电子称设计

-1-电子称设计方案班级；机电一体化八班姓名；丰凯学号；-2-目录电子技能课程设计报告书............................................................错误!未定义书签。基于AT89C51的数字电子秤的设计.........................................................................11、设计目的..........................................................................................................12、设计的主要内容和要求..................................................................................13、整体设计方案................................................................................................13.1设计方案...................................................................................................13.2工作原理...................................................................................................14、硬件电路的设计............................................................................................25、软件设计..........................................................................................................35.1主程序设计...............................................................................................35.2LM4229液晶显示驱动程序....................................................................45.3ADC0832采样程序..................................................................................55.44*4键盘程序............................................................................................66、系统仿真..........................................................................................................67、使用说明......................................................................................................98、设计总结..........................................................................................................9-3-参考文献................................................................................................................9附录A.................................................................................................................10-1-基于AT89C51的数字电子秤的设计1、设计目的单片机以其功能强，体积小，功耗低，易开发等很多优势被广泛应用。但单片机不是万能的，也存在不适合的场合，我们要充分利用单片机的内部资源和选择合适的单片机来完成我们的设计。本数字电子秤的设计过程中需要用到A/D转换、键盘、液晶显示、复位电路和蜂鸣器报警驱动电路的知识，同时在软件的设计过程中需要用到键盘扫描、液晶显示驱动、模数转换程序及汉字库的的设计，可以很好的将数电、模电、单片机知识进行综合应用。在综合应用中进一步熟悉单片机设计的开发各个流程，最终达到巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用的目的。2、设计的主要内容和要求本文主要完成一个简单实用数字电子秤的硬件电路部分和软件部分的设计。在设计的过程学会使用单片机对数字电子秤的各种功能进行控制。本设计中的数字电子秤要求能够显示商品的名称、价格、总量、总价等；能够自动完成商品的价格计算；能够储存几种简单商品的价格；能够具有超重提醒功能，一旦重量超出了自身重量的测量的范围，发出警报；同时对数字电子秤的测量范围要达到5KG，测量精度要求达到0.001。3、整体设计方案3.1设计方案整个数字电子秤电路由电源电路、单片机主控制电路、LM4229显示电路、蜂鸣器报警电路、4*4键盘电路和压力传感电路(ADC0832采样）6个部分组成。