等于零。理论应该与实践相结合。另一方面，实践可为以后找工作打基础。通过这段时间的实习，学到一些在学校里学不到的东西。因为环境的不同，接触的人与事不同，从中所学的东西自然就不一样了。要学会从实践中学习，从学习中实践。而且在中国的经济飞速发展，又加入了世贸，国内外经济日趋变化，每天都不断有新的东西涌现，在拥有了越来越多的机会的同时，也有了更多的挑战，前天才刚学到的知识可能在今天就已经被淘汰掉了，中国的经济越和外面接轨，对于人才的要求就会越来越高，我们不只要学好学校里所学到的知识，还要不断从生活中，实践中学其他知识，不断地从各方面武装自已，才能在竞争中突出自已，表现自已。在餐厅里,别人一眼就能把我人出是一名正在读书的学生,我问他们为什么,他们总说从我的脸上就能看出来,也许没有经历过社会的人都有我这种不知名遭遇吧!我并没有因为我在他们面前没有经验而退后,我相信我也能做的像他们一样好.我的工作是在那做传菜生,每天9点钟-下午2点再从下午的4点-晚上8:30分上班,虽然时间长了点但,热情而年轻的我并没有丝毫的感到过累,我觉得这是一种激励,明白了人生,感悟了生活,接触了社会,了解了未来.在餐厅里虽然我是以传菜为主,但我不时还要做一些工作以外的事情，有时要做一些清洁的工作，在学校里也许有老师分配说今天做些什么，明天做些什么，但在这里，不一定有人会告诉你这些，你必须自觉地去做，而且要尽自已的努力做到最好，一件工作的效率就会得到别人不同的评价。在学校，只有学习的氛围，毕竟学校是学习的场所，每一个学生都在为取得更高的成绩而努力。而这里是工作的场所，每个人都会为了获得更多的报酬而努力，无论是学习还是工作，都存在着竞争，在竞争中就要不断学习别人先进的地方，也要不断学习别人怎样做人，以提高自已的能力！记得老师曾经说过大学是一个小社会，但我总觉得校园里总少不了那份纯真，那份真诚，尽管是大学高校，学生还终归保持着学生的身份。而走进企业，接触各种各样的客户、同事、上司等等，关系复杂，但我得去面对我从未面对过的一切。记得在我校举行的招聘会上所反映出来的其中一个问题是，学生的实际操作能力与在校理论学习有一定的差距。在这次实践中，这一点我感受很深。在学校，理论的学习很多，而且是多方面的，几乎是面面俱到；而在实际工作中，可能会遇到书本上没学到的，又可能是书本上的知识一点都用不上的情况。或许工作中运用到的只是很简单的问题，只要套公式似的就能完成一项任务。有时候我会埋怨，实际操作这么简单，但为什么书本上的知识让人学得这么吃力呢？这是社会与学校脱轨了吗？也许老师是正确的，虽然大学生生活不像踏入社会，但是总算是社会的一个部分，这是不可否认的事实。但是有时也要感谢老师孜孜不倦地教导，有些问题有了有课堂上地认真消化，有平时作业作补充，我比一部人具有更高的起点，有了更多的知识层面去应付各种工作上的问题，作为一名大学生，应该懂得与社会上各方面的人交往，处理社会上所发生的各方面的事情，这就意味着大学生要注意到社会实践，社会实践必不可少。毕竟，很快我就不再是一名大学生，而是社会中的一分子，要与社会交流，为社会做贡献。只懂得纸上谈兵是远远不及的，以后的人生旅途是漫长的，为了锻炼自己成为一名合格的、对社会有用的人才.很多在学校读书的人都说宁愿出去工作，不愿在校读书；而已在社会的人都宁愿回校读书。我们上学，学习先进的科学知识，为的都是将来走进社会，献出自己的一份力量，我们应该在今天努力掌握专业知识，明天才能更好地为社会服务。实践心得：虽然这次的实践只有短短的几天，而且从事的是比较简单的服务工作，但是通过与各种各样的人接触，还是让我学会了很多道理。首先是明白了守时的重要性。工作和上学是两种完全不同的概念，上学是不迟到很多时候是因为惧怕老师的责怪，而当你走上了工作岗位，这里更多的是由于自己内心的一种责任。这种责任是我学会客服自己的惰性，准时走上自己的岗位。这对我以后的学习生活也是一种鞭策，时刻牢记自己的责任，并努力加强自己的时间观念。其次让我真实的体会到了合作的重要性。虽然我工作的只是小小的一家餐厅，但是从点单到制作到递送到结帐这一环环的工作都是有分工的，只有这样才能使整家店的工作效率都大大的提高。以前虽然在书上看见过很多的团队合作的例子，但这一次是深刻的体会到了，正所谓“众人拾柴火焰高”，“团结就是力量”。在以后的学习和工作中，一定会要牢记这一点，将自己融入到集体中，和大家一起携手走向辉煌。再次，这次打工的经历也让我的心理更加趋于成熟。在餐厅里每天面对形形色色的客人，重复着单调的工作。让从未涉世的我还是有那么一点点不适应的，但是坚持就是胜利。打工毕竟和在家是完全不同的概念，我们学会需要忍耐，需要学会承受，需要学会坚持。将自己这短短的一月的实践同理论相联系，我了解到当代大学生与以往的大学生相比较，求学经历、生活条件、所处社会大环境都相对优越，也没有经过必要的挫折教育，因此，意志往往比较脆弱，克服困难的能力也较差，常常是对社会的要求较高，对自我的要求较低。大学生的责任意识日益成为社会关注的热点问题，责任意识和诚信意识成为不少地方采用人才的两个新标准。大学生参与社会实践是促进大学生素质教育,加强和改进青年学生思想政治工作，引导学生健康成长和成才的重要举措，是学生接触社会、了解社会、服务社会，培养创新精神、实践能力和动手操作能力的重要途径。对于当代大学生来说，应当刻苦学习专业知识，不断提高综合素质和运用知识的技能。从大学生活的开始到走进社会的大圈子中，就只有短短的几年时间，谁不想在将来的社会中能有一席之地呢？所以大家认为大学生必须投身校园内外的各类实践活动，有助于锻炼品质，提高能力。可见其对大学生综合素质的提高有不可抵触的重要性。不能否认有过打工经历的同学，看起来要比其它同学更成熟、社会适应力更强，但对于学生，社会适应力只是一方面的衡量指标，大学期间主要的任务是学业结构的搭建，即知识结构、专业结构的搭建，为了打工影响甚至放弃了专业知识的学习，结果是得不偿失的。实践出真知，社会实践活动是大学生活的重要组成部份，培养当代大学生的历史使命感、社会责任感和积极向上的精神风貌，充分发挥实践育人的作用，提高大学生的综合素质，也是检验所学理论知识的标准，社会实践不但为大学生提供了一个发挥自我才能，展现自我风采的舞台，也是培养和锻炼同学们综合能力的一个阶梯，更是一个大学生进入社会，走上工作岗位前的演练场地。社会实践活动，从而确定比较正确的人生前进方向。