单片机电子秤设计开题报告.docx

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1、毕业设计(论文)题目多功能电子计价秤的设计学生姓名导师姓名专业自动化报告日期2023 年 3 月班级0704指导教师意见签字年月日专业(教研室)主任意见系主任意见年 月 日年月日太原理工大学信息工程学院本科毕业设计论文开题报告太原理工大学信息工程学院毕业设计论文开题报告1. 国内外争论现状及课题意义1.1 争论现状20 世纪前期，我国的衡器制造业主要以杠杆原理的机械式为主，20 世纪后期，我国的衡器不断的进展，由过去的全机械式进入机电结合式，在几十年的进展和完善中， 进展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段根本到达国际 90 年月中期的水平。电子衡器制造技术及应用

2、得到了进展。电子称重技术从静态称重向动态称重进展：计量方法从模拟测量向数字测量进展；测量特点已从单参数测量向多参数测量进展，特别是对快速称重和动态称重的争论与应用。但就总体而言， 我国电子衡器产品的数量和质量与工业兴旺国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发力量缺乏、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和牢靠性较差等。众所周知，传统的量具是杆秤或盘秤，20 世纪 70 年月开头消灭了电子称。早期的电子秤多通过模拟电路实现，随着电子技术的不断进展数字芯片的价格渐渐下降，模拟掌握已逐步被数字掌握所替代，电子秤的设计模式也大都以微处理器为核心，使精度和牢靠性

3、都有了明显提高。由于小型商用电子秤运算不太简单，所以用8 位微处理器足可满足要求。电子称重系统必需将多只传感器的输出进展和算，才能得到完整准确的称重结果。从 20 世纪 70 年月的模拟串联和算到 80 年月的模拟并联和算，和算技术的进展大幅度降低了电子秤的本钱，提高了牢靠性和稳定性。但是，模拟并联和算也存在缺乏：如对传感器的全都性要求较高、无法对单个传感器进展检测、电子秤四角偏差调试简单等。目前，解决上述问题的最好方法是承受数字和算或数模混合和算。由于信号放大器本钱的不断下降以及 A/D 转换器性能的大幅度提高，数字和算无论在技术上还是在经济上都进入了有用阶段。电子秤向提高精度和降低本钱方向

4、进展的趋势引起了对低本钱、高性能模拟信号处理器件需求的增加。目前大多数电子秤是以 1:3,000 或 1:10,000 的区分率输出最终的称重值的，这样的系统一般使用 12 bit 至 14 bit 的模数转换器就很简洁满足要求。然而， 高周密检测的电子秤假设要到达这种区分率，那么 ADC 的精度需要接近于 20 bit。1.2 课题意义电子秤是科学争论、工业生产和人民生活必需的计量器具，设计智能化、高精1度的电子秤具有较高的现实意义。电子秤的进展过程与其它事物一样，也经受了由简洁到简单、由粗糙到周密、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。近年来，电子秤已愈来愈多地参与到数据

5、处理和过程掌握中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收货业务及商业销售领域中不行缺少的组成局部。随着称重传感器各项性能的不断突破，为电子秤的进展奠定了其础，国外如美国、西欧等一些国家在 20世纪 60 年月就消灭了 0 .1 %称量准确度的电子秤，并在 70 年月中期约对 75 %的机械秤进展了机电结合式的电子化改造。电子秤是日常生活中常用的电子衡器，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在构造和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理

6、、构造和材料上都是全的计量衡器。电子秤的设计首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进展准确的线性放大。放大后的模拟电压信号经A/D 转换电路转换成数字量被送入到主控电路的单片机中，再经过单片机掌握译码显示器， 从而显示出被测物体的重量。目前市场上使用的称量工具，或者是构造简单，或者运行不行靠，且本钱高，精度稳定性不好，调正时间长，易损件多，修理困难，装机容量大，能源消耗大，生产本钱高。而且目前市场上电子秤产品的整体水平不高，局部小型企业产品质量差且技术力气薄弱，设备不全，缺乏产品的开发力量，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对

7、性地开发出一套有有用价值的电子秤系统，从技术上抑制上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的缺乏之处，具有现实意义。1.3 进展状况通过分析近年来电子衡器产品的进展状况及国内外市场的需求，电子衡器总的进展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、牢靠性高；其功能趋向是称重计量的掌握信息和非掌握信息并重的“智能化”功能； 其应用性能趋向于综合性和组合性。小型化：研制的电子秤充分表达了体积小、高度低、重量轻，即小薄轻的进展方向。为使电子衡器的承载器到达小、薄、轻，开头承受重量轻且刚度大的空心波浪铜板和方形闭合截面的薄壁型材。模块化：对于大型的承载构造，电子衡器的

