超市智能电子秤设计.docx
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1、超市智能电子秤设计 超市智能电子秤设计 超市智能电子秤设计 摘 要 随着社会科学的不断发展,我国电子产业正在蓬勃的发展,单片机的各种应用已经走进了千家万户,本设计的目的在于利用单片机技术,实现低成本高性能的智能电子秤设计,能在此产品在实际生活中的可用性和提高方向。 本设计在单片机设计中运用限制方法较简洁的STC89C52芯片为内核,搭配专为高精度电子称而设计的HX711式A/D转换器芯片,利用压力导致的电压、电流等模拟量的改变以及数字信号和模拟信号之间相互转换的经典传感器原理,实现高精度的称重功能,这个工艺制作的单片机不仅精度高,还具有极强的抗干扰功能。硬件方面包括数据采集系统,最小电路系统以
2、及输入和显示系统。称重传感器和HX711的数据采集模块实现了高精度的电压信号改变测量(与压力相关),并通过放大电路实现信号放大,最小系统在确保本设计在最低耗能下处理采集的信号并且能平稳运行的同时,也削减了硬件手工操作的难度。此外,人机交互功能和各类人性化设计也是本设计的重点,输入和显示系统让这个系统显得更加智能化并具有实时性。为了实现单价输入,金额计算,去皮(去除称重玻璃板或其他物品的重量)等功能,本设计运用了经典4乘4薄膜键盘实现人为限制电子秤基本功能,并对各个按键通过软件设定详细的限制功能,详细的实时信息显示通过LCD12864液晶显示屏实现。 关键词:STC89C52;A/D转换器;液晶
3、显示屏;薄膜键盘;最小系统; Supermarket intelligent electronic scale design Abstract With the continuous development of social science, Chinas electronic industry is booming, the various applications of single-chip microcomputer has been into thousands of households, the purpose of the design is to use single-ch
4、ip microcomputer technology, to achieve low cost and high performance intelligent electronic scale design, can in the actual life of this product in the availability and improve the direction. This design used in the single-chip microcomputer control method is relatively simple STC89C52 chip as kern
5、el, collocation is specially designed for high precision electronic said HX711 type A/D conversion chip, using the pressure caused by the change of the analog quantities such as voltage, current and classic transformation between digital signal and analog signal sensor principle, realization of high
6、 precision weighing function, the technology of single chip microcomputer is not only high precision, but also has strong anti-interference capability. Hardware aspects include data acquisition systems, minimum circuit systems, and input and display systems. The weighing sensor and the data acquisit
7、ion module of HX711 realize the high-precision measurement of voltage signal change (related to pressure), and the signal amplification is realized through the amplification circuit. The minimum system not only ensures that the collected signal can be processed under the lowest energy consumption an
