第1章绪论
1.1 本课题研究的背景及意义
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。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡器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。现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展。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、智能化；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。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。
随着自动化测试技术的发展，传统的称重系统在功能、精度、性价比等方面已难以满足人们的需要，尤其在智能化、便捷式、对微小质量的测量方面更显得力不从心。笔者采用以AT89S51单片机为控制核心，结合高敏度的电阻式应变式压力传感器和高精度的A/D转换器，设计称重系统的总体结构及软件、硬件。实现物体质量、控制及显示报告的电气化与智能化。
称重器是电子衡器的一种，电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段,
对加强企业管理、严格生产、贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。电子衡器具有反应速度快、测量范围广、应用面广、结构简单、使用操作方便、信号远传便于计算机控制等特点，被广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口建筑机械制造和国防等各个领域。
在工业现场和环境中干扰源是各种各样的，如噪音干扰、工频干扰等，抗工频干扰能力成为衡量电子衡器性能的重要指标。为了具备这一性能，市场上的电子衡器的电路普遍较复杂，相对地，成本也较高。而本产品电路简单，成本低，抗工频干扰强，具有很好的推广价值。
1.2 国内外研究现状
50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡器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。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平,少数产品的技术已处于国际领先水平。国内的电子秤市场中,1009左右量程的电子秤精度一般为0.019即10mg。在研究方法上,电子称重系统的工作原理一般是将作用在承载器上的质量或力的大小,通过压力传感器转换为电信号,并通过控制电路来处理该电信号。电子衡器制造技术及应用得到了新发展。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。
在国际上,一些发达国家在电子称重力一面已经达到了较高的水平。特别是在准确度和可靠性等方面有了很大的提高。在称重传感器方面,国外电子秤产品的品种和结构又有创新,技术功能和应用范围不断扩大,成果举例如下:
(l)美国Revere公司研制出PUS型具有大气压力补偿功能的拉压两用的称重传感器,用于高准确度检验平台,称重平台,准确度可达5000d。
(2)德国HBM公司研制成功C2A、 C16A两种不同结构的1-100t具有耐压外壳保护的防爆称重传感器,其防爆性能符合欧洲EN50014和EN50018d级标准。
(3)美国斯凯梅公司研制出新一代高准确度不锈钢F6Ox系列5-5000kg称重传感器,准确度6000d。用于湿度大,腐蚀性强的环境中,而且防水。
(4)德国塞特内尔公司研制出以被青铜为弹性体材料,快速称重用200型称重传感器。其特点是线性好,固有频率高,动态响应快。独创油阻尼装置与过载保护装置一体化,保证称量时速度快,工作寿命长。组装3一30kg电子平台秤,准确度可达4000d。
但就总体而言，我国电子衡器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。
1.3 本课题研究的内容
本设计是饲养场单体称重器是基于单片机的称重仪，它的硬件电路设计包括单片机最小系统、A/D转换器、称重传感器、LED显示电路、±5V稳压电源电路等几部分设计内容。台式电子计价秤具在商业贸易中的使相当普遍,但应用场所受到制约。电子秤产品的应用性能趋向上更综合性和组合性。在工业称重计量过程或工艺流程中,不少称重计量系统还要求具有可组合性,即测量范围等可以任意设定;硬件功能向软件方向发展;软件能按一定的程序进行修改和扩展;输入输出数据与指令可以使用不同的语一言和条形码,并能与外部的控制和数据处理设备进行通信。
我国衡器行业使用面最广、产销量最大的计量产品是非自动衡器。国际法制计量组织76号国际建议OIMLR76一非自动衡器 (它是目前国际上唯一的非自动衡器通用国际标准)中,明确规定非自动衡器按大类分为非自动天平与非自动秤。目前我国产品标准中列入的十大类衡器已实现了电子化
第2章称重器的总体方案设计
2.1 称重器的基本工作原理
电子秤的工作原理以电子元件:称重传感器，放大电路,AD转换电路，单片机电路，显示电路，通讯接口电路，稳压电源电路等电路组成。当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据程序将这种结果输出到显示器，直至显示这种结果，电路原理图如图2-1所示。
图2-1电路原理图
2.2 称重器的系统总体框图
按照本设计功能的要求，系统由4个部分组成：控制器部分、信号采集部分、数据显示部分、和电路电源部分，系统设计总体方案框图如图2-2所示。
图2-2 总系统体框图
信号采集部分是利用称重传感器检测压力信号，得到微弱的电信号（本设计为电压信号），而后经处理电路（如滤波电路，差动放大电路，）处理后，送A/D 转换器，将模拟量转化为数字量输出。控制器部分接受来自A/D 转换器输出的数字信号，经过复杂的运算，将数字信号转换为物体的实际重量信号，并将其存储到存储单元中。控制器还可以通过对扩展I/O 的控制，对键盘进行扫描，而后通过键盘散转程序，对整个系统进行控制。数据显示部分根据需要实现显示功能。电路电源部分主要是为电路提供稳定方便的电源，将工频电压直接转换成所需的±5伏电压。
2.3 称重器的主控制系统设计
2.3.1 称重器的主控制系统介绍
该系统选用AT89S51单片机为主控制器，主要是先进行数据采集，采集由前级放大器把压力传感器获取的电压信号放大的模拟信号，在经过A/D 转换器转换成的数字信号。此信号在单片机内经过数据处理及各种运算把所感知的二进制信号转换成十进制，并送进显示模块显示出来。
2.3.2 称重器的主控制系统结构
1）主控制系统具备的功能
该系统采用单片机作为主控制系统，主要目的在于称重之后的数字化显示和实现精确的测量，故系统应该具有单片机工作所需的稳定的+5V 直流电源，又考虑到数字化显示所用到的数码管中会出现某段被损坏而不被点亮的情况，系统应该具有开机自检功能，就是开机后自动逐个扫描每一个晶体管，用来检查数码管各段是否完好，可以依靠软件编程实现。
2）单片机控制系统结构框图如图2-3所示：
图
2-3
单片机控制系统结构框图
2.4 称重器各模块的方案选型
整个硬件系统由四大模块组成，下面以控制系统结构为依据就针对各模块做具体的方案设计。
