C51 C52单片机实现减法秤.docx
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C51C52单片机实现减法秤
课程设计论文
课程名称 单片机减法秤报告
学 院 电子与电气
专 业 自动化
班 级 11自动C1
学 号
学生姓名
单片机减法秤设计报告
一、方案设计
1、采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-5kg，测量精度达5g。
2、采用电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换，HX711采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。
3、采用STC89C52单片机作为主控芯，实现称重、计算价格等主控功能。
4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。
5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互，键盘容量大，操作便捷。
6、具有超量程报警功能，可以通过蜂鸣器和LED灯报警。
7、系统通过USB电源供电，单片机程序也可通过USB线串行下载。
8.黑金刚配套的28BYJ485V驱动的4相5线的步进电机
二、硬件设计
1、硬件方案
（一）：
称重传感器感
称重传感器感应被测重力，输出微弱的毫伏级电压信号。
该电压信号经过电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。
HX711采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片，内置增益控制，精度高，性能稳定。
HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。
单片机读取被测数据，进行计算转换，再液晶屏上显示出来。
电阻应变式传感器测量原理如图2所示。
图3测量电桥原理
（二）、电子秤专用24位AD转换芯片HX711及其电路
该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。
输入选择开关可任意选取通道A或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。
通道A的可编程增益为128或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。
通道B则为固定的32增益，用于系统参数检测。
芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。
芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。
上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。
HX711内部方框图如图4所示。
其外部管脚如图5所示。
图4HX711内部方框图
本课题设计的HX711电路如图7所示：
（三）步进电机选择
步进电机的主要特性：
1、步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。
转动的速度和脉冲的频率成正比。
2、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性
3、改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。
因此，目前打印机，绘图仪，机器人，等等设备都以步进电机为动力核心。
1、如果不考虑数据锁存功能，步进电机的扩展板电路可以简化为下图：
程序设计
（四）、单片机STC89C52及其电路
（1）STC89C52单片机概述
STC89C52系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路。
本课题设计的电子秤的单片机应用电路如图9所示：
图9STC89C52单片机电路
（五）、液晶屏电路
图10LCD显示电路
液晶屏电路如图10所示。
LCD_CS、LCD_RES、LCD_RS、LCD_SDA、LCD_SCK为液晶模块与单片机接口的控制线。
CS_ZK、SCK_ZK、SO_ZK和SI_ZK为字库和单片机接口的控制线。
（六）、矩阵键盘电路
矩阵键盘电路如图11所示：
图11矩阵键盘电路
图中4*4矩阵键盘可以显示0-9数字、小数点和五个功能键。
键盘行扫描信号为ROW1—ROW4，列扫描信号为COL1—COL4。
（七）．电源电路
本设计采用USB接口供电，电源电压5V。
同时，USB接口通过内含PL2303芯片的转换电路对单片机进行程序编写。
其电路原理如图所示。
（八）软件设计
主程序软件流程如图21所示。
图21主程序流程图
3、主程序
下面介绍main.c主程序编写，其他程序略。
#include"main.h"
#include"HX711.h"
#include"LCD1602.h"
unsignedcharcodeCCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09};/unsignedcharcodeCW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};
unsignedlongHX711_Buffer=0;
unsignedlongWeight_Maopi=0;
longWeight_Shiwu=0;
unsignedcharKEY_NUM=0;
charTarget_Count=0;
unsignedcharTarget_Buffer[2]={0x00,0x00};
chartarget=0;
unsignedcharwucha=1;
bitFlag_ERROR=0;
bitFlag_OK=0;
#defineGapValue378//378
voidmain（）
{Init_LCD1602（）;
LCD1602_write_com（0x80）;
LCD1602_write_word（"Welcometouse!
