单片机电子秤设计报告bndi.docx
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1、单片机电电子秤设设计报告告秤是一种种在实际际工作和和生活中中经常用用到的测测量器具具。随着着计量技技术和电电子技术术的发展展,传统纯纯机械结结构的杆杆秤、台台秤、磅磅秤等称称量装置置逐步被被淘汰,电电子称量量装置电电子秤、电电子天平平等以其其准确、快快速、方方便、显显示直观观等诸多多优点而而受到人人们的青青睐。和传统秤秤相比较较,电子子秤利用用新型传传感器、高高精度AAD转换换器件、单单片机设设计实现现,具有精精度高、功功能强等等特点。本本课题设设计的电电子秤具具有基本本称重、键键盘输入入、计算算价格、显显示、超超重报警警功能。该电子秤的测量范围为0-40Kg,测量精度达到5g,有高精度,低成
2、本,易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过,比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外,该电子秤电路简单,使用寿命长,应用范围广,可以应用于商场、超市、家庭等场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。一、功能能描述1、采用用高精度度电阻应应变式压压力传感感器,测测量量程程0-40kgg,测量量精度可可达5gg。2、采用用电子秤秤专用模模拟/数字(AA/D)转转换器芯芯片hxx7111对传感感器信号号进行调调理转换换,HXX7111 采用用了海芯芯科技集集成电路路专利技技术,是是一款专专为高精精度电子子秤而设设计的224 位位A/DD 转换换器芯片片。3、采用用STCC89CC52单片片机作为
3、为主控芯芯片,实实现称重重、计算算价格等等主控功功能。4、采用用1288*644汉字液液晶屏显显示称重重重量、单单价、总总价等信信息。5、采用用4*44矩阵键键盘进行行人机交交互,键键盘容量量大,操操作便捷捷。6、具有有超量程程报警功功能,可可以通过过蜂鸣器器和LEED灯报报警。7、系统统通过UUSB电电源供电电,单片片机程序序也可通通过USSB线串串行下载载。二、硬件件设计1、硬件件方案单片机电电子秤硬硬件方案案如图11所示:图1 单片机机电子秤秤硬件方方案称重传感感器感应应被测重重力,输输出微弱弱的毫伏伏级电压压信号。该该电压信信号经过过电子秤秤专用模模拟/数字(AA/D)转转换器芯芯片h
4、xx7111对传感感器信号号进行调调理转换换。HX7711 采用了了海芯科科技集成成电路专专利技术术,是一一款专为为高精度度电子秤秤而设计计的244 位A/DD 转换换器芯片片,内置置增益控控制,精精度高,性性能稳定定。HX7711芯芯片通过过2线串串行方式式与单片片机通信信。单片片机读取取被测数数据,进进行计算算转换,再再液晶屏屏上显示示出来。矩阵键盘盘主要用用于计算算金额。当当被测物物体重量量得到后后,用户户可以通通过矩阵阵键盘输输入单价价,电子子秤自动动计算总总金额并并在液晶晶屏显示示。电源源系统给给单片机机、HXX7111电路及及传感器器供电。2、称重重传感器器传感器是是测量机机构最重
5、重要的部部件。称重传传感器本本身具有有单调性性,其主主要参数数指标是是灵敏度度、总误误差和温温度漂移移。(1) 灵敏度度称重传感感器的电电灵敏度度为满负负荷输出出电压与与激励电电压的比比值,典典型值是是2mVV/V。当当使用22 mVV/V灵灵敏度和和5 VV激励电电压的传传感器时时,其满满度输出出电压为为10 mV。通通常,为为了使用用称重传传感器线线性度最最好的一一段称重重范围,应应当仅使使用满度度范围的的三分之之二。因因此满度度输出电电压应当当大约为为6mVV。当电电子秤应应用于工工业环境境时,在在6mVV满度范范围内测测量微小小的信号号变化并并非易事事。(2) 总误差差总误差是是指输出
6、出误差和和额定误误差的比比值。典典型电子子秤的总总误差指指标大约约是0.02%,这一一技术指指标相当当重要,它它限制了了使用理理想信号号调节电电路所能能达到的的精确度度,决定定了ADDC分辨辨率的选选择以及及放大电电路和滤滤波器的的设计。(3) 漂移称重传感感器也产产生与时时间相关关的漂移移。目前常用用的称重重传感器器有电阻阻应变式式压力传传感器、电电容压力力传感器器、压电电式压力力传感器器。选用用时应按按稳定行行、精度度登记、寿寿命和安安装环境境要求考考虑,其其主要特特点如下下:(1) 电容式式压力传传感器稳稳定性较较差,精精度和灵灵敏度较较高,寿寿命较短短,对环环境要求求苛刻,不不易长距距