2.4.1 电源模块方案选型
为了使称重仪的供电方便，这里把电源设计成用220V的交流电经过变压器后输出±9的电压，经整流滤波电路后，通过LM7805和LM7905进行DC/DC变换得到±5V供压力传感器器和系统的其他芯片使用。
2.4.2 数据采集模块方案选型
数据采集模块分为3个部分：称重传感器、前级放大器和A/D转换器。
1）称重传感器
首先这里传感器选用L-PSII-10型压力传感器，为双孔悬臂梁形式，是电子计价秤的专用产品。
这里说下传感器的选型方法，可具体参考以下步骤：
计算并确定转换系数(f)，转换系数(f)是表明每一个检定分度值(V)中有多少个示值单位，是用于把全部示值单位转换为“V”的，它是由初始公称试验温度20℃时，进程负荷试脸下试脸效据平均值确定的。计算参比示值，所谓“参比值”即是“理论示值”或“理想示值“。计算各试验点EL。各试验点误差与最后一列最大允许误差相比较。将计算结果与系统对传感器的要求做出比较，以确定选型是否成功。
2）前级放大器
采用专用仪表放大器，如： INA126，INA121等。此类芯片内部采用差动输入，共模抑制比高，差模输入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口简单，且放大器的增益是可以改变的。基于以上分析，我们决定采用制作方便而且精度很好的专用仪表放大器 INA126
3）A/D转换器
然后按设计要求：电子称最大称重为50公斤，重量误差不能大于1%。我们的理解是满刻度时，只能有±5g的误差，精度要求较高。同样也有以下几种方案采用
方案一：采用V/F变换芯片LM331
该方案是使用压频变换器件，把电压信号转化为频率信号，单片机通过计数获得重物的重量，此方案，可不用A/D，但需要比较复杂的小信号放大、调理电路，并且LM331外围电路较繁琐，参数配置相对严格，故未采用。
方案二：选用12位逐次比较式ADC，此方案经小信号放大、调理电路，可直接连接单片机，也可以可满足精度要求，故采用此方案。
2.4.3 主控制器模块方案选型
根据本设计与主控制系统的功能要求，以及性价比的最大化这里选用51单片机。而且以单片机为主控制器的设计，可以容易地将计算机技术和测量控制技术结合在一起，组成新型的只需要改变软件程序就可以更新换代的“智能化测量控制系统”。
2.4.4 数据显示模块方案选型
本设计只需要显示出所称实物的实际重量，由于LED耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高等优点，再加上驱动简单，容易利用单片机对其进行控制和编程等特点选用LED显示。
第3章称重器的各单元电路硬件设计
3.1 AT89S51单片机的简介
AT89S51是一种低功耗，高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的8位COMS微控制器，使用高密度，非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。芯片上的FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对存储器重复编程。AT89S51（以下简称89S51）将具有多种功能的8位CPU与FPEROM结合在一个芯片上，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又便宜的方案，其性能价格比远高于8751。由于片内带EPROM的87S51价格偏高，而片内带FPEROM的89S51价格低且与80C51兼容，这就显示出了89S51的优越性。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89S单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
3.1.1 单片机的最小系统设计
中央处理单元选用我们熟悉的单片机，即最后电路的核心采用最常用、好用和廉价的ATEMAL公司的AT89S51。
设计者必须仔细选择晶振频率，确保标准的通讯波特率（1200、 4800、 9600、19.2K等）。不妨先列出可供选择的晶振所能产生的波特率，然后根据需要的波特率和系统要求选择晶振。有时也不必过分考虑晶振问题，因为可以定制晶振。当晶振频率超过20M 时，必须确保总线上的其它器件能够在这种频率下工作。尽可能少的外部电路的条件下，形成一个可以独立工作的单片机系统。实现以下功能：处理重量数据，实现重量的显示，控制数码管的显示。当工作频率增加时，功耗也会增加，这点在使用电池作为电源的系统中应充分考虑。
单片机采用AT89S51单片机，它有4K的程序存储空间和256B的数据存储空间，可以满足编程的要求。P0口和P2口用于LED数码管的显示。用12Mhz的晶振，时钟周期为1 us。采用按键复位。是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。结合我们的实
际情况对经济和实用价值的对照我们选用ATEMAL公司的AT89S51作为我们此次称重仪的主控制系统，其最小系统的外围电路图如图3-1所示
图3-1 单片机最小系统
3.2 电源电路设计
本时钟电源采用整流滤波电路和三端稳压电路LM7805和LM7905。LM7805CT芯片输入端电压约为9V,输出端电压为5V，LM7905芯片输入端电压约为-9V,输出端电压为-5V，输入端和输出端的压差绝对值都应大于2.5V ,否则会失去稳压能力。同时考虑到功耗问题,此压差又不易太大,太大则增加7805与7905本身的功率消耗,增加芯片的升温,不利于安全。放大模块与A/D转换模块需要正负电源，采用自制电源，可调式三端集成稳压器是输出电压可以连续调节的稳压器，据此确定变压器原副边匝数比这样即可得到系统所需要的±5V电源，电源设计图如图3-2所示。
图3-2 电源设计图
3.3 称重传感器的基本工作原理
传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确使用传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。因此传感器外围电路的抗干扰能力是数据采集部分电路设计的关键环节。
称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下面公式给出：
电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相0应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。
由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述。
1）电阻应变片
电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。我们来介绍一下它的意义。设有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻率记作ρ，这种材料的泊松系数是μ。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R：
R = ρL/S（Ω）
2) 弹性体
弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变电信号的转换任务。
