基于单片机的电子秤的设计与实现.docx

基于单片机的电子秤的设计与实现摘要在当前，智能化已经成为潮流，各行各业都追求更智能化，以求提高生产作业生产效率，减轻人们的工作负担以及提高人们的生活幸福感。为了提供一种更简单更灵活的物品重量测量以及计算价格的方式，设计本次课题的电子秤。电子秤在市场上已经以各种成熟的形态来展示，本次研究的电子秤是以STC89C52为处理器芯片，外接各种元器件模块组成，其中包含有按键模块、称重传感器、报警模块以及显示模块。本次设计开发的思路为通过按键模块能够设置物品的单价，阈值等，通过称重传感器模块的工作，实现对物品重量的获取，通过处理，在1.CDI602显示屏可以显示物品重量信息以及价格信息，当重量超出阈值时，蜂鸣器报警提示。本次设计的基于STC89C52的电子秤具有成本低、使用简单以及实用性强等优点，系统具有实际使用意义。关键词：STC89C52；传感器技术；显示技术；电子秤第一章绪论1.1 研究的背景和意义单片机技术的广泛应用，已经渗透到了现代生活、工作和社会生产的各个方面。简单来说，单片机便是可以在一个芯片上集成多个电子元器件、逻辑电路，实现特定功能的微型计算机芯片。其中，加入了传感器技术、无线通信技术以及显示技术等，能够通过数据采集、数据监控、智能调节以及自动化等功能，实现智能家居、工业自动化以及智慈城市等领域的应用，造福于人类社会。例如，传感器技术可实现一氧化碳浓度、温度、湿度、烟雾浓度、光照强度、土壤温湿度、甲醛浓度、火焰等数据的采集，可实现环境空气安全监测、热水器智能调温、农业自动灌溉、火灾监测等无数工作场合中，让人们生活的气体环境更加安全，提高生活水平以及预防灾害，大大方便了人们的生活。同时，单片机技术在工业生产领域也发挥着重要的作用。以汽车工业为例，单片机可以应用于引擎控制系统、底盘控制系统、车身控制系统以及安全系统等多个方面，在车辆性能、人机交互体验以及安全性方面都有非常好的表现。在现代工业制造领域中，可以实现生产自动化，提高生产质量以及产量，大大节约人工成本，同时还可以减少人工操作的错误率，创造更安全以及优质的劳动环境。如此多的优点，也让单片机技术在社会生产领域中得以广泛应用。本次基于STC89C52的电子秤的开发，是单片机技术的典型应用。采用微控制器技术，集成了多个功能，实现了物品重量测量、总价计算、设置阈值以及报警提示等功能。这将大大方便人们的生活，满足人们不同的需求。传统的机械秤有很多缺点，比如精度不高，结构复杂，易老化，成本高等。随着社会的发展，市场对秤的要求的越来越高，尤其是人体秤、厨房秤等各类便携式小型秤。同时，单片机技术在本次电子秤中的应用，也具有一定的研究意义。开发过程中，需要深入理解单片机技术的实际应用，并且针对具体的项目进行优化调整。通过实验验证、尝试和错误的过程，使得工程师们能够学习、提高，不断促使单片机技术向更为完善的方向发展，更好地服务于人类社会。1.2 国内外研究现状随着单片机技术的不断发展与完善，智能电子秤已经成为了人们日常生活中不可或缺的智能产品之一。作为单片机技术的重要代表之一，智能电子秤不仅将的生活变得更加便利，还解决了在计算物品重量时繁琐的计算问题。而这种技术也源自于美国，在已经持续了近五十年的时间里，单片机技术的发展速度惊人，从最初的4位微处理器到8位处理器，历时五年之久才实现对工业仪器的简单控制。然而，此刻的单片机技术比较低级，功能很少，寻址范围狭窄，稳定性不高。直到1980年，随着单片机中串行口的加入，单片机与外围设备间的信息交换得以实现，同时，单片机性能得到了加强，寻址范围也得到了拓宽，稳定性得到了显著提升。在1983年，16位的单片机问世，在几十年的发展过程中，国家如英国、日本、印度、德国、荷兰等加大了单片机技术的研究力度，研制出了几十个系列、三百多个品种的单片机。I/O接口也得到了拓展，单片机技术的应用和功能也逐渐发展、扩大。