基于AT89C51/STC89C52单片机的智能电子秤系统设计

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毕业论文：基于AT89C51/STC89C52单片机的智能电子秤系统设计

摘要

本文设计并实现了一种基于AT89C51/STC89C52单片机的智能电子秤系统，该系统集成了LCD1602显示模块、重量传感器（以HX711为例，实际设计中可用电位器模拟）、矩阵按键等硬件模块，旨在实现商品单价输入、重量采集、实时价格计算与显示、价格累加、清零及去皮功能。该系统具有操作简便、显示直观、成本低廉等优点，适用于超市、市场等场所的商品称重与计价需求。

1. 引言

随着电子技术的飞速发展，电子秤作为商业贸易中不可或缺的计量工具，其智能化、精准化水平不断提高。本文设计的智能电子秤系统，通过单片机控制，结合高精度重量传感器和友好的人机交互界面，实现了商品重量的精确测量与价格的快速计算，极大地提高了工作效率和用户体验。

2. 系统总体设计

2.1 系统组成

本系统主要由AT89C51/STC89C52单片机、LCD1602液晶显示屏、HX711（或模拟）重量传感器、矩阵按键等模块组成。各模块之间通过适当的接口电路连接，共同构成完整的智能电子秤系统。

2.2 工作原理

单片机：作为系统的核心控制单元，负责接收来自重量传感器的重量数据，处理矩阵按键的输入指令，控制LCD1602显示相关信息，并执行相应的计算与逻辑判断。
LCD1602：用于实时显示商品单价、重量、当前商品价格和累计价格等信息，提供直观的视觉反馈。
重量传感器（HX711或模拟）：采集商品重量信息，并转换为电信号输出给单片机处理。模拟设计中，可通过电位器调节模拟不同重量值。
矩阵按键：提供用户输入接口，用于输入商品单价、执行计价、价格累加、清零及去皮等操作。

3. 硬件设计

3.1 单片机选型与电路设计

选用AT89C51/STC89C52单片机作为控制核心，设计相应的电源电路、复位电路、时钟电路及接口电路，确保单片机稳定工作并与其他模块有效通信。

3.2 LCD1602显示模块

设计LCD1602的接口电路，包括数据线、控制线及背光电源等，实现与单片机的连接与数据传输。

3.3 重量传感器（HX711或模拟）

对于HX711重量传感器，设计其接口电路，包括电源、时钟、数据等信号线，确保传感器能够准确输出重量数据。模拟设计中，使用电位器模拟重量变化，通过ADC转换模块读取电位器电压值，间接反映重量信息。

3.4 矩阵按键模块

设计矩阵按键的行列扫描电路，通过单片机IO口实现按键的识别与功能分配。

4. 软件设计

4.1 主程序设计

主程序负责初始化各模块，包括LCD1602、重量传感器（或模拟电路）、矩阵按键等，然后进入循环等待状态，不断检测按键输入，并根据输入执行相应功能。

4.2 功能模块设计

重量采集：定时读取重量传感器（或模拟电路）的数据，进行滤波处理后转换为重量值。
单价输入：通过矩阵按键输入商品单价，并存储在单片机内存中。
计价计算：根据输入的单价和采集的重量，计算当前商品的价格。
价格累加：将当前商品价格累加到累计价格上。
清零操作：清除所有价格信息，包括当前商品价格、累计价格等。
去皮功能：在称重前，通过特定按键操作，将容器等非商品重量从总重量中扣除。

5. 系统测试与调试

对系统进行全面的测试与调试，包括硬件连接检查、软件功能验证、精度校准等，确保系统能够稳定可靠地运行，并满足设计要求。

6. 结论与展望

本文设计并实现了一种基于AT89C51/STC89C52单片机的智能电子秤系统，该系统具有功能丰富、操作简便、成本低廉等优点。未来，可进一步优化系统性能，如提高重量测量精度、增加更多人性化功能等，以满足更广泛的应用需求。

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如上图，注释齐全，结合《常见问题汇总》文档看，理解容易。

本原理图利用AD21软件设计实现

#include <REGX51.H>  
  
// 假设的LCD1602函数声明  
void LCD_Init();  
void LCD_DisplayString(char row, char *str);  
void LCD_Clear();  
  
// 假设的ADC函数声明，用于读取电位器模拟的重量值  
// 返回值为0-1000，对应0.05kg-5kg（假设的转换比例）  
unsigned int Read_Weight_ADC();  
  
// 假设的矩阵按键扫描函数声明  
// 返回值代表按键编码，这里简化为直接调用函数获取值  
unsigned char Scan_Matrix_Keys();  
  
// 全局变量  
float price_per_unit = 0.0; // 商品单价  
float weight = 0.0;         // 物品重量（单位：kg）  
float current_price = 0.0;  // 当前商品价格  
float accumulated_price = 0.0; // 累计价格  
float tare_weight = 0.0;    // 去皮重量  
  
void main() {  
    LCD_Init();  
    LCD_Clear();  
  
    while (1) {  
        // 读取重量（模拟HX711）  
        unsigned int adc_value = Read_Weight_ADC();  
        weight = (float)adc_value / 20.0; // 假设转换比例，将ADC值转换为kg  
  
        // 矩阵按键扫描  
        unsigned char key = Scan_Matrix_Keys();  
  
        switch (key) {  
            case 1: // 假设按键1用于输入单价  
                // 这里需要实现一个循环，让用户通过按键输入单价  
                // 示例省略  
                break;  
  
            case 2: // 计价  
                current_price = price_per_unit * (weight - tare_weight); // 去除去皮重量  
                LCD_DisplayString(1, "Price:");  
                LCD_DisplayString(2, itoa_float(current_price)); // 假设的浮点数转字符串函数  
                break;  
  
            case 3: // 价格累加  
                accumulated_price += current_price;  
                // 更新LCD显示累计价格（略）  
                break;  
  
            case 4: // 清零  
                price_per_unit = 0.0;  
                weight = 0.0;  
                current_price = 0.0;  
                accumulated_price = 0.0;  
                tare_weight = 0.0;  
                // 清除LCD显示（略）  
                break;  
  
            case 5: // 去皮  
                tare_weight = weight; // 设置当前重量为去皮重量  
                // 提示用户去皮成功（略）  
                break;  
  
            default:  
                // 无操作或错误处理  
                break;  
        }  
  
        // 更新LCD显示单价、重量等信息（略）  
    }  
}  
  
// 注意：以下函数是假设的，你需要根据你的硬件实现它们  
void Read_Weight_ADC() { /* 实现ADC读取 */ }  
unsigned char Scan_Matrix_Keys() { /* 实现矩阵按键扫描 */ }  
void itoa_float(float f, char *s) { /* 浮点数转字符串，假设函数 */ }  
  
// 其他LCD和ADC的初始化及操作函数也需要你根据硬件手册实现

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