3）检测电路
检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。
3.4 前级放大器电路设计
称重传感器输出的电压信号为毫伏级，所以对运算放大器要求很高。所采用的专用仪表放大器我们选用INA126，其接口如图3-3所示：
图3-3 INA126接口电路
3.5 A/D转换器电路设计
考虑到本系统中对物体重量的测量和使用的场合，精度要挺苛刻，转换速率要求不太，本设计采用MAXIM 推出的MAX18。
3.5.1 A/D转换器原理
在A/D转换器中，因为输入的模拟信号在时间上是连续量，而输出的数字信号代码是离散量，所以进行转换时必须在一系列选定的瞬间（亦即时间坐标轴上的一些规定点上）对输入的模拟信号取样，然后再把这些取样值转换为输出的数字量。因此，一般的A/D转换过程是通过取样、保持、量化和编码这四个步骤完成的。
1）取样定理
可以证明，为了正确无误地用取样信号v S表示模拟信号v I，f S取样频率，f imax为输入信号v I的最高频率分量的频率。其中对输入模拟信号的采样的所用滤波器的频率特性。
在满足取样定理的条件下，可以用一个低通滤波器将信号v S还原为v I，这个低通滤波器的电压传输系数在低于f imax的范围内应保持不变，而在f S－f imax以前应迅速下降为零。因此，取样定理规定了A/D转换的频率下限。
因为每次把取样电压转换为相应的数字量都需要一定的时间，所以在每次取样以后，必须把取样电压保持一段时间。可见，进行A/D转换时所用的输入电压，实际上是每次取样结束时的v I值。
2）量化和编码
我们知道，数字信号不仅在时间上是离散的，而且在数值上的变化也不是连续的。这就是说，任何一个数字量的大小，都是以某个最小数量单位的整倍数来表示的。因此，在用数字量表示取样电压时，也必须把它化成这个最小数量单位的整倍数，这个转化过程就叫做量化。所规定的最小数量单位叫做量化单位，用Δ表示。显然，数字信号最低有效位中的1表示的数量大小，就等于Δ。把量化的数值用二进制代码表示，称为编码。这个二进制代码就是A/D转换的输出信号。
既然模拟电压是连续的，那么它就不一定能被Δ整除，因而不可避免的会引入误差，我们把这种误差称为量化误差。在把模拟信号划分为不同的量化等级时，用不同的划分方法可以得到不同的量化误差。
假定需要把0～+1V的模拟电压信号转换成3位二进制代码，这时便可以取Δ=（1/8）V，并规定凡数值在0～（1/8）V之间的模拟电压都当作0×Δ看待，用二进制的000表示；凡数值在（1/8）V～（2/8）V之间的模拟电压都当作1×Δ看待，用二进制的001表示，……等等。不难看出，最大的量化误差可达Δ，即（1/8）V。
为了减少量化误差，通常采用的划分方法，取量化单位Δ=（2/15）V，并将000代码所对应的模拟电压规定为0～（1/15）V，即0～Δ/2。这时，最大量化误差将减少为为Δ/2=（1/15）V。这个道理不难理解，因为现在把每个二进制代码所代表的模拟电压值规定为它所对应的模拟电压范围的中点，所以最大的量化误差自然就缩小为Δ/2了。
3）取样—保持电路
电路的组成N沟道MOS管T作为取样开关用。所示上的取样-保持电路中，当控制信号v L为高电平时，T导通，输入信号v I经电阻R i和T向电容C h充电。若取R i=R f，则充电结束后v O=－v I=v C。
当控制信号返回低电平，T截止。由于C h无放电回路，所以v O的数值被保存下来。
3.5.2 A/D转换器外围电路
MAXIM 推出的MAX187方便之处在于它包括了数据采集系统所必须的所有部件——转换速度8.5μs 的A/D 转换器(逐次比较式)、T/ H (采样保持)、内置4.096V 参考电压源,以串行方式输出；8 脚DIP封装或16 脚SO 封装,节约印刷板空间，±1/2 LSB的误码率(MAX187A )；内置采样保持电路, 数据采样速度为75kbps ；单+ 5V 电
源供电，等待方式静态工作电流2μA ,正常工作电流1.5Ma；串行接口, 兼容SPI、QSPI、Microwave。几乎不需任何外围器件就能构成一个完整的高速数据采集系统。
MAX187使用采样/保持器（T/H）和逐次逼近寄存器（SAR）电路将一个模拟输入信号转换成12位的数字输出。其输入信号在0V~ Vref之间，转换时间包括T/H的采样时间在内为10us。串行接口只需3根数字线：SCLK,CS和DOUT，与微处理器接口非常简单，它的外围引脚接线图如图3-4所示。
图3-4 MAX187外围引脚接线图
MAX187有两种工作方式：正常方式和暂停方式。将SHDN引脚拉成低电平，器件处于暂停状态，电源电流减低至10uA属于低功耗状态;引脚悬空时，禁止内部参考电源，允许使用外部电源；接高电平时，允许使用内部的参考电源。
当CS 变为低电平时, 开始转换, 此时,DOUT输出为低电平。包括T/ H 时间的转换时间为10μs , 转换结束, DOUT变为高电平, 当检测到DOU T 为高电平时, 即可读出转换数据。在SCL K 输入一个脉冲, 最高位B11出现在DOUT上,经过11个时钟后,分别移位输出B10～B0数据,再进入一个时钟后,一个转换周期结束。因此,每次数据读取需经过13个时钟周期,12MHz时钟下共13×0.1μs = 1.3μs ,因此完成一次转换需10+1.3μs ,约为11μs。
3.6 显示电路设计
显示器是最常用的输出设备。特别时发光二极管显示器（LED）和液晶显示器（LCD），LED是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件，具有工作电压低，耗电量小，发光效率高，发光响应时间极短，光色纯，结构牢固，抗冲击，耐振动，性能稳定可靠，重量轻，体积小，成本低等一系列特性，发展突飞猛进，现已能批量生产整个可见光谱段各种颜色的高亮度、高性能产品。由于结构简单、价格廉价和接口容易，而得到广泛的应用。尤其是在单片机系统中大量应用。LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流
子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。LED发光显示器可由数码管或米字管、符号管、矩陈管组成各种多位产品，由实际需求设计成各种形状与结构。以数码管为例，有反射罩式、单片集成式、单条七段式等三种封装结构，连接方式有共阳极和共阴极两种，一位就是通常说的数码管，两位以上的一般称作显示器。反射罩式具有字型大，用料省，组装灵活的混合封装特点，一般用白色塑料制作成带反射腔的七段形外壳，将单个LED管芯粘结在与反射罩的七个反射腔互相对位的PCB板上，每个反射腔底部的中心位置是管芯形成的发光区，用压焊方法键合引线，在反射罩内滴人环氧树脂，与粘好管芯的PCB板对位粘合，然后固化即成。反射罩式又分为空封和实封两种，前者采用散射剂与染料的环氧树脂，多用于单位、双位器件；后者上盖滤色片与匀光膜，并在管芯与底板上涂透明绝缘胶，提高出光效率，一般用于四位以上的数字显示。单片集成式是在发光材料晶片上制作大量七段数码显示器图形管芯，然后划片分割成单片图形管芯，粘结、压焊、封装带透镜(俗称鱼眼透镜)的外壳。单条七段式将已制作好的大面积LED芯片，划割成内含一只或多只管芯的发光条，如此同样的七条粘结在数码字形的可伐架上，经压焊、环氧树脂封装构成。单片式、单条式的特点是微小型化，可采用双列直插式封装，大多是专用产品。LED光柱显示器在106mm长度的线路板上，安置101只管芯(最多可达201只管芯)，属于高密度封装，利用光学的折射原理，使点光源通过透明罩壳的13-15条光栅成像，完成每只管芯由点到线的显示，封装技术较为复杂。在许多实际的系统中，经常需要多个LED显示系统的信息，比如，数字钟实验要显示时、分和秒信息，就必须要6个LED，对这些LED的控制也可以和上面一位LED显示器一样，采用6个七段译码器驱动每一个LED,并使所有LED的公共端始终接有效信号，即共阴极LED公共端接地，共阳极LED公共端接电源。这种LED显示方式称为静态显示方式。采用静态方式,LED亮度高，但这是以复杂硬件驱动电路作为代价的，硬件成本高。因此,在实际使用时,特别是有微处理器的系统中，如果用多位的LED显示,一般采取动态扫描方式、分时循环显示，即多个发光管轮流交替点亮。这种方式的依据是利用人眼的滞留现象，只要在1秒内一个发光管亮24次以上，每次点亮时间维持1ms以上，则人眼感觉不到闪烁，宏观上仍可看到多位LED同时显示的效果。动态显示可以简化硬件、降低成本、减小功耗。
