题 目 | 基于单片机的多功能电子台秤的设计与实现 | |||||
学生姓名 | 徐永刚 | 班级学号 | 专业 | 自动化 | ||
一、设计内容和目标： 本设计系统以51单片机为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。 该电子秤系统硬件主要由电源、称重传感器、A/D转换器、单片机、键盘/开关、LED显示器等部分组成。系统的软件部分应用单片C语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。主要技术指标为：称量范围0～10kg；仪器主要功能有单价设定、计算总价、过载报警等。仪器若不进行称量操作，则显示时间。 二、文献综述： （1）称重技术的发展： 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。 电子秤的发展过程与其它事物一样，也经历了由简单到复杂，由粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化、由单一功能到多功能的过程。特别是近30年以来，工艺流程中的现场称重、配料定量称重、以及产品质量的监测等工作，都离不开能输出电信号的电子衡器。这是由于电子衡器不仅能给出质量或重量信号，而且也能作为总系统中的一个单元承担着控制和检验功能，从而推进工业生产和贸易交往的自动化和合理化。 （2）国内外发展水平 50年代中期电子技术的渗入推动了电子秤制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子秤以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子秤从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。电子称重技术从静态称重向动态称重发展：计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。但就总体而言，我国电子秤产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等 电子衡器产品量大面广、种类繁多，从通用的各种规格的电子秤到大型的电子称重系统，从单纯的称重、计价到生产过程检测系统的一个测量控制单元，其应用领域在不断地扩大。根据近年来电子称重技术和电子衡器的发展情况及电子衡器市场的需求，电子衡器总的发展动向为：小型化、模块化、智能化、集成化；其技术性能趋向于速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其应用性趋向于综合性、组合性。 小型化：体积小、高度低、重量轻，即小薄轻。为使电子衡器的承载器达到小、薄、轻，开始采用重量轻且刚度大的空心波纹铜板和方形闭合截面的薄壁型材。 模块化：电子衡器的承载器采用模块式一体组合或分体组合，产生新的品种和规格。这种模块化组合不但提高了产品的通用性和可靠性，而且也大大提高了生产效率，降低了成本。 智能化：与电子计算机组合或开发称重用计算机，利用计算机的智能来增加称重显示控制的功能，使其在原有功能的基础上增加推理、判断、自诊断、自适应、自组织等功能。 集成化：对于某些品种和结构的电子衡器，可以实现承载器与称重传感器一体化或承载器、称重传感器与称重显示控制器一体化。 综合性：电子称重技术和电子衡器产品的应用范围不断扩大，它已渗透到一些学科和工业自动控制领域。对某些商用电子计价秤而言，只具备称重、计价、显示、打印功能还远远不够，现代商业系统还要求它能提供各种销售信息，把称重与管理自动化紧密结合，使称重、计价、进库、销售管理一体化，实现管理自动化。这就要求电子计价秤能与电子 计算机联网，把称重系统与计算机系统组成一个完整的综合控制系统。 组合性：在工业生产过程或工艺流程中，不少称重系统还应具有可组合性，即：测量范围可以任意设定；硬件能够依据不定的程序进行修改和扩展；输入输出数据与指令可使用不同的语言，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信 三、课题实施方案 本设计大致可分为五个模块：数据采集模块、信号放大模块、模数转换模块、单片机控制模块、人机交换模块。 一 ，硬件部分 系统结构图如下: 图1设计思路框图 （1）数据采集：利用重力传感器获取重量数据，选用电阻应变式传感器。 （2）信号放大：将采集到的信号进行放大处理。 （3）模数转换：利用A/D转换器把输入的模拟信号转换成数字信号送到单片机。 （4）单片机控制：中央控制模块，接收外部数据，通过运算和处理，进行相应控制。 （5）人际交换：人机借口主要由键盘和LED显示管组成。 动态秤 二，软件部分 软件主要三个方面：一是初始化系统；二是按键检测；三是数据采集、数据处理并进行显示。这三个方面的操作分别在主程序中来进行。程序采用模块化的结构，这样程序结构清楚，易编程和易读性好，也便于调试和修改。程序结构如图2所示。 图2 程序结构图 系统程序固化在单片机内部的flash存储器中，分为主程序和若干子程序。主程序的功能是系统初始化，管理和调用各个子程序。本设计的程序流程图如图3所示。 图3 主程序流程图 四、具体进度安排 第七学期第12-13周：查阅相关文献资料，了解单片机设计的基本原理； 第七学期第14-15周：进行功能需求分析，提出大致方案，并完成开题报告； 第七学期第16-20周：进展情况检查，给出进展报告； 第八学期第1周：设计信号采集部分，包括传感器的选型； 第八学期第2周：设计系统的模数转换部分； 第八学期第3周：完成LED的设计； 第八学期第4周：提交与课程设计相关的专业外文资料译文； 第八学期第5-6周：设计工作进展中期报告，明确存在的问题及解决措施； 第八学期第7-12周：按设计方案进行调试仿真，完成整体设计； 第八学期第13-15周：撰写毕业论文，交指导老师批阅； 第八学期第16-17周：验收设计成果，按程序要求进行答辩。 五、主要参考文献 [1] 赵广平，孙雯萍，孙建军. 电子称重技术现状及发展趋势[J]. 仪表技术传感器，2007，（07）. [2] 罗及红. 一种高精度的电子秤设计[J].计算机测量与控制，2010，（08）. [3] 孙莹. 单片机在电子秤中的应用[J]. 仪器仪表用户，2001，（03）. [4] 李燕. 电子秤的结构和工作原理[J]. 物理通报，2006，（06）. [5] 张海霞等. 新型便携式电子秤设计[J]. 计量技术，2005，（09）. [6] Lou E,Raso V J,Durdle N G,et al. An electronically integrated load cell [J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,2001,9 (2):232-240. [7] Eugene V.Sypin,Evgeniy S.Povemov, Alexandre V. Terentiev, Gennadiy V. Leonov. The Electronic Scales[J].Electron Devices and Materials, 2003(4) :199-201. | ||||||
指导教师批阅意见 | 指导教师(签名)： 年 月 日 | |||||
本文发布于:2024-09-22 18:21:39，感谢您对本站的认可！
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