如图3.1所示。3.2工作原理打开电源开关，数字电子秤开始工作。接通电源时，数字电子秤进入欢迎界面“欢迎使用电子秤设计······”。此时数字电子秤上MCU开始工作，键盘不断进行扫描，同时通过ADC0832也不断进行外部称量数据采样，LCD上显示“实-2-用电子秤名称单价······”。当载物台上放有物体时，ADC0832立即将数据收集送给单片机处理。此时工作人员只要输入对应商品的代码编号，在240*128的LCD上可以看到相应商品的名称，单价，总重，总价格等信息。在称量的过程中，一旦物体自身的重量超出电子秤的称量范围，蜂鸣器立即会发出“滴滴····”警报声告诉工作人员，所称量物品超重。图3.1整体设计方框图4、硬件电路的设计数字电子秤采用AT89C51单片机作为微处理器，接口电路由晶振、LM4229显示电路、4*4按键电路、ADC0832电路、报警电路、存储器等组成。控制器系统的硬件电路原理图如图4.1所示。控制器系统硬件电路的工作过程是：打开电源时，MCU及各个部分电路开始工作，MCU调用内部存储数据对各部分接口电路初始化。200ms后LM4229进入欢迎界面，ADC0832不断对外部数据进行采样交给MCU进行处理，一旦有物品放入载物台，ADC0832立即发送中断请求，并将本次采集数据交给MCU处理，之后LM4229显示相应数据量。在此过程中，键盘也在不断进行扫描，一旦有键按下，单片机也会对其数据进行相应处理，然后将对LM4229进行写操作。-3-图4.1数字电子秤硬件电路图5、软件设计本设计中的程序由主控制程序、LM4229液晶显示驱动程序、ADC0832采样程序和4*4键盘程序组成。5.1主程序设计整个设计中采用由下向上的设计思路。主程序中主要完成对LCM4229、ADC0832、及键盘扫描程序的调用。在编写程序的过程中，各变量统一采用全局变量方式命名，同时考虑到电子秤对精度的要求，本设计中的价格及总量相关的变量全部采用浮点数。主程序流程图如图5.1所示。-4-图5.1主程序流程图5.2LM4229液晶显示驱动程序图5.2LM4229液晶显示驱动程序流程图-5-LM4229液晶能够显示比较复杂的汉字和图形，首先必须对其写入控制操作字，包括图形的显示方式，字体的模式。然后写入初始行地址，指针自动左移，直到写完全部数据为止。write_data(place&0xff);//写入地址高位write_data(place/256);//写入地址低位write_com(0x24);//地址设置write_com(0xb0);//设置数据自动写write_data(ASC_MSK[(c1-0x20)*16+k]);/*---例如：0的ASCII码为0x30,在ASC_MSK中的位置为0x10*16---16字节字码依次写入LCD---*/write_com(0xb2);//自动复位place=place+30;5.3ADC0832采样程序图5.3ADC0832采样程序程序流程图MCU通过拉低CS、拉高CLK来启动ADC0832进行外部压力传感转换后的电压信-6-号进行采样，每产生8个CLK脉冲，DATA获得一位完整的8bit数据，此时MCU发送中断请求，拉高CS，拉低CLK,并将数据DAT返回。5.44*4键盘程序图5.44*4键盘程序本设计中采用了4*4矩阵式键盘，单片机定时进行查询。首先单片机发送行扫描代码，然后进行列扫描，当发现某一列出现了低电平时，即返回相应的键盘值。若没有发现则说明当前行没有键按下，行扫描右移一位，继续执行列扫描。MCU根据相应的键值，即可确定被按下的键。6、系统仿真在protues的ISIS7.4sp2软件环境下画出电路原理图，接下来就是将设-7-计的程序在KeilC51μVision3开发集成环境上编译成机器语言，进入Protues的ISIS，双击AT89C51，在ProgramFile中添加main.hex文件到AT89C51中，如图6.1所示。图6.1数字电子秤仿真设置图该仿真验证的过程：首先按开始按，此时数字电子秤进入欢迎界面。LM4229上显示欢迎使用电子秤设计·····。如图6.2所示。图6.2数字电子秤欢迎界面图接下来调节压力传感模拟电路电压，将电压设为0.00表示此时载物台上没有物体。此时LM4229切换到称量画面。显示指示“实用电子秤名称······-8-单价：0.000元/千克总重量：0.000千克总价：00.000元”。如图6.3所示。图6.3数字电子秤模拟空载图最后，上调压力传感电压表示已载有商品，同时按下“6”号键，表示选择6号商品“苹果”。此时LM4229上显示“名称：苹果单价：6.800元/千克总重量：3.496千克总价：“23.733元”（实际6.8*3.496=23.7758元）。达到基本要求。如图6.4所示。最大称量重量4.980KG,如图6.5所示。图6.4数字电子秤模拟载物显示仿真图-9-图6.4数字电子秤模拟最大称量范围仿真图7、使用说明在使用仿真的过程中，首先打开仿真电路图，并加载好“HEX”文件到单片机中。后将压力传感电压调制0.00，点击按钮，开始仿真。（为了能够看到清晰的演示过程，请将电路的背景设为无。）整个电子秤设置了“0~15”个按键，其中的“0”键表示取消，其他键代表15种可供选择商品价格。（另本设计的仿真文件需要安装protues7.4以上版本才能打开。）8、设计总结通过本次电子技能课程数字电子秤的设计，让我更加熟悉了单片机的整个设计流程。在设计过程中，我也意识到好的编程书写习惯对软件设计的重要性。刚刚开始由于自己变量大部分采用的是局部变量，导致程序仿真出错，给自己的修改创造不小的麻烦。经过一天的努力，统一采用全局变量终于实现最终的仿真结果和设计的全部任务和要求。当然本数字电子秤还有很多可以改进的地方，例如可以改进按键功能方便工作人员随时对各数据进行修改等等。由于设计时间有限，只能在以后的学习过程中做更进一步的改进。参考文献[1]于永.51单片机C语言常用模块