1、精品文檔2016年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽簡易電子秤（D題）高職組精品文檔精品文檔摘要：系統(tǒng)以STC12LE5A60S2單片機(jī)為主控器，設(shè)計(jì)一款一個(gè)以電阻應(yīng)變片為稱重傳感器的簡易電子秤。該系統(tǒng)包括單片機(jī)主控模塊、重量傳感器模塊、語音模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、電源模塊。重量傳感器完成被測物體的重量信息采集；獨(dú)立式按鍵設(shè)定被測物的單價(jià)；采用直流穩(wěn)壓輸出電源5V和3V為系統(tǒng)提供工作電源。系統(tǒng)制作成本較低、工作性能穩(wěn)定，能很好達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：HX711、WTV020-SD語音模塊。精品文檔精品文檔目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求.11.1設(shè)計(jì)任務(wù).11.2技術(shù)指標(biāo).11.3題目評(píng)析.12方案比較與選擇.2

2、2.1單片機(jī)模塊選擇.22.2壓力傳感器選擇.錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3PCA和AD轉(zhuǎn)換模塊的選取.錯(cuò)誤！未定義書簽。2.4語音模塊選擇.錯(cuò)誤！未定義書簽。2.5輸入按鍵模塊選擇.錯(cuò)誤！未定義書簽。2.6電源模塊選擇.錯(cuò)誤！未定義書簽。2.7顯示模塊選擇.錯(cuò)誤！未定義書簽。3電路系統(tǒng)與系統(tǒng)設(shè)計(jì).錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì).錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3壓力傳感器模塊設(shè)計(jì).錯(cuò)誤！未定義書簽。3.4語言模塊設(shè)計(jì).錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5輸入按鍵模塊設(shè)計(jì).3.6電源模塊設(shè)計(jì).錯(cuò)誤！未定義書簽。3.7顯示模塊設(shè)計(jì).錯(cuò)誤！未定義書簽。3.8程序設(shè)計(jì).錯(cuò)誤！未

3、定義書簽。4系統(tǒng)測試.錯(cuò)誤！未定義書簽。5總結(jié).錯(cuò)誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn).錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄系統(tǒng)原理圖.錯(cuò)誤！未定義書簽。精品文檔架精品文檔1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)以電阻應(yīng)變片為稱重傳感器的簡易電子秤，電子秤的結(jié)構(gòu)如下圖1。所示。應(yīng)變片支被稱物體秤盤圖1：電子秤的結(jié)構(gòu)圖1.2技術(shù)指標(biāo)（1）電子秤可以數(shù)字顯示被稱物體的重量，單位克（g）；（2）電子秤稱重范圍5.00g500g；重量小于50g，稱重誤差小于0.5g；重量在50g及以上，稱重誤差小于1g。（3）電子秤可以設(shè)置單價(jià)（元/克），可計(jì)算物品金額并實(shí)現(xiàn)金額累加。（4）電子秤具有去皮功能，去皮范圍不超過100g（5）

4、其他。（6）設(shè)計(jì)報(bào)告：1.3題目評(píng)析根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)題目評(píng)析如下：本題的重點(diǎn)：設(shè)計(jì)合適的機(jī)械結(jié)構(gòu)，選擇適當(dāng)?shù)膲浩鳌鞲衅黛`敏度的選擇。本題的難點(diǎn)：減小測量誤差。精品文檔精品文檔2方案比較與選擇2.1單片機(jī)模塊選擇方案一：采用STC公司生產(chǎn)的STC12LE5A60S2芯片，這塊單片機(jī)單指令周期而且是低壓3.3V工作，滿足對(duì)于SD卡的3.3V電平。方案二：采用STC公司生產(chǎn)的STC89C252RC芯片，它的指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051且單片機(jī)程序編寫簡單、價(jià)格低廉。對(duì)比兩個(gè)方案，綜合考慮系統(tǒng)需要，方案一能滿足系統(tǒng)控制要求。2.2壓力傳感器選擇方案一：采用的是惠更斯電橋，當(dāng)彈性承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，

5、電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）收到拉升或壓縮應(yīng)變片變形后，他的阻值將發(fā)生變化（增大或減小）。從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)，供后續(xù)電路測量和處理。方案二：采用四個(gè)應(yīng)變式壓力體重傳感器組成全橋電路，這樣對(duì)壓力的靈敏度將會(huì)比惠更斯電橋增加一倍以上，這樣測量的精度將更加準(zhǔn)確，而且機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)小以及本身體積小。綜合上述兩種方案，我們采用全橋電路模型的壓力傳感器，稱重范圍為5Kg，滿足題目要求的1kg5kg的測量范圍。2.3PCA和AD轉(zhuǎn)換模塊的選取方案一：采用精密儀放對(duì)壓力轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)進(jìn)行固定增益放大,然后外接高精度的AD模塊對(duì)其進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)交給單片機(jī)進(jìn)行處理。方案二：采用集成芯片