7、离传输输。(2) 压电式式压力传传感器稳稳定性好好,精度度和灵敏敏度高,寿寿命长,但但大量程程的压力力传感器器尚待进进一步研研究。(3) 电阻应应变式压压力传感感器稳定定性较好好,精度度和灵敏敏度较高高,寿命命较长,对对测量环环境要求求不太严严格。综上所述述,选用用电阻应应变式压压力传感感器作为为电子秤秤称重传传感器是是最为合合适的。电阻应变式压力传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成,内部线路采用惠更斯电桥,当弹性体承受载荷产生变形时,电阻应变片(转换元件)受到拉伸或压缩应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),从而使电桥失去平衡,产生相应的差动信号,供后续电路测量和处理。电阻应变
8、式传感器测量原理如图2所示。图2 电阻应应变式传传感器测测量原理理当垂直正正压力PP作用于于梁上时时,梁产产生形变变,电阻阻应变片片R1、RR3受压压弯拉伸伸,阻值值增加;R2、RR4受压压缩,阻阻值减小小。电桥桥失去平平衡,产产生不平平衡电压压,不平平衡电压压与作用用在传感感器上的的载菏PP成正比比,从而而将非电电量转化化成电量量输出。R1、RR2、RR3和RR4组成成惠更斯斯电桥,将将2对电电阻应变变片的阻阻值变化化转变成成输出电电压,其其工作原原理如图图3所示示。图3 测量电电桥原理理3、电子子秤专用用24位位AD转转换芯片片HX7711及及其电路路HX7111 采采用了海海芯科技技集成
9、电电路专利利技术,是是一款专专为高精精度电子子秤而设设计的224 位位A/DD 转换换器芯片片。与同同类型其其它芯片片相比,该该芯片集集成了包包括稳压压电源、片片内时钟钟振荡器器等其它它同类型型芯片所所需要的的外围电电路,具具有集成成度高、响响应速度度快、抗抗干扰性性强等优优点。降降低了电电子秤的的整机成成本,提提高了整整机的性性能和可可靠性。该芯片与与后端MMCU 芯片的的接口和和编程非非常简单单,所有有控制信信号由管管脚驱动动,无需需对芯片片内部的的寄存器器编程。输输入选择择开关可可任意选选取通道道A 或通通道B,与其其内部的的低噪声声可编程程放大器器相连。通通道A 的可编编程增益益为12
10、28 或或64,对对应的满满额度差差分输入入信号幅幅值分别别为20mmV或40mmV。通通道B 则为固固定的332 增增益,用用于系统统参数检检测。芯芯片内提提供的稳稳压电源源可以直直接向外外部传感感器和芯芯片内的的A/D 转换器器提供电电源,系系统板上上无需另另外的模模拟电源源。芯片片内的时时钟振荡荡器不需需要任何何外接器器件。上上电自动动复位功功能简化化了开机机的初始始化过程程。 HHX7111内部部方框图图如图44所示。其其外部管管脚如图图5所示示。图4 HX7711内内部方框框图图5 HX7711外外部管脚脚图图5为HHX7111芯片片应用于于计价秤秤的一个个参考电电路图。该该方案使使
11、用内部部时钟振振荡器(XI=0),10HHz的输输出数据据速率(RATTE=00)。电电源(22.75.55V)直直接取用用与MCCU 芯芯片相同同的供电电电源。通通道A与传感感器相连连,通道道B通过片片外分压压电阻与与电池相相连,用用于检测测电池电电压。图6 HX7711计计价秤应应用参考考电路图图 本本课题设设计的HHX7111电路路如图77所示:图7 HX7711电电路4、单片片机STTC899C522及其电电路(1) STCC89CC52 单片机机概述STC889C552系列列单片机机是宏晶晶科技生生产的单单时钟/机器周周期(11T)的的单片机机,是高高速/低功耗耗/超强抗抗干扰的的新
12、一代代80551单片片机,指指令代码码完全兼兼容传统统80551,但但速度快快8-112倍,内部集集成MAAX8110专用用复位电电路。(2) STCC89CC52 单片机机特点l 增强型 80551 CCPU,1T,单单时钟/机器周周期,指指令代码码完全兼兼容传统统80551;l 工作电压压: 55.5VV - 3.55V(5V单片片机);l 工作频率率范围:040MHHz,相相当于普普通80051的的 080MHHz;l 用户应用用程序空空间4K/88K/116k/32KK/644K字节节;l 片上集成成12880字节节 RAAM;l 通用I/O口(32/36个),复复位后为为准双向向口/
13、弱上拉拉(普通通80551传统统I/OO口);l ISP(在在系统可可编程)/IAPP(在应应用可编编程),无无需专用用编程器器/仿真真器。l 每个I/O口驱驱动能力力均可达达到200mA,但但整个芯芯片最大大不要超超过1220mAA;l 可通过串串口(PP3.00/P33.1)直直接下载载用户程程序,数数秒即可可完成一一片;l 有EEPPROMM功能;l 看门狗;l 内部集成成MAXX8100专用复复位电路路(外部部晶体112M以以下时,复复位脚可可直接11K电阻阻到地);l 时钟源:外部高高精度晶晶体/时钟,内内部R/C振荡荡器;l 用户在下下载用户户程序时时,可选选择是使使用内部部R/C
