1、南 阳 理 工 学 院本科生毕业设计（论文）学院（系）： 机电工程系专 业： 测控技术与仪器南阳理工学院本科生毕业设计（论文）电子体重秤测试系统设计与实现Design and Implementation of ElectronicWeighing ScaleSystem总计：24 页表格：3 个插图：17 幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）电子体重秤测试系统设计与实现Design and Implementation of Electronic Weighing Scale Test System学 院（系）： 机电工程系 专 业： 测控技术与仪器 学 生 姓 名：马凡
2、迪 学 号：29107059 指 导 教 师（职称）：任 立 民 （ 讲 师 ）评 阅 教 师：何 一 文 完 成 日 期： 2011 年 5 月 15 日南阳理工学院Nanyang Institute of Technology1电子体重秤测试系统设计与实现测控技术与仪器专业 马凡迪摘 要 分析了电子体重秤的现状，提出了一种简单电子体重秤的设计方案。本课题设计了以单片机为核心的智能人体电子秤，详述了该系统硬件和软件的设计方法。该系统集称重和显示体重指数于一体，以 STC12 单片机为主控芯片，选用应变式传感器，外围附以称重电路、显示电路、按键电路。制作了实物体重秤，实现了自动称重系统的功能。
3、关键词 应变式传感器；STC12 单片机；体重指数计算Design and Implementation of Electronic Weighing Scale SystemMeasurement and Control Technology and Instruments Major MA Fan-diAbstract: The current situation of electronic weighing scale is analyzed in this paper, while one simple electronic weighing scale design plan is
4、put forward.The intelligent human electronic scale isdesigned with the core ofSCM, hardware and softwareof the system are also elaborated. This system gathers weighing and showingbody mass index and is mainly controlled by STC12 single chip, the periphery is consists of strain gauge sensor with weig
5、hing circuit, display circuit, buttons circuit. The object weighing scale is made and the function of auto weighing system is achieved.Key words: strain gauge sensor; stc12 single chip; body mass index2目录1 绪论 11.1 课题背景及意义 11.2 单片机在体重秤上的应用 12 电子体重秤的设计思路 22.1 电子体重秤的原理 22.2 电子体重秤的基本结构 22.2.1 承重、传力复位系统
6、22.2.2 称重传感器 22.2.3 测量显示、数据显示装置 32.3 电子秤的计量性能 33 系统设计方案论证与选型 33.1 控制器 43.2 数据采集部分 43.2.1 传感器的选择 43.2.2 传感器技术指标 63.2.3 放大电路模块 63.2.4 A/D 转换器的选择 73.3 显示电路部分 73.4 STC12C5A60S2 的最小系统电路 83.4.1 单片机芯片 STC12 管脚图 93.4.2 单片机的基本连接电路 93.5 键盘电路 104 电子体重秤实物的设计与制作 104.1 实物的设计 104.2 实物加工图纸 114.2.1 体重秤垫块 114.2.2 体重秤
7、踏板 114.2.3 体重秤底座 125 系统软件设计 125.1 初始化及主程序模块 125.2 按键模块 135.3 显示模块 135.4 AD 转换模块 146 软硬件的调试 146.1 软件部分 146.2 硬件部分 15结束语 16参考文献 17附录 18致谢 22电子体重秤测试系统设计与实现11 绪论1.1 课题背景及意义质量是测量领域中的一个重要参数，称重技术自古以来就被人们所重视。公元前，人们为了对货物交换量进行估计，起初采用木材或陶土制作的容器对交换货物进行计量。以后，又采用简单的秤来测定质量。秤是最普遍、最普及的计量设备，电子秤取代机械秤是科学技术发展的必然规律。低成本、高
8、智能化的电子秤无疑具有极其广阔的市场前景 1。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。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智慧化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“ 智能化” 功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。随着微电子技术的应
