單片機電子秤的系統硬件方案設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u18271單片機電子秤的系統硬件方案設計案例 1156321.1系統設計總體方案比較與論證 1113761.2系統內單片機的選型 3242371.3傳感器選擇 4127471.4顯示器選擇 5312641.5AD轉換芯片選擇 51.1系統設計總體方案比較與論證在設計系統前，通過相關資料的查詢可知，主要方案有以下幾種：方案一：使用數碼管顯示數據采集數據采集AD轉換單片機處理LED顯示圖1顯示用數碼管的方案物體的重量，使用數碼管顯示，該方法比較容易實現并且簡單。可以在單片機的最小系統上加上數碼管模塊，因為單片機有數模轉換控制功能。通過這個方案設計出來的系統比較簡單，易于實現。并且不論是在后期的程序編寫還是系統的調試都減輕了負擔，它的硬件結構部分不復雜，接口式的電路。在給該系統的程序編寫的時候大大減輕了要去考慮各個接口和順序的工作量。對于沒有太多要求，只需要得到單一重量數據的要求已可以滿足了。但它的缺點和不足之處就是：這個系統由于它的硬件顯示部分過于簡單，不可能在其上面再添加其他功能，想要實現同時顯示重量，并還要輸入單價，再去計算總價就顯得有點無力，就沒有更多的功能。操作者沒有辦法根據實際的工作情況直接進行設定其他控制參數，如果有算數需要還得進行其他的后續操作，就顯得過于簡便。而且因為中文數碼只能顯示簡單的字符，不能同時顯示多種數據。又因為該系統集成電路部分比較簡單，所以當操作者有其他需求時，想要在這種簡單并且只有模數轉換控制功能的數控單片機添加上更多的模塊就難以操作。方案二：在之前介紹的第一種設計方案上，進行適當的程序拓展和模塊衍生，比如增加一個帶有小鍵盤的輸入控制設備。通過添加其他模塊來提高外界、操作員對單片機內輸出的數據進行處理。數據采集數據采集AD轉換單片機處理LED顯示按鍵處理圖2帶鍵盤輸入的結構利用這種方案，的確在功能上能夠實現稱重，再經過一定的程序就可以達到計價功能，可是輸出的是數碼管，是通過數碼管顯示數據，所以在最后數據的顯示，只能單一的輸出一項，并不完全能顯示總價和其他所需的數據，如：貨物代號，單價。并且當顯示數據時，所測得的數據會隨著數碼管的數位、長度決定其精度，所以導致該此方案可能在測量時要接入更多的數碼管。所以需要加上更多的擴展I/O接口，才能滿足數碼管的需求。該操作不實際，而且在操作的過程中不方便。數據采集數據采集AD轉換單片機處理LCD顯示按鍵處理信號放大圖3帶有鍵盤及液晶顯示的結構簡圖1.2系統內單片機的選型單片機產品芯片的選擇在整個系統主控控制系統的軟硬件結構設計中至關重要,要充分考慮滿足系統大容量和小內存、高速率、通用性、價格便宜等各種技術特點要求,鑒于以上種種綜合考慮本文的研究課題最終研究選擇了51單片機作為整個系統的重要硬件主控器和控制系統芯片。AT89C51芯片具有以下特性：8KB可編程Flash程序存儲器；時鐘頻率為0～33MHz；128字節RAM；32個可編程輸入/輸出引腳；2個16位定時/計數器；6個中斷源，2級優先級；全雙工串行通信接口；監視定時器；2個數據指針。引腳圖如圖4所示：圖4AT89C51單片機引腳圖 1.3傳感器選擇經過我的調查，在市面上常用傳感器有壓電式和電阻應變式這兩種。由于我的設計題目要求就是電阻應變式，所以直接確定了這一種，但考慮到各種因素，有必要介紹一下為何選擇電阻應變式更好。對于傳感器經常使用其中的一種是壓電傳感器，原理是壓電效應。組成它的這些材料（如：石英）有一種特性，當他們受到壓力后在表面會產生電荷，然后通過放大后就能的到所需數據。它也有優點，比如頻帶寬、高靈敏度，但這些優點對我的設計沒有太大的正面作用，所以并不實用。接下來介紹電阻應變式傳感器，這是最終的選擇方案。電阻應變式傳感器的主要部件式電阻應變計，電阻應變計是該傳感器的轉換原件。整個傳感器主要的結構組成主要有這四個方面，最重要的是彈性敏感元件和電阻應變計，它們決定了傳感器的關鍵，測量物體的重量也是通過這兩個元器件工作的，還剩下補償電路和外殼。這種傳感器的外形，是可以根據使用者的用途將它做成不同的形狀。我選擇的傳感器是長方體外形的，如下圖5：圖5電阻應變式傳感器這類轉換器，主要是將重量轉換成電量。并且是通過電阻應變片來實現的，通常這類導體的電阻，一般在受到外力的作用時，會因其收到形變而發生電阻變化。因為相應電阻變化一般都很微小，在通常情況下不便于測量，也不便處理。所以通常用到測量電橋。1.4顯示器選擇方案一數碼管顯示數碼管是由半導體發光二極管組成的。由于我們的需求是將物體的重量信息，單價，和總金額一起顯示給操作者看，但因為數碼管顯示的字符和形式是不能改變的，所以他們的用途就比較窄。當需要呈現的信息比較多的時候，得用上數碼管的級聯，這樣造成的復雜連接方式，在無形中增大了成本，所以我們不采用這種方案。方案二：LCD液晶顯示該方案是利用LCD液晶顯示來顯示系統的輸出的，同時也作為系統的交互界面。它不僅所占空間小、體積小，同時功耗也不高。雖然采用LCD可能增加了某些設計成本，但在總體上是解決單片機電子秤方案