3.6.1 LED结构与原理
发光二极管显示器是单片机应用产品中常用的廉价输出设备。它是由若干个发光
二极管组成显示的字段。当二极管导通时相应的一个点或一个笔划发光，就能显示出各种字符，常用的八段 LED显示器的结构如图3-5所示。
图3-5八段数码显示
LED 数码显示器有两种结构：将所有发光二极管的阳极连在一起，称为共阳接法公共端 comm 接高电平，当某个字段的阴极接低电平时，对应的字段就点亮；而将有发光二极管的阴极连在一起称为共阴接法，公共端 comm 接低电平，当某个字段的阳极接高电平时，对应的字段就点亮。每段所需电流一般为 5~15mA，实际电流视具体的 LED 数码显示器而定。
3.6.2 动态显示LED显示器接口
所谓的动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器，对每一位显示器而言，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度跟导通的电流有关，也和点亮的时间与间隔的比例有关。
显示部分采用4个八段共阴数码管，采用动态显示，利用驱动器74LS244驱动数码管显示数据，达到控制八段码的目的。可以用图3-6来形象说明动态显示原理。段驱动器和位驱动器同时发出有效信号才能点亮对应段，否则就呈现不亮状态。由单片机来控制点亮的时间，第一位点亮后依次点亮后面各位。
图3-6 多位LED动态显示电路
为设计选用的显示部分电路图驱动器74LS244控制4位数码管的段选，反向驱动器74LS04控制位选，最后由单片机发出采集到的信号指令来决定各个数码管的明灭状态和时间长短。DS1-DS4四位LED分别显示的是称重结果的千位、百位、十位、个位，单位为克，显示精度为1/5000，符合系统设计的要求，如图3-7所示系统显示部分接线图。
图3-7 系统显示部分接线图
第4章系统软件设计与实现
4.1 系统总流程图
系统的软件设计核心是称重传感器的应变信号处理，按键子程序以及中断方式与程序查询方式的良好配合等。其主要流程图如图4-1所示。
图4-1主程序流程
4.2 基于单片机AT89S51系统程序
org 0000h
ljmp main
org 0020h
main: lcall serve
zbcd: mov a,20h ;千位放入R1
anl a,#10h
mov 40h,#04h
zhyi1:rr a
djnz 40h,zhyi1
mov r1,a
mov a,20h ;百位放入R2
anl a,#0fh
mov r2,a
mov a,21h ;十位放入R3
anl a,#0f0h
mov 40h,#04h
zhyi2:rr a
djnz 40h,zhyi2
mov r3,a
mov a,21h ;个位放入R4
anl a,#0fh
mov r4,a
lcall zdgsh
lcall YANSHI
lcall YANSHI
sjmp main
;*******************************************
;最高位为0时不显示
;******************************************* zdgsh: cjne r1,#00h,dsplay ; 最高位为0,不显示 mov r1,#0ah ; 数码管暗
cjne r2,#00h,dsplay
mov r2,#0ah
cjne r3,#00h,dsplay
mov r3,#0ah
cjne r4,#00h,dsplay
mov r4,#0ah
;***********************************
;显示子程序
;***********************************
dsplay:
MOV DPTR,#Tab ;找表首
MOV R0,#04H
LED: MOV R6,#08H
MOV A,@R0 ;读数据
MOVC A,@A+DPTR
SETB P1.1 ;P1.1时钟信号 cjne r0,#02h,TART
add a,#80h
TART: RLC A
MOV P1.0,C ;P1.0数据信号 CLR P1.1
SETB P1.1
DJNZ R6,TART
DEC R0
CJNE R0,#00H,LED
RET
;******************************
;延时子程序
;******************************
YANSHI: MOV R0,#00H
LOOP15:MOV R1,#00H
LOOP16:NOP
DJNZ R1,LOOP16
DJNZ R0,LOOP15
RET
;*********************************
;查询子程序
;************************************
serve: mov a,p2
JNB ACC.4,serve ;等待DS1=1.千位选通信号
JB ACC.2,PP1
SETB 07H
AJMP PP2
PP1:CLR 07H
PP2:JB ACC.3,PP3
SETB 04H
AJMP PP4
PP3:CLR 04H
PP4:
MOV A,P2
JNB ACC.5,PP4 ;等待百位BCD码选通信号DS2
MOV R0,#20H
XCHD A,@R0 ;百位数送入20H低4位
PP5:
MOV A,P2
JNB ACC.6,PP5 ;等待十位选通信号DS3
SWAP A ;高低4位互换
INC R0 ;指向21H单元
MOV @R0,A ;十位数送入21H高4位
PP6:
MOV A,P2
JNB ACC.7,PP6 ;等待个位选通信号DS4
XCHD A,@R0 ;个位数送入21H低4位
RET
;*******************************
; 本表为显示数据表
;*******************************
Tab: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00h ;'0，1，2，3，4，5，6，7, 8，9'
单片机类毕业设计题目汇总
