基于单片机多功能称重系统设计

news2024/10/1 22:54:13

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文章目录

前言
概要
功能设计
设计思路

软件设计
效果图

程序
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前言

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概要

基于单片机多功能称重系统设计概要

一、引言

随着科技的进步和工业化的发展，称重系统在现代工业、商业及日常生活中发挥着越来越重要的作用。基于单片机多功能称重系统是一种集成了高精度传感器、数据处理技术和单片机控制技术的现代化称重解决方案。该系统旨在提供高精度、多功能、稳定可靠的称重服务，满足各种应用场景的需求。

二、系统组成

基于单片机多功能称重系统主要由以下几个部分组成：

单片机控制器：作为系统的核心，单片机控制器负责接收传感器信号、处理数据、控制显示模块以及与外部设备的通信。
称重传感器：选用高精度、稳定性好的称重传感器，用于实时感知物体的重量变化，并将模拟信号输出至单片机。
模数转换器（ADC）：将称重传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行后续处理。
显示模块：采用液晶显示屏或数码管等显示设备，用于实时显示物体的重量、单位等信息。
按键模块：提供用户输入接口，用于设置参数、选择功能等。
通信接口：支持串口通信、无线通信等方式，实现与上位机、PC或其他智能设备的连接和数据传输。
电源模块：为整个系统提供稳定可靠的电力供应，确保各模块正常工作。
三、功能特点

高精度称重：采用高精度传感器和先进的称重算法，实现物体的精确称重。
多功能性：系统支持多种附加功能，如去皮功能、累计称重、单位转换等，满足不同用户的需求。
稳定性好：通过合理的硬件设计和软件优化，确保系统在长时间运行下仍能保持稳定的性能。
易扩展性：系统支持多种通信接口和协议，方便与其他智能设备或系统进行集成和扩展。
操作简便：通过直观的显示界面和简单的按键操作，用户可以方便地使用和控制系统。
四、设计思路与实现

硬件设计：根据系统需求，选用合适的单片机型号和外围器件，设计电路原理图，并利用专业软件进行电路设计和PCB板制作。
软件设计：选用C语言作为编程语言，利用专业软件（如Keil）进行程序编写和调试。程序包括初始化程序、数据采集与处理、称重算法实现、显示与控制以及通信协议设计等部分。
系统调试：完成硬件和软件设计后，进行系统硬件调试和软件调试，确保系统能够正常运行并满足设计要求。
五、应用前景

基于单片机多功能称重系统具有广泛的应用前景。它可以应用于工业、农业、商业等多个领域，如仓库管理、物流运输、农产品收购等场景。通过合理的设计和实施，可以实现一个高精度、多功能、稳定可靠的称重系统，为各个领域的应用提供有力支持。

功能设计

本课题介绍了基于单片机AT89C51的多功能称重系统的硬件电路和软件设计流程。系统包括了主控部分、LCD显示部分、功能按键部分、声光报警部分、称重部分等。本多功能电子秤系统设计的精度高、功能完善、结构简单合理，具有单价计算、商品计价等多种功能。

本系统以AT89S51单片机为主控芯片，外围附以称重电路、显示电路、报警电路、键盘电路等构成智能称重系统电路板，从而实现自动称重系统的各种控制功能。可以说,此设计所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求。

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设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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效果图

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程序

#include <reg52.h>	         //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char  //无符号字符型 宏定义	变量范围0~255
#define uint  unsigned int	 //无符号整型 宏定义	变量范围0~65535
#include <intrins.h>

sbit K1=P1^0;
sbit K2=P1^1;

sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;

sbit beep = P1^7;   
sbit SH = P3^5;
sbit ST = P3^6;
sbit DS = P3^7;

uchar num_jin;
uchar num_chu;
uchar num_car;

#include "lcd1602.h"

/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
	uint i,j;
	for(i=0;i<q;i++)
		for(j=0;j<120;j++);
}

void write_74hc595(unsigned int num)
{
	int i;	
	ST = 0;
	for(i=0; i<16; i++)
	{
		SH = 0;
		if (num & 0x0001)
		{
			DS = 1;
		}
		else
		{
			DS = 0;
		}
		SH = 1;
		num >>= 1;
	}
	ST = 1;
}

unsigned int num_2_led(unsigned int num)
{
	int i;
	unsigned int ret=0;
	if (num > 16) 
	    return 0xFFFF;
	for(i=0;i<num;i++)
	{
		ret |= 1<<i;
	}
	return ret;
}

		

/***************主函数*****************/
void main()
{
    init_1602();
    write_string(1,0,"Jin:    Chu:");
    write_string(2,0,"Car:      P:");
	write_sfm2(1,4,num_jin); 
	write_sfm2(1,12,num_chu);  
	write_sfm2(2,4,num_car); 
	write_sfm2(2,12,16-num_car);  
	write_74hc595(0);
	while(1)
	{
		key();					
	}
}

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摘要 I
Abstract II
引言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致谢 25