西北民族大学本科毕业设计（论文）

4.1 系统软件总体设计 ............................................................................................... 17 4.2 程序设计原理 ....................................................................................................... 18 4.3 本章小结 ............................................................................................................... 19 第五章 系统调试及结果分析 ............................................. 20

5.1 硬件调试 ............................................................................................................... 20 5.2 软件调试 ............................................................................................................... 20 5.3 结果分析 ............................................................................................................... 21 5.4 本章小结 ............................................................................................................... 21 结 论 .............................................................. 22 致 谢 .............................................................. 23 附 录 1 系统原理图 ................................................... 25 附 录 2 元件清单 ..................................................... 26 附 录 3 程序清单 ..................................................... 27

第V页 共53页

第一章 绪论

本章将阐述本设计的研究目的意义及研究概况和发展趋势，提出研究方法，同时也将介绍本设计要求实现的功能以及本设计着重实现的部分，简明的介绍了本设计的实现原理。

1.1 目的和意义

电子称是现代社会生活中人们用来称重计量并进行显示的计量仪器，电子称的应用极其的广泛，可以说现代人们的生活根本离不开它。它可以被用在工农业生产、科学研究计量、国防科技建设、交通管制、国内外销售贸易等各个领域，与人民的生活息息相关，是各个领域中不可缺少的计量工具[1]。因此，一款精密的计量工具—电子秤就应用而生了。衡器制造技术发展水平的好坏，关乎着人民现代化生活水平的高低和社会经济效益的好坏。一款现代化的高精度的电子秤能有效的推进工业生产过程的高度自动化和管理的现代化与智能化，从而节省大量的劳动力、缩短工作时间、提高工作效率、优化操作条件、降低能源消耗、节省原材料。在大多数应用的现代企业中已经取得了显著的经济效益。

电子秤是称重技术中的新生宠儿，是一种高精度的称重仪器，能适用各种各样用到计量的场合，适用各种人群[2]。现代电子秤与传统的机械秤相比较有很多优势。例如现代电子称它的结构不再像传统的机械式那样复杂，体积也比机械式小，重量也较机械式大大的减轻了。不仅如此，现代的电子称实用价值很强，而且售价普遍低廉，维护也比以前变得简单多了，适合在野外等多种环境下工作，如果测量地点离工作地点比较远，还可以实现重量信号的远距离传输，很容易的就解决了工作条件艰苦的问题。从世界水平看，在衡器被发明以来它的一些技术已经经历了四个阶段，从那些最早被发明的整个零部件都完完全全是机械式的杆秤为主到后来的一部分组件被现代的电子器件所代替的半机械式半电子式的机电结合秤，再从广泛采用IC式的电子秤到目前被大范围应用的由单片机为主要零部件构成的电子计价秤。我国衡器的发展一般来讲大概经历了三个变革时期，从最初原始的杆秤型发展到中期的机电结合型，再发展到如今的数字智能化型和高度集成电子型。称重的技术从最初的静态称重一步步过渡到现在的动态称重；计量的方法也从最初的模拟量的测量渐渐过渡到如今的数字量的测量；测量特点从最简单的单参数测量发展到现在的能够实现多参数的测量。许许多多的传统的机械式测量仪器仪表和工业当中用来控制的控制装置以一种很快的速度正在被更先进的多功能智能化的仪器所取代，使得传统的机械测量仪器在远距离数据传输作业、产品功能的实用性多样性、称量的准确性可靠性及称量自动化等方面发