单片机类毕业设计题目汇总 1.孔子时钟的设计 2.?全自动节水灌溉系统--硬件部分 3.?数字式温度计的设计 4.?温度监控系统设计 5.?基于单片机的语音提示测温系统的研究 6.?简易无线电遥控系统 7.?数字流量计 8.?基于单片机的全自动洗衣机 9.冰塔智能水位控制系统 10.?温度箱模拟控制系统 11.?超声波测距仪的设计 12.?基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现 16X16点阵显示屏 13.?基于AT89S51单片机的数字电子时钟 14.?基于单片机的步进电机的控制 15.?基于单片机的交流调功器设计 16.?基于单片机的数字电压表的设计 17.弹片机的数字钟设计 18.?智能散热器控制器的设计 19.弹片机打铃系统设计 20.?基于单片机的交通信号灯控制电路设计 21.?基于单片机的电话远程控制家用电器系统设计 22.?基于单片机的安全报警器 23.?基于单片机的八路抢答器设计 24.?基于单片机的超声波测距系统的设计 25.?基于MCS-51数字温度表的设计 26.?电子体温计的设计 27.?基于AT89C51的电话远程控制系统 28.?基于AVR单片机幅度可调的DDS信号发生器 29.?基于单片机的数控稳压电源的设计 30.?基于单片机的室内一氧化碳监测及报警系统的研究 31.?基于单片机的空调温度控制器设计
32.?基于单片机的可编程多功能电子定时器 33.?单片机的数字温度计设计 34.?红外遥控密码锁的设计 35.?基于51单片机的语音识别系统设计 36.?家用可燃气体报警器的设计 37.?基于数字温度计的多点温度检测系统 38.?基于凌阳单片机的语音实时采集系统设计 39.?基于单片机的数字频率计的设计 40.?基于单片机的数字电子钟设计 41.?设施环境中温度测量电路设计 42.?汽车倒车防撞报警器的设计 43.?篮球赛计时记分器 44.?基于单片机的家用智能总线式开关设计 45.?设施环境中湿度检测电路设计 46.?基于单片机的音乐合成器设计 47.?设施环境中二氧化碳检测电路设计 48.?基于单片机的水温控制系统设计 49.?基于单片机的数字温度计的设计 50.?基于单片机的火灾报警器 51.?基于单片机的红外遥控开关设计 52.?基于单片机的电子钟设计 53.?基于单片机的红外遥控电子密码锁 54.?大棚温湿度自动监控系统 55.?基于单片机的电器遥控器的设计 56.?单片机的语音存储与重放的研究 57.?基于单片机的电加热炉温度控制系统设计 58.次外遥控电源开关 59.?基于单片机的低频信号发生器设计 60.?基于单片机的呼叫系统的设计 61.?基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪 62.?基于单片机的密码锁设计 63.?单片机步进电机转速控制器的设计 64.術AT89C51控制的太阳能热水器
基于51单片机课程设计报告 院系：电子通信工程 团组：电子设计大赛1组 姓名： 指导老师：
目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17)
一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。 关键词：STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能： 不加热时实时显示时间，并可手动设置时间； 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度，范围在20～70度之间，打开开关后，根据设定温度与水温确定是否加热，及何时停止加热，可实时显示温度； 设定加热时间功能。限定烧水时间，加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警，并可实时显示温度。 2、系统设计的框架
本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括：电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机STC8951获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ，这里采用通过LED1和LED2取代！！！ 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声，这里采用HLLED提示。
徐州工程学院 毕业设计（论文）开题报告 课题名称：基于单片机的住宅小区煤气 泄露实时报警器设计 学生姓名：学号： 指导教师：职称： 所在学院： 专业名称： 徐州工程学院 20 年月3日
说明 1．根据《徐州工程学院毕业设计(论文)管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，学院教学院长批准后实施。 2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。 3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。 4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。 5. 课题类型填：工程设计类；理论研究类；应用（实验）研究类；软件设计类；其它。 6、课题来源填：教师科研；社会生产实践；教学；其它
课题 名称 基于单片机的住宅小区煤气泄露实时报警器设计 课题 来源 社会生产实践课题类型工程设计类 选题的背景及意义 近年来随着人民生活水平的提高，管道煤气和罐装煤气已深入到寻常百姓家。但由于使用不当或设备老化等原因导致的煤气泄漏极大地威胁着人们的生命财产安全。煤气泄漏而大量产生的一氧化碳是煤气中毒事件的根源，如采用煤气泄漏报警器就能得到及时的警示。单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施。为了防止中毒事件再次发生，提出利用单片机系统进行有效的预防对策。为此设计出家用煤气泄漏报警控制器。 煤气泄漏的危害 一氧化碳的浓度与健康成年人中毒的可能症状 50ppm 健康成年人在八小时内可以承受的最大浓度 200ppm 2-3小时后，轻微头痛、乏力 400ppm 1-2小时内前额痛；3小时后威胁生命 800ppm 45分钟内，眼花、恶心、痉挛；2小时内失去知觉；2-3小时内死亡1600ppm 20分钟内头痛、眼花、恶心；1小时内死亡 3200ppm 5-10分钟内头痛、眼花、恶心；25-30分钟内死亡 6400ppm 1-2分钟内头痛、眼花、恶心；10-15分钟死亡 12800ppm 1-3分钟内死亡
基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键，和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出7个不同的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块
基于单片机的毕业论文题目有哪些 很多物联网专业的学生对单片机非常感兴趣，不光是对专业的热爱，另外由于单片机是集成电路芯片，是控制整个流程最基础的环节，大多数理科生对这种控制式设计充满着好奇，下面，我们学术堂整理了多个基于单片机的毕业论文题目，欢迎各位借鉴。 基于单片机的毕业论文题目一： 1、基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计 2、基于单片机的超声测距系统 3、基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计 4、基于单片机的工业在线数字图像检测系统研究与实现 5、基于FPGA的8051单片机IP核设计及应用 6、基于单片机的军需仓库温湿度测控系统研究 7、单片机多主机通信模式在粮库温湿度监控系统中的应用 8、基于单片机的中小水电站闸门控制系统 9、基于单片机的正弦逆变电源研制 10、单片机实验教学仿真系统的设计与开发 11、基于单片机的温湿度检测系统的设计 12、基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现 13、基于单片机的多功能温度检测系统的设计与研究 14、基于单片机的温度控制系统的研究 15、行为导向教学策略在职校单片机课程教学中的应用研究 16、逻辑电路与单片机的虚拟实验系统设计与实现