8、d run smoothly, but also reduces the difficulty of hardware manual operation. In addition, man-machine interaction function and all kinds of humanized design are also the focus of this design, the input and display system makes the system appear more intelligent and real-time. Input in order to achi
9、eve the unit price, amount of computation, peel (removal of weighing the weight of the glass or other items), and other functions, this design USES the classic 4 x 4 membrane keyboard artificial control electronic scale basic functions, and the various buttons control function is set by the software
10、, the concrete through real-time information display LCD12864 LCD screen. Keywords: STC89C52; A/D converter; Liquid crystal display; Film keyboard; Minimum system; 书目 1 前言 1 1.1本设计的目的与意义和应当实现的技术要求 1 1.2本设计在国内外的发展趋势以及目前存在的问题 2 1.3设计目标 2 2 整体设计方案选择 3 2.1 硬件选择及其功能设计思路 3 2.1.1 单片机主控芯片的选择 3 2.1.2 称重传感器A/
11、D转换运用芯片选择 4 2.1.3 LCD液晶显示屏幕的选择 5 2.1.4 压力传感器的选择 6 2.1.5 外接扩展键盘的选择 6 3 系统硬件电路设计 7 3.1 STC89C52单片机最小系统设计 7 3.2 LCD12864液晶显示电路设计 9 3.3 信号采集电路设计 10 3.3.1称重传感器的电路设计 10 3.3.2 信号放大整形电路 10 3.3.324位A/D转换器HX711电路设计 11 3.4 外接扩展矩阵键盘的电路设计 12 3.6 本设计硬件整体电路图与PCB图的介绍说明 12 4 系统软件部分设计 13 4.1 软件开发环境和开发软件的介绍 13 4.2 系统软
12、件的详细设计 14 4.2.1 主函数的设计思路 14 4.2.2 LCD12864液晶显示屏的软件设计思路 14 4.2.3 扩展键盘的软件设计思路 15 4.2.4 称重传感器相关的A/D软件设计思路 16 5 测试与总结 16 参考文献 22 谢 辞 23 附 录 24 系统设计电路原理图 24 系统PCB图 24 代码 25 本设计元器件清单 40 1 前言 1.1本设计的目的与意义和应当实现的技术要求 当今世界的发展,已经离不开电子,离不开电子信息化带来的智能生活,在日常的生产活动之中,有许很多多须要运用重量测量工具的商品,因此,一个高性能低成本,智能化程度高的智能电子称在市场显得尤
13、为重要,此次毕业设计的目的就在于探讨如何生产出物美价廉的智能电子称。高校生对于此类探讨具有深远的影响,能在探讨中发觉问题并进行改进和创新。 本次设计中以实现尽可能的高效和低成本设计智能电子秤,探讨电子秤具有很强的现实意义,在本次设计中,可以了解社会产品的实现原理,能利用自己所学的专业技能对这些电子产品进行定向的功能设计,了解当下社会产品有哪些缺陷和技术难点,思索改进的方向,这不仅仅是在本设计,全部的高校生设计都应当有这样的效能,这既是提高自己的专业水平,也是在为国家的创新政策做贡献。在本次设计中我对设计提出了几点技术要求,第一、用较为便宜的元器件完成毕业设计,模拟市场中产品的成本限制。其次:具
14、有肯定高度智能化的功能,比如:输入物品单价,计算总价,能够实时显示数据等。第三:具有高精度的测量,能够手动去除物体容器重量等,第四:在设计完成之后,依据自身设计实力,尽量实现更多智能化,人性化的设计功能。 图1.1 一般超市智能电子秤 1.2本设计在国内外的发展趋势以及目前存在的问题 智能电子称无论是在国内还是国外都发展的相当好,国内的电子秤设计水平渐渐追逐上国外的水平,在某些领域中国甚至进行了改良,使其部分功能强于国际平均水平。 国内外都在主动进行智能电子秤的发展和改良,主要在于它的精确度和抗干扰实力上,总而言之,此项产品的技术功能都在进步,适用的工作环境也越来也多,甚至能在很多大型工厂运用
15、一般电子秤1 。现在智能电子称还存在许很多多的问题,比如: 1. 许多时候电子秤过于巨大,不便于携带 2. 模块有时候还不分明,不利于添加和移植此类产品的功能 3. 在低成本的状态下,人机交互功能往往很难达到人们心里的期盼 4. 功能过于单在日常生活中,此类设备经常面临许多综合性的难题 5. 模块的不分明也导致了硬件之间难以组合,不利于对新功能的研发 1.3设计目标 综合上文的分析,要解决的问题也非常明显,综上所述,本设计的目标应当达到以下要求: 1. 运用价格低廉,本设计应当市场上大量生产的元器件实现基本功能,这样能使自己的设计更加和社会接轨,存在大量生产的可能。2. 要具有很强的组合性,什