9、用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。为了改变传统称重工具在使用上存在的问题，在本设计中将智能化、自动化、人性化用在了电子秤重的控制系统中 2。1.2 单片机在体重秤上的应用目前，随着社会的发展、生活水平不断提高，人们越来越关注自己的身体健康。许多人由于工作的压力和不良的饮食习惯，使得身体健康每况愈下，疾病也随之而来，而在这些人群中，患有肥胖和营养不良的病人居多。为方便人们及时了解自己的体重是否超出或低于标准的体重，在许多公共场合都摆放了人体秤，商场、药店、马路旁等随处可见，给那些由于工作紧张没有时间到医院做定期体验的人们带来了方便。人体秤已不再是医院的专用医疗器械，已成为人们生
10、活中不可缺少的一部分。体重健康标准的具体计算方法如下(仅适合中国人群)男性：标准体重=(身高-100)*0.9 。女性：标准体重=(身高-105)*0.9。当实际体重大于标准体重的 10为过重，小于标准体重 10为瘦 3。普通人体秤测量身高和体重的结果都是直接用眼睛观看指标读取的，由于读数的方法各不相同、读数时光线有明有暗等多种原因，使得读取数据的误差过大。由于人体秤的使用非常普遍，解决这一问题显得尤为重要。近年来，随着科技不断进步，计算机已渗透到各个领域，单片机已逐渐成为科学技术现代化的重要工具，正在不断地走向深入。单片机的应用已深入到人类的生活、生产等各种领域。在此基础上发展起电子体重秤测
11、试系统设计与实现2来的由单片机控制的人体称，比普通人体称在耐用性、适用环境、读数的准确度等方面有了很大的提高。智慧人体秤经济、实用，适合在广大工薪阶层推广。因此，以单片机为控制核心的人体秤，不但提高了读数的精确度，给人们以直观的效果，将身材标准与否一并显示，与普通人体秤的价格相差无几，逐渐取代传统的人体秤。2 电子体重秤的设计思路2.1 电子体重秤的原理当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正比关系) 的电信号( 电压或电流等)。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/ 数（A/D）器进
12、行转换，数字信号再送到微处器的 CPU 处理，CPU 不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU 发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D 转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。本设计由以下几部分组成：电阻应变传感器、信号放大器、单片机、按键、LED灯、显示器。图 2-1 设计原理图2.2 电子体重秤的基本结构2.2.1 承重、传力复位系统它是被称物体与转换组件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载
13、器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。2.2.2 称重传感器即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换组件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。传感器获取信号 信号放大 微处理器处理实时显示按键控制电子体重秤测试系统设计与实现3按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器 4。对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条
14、件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。本次设计采用的是电阻应变式传感器。2.2.3 测量显示、数据显示装置即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转换、电流源或电压源、调节器、补尝组件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印、数据传输和存贮器件等） 。这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中，通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显示等环节。2.3 电子秤的计量性能电子秤的计量性能涉及的主要技术指针有：量程、分度值、分度数、准确度等级等。（1）量程：电子衡器的最大称量 Max，即电子秤在正常工作情况下，所能称量的最大值。（2）分度值：电子秤的测量范围
15、被分成若干等份，每份值即为分度值。用 e 或 d来表示。（3）分度数：衡器的测量范围被分成若干等份，总份数即为分度数用 n 表示。电子衡器的最大称量 Max 可以用总分度数 n 与分度值 d 的乘积表示即 Max= n d（4）准确度等级：国际法制计量组织把电子秤按不同的分度数分成、四类等级，分别对应不同准确度的电子秤和分度数 n 的范围，如下表所示：表 2-1 电子秤等级分类标志及等级 电子秤种类 分度数范围特种准确度 基准衡器 n 100000高准确度 精密衡器 10000 sfr P1ASF=0X9D;sfr ADC_CONTR=0XBC;sfr AUXR1=0XA2;sfr ADC_R
16、ES=0XBD;sfr ADC_RESL=0XBE;unsigned char code led=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned int m_data,shengao;unsigned char v_mode,D;sbit mode=P30;sbit add=P31;sbit sub=P32;sbit huang=P34;sbit lv=P35;sbit hong=P36;void key();void delay(unsigned char ms) /延时部分unsigned int i;while(ms-