17、基于单片机的LED显示系统 18、基于单片机的校园安防系统 19、基于MSP430单片机的红外甲烷检测仪设计及实现 20、基于高性能单片机的无线LED彩灯控制系统的设计与实现 21、基于AVR单片机教学实验板的设计 22、基于单片机的阀岛控制系统的研究 23、基于AT89S51单片机实验开发系统设计 24、基于单片机和GPRS数据传输技术的研究 25、基于HCS12单片机的智能车底层控制系统研究 26、单片机GPRS智能终端及远程工业监控技术研究 27、基于单片机的MODBUS总线协议实现技术研究 28、基于单片机的室内智能通风控制系统研究 29、基于单片机的通用控制器设计与实现 30、基于单片机控制的PTCR阻温特性测试系统的设计与实现 31、Proteus在单片机教学中的应用 32、基于单片机的变频变压电源设计 33、基于单片机的监控系统控制部分的设计 34、基于单片机的葡萄园防盗报警系统设计 35、基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 36、基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 37、基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现 38、基于单片机的高精度随钻测斜仪系统开发 39、基于16位单片机MC9S12DG128B智能车系统的设计 基于单片机的毕业论文题目二： 40、基于单片机的压力/液位控制系统的设计研究 41、单片机与Internet网络的通信应用研究 42、基于单片机控制的温室环境测控装置研究 43、具有新型接口的MCS-51单片机实验系统设计 44、基于单片机控制的直流恒流源的设计 45、基于单片机的模糊控制方法及应用研究 46、基于AT89S52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制 47、基于AT89C51单片机的脉象信号采集系统研究 48、基于DTMF技术的单片机远程通信系统研究 49、基于单片机的GPRS无线数据采集与传输系统的设计 50、基于单片机控制的柴油机喷油泵数据采集系统的设计与实现 51、基于谐振技术及MK单片机的多路升压器研究设计 52、基于单片机的数据串口通信 53、基于单片机的智能寻迹系统设计 54、压电式阀门定位器与单片机实验装置研制 55、基于单片机的微型电子琴研究与实现 56、基于单片机的恒温恒湿孵化器系统设计 57、基于16位单片机MC9S12XS128的两轮自平衡智能车的系统研究与开发
第一章绪论 (1) 1.1研究目的和意义 (1) 1.2电子称重系统的应用领域 (1) 1.3主要工作以及论文结构 (1) 第二章系统方案论证与选型 (3) 2.1控制器部分 (3) 2.2数据采集部分 (4) 2.2.1 传感器的选择 (4) 2.2.2放大电路选择 (6) 2.2.3 A/D转换器的选择 (7) 2.2.4键盘处理部分方案论证 (8) 2.3显示电路部分的选择 (9) 2.4超量程报警部分选择 (9) 2.4.1 电源模块方案选型 (9) 第三章硬件电路设计 (10) 3.1AT89S52的最小系统电路 (10) 3.1.1单片机芯片AT89S52介绍 (10) 3.1.3 AT89S52的最小系统电路构成 (11) 3.2电源电路设计 (12) 3.3数据采集部分电路设计 (12) 3.6.1LED结构与原理 (14) 3.6.2动态显示LED显示器接口 (15) 3.4键盘电路与AT89S52单片机接口电路设计 (16) 键盘电路与AT89C51的接口电路设计 (16) 3.5报警电路的设计 (17) 第四章系统软件设计 (19) 4.1主程序设计 (19) 4.2子程序设计 (20) 4.2.1 A/D转换启动及数据读取程序设计 (20) 4.2.2显示子程序设计 (21) 4.2.3 键盘输入控制程序的设计 (21) 4.2.4报警子程序的设计 (22) 第五章总结 (23) 参考文献 (24) 附录1系统总图 (25)
第一章绪论 1.1 研究目的和意义 传统的机械秤有很多缺点，比如精度不高，结构复杂，易老化，成本高等。随着社会的发展，市场对秤的要求的越来越高，尤其是人体秤、厨房秤等各类便携式小型秤。电子秤与传统的机械秤相比有许多优越性，它用压力传感器取代机械秤的弹簧大大减小了秤的体积和制造难度，以LCD 或LED显示屏取代传统的刻度盘使外形更加美观，由于内部集成了单片机以及软件系统，电子秤还拥有传统机械秤无法比拟的智能性。他可以完成过载报警，总价计算，数据通信等众多功能。 目前市场上使用的称量工具，或者结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，而且整体水平不高，部分小型企业质量差且技术薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性的开发出一套具有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤应用中的不足之处，具有现实意义。 1.2 电子称重系统的应用领域 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。电子秤的应用领域主要分为工业计量和民用消费类。在工业计量应用领域有电子天平，珠宝秤，市场计价秤等；而民用秤主要有厨房秤，人体秤，便携式口袋秤等。工业计量应用对精度要求较高，而民用消费类的应用对精度的要求不高，但对秤的外观，智能性，便携性却有很高的要求。 1.3主要工作以及论文结构
目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育，更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前，市场上的电子琴可谓琳琅满目，功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心，设计并制作的电子琴系统运行稳定，其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等，具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能：音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。