6、HX711，其內(nèi)部自PGA和24位AD,24位的精度完全能夠準(zhǔn)確的分辨出題設(shè)中的1g的精度變化。綜上所述，我們選取方案二,因?yàn)榉桨付捎玫募尚酒坏唵味腋咝?，相比方案一?jié)省了很多電路的調(diào)試時(shí)間而且降低了實(shí)物制作的面積。2.4語音模塊選擇方案一：采用WTV020-SD語音模塊,它是一款可重復(fù)擦寫語音內(nèi)容的大容量存儲(chǔ)類型的語音模塊。方案二：采用WT588D語音模塊，芯片功能強(qiáng)大，但是價(jià)格較高。綜合上述兩種方案我們最終選取方案一，此方案能夠滿足系統(tǒng)的要求而且性價(jià)比較高。2.5輸入按鍵模塊選擇方案一：采用按鍵矩陣的方式，這樣可以大大減少I/O口的使用同時(shí)增加I/O口的復(fù)用。方案二：采用單獨(dú)的按鍵

7、控制，這樣的優(yōu)點(diǎn)是程序代碼簡單，但是因?yàn)閷?shí)際所需要的按鍵過多，這樣就增加了單片機(jī)I/O口的使用。綜合上述兩種方案我們最終選取方案一，此方案使我們能夠減少單片機(jī)I/O口的使用，節(jié)省了I/O資源。精品文檔精品文檔2.6電源模塊選擇方案一：采用直流穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源制作簡單，輸出穩(wěn)定，但價(jià)格較高。方案二：采用開關(guān)電源。開關(guān)電源功率大，效率高，性價(jià)比相對(duì)較高綜合考慮，方案二可以滿足系統(tǒng)要求。2.7顯示模塊選擇方案一：采用LED1602顯示屏，它的優(yōu)點(diǎn)是其外圍電路簡單，程序代碼簡單，缺點(diǎn)是顯示范圍小不支持中文顯示。方案二：采用LCD12864顯示屏，它顯示范圍大且支持中文顯示。綜合考慮，我們選擇了方

8、案二，因?yàn)樗С种形娘@示可以滿足系統(tǒng)要求。3電路系統(tǒng)與程序設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)選擇STC12LE5A60S2作為主控MCU，通過獨(dú)立按鍵來設(shè)定被測物體的單價(jià)，單片機(jī)通過重量傳感器采集重量信息，通過語言模塊提示和LCD12864液晶進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。系統(tǒng)硬件總體框圖如3.1所示：圖3.1：系統(tǒng)硬件總體框圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)STC12LE5A60S2單片機(jī)最小系統(tǒng)，就是使單片機(jī)正常運(yùn)行的最低配置：它有復(fù)位系統(tǒng)和時(shí)鐘系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成：3)電源系統(tǒng)：VCC,和GND引腳，供電電壓3.3V.STC12LE5A60S2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖3.2所示。精品文檔精品文檔圖3.2:單片機(jī)最小系統(tǒng)電路

9、圖3.3壓力傳感器模塊設(shè)計(jì)HX711是一款專為高精度稱重傳感器而設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。HX711的外圍電路如圖3.3所示3.4語言模塊設(shè)計(jì)WTV020-SD語音模塊原理圖如圖3.4.圖3.3:壓力傳感器模塊電路圖圖3.6:WTV020-SD語音模塊模塊電路圖精品文檔精品文檔3.5輸入按鍵模塊設(shè)計(jì)矩陣按鍵控制模塊的連接如圖3.5所示。3.6電源模塊設(shè)計(jì)電源模塊用于為系統(tǒng)中各個(gè)部分提供穩(wěn)定可靠的電壓,電源電路是一個(gè)設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的部分，各個(gè)模塊要想正常工作都需要提供合適的電源。相應(yīng)的電源模塊的原理設(shè)計(jì)如圖3.6所示（輸出5V電源和3V電壓）。圖3.5:輸入按鍵模塊電路圖圖3.6:電源模塊電路圖3.7顯示模塊設(shè)計(jì)LCD-12864是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示。精品文檔精品文檔LCD12864特性：工作電壓為+5V10%顯示內(nèi)容：240128點(diǎn)，可顯示15個(gè)(/圖3.7:LCD12864電路圖行)X8共120個(gè)(1616點(diǎn)陣)的中文字符其接口電路如圖3.7所示。3.8程序設(shè)計(jì)程序流程如圖3.8所示圖3.8:程序流程圖4系統(tǒng)測試開始加入50g的砝碼，每次增加50g,共測試5次，以便了解精準(zhǔn)度。測量次數(shù)實(shí)際重量(g)測量重量(g)測量誤差(g)精品文檔12345精品文檔