在当前，以物联网为基础的智慧产品已经逐步占据人们工作和生活的各个阵地，成为了人们无法离开的智慧工具。如今，单片机技术得到了广泛的应用，从家电产品中的日本松下公司、苹果手机、三星电视，到汽车自动驾驶技术、智能农业大棚、自动识别技术等领域。单片机是目前应用在各种智能产品中最常使用的一种物联网技术，它是一种微型逻辑处理单元。在我国巨大的市场需求和支持政策下，经过艰苦奋斗，我国单片机技术的发展也同样得到了迅猛的提高与升级，各大高新科技企业推出了包括智能扫地机器人、智能门锁、智能手环、智能空调、智能电饭煲、智能冰箱、智能油烟机等一系列智能产品，实现了单片机技术在各个行业领域中的应用。智能电子秤作为学习智能技术、了解单片机技术的重要产品之一，近年来在我国也得到了广泛的应用。不过，随着人们对智能电子秤应用的不断增加，对其功能和应用性的需求也日益增长，因此，在电子秤研发中，应不断拓宽单片机技术的应用范围，提高其功能，为人们日益增长的需要提供更优质的服务。发展至今，智慧产品已经进入繁荣时期，涉足人类社会各个领域。1.3 研究的内容和方法本次的课题研究对象是基于STC89C52的电子秤，旨在设计和开发一款功能丰富、操作简便、数据显示清晰的电子秤系统。在实现这个目标的过程中，需要进行功能设定、硬件模块的选择、数据显示和信息交互的优化等一系列工作。同时，对该系统的工作原理、模块引脚、电路焊接等方面都需要进行深入了解。具体地，计划选取合适的按键模块、称重传感器、对报警模块、显示模块等硬件模块进行了设计，并使用1.CD1602显示屏来显示物品的重量信息和价格信息。在货物重量超过设定值时，发出警报，发出警告，当物品重量超出设定的阈值时，蜂鸣器发出警报声，提醒用户。通过这些设定和优化，将开发出一款适用于商用场所的高水平电子秤系统，为客户提供更实用、便捷的计量服务。对此本次研究的主要工作涉及系统方案设计、硬件电路设计、软件程序开发和系统调试等方面。首先，要针对电子秤的功能要求，对所选择的各模块进行详细的规划，并对所选择的各模块进行详细的分析，为以后的工作做好准备。基于这些分析，可以确定最优的设计方案。第二个步骤，就是要对整个系统进行设计。该流程包含了硬件电路的设计以及软件的编写。最后，采用AItiUmDeSigner软件对其进行了优化，并对其进行了优化，选取了最适合的模块，然后将其焊接在一起，就实现了硬件电路的设计。在此基础上，利用Keil5软件对各个模块的功能进行开发。最终，本系统进行了调试。然后分别对已编译好的电路和已编译好的程序分别进行调试，最后再进行联合调试，以保证电子天平的各项性能都能完全发挥出来。在整个系统设计过程中，调试是必不可少的一个环节，只有这样，才能确保整个系统的正常工作。总之，本次研究工作需要进行方案设计、硬件电路设计、软件程序开发和系统调试等多个环节，只有在每个环节都认真负责地完成工作，才能设计出一个稳定可靠、功能齐全的电子秤。1.4 章节安排为了提供一种更简单更灵活的物品重量测量以及计算价格的方式，设计了本次电子秤。本章共分为6个章节去描述。详细内容如下所示。第1章：引言，主要介绍了选题的选题意义，并说明了选题的主要内容。第2章：设计方案，说明了该项目的方案要求，方案的选择，核心模组的核心模组通过对模块的选择，并基于所选择的模块，确定了该项目的方案。第3章：对本次课题中所采用的硬件进行了详细的说明，并详细介绍了各模块的引脚、工作原理及功能。第4章：主要介绍了系统的主要部分，主要介绍了系统的主要部分，包括系统的主要工作流程、系统的编译环境、系统的语言，并给出了系统的主要部分。第5章：对系统进行了实验验证，对实验结果进行了分析，并对实验结果进行了验证。第6章：结论，对整个系统的开发工作进行了总结与分析，并提出了今后的改进与发展方向。第二章总体方案设计智能产品在人类的生活、工作中有着很好的应用前景，但在智能产品的研究中，还有很多问题有待解决。