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单片机类毕业设计题目汇总 1. ?电子时钟的设计 2. ?全自动节水灌溉系统--硬件部分 3. ?数字式温度计的设计 4. ?温度监控系统设计 5. ?基于单片机的语音提示测温系统的研究 6. ?简易无线电遥控系统 7. ?数字流量计 8. ?基于单片机的全自动洗衣机 9. ?水塔智能水位控制系统 10. ?温度箱模拟控制系统 11. ?超声波测距仪的设计 12. ?基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现16×16点阵显示屏 13. ?基于AT89S51单片机的数字电子时钟 14. ?基于单片机的步进电机的控制 15. ?基于单片机的交流调功器设计 16. ?基于单片机的数字电压表的设计 17. ?单片机的数字钟设计 18. ?智能散热器控制器的设计 19. ?单片机打铃系统设计 20. ?基于单片机的交通信号灯控制电路设计 21. ?基于单片机的电话远程控制家用电器系统设计 22. ?基于单片机的安全报警器 23. ?基于单片机的八路抢答器设计 24. ?基于单片机的超声波测距系统的设计 25. ?基于MCS-51数字温度表的设计 26. ?电子体温计的设计 27. ?基于AT89C51的电话远程控制系统 28. ?基于AVR单片机幅度可调的DDS信号发生器 29. ?基于单片机的数控稳压电源的设计 30. ?基于单片机的室内一氧化碳监测及报警系统的研究 31. ?基于单片机的空调温度控制器设计 32. ?基于单片机的可编程多功能电子定时器 33. ?单片机的数字温度计设计 34. ?红外遥控密码锁的设计
35. ?基于51单片机的语音识别系统设计 36. ?家用可燃气体报警器的设计 37. ?基于数字温度计的多点温度检测系统 38. ?基于凌阳单片机的语音实时采集系统设计 39. ?基于单片机的数字频率计的设计 40. ?基于单片机的数字电子钟设计 41. ?设施环境中温度测量电路设计 42. ?汽车倒车防撞报警器的设计 43. ?篮球赛计时记分器 44. ?基于单片机的家用智能总线式开关设计 45. ?设施环境中湿度检测电路设计 46. ?基于单片机的音乐合成器设计 47. ?设施环境中二氧化碳检测电路设计 48. ?基于单片机的水温控制系统设计 49. ?基于单片机的数字温度计的设计 50. ?基于单片机的火灾报警器 51. ?基于单片机的红外遥控开关设计 52. ?基于单片机的电子钟设计 53. ?基于单片机的红外遥控电子密码锁 54. ?大棚温湿度自动监控系统 55. ?基于单片机的电器遥控器的设计 56. ?单片机的语音存储与重放的研究 57. ?基于单片机的电加热炉温度控制系统设计 58. ?红外遥控电源开关 59. ?基于单片机的低频信号发生器设计 60. ?基于单片机的呼叫系统的设计 61. ?基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪 62. ?基于单片机的密码锁设计 63. ?单片机步进电机转速控制器的设计 64. ?由AT89C51控制的太阳能热水器 65. ?防盗与恒温系统的设计与制作 66. ?AT89S52单片机实验系统的开发与应用 67. ?基于单片机控制的数字气压计的设计与实现 68. ?智能压力传感器系统设计 69. ?智能定时器 70. ?基于单片机的智能火灾报警系统
单片机课程设计报告 题目：温度监控系统设计 学院：能源与动力工程学院 专业：测控技术与仪器专业 班级： 2班 成员：魏振杰 二〇一五年十二月
一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合，应用性比较强，本系统可以作为仓库温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测，利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机，温度采集模块，显示模块，按键控制模块，报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计
学号： G RADUATE T HESIS 论文题目：基于51 单片机的电子秤的设计 学生姓名： 专业班级： 学院： 指导教师： 2017 年06 月12 日
第一章功能说明 本设计系统以单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步设计了各个单元功能模块。 系统的硬件部分包括最小系统部分、数据采集部分、人机交互界面和系统电源四大部分。最小系统部分主要包括AT89S52和扩展的外部数据存储器；数据采集部分由称重传感器，信号的前期处理和A/D 转换部分组成，包括运算放大器AD620和A/D 转换器ICL7135；人机界面部分为键盘输入，四位LED数码显示器，可以直观的显示重量的具体数字以及方便的输入数据，使用方便；系统电源以LM317和LM337为核心设计电路以提供系统正常工作电源。 系统的软件部分应用单片机C 语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该电子秤可以实现基本的称重功能（称重范围为0～9.999Kg ，重量误差不 大于± 0.005Kg）, 并发挥部分的显示购物清单的功能，可以设置日期和设定十种商品的单价，还具有超量程和欠量程的报警功能。 本系统设计结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。 称重传感器原理 即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，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。 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。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；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。 传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成” 。其中敏感元件指传感器中能直接感受被测量的部分，转换元件指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。此外传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 称重传感器在电子秤中占有十分重要的位置，被喻为电子秤的心脏部件，它的性能好坏很大程度上决定了电子秤的精确度和稳定性。通常称重传感器产生的误差约占电子秤整机误差的50%~70%。若在环境恶劣的条件下（如高低温、湿热），传感器所占的误差比例就更大，因此，在人们设计电子秤时，正确地选用称重传感器非常重要。 称重传感器的种类很多，根据工作原理来分常用的有以下几种：电阻应变式、电容式、压磁式、压电式、谐振式等。（本设计采用的是电阻应变式） 电阻应变式称重传感器包括两个主要部分，一个是弹性敏感元件：利用它将