17、)for(i=0;i330;i+);void display(unsigned int s) /显示部分unsigned char a,ge,shi,bai,qian;a=50;电子体重秤测试系统设计与实现20qian=s/1000%10;bai=s/100%10;shi=s/10%10;ge=s%10;while(a-)P0=0xfe;P2=ledge;delay(2);P0=0xfd;P2=ledshi|0x80;delay(2);P0=0xfb;P2=ledbai;delay(2);P0=0xf7;P2=ledqian;delay(2);unsigned int ADC() /AD 转换
18、部分P1ASF=0X01; /设置 AD 转换特殊功能寄存器 P1.0 打开AUXR1=0X04; /设置数据输出方式ADC_CONTR=0XE0; /P1_0 为模拟量输入端，delay(1); /是输出电压达到稳定ADC_CONTR=0XE8; / 启动 ad 转换delay(2); 电子体重秤测试系统设计与实现21while(ADC_CONTR / 关闭 ad 转换return (ADC_RES /返回转换结果main() /主函数 /初始化shengao=1650;huang=1;lv=1;hong=1;while(1)key();m_data=ADC(); m_data=m_data
19、*0.0488*30;if(v_mode=0)display(m_data);if(v_mode=1) /设置身高display(shengao);if(v_mode=2) /判断女生display(m_data);D=shengao-105;if(v_mode=3) /判断男生display(m_data);D=shengao-100;if(m_dataD*0.95)电子体重秤测试系统设计与实现22huang=0;lv=1;hong=1;else if(m_dataD*1.05)huang=1;lv=0;hong=1;elsehuang=1;lv=1;hong=0;void key() /按
20、键函数if(P3if(mode=0)v_mode+;while(mode=0);if(v_mode=4)v_mode=0; if(v_mode=1)if(add=0)shengao+=10;while(add=0);if(sub=0)shengao-=10;while(sub=0);电子体重秤测试系统设计与实现23致谢本设计的完成是在指导老师任立民的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到数据的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将
21、使学生受益终生！在设计过程当中每当遇到困难的时同学都会在百忙之中抽出时间专程为我悉心讲解不懂的地方，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，帮我改进设计中的欠缺点，在此也表示最衷心的感谢！同时也非常感谢学校为我们提供这次锻炼的机会，还有在学校教授我知识的所有老师，在此一并表示深深的谢意。最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师!下面是赠送的中秋节演讲辞，不需要的朋友可以下载后编辑删除！谢谢电子体重秤测试系统设计与实现24中秋佳节演讲词推荐中秋,怀一颗感恩之心老师们，同学们：秋浓了，月圆了，又一个中秋要到了!本周日，农历
22、的八月十五，我国的传统节日 中秋节。中秋节，处在一年秋季的中期，所以称为“中秋”，它仅仅次于春节，是我国的第二大传统节日。中秋的月最圆，中秋的月最明，中秋的月最美，所以又被称为“团圆节”。金桂飘香，花好月圆，在这美好的节日里，人们赏月、吃月饼、走亲访友无论什么形式，都寄托着人们对生活的无限热爱和对美好生活的向往。中秋是中华瑰宝之一，有着深厚的文化底蕴。中国人特别讲究亲情，特别珍视团圆，中秋节尤为甚。中秋，是一个飘溢亲情的节日;中秋，是一个弥漫团圆的时节。这个时节，感受亲情、释放亲情、增进亲情;这个时节，盼望团圆、追求团圆、享受团圆这些，都已成为人们生活的主旋律。电子体重秤测试系统设计与实现25
23、同学们，一定能背诵出许多关于中秋的千古佳句，比如“举头望明月，低头思故乡”、“但愿人长久，千里共婵娟”、“海上生明月，天涯共此时”这些佳句之所以能穿透历史的时空流传至今，不正是因为我们人类有着的共同信念吗。中秋最美是亲情。一家人团聚在一起，讲不完的话，叙不完的情，诉说着人们同一个心声：亲情是黑暗中的灯塔，是荒漠中的甘泉，是雨后的彩虹中秋最美是思念。月亮最美，美不过思念;月亮最高，高不过想念。中秋圆月会把我们的目光和思念传递给我们想念的人和我们牵挂的人，祝他们没有忧愁，永远幸福，没有烦恼，永远快乐! 一、活动主题：游名校、赏名花，促交流，增感情二、活动背景：又到了阳春三月，阳光明媚，微风吹拂，正
24、是踏青春游的好时节。借春天万物复苏之际，我们全班聚集在一起，彼此多一点接触，多一点沟通，共话美好未来，与此同时，也可以缓解一下紧张的学习压力。 相信在这次春游活动中，我们也能更亲近的接触自然，感悟自然，同时吸收万物之灵气的同时感受名校的人文气息。三、活动目的：下面是赠送的励志散文欣赏，不需要的朋友下载后可以编辑删除！上面才是您需要的正文。十年前，她怀揣着美梦来到这个陌生的城市。十年后，她的梦想实现了一半，却依然无法融入这个城市。作为十年后异乡的陌生人，她将何去何从？笔记本的字迹已经模糊的看不清了，我还是会去翻来覆去的看，依然沉溺在当年那些羁绊的年华。曾经的我们是那么的无理取闹，那么的放荡不羁，那么的无法无天，那么轻易的就可以抛却所有去为了某些事情而孤注一掷。 而后来，时光荏苒，我们