8、承载器承受模块式一体组合或分体组合， 而产生的品种和规格。这种模块化组合不但提高了产品的通用性、互换性和牢靠性， 而且也大大提高了生产效率，降低了本钱。智能化：与电子计算机组合或开发称重用计算机，利用计算机的智能来增加称重显示掌握的功能，使其在原有功能的根底上增加推理、推断、自诊断、自适应、自组织等功能。这就是当今市场上承受微机化称重显示掌握器的电子秤与承受智能化称重显示掌握器的电子秤的根本区分。集成化：对于某些品种和构造的电子衡器，可以实现承载器与称重传感器一体化或承载器、称重传感器与称重显示掌握器一体化。综合性：电子称重技术和电子衡器产品的应用范围不断扩大，它已渗透到一些学科和工业自动掌握

9、领域。对某些商用电子计价秤而言，只具备称重、计价、显示、打印功能还远远不够，现代商业系统还要求它能供给各种销售信息，把称重与治理自动化严密结合，使称重、计价、进库、销售治理一体化，实现治理自动化。这就要求电子计价秤能与电子 计算机联网，把称重系统与计算机系统组成一个完整的综合掌握系统。组合性：在工业生产过程或工艺流程中，不少称重系统还应具有可组合性，即：测量范围可以任意设定；硬件能够依据不定的程序进展修改和扩展；输入输出数据与指令可使用不同的语言，并能与外部的掌握和数据处理设备进展通信。在称重传感器方面,国外电子秤产品的品种和构造又有创,技术功能和应用范围不断扩大,成果举例如下:美国Rever

10、e 公司研制出PUS 型具有大气压力补偿功能的拉压两用的称重传感器,用于高准确度检验平台,称重平台,准确度可达 5000d；德国 HBM 公司研制成功 C2A、 C16A 两种不同构造的 1-100t 具有耐压外壳保护的防爆称重传感器,其防爆性能符合欧洲 EN50014 和 EN50018d 级标准；美国斯凯梅公司研制出一代高准确度不锈钢 F6Ox 系列 5-5000kg 称重传感器,准确度 6000d。用于湿度大,腐蚀性强的环境中,而且防水。2. 主要争论内容多功能电子计价秤设计的主要工作内容包括：生疏单片机及接口的设计方法；了解称重传感器的原理及应用并选型；设计称重传感器输入电路；设计显示

11、、键盘、打印、通讯电路；设计程序流程；编写 C 语言程序；软件调试、仿真以及写出毕业设计说明书。本设计系统以单片机为核心设计电子秤，要求能够用键盘设计单价，称重后能同时太原理工大学信息工程学院毕业设计论文开题报告显示重量、单价和总额，具有去皮功能和总额累加功能，可以预存多种商品单价并随便调出访用，以及测量并显示温度的功能。依据设计内容的要求，本设计承受 51 单片机为掌握核心，实现电子秤的根本掌握功能。其他的传感器和 A/D 转换器件、键盘输入及显示部件没有严格的限制，使设计性到达高价比是目的之一，因此就缩小了选材选型的范围。最终使设计符合精度高、体积小、便于计价等特点。设计大体分为三个局部，

12、第一，如何正确的选择硬件，这是设计的主体；其次，正确的设计 C 程序，把所需的掌握功能通过单片机的运行而表示出来，这是设计的核心； 最终，正确的连接线路，才能实现单片机的有效的运行，保证系统的正确性，是设计的交通枢纽。3. 拟承受的争论思路方法、技术路线、可行性论证等本次设计是基于单片机的电子秤设计，可大致分为：数据采集局部、信号放大局部、模数转换局部、单片机掌握局部、人机接口局部。信号采集：利用称重传感器猎取重量信息；信号放大：将采集到的信息进展放大； 模数转换：利用 A/D 转换器把输入的模拟信号转换成数字信号送入单片机进展处理；单片机掌握：中心掌握局部，承受外部送入的信息，通过运算和处理