"）;
while（K1）;
Delay_ms（1000）;
while（K1==0）
{motor_cw（）;}
LCD1602_write_com（0x80）;
LCD1602_write_word（"Weight:
"）;
LCD1602_write_com（0x80+0x40）;
LCD1602_write_word（"Target:
0000g"）;
Get_Maopi（）;while
（1）
{Get_Weight（）;
{LCD1602_write_com（0x80+0x0a）;
LCD1602_write_word（"ERROR"）;}
else
{LCD1602_write_com（0x80+0x0a）;
LCD1602_write_data（Weight_Shiwu/1000+0X30）;
LCD1602_write_data（Weight_Shiwu%1000/100+0X30）;
LCD1602_write_data（Weight_Shiwu%100/10+0X30）;
LCD1602_write_data（Weight_Shiwu%10+0X30）;
LCD1602_write_word（"g"）;}
if（Flag_OK==1&&（target>Weight_Shiwu+wucha））
{motor_ccw（）;//电机逆转}
if（target<=Weight_Shiwu+wucha）Flag_OK=0;
if（Flag_OK==0）{
KEY_NUM=Scan_Key（）;
if（KEY_NUM!
=0x55）
{if（KEY_NUM==16）
{Get_Maopi（）;}
if（KEY_NUM==15）{while（K1）;
Delay_ms（1000）;
while（K1==0）
{motor_cw（）;}}
if（KEY_NUM==12）
{
Target_Count--;
if（Target_Count<0）
{Target_Count=0;}
Target_Buffer[Target_Count]=0;switch（Target_Count）
{case0:
LCD1602_write_com（0x80+0x40+0x0a）;
LCD1602_write_data（''）;
break;
case1:
LCD1602_write_com（0x80+0x40+0x0b）;
LCD1602_write_data（'0'）;
break;default:
break;}}
if（KEY_NUM==13）{
target=Target_Buffer[0]*10+Target_Buffer[1];
Flag_OK=1;}
f（KEY_NUM>=0&&KEY_NUM<=9）{
Target_Buffer[Target_Count]=KEY_NUM;
switch（Target_Count）{
case0:
LCD1602_write_com（0x80+0x40+0x0c）;
LCD1602_write_data（Target_Buffer[0]+0x30）;
break;
case1:
LCD1602_write_com（0x80+0x40+0x0d）;
LCD1602_write_data（Target_Buffer[1]+0x30）;
break;
default:
break;}
LCD1602_write_com（0x80+0x40+0x0d）;
LCD1602_write_data（'g'）;
Target_Count++;
if（Target_Count>=2）
{Target_Count=2;}}}}}}
unsignedcharScan_Key（）
{unsignedchartemp=0;
unsignedcharcom=0x55,com1=0,com2=0;
P1=0xf0;
if（P1!
=0xf0）
{com1=P1;
P1=0x0f;
com2=P1;}
P1=0xf0;
while（P1!