生了翻天覆地的变化。各种各样的用在控制系统的智能仪器也随着这门技术的不断成熟相继出现了。

电子称重功能的实现首先用压力传感器采集被测物体的重量，将重量这种物理量转换为电压信号[3]。压力传感器输出的电压信号通常情况下都比较小，并且所采集到的信号当中干扰信号也比较复杂，因此这就需要用前端的信号处理电路来进行精确的线性放大，滤波等一系列的预备工作。在经过放大滤波处理后的信号还是连续的模拟量，需要经过模数转换电路按照采样定律进行采样转换成一系列不连续的数字量，并送给由单片机STC89C52控制的主控电路进行运算储存等一系列迅速而又复杂的处理，在这里单片机的响应速度就凸显了出来，变的尤为重要。单片机处理完成的最终数据就送给液晶显示模块LCD1602显示总价和总量。这样物体的重量就被“显示”出来了，总价就被“播报”出来了。从实现本设计的功能来看，系统可以被分为三大主要模块，数据处理模块、控制器模块、人机交互液晶显示界面模块。详细分可以分为8大模块，数据采集模块、信号处理模块，模数转换模块、液晶显示模块、扬声器模块、单片机控制模块、语音模块和矩阵键盘模块。其中数据处理模块是本设计的前端部分占有很重要的位置，这部分由进行重力“感应”的压力传感器、对信号进行预处理和A/D转换的HX711模块组成。在前面HX711完成模拟量和数字量的转换后大量的不连续的数字信号就送给单片机去处理了，单片机控制系统的控制器驱动液晶显示模块完成人机间的信息交换。此部分软件的设计是一个大难题，是整个系统功能实现的基石。系统的大部分功能实现都需要用软件来支撑。在扩展功能上，本设计增加了一个语音报价功能，采用了NY3P035语音芯片。

1.2 研究概况及发展趋势

从衡器技术被发明以来，我国的称重系统从最初原始的杆秤型发展到中期的机电结合型，再发展到如今的数字智能化型和高度集成的电子型。称重的技术从最初的静态称重一步步过渡到现在的动态称重，计量的方法也从最初的模拟量的测量渐渐过渡到如今的数字量的测量，测量特点从最简单的单参数测量发展到现在的能够实现多参数的测量[4]。这些年来我国的衡器技术已经得到了充分快速的发展。一部分技术已接近国际领先水平。国际电子秤领域中，一些发达国家不论是在技术水平、品种还是制造规模等方面都达到了一个较高的水准。特别是在称量的准确度和产品可靠性等方面做的很出色。

在研究方法上，本设计采用了具有较高精度的STC89C52单片机为核心硬件,结合所设计的软件进行数据的运算处理。当被测的重物放在秤台上时，电阻应变计的构件在感应到压力后表面会产生微小的形变，使得应变计的敏感栅也随着构

件的形变而变形，这样应变计的电阻就会发生变化，其变化率和安装应变计处构件的应变系数β成比例，测出电阻的变化，通过惠普斯通电桥公式进行计算，就可以算出电压的变化，再经过对信号一系列放大处理,送给HX711进行A/D转换,然后从矩阵键盘输入单价,交给CPU进行运算处理，通过LCD1602显示最终的金额和数量,然后语音模块调取相应的数据进行播报。其中压力传感器在本设计中采用电阻应变片式压力传感器，由于这种类型的应变片本身的体积比较小、价格低廉，并且市场上有多种不同的规格可供选择，因此可以针对弹性敏感元件形式的不同与种类的多样性，进行灵活的设计来满足不同应用场合下的需求，正是由于这些特点使得应变片式压力传感器被广泛的应用到了各个领域当中。不过电阻应变片式压力传感器也有一个固有缺陷，就是应变片的灵敏度随应变片本身电阻温度的变化而变化。应变片的输出信号很小、输出零点漂移很明显。并且线性度也不好，而且动态响应的能力也较差，这些缺点有待进一步解决。

1.3 本设计主要内容

本设计的主要内容是设计一款基于单片机的能够进行语音报价的电子称。用来实现以下几种功能：

（1）矩阵键盘扫描，通过单片机与软件算法的结合来检测来哪个键被按下了，然后执行相应键位的功能。

（2）设计一个重量测量电路，通过压力传感器把重量值转换成电压值，再通过AD转换器转换成数字信号。

（3）通过特定的按键来设置价格。

（4）本设计的特色是在称量出结果后语音播报出当前的总重量和总价格。

1.6 本章小结

本章介绍了本设计的研究意义、研究目的、背景和本系统主要实现的功能等几个部分。通过研究背景了解语音报价电子秤的现状以及进行本设计的研究目的。通过了解研究概况及发展趋势准确掌握语音电子秤以后的发展方向。本设计的主要内容部分介绍了设计所实现的功能。