14、C 振荡荡器还是是外部晶晶体/ 时钟;l 常温下内内部R/C 振振荡器频频率为:5.00V 单单片机为为: 111MHHz 177MHzz;l 共4个116位定定时器,两个与与传统880511兼容的的定时器器/计数器器,166位定时时器T00和T1,没没有定时时器2,但有有独立波波特率发发生器做做串行通通讯的波波特率发发生器,再加上上2路PCA模块可可再实现现2个16位定定时器;l 外部中断断I/OO口4路,传统的的下降沿沿中断或或低电平平触发中中断,并新增增支持上上升沿中中断的PPCA模模块,PPoweer DDownn模式可可由外部部中断唤唤醒;l 通用全双双工异步步串行口口(UAART)
15、 ;l 工作温度度范围:-400 +855(工业级级) / 0 775(商业级级);l 封装:PPDIPP-400, PPLCCC-444。 (33) SSTC889C552 单单片机管管脚及封封装STC889C552单片片机有多多种封装装形式,本本设计中中选用440DIIP封装装,其管管脚定义义如图88所示。图8 SSTC889C552 管管脚图 本课题设设计的电电子秤的的单片机机应用电电路如图图9所示示:图9 STCC89CC52单单片机电电路图中DOOUT和和PDSSCK为为单片机机与HXX7111的ADD转换电电路交换换数据的的通信线线。beeep为为蜂鸣器器报警信信号线,aalerr
16、t为报报警灯信信号线,RRXD和和TXDD为串口口通信线线,也可可以用于于单片机机程序的的串行IISP下下载。5、液晶晶屏电路路图10 LCCD显示示电路液晶屏电电路如图图10所所示。LLCD_CS、LLCD_RESS、LCCD_RRS、LLCD_SDAA、LCCD_SSCK为为液晶模模块与单单片机接接口的控控制线。CCS_ZZK、SSCK_ZK、SSO_ZZK和SSI_ZZK为字字库和单单片机接接口的控控制线。该液晶为为晶讯联联公司的的1288*644汉字屏屏JLXX128864GG-0886-PPC显示示信息。该该显示模模块既可可以当成成普通的的图像型型液晶显显示模块块使用(即即显示普普通
17、图像像型的单单色图片片功能),又又含有JJLX-GB223122 字库库IC,可可以从字字库ICC 中读读出内置置的字库库的点阵阵数据写写入到LLCD 驱动ICC 中,以以达到显显示汉字字的目的的。其接接口引脚脚功能介介绍:表一 液晶模模块接口口引脚功功能6、矩阵阵键盘电电路矩阵键盘盘电路如如图111所示:图11 矩阵键键盘电路路图中4*4矩阵阵键盘可可以显示示0-99数字、小小数点和和五个功功能键。键键盘行扫扫描信号号为ROOW1ROWW4,列列扫描信信号为CCOL11COLL4。行行信号为为输入信信号,低低电平有有效;列列信号为为输出信信号。当当没有键键按下时时,即使使行扫描描输入低低电平
18、信信号,列列信号仍仍为高电电平;当当行扫描描为低电电平并且且有键按按下时,相相应的列列输出低低电平。该该低电平平信号可可以定位位至按下下键的位位置。7、声光光报警电电路声光报警警电路如如图122所示。图12 声声光报警警电路 当测量量重量超超过量程程时,bbeepp和allertt给出低低电平信信号,驱驱动蜂鸣鸣器鸣响响,报警警灯亮。8电源源电路本设计采采用USSB接口口供电,电电源电压压5V。同同时,UUSB接接口通过过内含PPL23303芯芯片的转转换电路路对单片片机进行行程序编编写。其其电路原原理如图图所示。图16 供电电及程序序下载电电路三、Prrotell硬件开开发软件件Protte
19、l是是目前国国内最流流行的通通用EDDA软件件,它是是将电路路原理图图设计、PCB板图设计、电路仿真和PLD设计等多个实用工具软件组合后构成的EDA工作平台,是第一个将EDA软件设计成基于Windows的普及型产品。它集成了软件界面、仿真功能和PLD设计和信号完整性分析,在此基础上Protel 99SE又增加了一些新的功能,用户使用更加方便灵活。Protel的功能十分强大,在电子电路设计领域占有极其重要的地位。它以其强大功能和实用性,逐渐获得广大硬件设计人员的青睐,是目前众多EDA设计软件中用户最多的产品之一。1Prroteel软件件组成Prottel软软件主要要由电路路原理图图设计模模块、印
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