=0xf0）;
temp=com1|com2;
if（temp==0xee）com=1;//数字1
if（temp==0xed）com=4;//数字4
if（temp==0xeb）com=7;//数字7
if（temp==0xe7）com=11;
if（temp==0xd7）com=0;//数字0
if（temp==0xb7）com=14;//备用键*号键
if（temp==0xde）com=2;//数字2
if（temp==0xdd）com=5;//数字5
if（temp==0xdb）com=8;//数字8
if（temp==0xbe）com=3;//数字3
if（temp==0xbd）com=6;//数字6
if（temp==0xbb）com=9;//数字9
if（temp==0x7e）com=16;//数字A键，去皮功能
if（temp==0x7d）com=15;//数字B键清除键，二次测量
if（temp==0x7b）com=12;//数字C输入单价错误时返回上一步
if（temp==0x77）com=13;//数字D键，计算总价
return（com）;}{
Weight_Shiwu=HX711_Read（）;
Weight_Shiwu=Weight_Shiwu-Weight_Maopi;
if（Weight_Shiwu>0）
{
Weight_Shiwu=（unsignedint）（（float）Weight_Shiwu/GapValue）;if（Weight_Shiwu>5000）
{Flag_ERROR=1;}else
{Flag_ERROR=0;}}else
{Weight_Shiwu=0;
Flag_ERROR=1;}}
voidGet_Maopi（）
{Weight_Maopi=HX711_Read（）;}
voidDelay_ms（unsignedintn）
{unsignedinti,j;for（i=0;ifor（j=0;j<123;j++）;}
voiddelay500us（void）
{intj;
for（j=0;j<57;j++）{；}}
voiddi（void）/
{unsignedinty;
for（y=0;y<250;y++）
{beep=0;
Delay_ms
（1）;
beep=1;
Delay_ms
（1）;}}
voidmotor_ccw（void）//
{unsignedchari,j;
for（j=0;j<2;j++）//
{for（i=0;i<8;i++）//
F1=CCW[i]&0x01;
F2=CCW[i]&0x02;
F3=CCW[i]&0x04;
F4=CCW[i]&0x08;
Delay_ms（10）;}}}
voidmotor_cw（void）
{unsignedchari,j;
for（j=0;j<5;j++）
{for（i=0;i<8;i++）{
F1=CW[i]&0x01;
F2=CW[i]&0x02;
F3=CW[i]&0x04;
F4=CW[i]&0x08;
Delay_ms
（1）;}}}
（九）操作与使用
1、上电运行
下载完成后程序自动运行，或重上电后程序正常运行，如图所示。
图23上电运行图
2、键盘操作说明
4*4矩阵键盘定义如下
789D（清0）
456C（电机反转）
123B（电机正转）
14（未定义）015（.）A（确定价格）
其中：
●键0—9为数字键，用于单价设定。
●键15为小数点，也用于单价设定。
●B键为电机正转，每次设定数值后，请先按清B键，以驱动电机转动。
C键为电机反转，当达到设定值时，按下该键电机开始向反方向转动3、常用使用步骤：
●打开电源，屏幕显示电子秤初始化成功，此时重量和单价为0，金额为空；
●通过数字键和小数点键键入摇确定的称重数值，完成后按下电机转动键。
●在支架上称出摇秤的数值，液晶屏显示重量（单位为g），当到达设定值时电机停止
●当到达设定值后按下C键，电机向相反方向转动。
（10）误差分析
一：
由于电路的不稳定以及传感器的工作原理造成的误差。
二：
硬件设计时，下面挡板不高造成物料容易掉下来，当数值在一霎啦间以达到设定值，所以电机停止，但数值显示不正确
三：
因为不同的传感器特性曲线不是很一致，因此，每一个传感器需要矫正这里这个参数才能使测量值很准确。
当发现测试出来的重量偏大时，增加该数值。
如果测试出来的重量偏小时，减小改数值。
该值可以为小数
#defineGapValue378.2
有可能378.2设定的不是不准，有可能造成些误差，估计误差在0.05%
四：
电机28BYJ48?
5V?
?
的4相5?
的步?
?
机，而且是?
速步?
?
机，?
速比?
1：
64，步?
角?
5.625/64度。
由于?
机本身的原因造成?
的角度不是非常精确，所以也是有?
差的
五：
称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值，典型值是2mV/V。
当使用2mV/V灵敏度和5V激励电压的传感器时，其满度输出电压为10mV。
通常，为了使用称重传感器线性度最好的一段称重范围，应当仅使用满度范围的三分之二。
因此满度输出电压应当大约为6mV。
当电子秤应用于工业环境时，在6mV满度范围内测量微小的信号变化并非易事。
总误差是指输出误差和额定误差的比值。
典型电子秤的总误差指标大约是0.02%，这一技术指标相当重要，它限制了使用理想信号调节电路所能达到的精确度，决定了ADC分辨率的选择以及放大电路和滤波器的设计。
六：
开发板的外围电路对测量的精确度的影响。
（十一）效果图
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