单片机双字节十六进制减法实验设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的双字节十六进制减法设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、3位无符号数字的简单运算，并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用5个键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus 仿真。 引言 十六进制减法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词：单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减
目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阴极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单.................................. 一、设计任务和要求
基于单片机的电子时钟设计 摘要 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。 数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24 小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定 时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。 关键字：数字电子钟单片机 数字电子钟的背景 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法
单片机电子秤设计报告 秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。 和传统秤相比较，电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。该电子秤的测量范围为0-40Kg，测量精度达到5g，有高精度，低成本，易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过，比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外，该电子秤电路简单，使用寿命长，应用范围广，可以应用于商场、超市、家庭等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。 一、功能描述 1、采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-40kg，测量精度可达5g。 2、采用电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换，HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。 3、采用STC89C52单片机作为主控芯片，实现称重、计算价格等主控功能。 4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。 5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互，键盘容量大，操作便捷。 6、具有超量程报警功能，可以通过蜂鸣器和LED灯报警。 7、系统通过USB电源供电，单片机程序也可通过USB线串行下载。
二、硬件设计 1、硬件方案 单片机电子秤硬件方案如图1所示： 图1 单片机电子秤硬件方案 称重传感器感应被测重力，输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片，内置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，进行计算转换，再液晶屏上显示出来。 矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。 2、称重传感器 传感器是测量机构最重要的部件。称重传感器本身具有单调性，其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。 (1) 灵敏度 称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值，典型值是
基于51单片机的4人抢答器设计 设计要求： 以单片机为核心，设计一个4位竞赛抢答器：同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0～S3表示。 设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。 当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为0.5s左右。 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 工作原理： 通过键盘改变抢答的时间，原理与闹钟时间的设定相同，将定时时间的变量置为全局变量后，通过键盘扫描程序使每按下一次按键，时间加1（超过30时置0）。同时单片机不断进行按键扫描，当参赛选手的按键按下时，用于产生时钟信号的定时计数器停止计数，同时将选手编号（按键号）和抢答时间分别显示在LED上。
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以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。 超声波倒车雷达 摘要 随着我国经济飞速发展，越来越多的人拥有了自己的汽车，同时由泊车和倒车所引发的事故也越来越多。这些事故常常给驾驶员带来许多的麻烦，因此，有助于驾驶员泊车和倒车的倒车雷达应运而生。 倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和启动车俩时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷。本文介绍了以AT89S52单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统，该倒车雷达根据超声波测距原理研制，采用温度补偿技术、开机自检技术和优化的软硬件技术，将测得的结果送至数码管显示，同时进行三级声光报警。驾驶员只需坐在驾驶室就能做到心里有数，极大的提高了泊车和倒车时的安全和效率。 关键词：倒车雷达、超声波、单片机AT89S52 目录 引言 (5) 第一章倒车雷达工作原理 1.1 单片机的发展及其应用----8 1.2 超声波测距--9 1.3超声波测距原理1
1.4超声波倒车雷达系统工作原理2 1.5超声波倒车雷达的芯片选择-13 1.6 超声波倒车雷达的工作原理15 第二章系统硬件设计与相应的软件设计 2.1倒车语音及报警电路及控制程序 2.2 超声波发射电路与接收电路及其距离测算程序 2.3超声波检测接受电路 2.4 超声波测距仪的算法设计--19 2.5距离计算程序-19 2.6倒车语音电路和报警电路及其控制程序 2.6.1倒车语音电路 2.6.2倒车语音及报警控制程序29 第三章主程序 3.1主程序 3.2超声波发生子程序和超声波接收中断程序33 第四章安装调试及分析 4.1 硬件部分----38 4.2 软件实现与操作 第五章测距仪改进的设想 第六章心得体会与总结 第七章英语翻译及参考文献----44