16、么叫组合性,就是把本设计的某一方面功能尽量独立起来,让自己的作品便于别人利用和改造,可以随时去掉某一功能或添加某一功能,而在硬件方面并不受到太大制约,有利于开发出一款运用简洁,改造简洁,相对独立的高性能电子秤 3. 作为电子秤,精确度和强稳定性是必不行少的,假如没有这些,这个设计无疑是失败的,因为它失去了最基本的功能 4. 此外,人机交互功能也是本设计特别重要的一点,智能化离不开人机交互,设计要让机器和人之间顺当沟通,让机器能读懂人让他干的事,显示部分也必需非常的清楚,这样运用者才能清晰快速的获得实时信息,这同样也是人机交互功能的重要部分。5. 在保证设计合理的状况下,本设计必定要进行大胆的创
17、新,创新的主要方面在于实现更多智能化功能,尤其是人机交互方面,切不行认为这是一般的产品设计,要认为自己在探讨新事物。 2 整体设计方案选择 依据1.3中的设计目标,本电子秤包含有主控模块,重量测试模块,显示模块,键盘输入模块,以及可能有的报警检测模块等,系统的工作原理如下图所示: 图2.1 系统简易工作原理图 2.1 硬件选择及其功能设计思路 2.1.1 单片机主控芯片的选择 在单片机的主控芯片运用上我选择的是STC89C52,这是一款STC公司出产的芯片,以8051为内核,内部含有 Flash EPROM存储器,是一种特别精彩的CMOS产品,内部存储空间达到2KB,价格和存储空间都处在相对适
18、中的区间内,符合一般市场运用的状况2,它的低耗能是这款芯片的大优势,具有许多一般单片机所不具有的特别附加功能,这款芯片能让我们敏捷的处理问题,创建各种行之有效的处理方法。 除了这款芯片优秀的性能之外,选择它的缘由还在于熟识度,本人在高校的学过郭天祥先生写的51单片机C语言教程一书,这本书配套的51单片机开发试验板用的正是我在本次设计中选择的来自STC公司生产的89C52芯片,较长时间的运用让我对于这款芯片的引脚功能已经相当了解,特别有利于本次设计的顺当进行。 图2.2 STC89C52实物图 2.1.2 称重传感器A/D转换运用芯片选择 称重传感器是智能电子秤的灵魂,称重传感器运用的原理是对于
19、不同重量的物体,它能测试出不同的压力,把压力代表的非电量用测量模拟量的方法收集起来,用模拟量和数字量相互转换的方法,把模拟量分成若干个区间,每一个区间压力数据转化而来的平均值,就近似的看作此次测量物体的重量,所以称重传感器A/D转换器芯片的位数越多,把最大量程分的区间越多,测量也就相对更精确。 在本设计之中,我们运用了HX711为我们的称重传感器转换芯片,这是一款特地为高精度电子秤而设计的24位AD转换芯片。 选择它的缘由主要有以下几个。1. 精度高:他是24位A/D转换器,精度达最大量程的几百万分之一 2. 成本低廉,很符合日常设计中运用 3. 集成度高:在微小的芯片内聚集了全部须要的外围电
20、路 4. 具有强大的稳定性和反应速度 图2.3 HX711实物图 2.1.3 LCD液晶显示屏幕的选择 液晶屏幕的运用也多种多样,在选择本次设计的LCD液晶显示屏之中,主要考虑国1602,12864和122322三种类型的液晶显示屏,最终选择了12864这款,这款液晶对比其他两款显示屏最大的外观区分在于,其他两款液晶屏幕是扁长型,而12864是近似于长方形,跟适合用于须要显示多种液晶屏幕的智能电子秤。而在三款操纵难度类似,功能上各有千秋的液晶显示屏中,自然选择了这款。 12864是也是一款图形型液晶,它名字的意思是由128列64行组成,利用行线与列线之间困难交织的凹凸电平来显示困难的字体,虽然
21、对比其它类液晶不算小,但已非常轻巧,而且操作较为简洁,对能耗的需求也不高。 图2.4 LCD12864实物图 2.1.4 压力传感器的选择 称重传感器的选择重在抗稳定性强,并且能精确感受压力,在市面上的压力传感器都比较能符合要求,小的有量程为1kg,5kg以及10kg的压力传感器,大的能达到800kg甚至更大,但是考虑到成本和样本性,我们在本次智能电子秤的设计之中运用10kg量程的压力传感器。 图2.5 10kg压力传感器实物图 2.1.5 外接扩展键盘的选择 在人机交互功能以及智能化的实现之中,键盘是必不行少的,他是人机沟通的桥梁,在一起先的选择之中我们有以下两种选择。 1. 传统镶嵌式按键
22、式键盘 2. 薄膜键盘 最终我们选择了后者,一个4乘4的薄膜键盘,其实两者的实现原理特别相像,都是用四条行线和四条列线协作管脚的功能,通过肯定的软件功能设置,最终能通过按键让键盘执行固定的吩咐。而薄膜键盘拥有焊接简洁,结构性强,在电路设计中添加和去除都是特别简便的,这对于我们把整个单片机系统进行高分别度的模块化是特别有利的,有助于在设计中添加或者移除硬件,协助设计者设计和改良设计功能。 图2.6 4乘4薄膜键盘实物图 2.2 系统总体方案 有了硬件的选择,系统总体方案也非常清楚,首先以STC89C52为内核设计一个单片机最小系统,让整个单片机能够顺当的运行,再加上设计来特地为智能电子秤服务的H
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