13、，进展相应的掌握； 人机接口：人机联系局部有键盘、显示器等。关于称重传感器，选用电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的构造型传感器。电阻应变片是电阻应变式传感器的4太原理工大学信息工程学院毕业设计论文开题报告核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应。由于电阻应变式传感器应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器，而且区分力和灵敏度高，精度较高，构造轻小，对试件影响小，对简单环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特别环境中使用， 频率响应好。因此选用电阻应变式传感器。其测重范围和精度完全可以符合要求。针对显示局部，有以下两种参考方案：其一是数

14、码管显示，其二是 LCD 显示。由于液晶显示器的主要材料是液态晶体。它在特定的温度范围内，既具有液体的流淌性， 又具有晶体的某些光学特性，其透亮度和颜色随电场、磁场、光照度等外界条件变化而变化。因此，用液晶做成显示器件，就可以把上诉外界条件的变化反映出来从而形成现实的效果。对于数码管显示，此种方案显示直观，编程简洁，但由于设计需要同时显示单价、重量、金额等诸多信息，这就需要大量的数码管。由此增加了电路的简单程度， 也增加了本钱，故拟放弃此方案。键盘输入是人机交互界面中重要的组成局部，它是系统承受用户指令的直接途径。操作者通过键盘向系统发送各种指令或置入必要的数据信息。因此键盘模块设计的好 坏，

15、直接关系到系统的牢靠性和稳定性。键盘是由假设干个按键开关组成，键的多少依据单片机应用系统的用途而定。键盘由很多键组成，每一个键相当于一个机械开关触点， 当按下键时，触点闭合，当松开时，触点断开。单片机接收到按键的触点信号后作相应的功能处理。因此，相对于单片机系统来说键盘接口信号是输入信号。键盘设计方有两种选择：矩阵式键盘；专用芯片式键盘。在输入模块中，只有硬件是远远不够的，还缺少一个系统的大脑，将外界承受的信息进展统一处理，这就需要软件的协作，即程序。通过程序将输入的信息处理转化为系统需要的信息，如：依据手动输入的单价算出总价格。模数转换模块，把传感器所测的模拟信号转化为数字信号，从而使单片机

16、对数字信号的进展有效处理。用到的器件就是 A/D 转换器，然而在转换之前，还需对微弱的电信号进展放大、滤波等，故需选择仪表放大器。在A/D 转换中，考虑到转换速率、抗干扰等方面，拟承受高精度高增益 24 位 A/D 芯片 HX711，与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整体本钱，提高了整体性能和牢靠性。另外，关于扩展模块温度模块的设计有以下思路：承受DS18B20 温度传感器。DS18B20 测温范围是-55125，固有测温区分率为 0.5，满足设计要求。64. 设计工作安排及

17、进度毕业设计打算整体设计时间为十五周，时间安排如下：周次 第一周其次周第三周第四周第五周第六周第七周第八、九周第十周第十一周第十二十三周第十四周第十五周5. 参考文献目标任务进展单片机与 C 语言的复习与回忆在图书馆或上网查找有关设计的相关资料，筛选有关信息开头设计开题报告，进展设计的整体规划进展原件选型，设计原理草图开头以单片机为核心的主机电路的设计有关 LCD 显示器、温度传感器、通讯电路的设计开头进展信号采集局部以及键盘模块、打印电路的设计进展专业实习编写 C 语言程序对设计系统进展调试、仿真编写毕业设计说明书修改毕业设计进展辩论前的预备1 徐科军 传感器与检测技术北京：电子工业出版社，

18、2023.22 周杏鹏 传感器与检测技术北京：清华大学出版社，2023.93 牛昱光 单片机原理与接口技术 北京：电子工业出版社，2023.24 李晓林 单片机原理与接口技术 北京：电子工业出版社，2023.15 马春燕 微机原理及接口技术北京：电子工业出版社，2023.16 潘民，王燕芳 微型计算机掌握技术北京：高等教育出版社，2023.77 赵茂泰智能仪器原理及应用北京：电子工业出版社，2023.38 谭浩强 C 程序设计北京：清华大学出版社，2023.79 阎石数字电子技术根底 北京：高等教育出版社，1997.1210 CSDN.NET :/ 11 华成英，童诗白 模拟电子技术根底 北京：高等教育出版社 ，2023.512 中国工控网 :/ chinakong /13 称重传感器选型手册 :/wenku.baidu /view/11631cf9aef8941ea76e0563.html14 DS18B20 :/baike.baidu /view/1341776.htm 15 自动化网 :/ zidonghua .cn/