在分析过当前应用的电子秤之后，明确了本设计所应该具备的功能，以该系统预期要实现的功能为出发点，对系统展开设计制作。为达到系统预期的功能，行之有效的设计方案至关重要，相当于就是本系统的制作蓝图。设计方案的执行需要各个模块发挥各自的最大效能，经过多方面的技术论证，确定符合系统要求的元器件是实现设计方案的根本保证。2.1 系统设计要求基于单片机的智能电子秤设计的要求如下：1、高精度：电子秤应具有较高的称重精度，保证测量数据的准确性。2、可靠性：电子秤的各个部件和模块应具有较高的稳定性和可靠性，确保秤体长周期的正常工作。3、智能化：电子秤需要具备一定的智能化水平，能够实现人机对话、重量数据计算、数据存储和报警等功能。4、实用性：电子秤应具有良好的实用性和便携性，方便用户随时进行使用。5、美观性：电子秤应美观大方，符合市场审美标准。6、易维护性：各个部件和模块应该容易维护，能够方便地进行维护和保养。7、低能耗：电子秤应具备低功耗、节能的特点，降低能源消耗。8、耐用性：电子秤应具备较高的耐用性，确保能承受一定的外力和重量冲击，延长使用寿命。2.2总体结构设计电子秤已经成为日常生活中必不可少的物品，为了提供一种更简单、更灵活的物品重量测量以及计算价格的方式，以微控制器为基础的智能化产品，能够完成许多人费时费力的工作。设计了本次电子秤。本次研究的电子秤是以STC89C52为处理器芯片，并组合了各种元器件模块，包括按键模块、称重传感器、报警模块以及显示模块。这些模块经过精心组装，能够实现准确的物品重量测量和价格计算。设计本次电子秤的思路是利用按键模块，从而实现对物品单价、阈值等参数的设置，同时还引入了称重传感器模块，以实现对物品重量的获取。在处理器的控制下，所有的数据处理以及计算将会在处理器内部完成。最后，在1.CD1602显示屏上显示物品的重量信息以及价格信息，这为人们在购物时提供了十分便捷的服务。在这个方案中，使用了STC89C52作为电子秤的中央控制器，它是一款单片机控制器芯片，通常被应用在各种控制系统和电子设备中。还采用了先进的称重传感器技术，能够实现对重量的准确测量。同时，还引入了报警模块，当物品重量超出预置的阈值时，蜂鸣器会发出声响，提醒用户及时进行调整。整个电子秤是由多个模块组成，具有高度的模块化特性。所有的模块都可以独立设计和调整，这为后期的维护和升级提供了极大的便利。对于消费者而言，这也意味着用户可以根据自己的需要进行模块的替换和升级，从而满足不同的个性化需求。系统结构图如图2.1所示。图2.1系统结构图2.3元器件的选择2.3.1主控制器的选择单片机是整个系统的核心部分，它是整个系统的关键部分，它主要负责对其它模块进行综合管理。但是，目前市场上的MeU种类很多，因此，如何选取一款适合的MCU,既能保证运算速度又能保证精度，又能达到本论文所提出的设计要求。以微控制器为基础的智能产品，能够完成许多人工费力不能做到的任务。在本文的研究方法指导下，通过查阅大量文献，综合比较，最终选定了两款具备高性能和强大功能的单片机作为本系统MCU的设计方案。其中，STM32单片机和51单片机是两款经典的单片机，下面进行详细的介绍。方案一：STM32单片机STM32是STMicroelectronics公司生产的32位微控制器，它采用ARMCortex-M内核，具有高性能、低功耗、易扩展等特点，同时还支持多种通信接口和外设。STM32单片机的应用范围非常广泛，包括家电、通信、汽车、医疗等领域，其广泛应用的原因主要有以下几点：1、高性能：STM32单片机拥有强大的计算能力和丰富的外设资源，可以满足各种应用场景的性能需求。其高性能主要来自于其采用的ARMCOrteX-M内核架构，该内核架构具有流水线技术、分支预测、指令重排等先进技术，可以大大提高单片机的运算效率。2、低功耗：STM32单片机采用了多种低功耗技术，如时钟门控、睡眠模式、唤醒模式等，