m检测技术与仪表实验课程设计题 目 身高体重测量系统设计姓 名 陈飞 李江敏 汤涛学 号 3090433007 3090433017309043305专业班级 09自动化1班 任课教师 钟伟红 分 院 信息科学与工程分院 完成日期 2011年12月20日宁波理工学院摘要本系统采用单片机 AT89S52 为控制核心，实现身高体重测量系统的基本控制功能。
其中体重量程为150Kg，身高量程为2米。
系统的硬件部分包括控制器、数据采集处理、显示输出三大部分。
控制器部分主要采用AT89S52实现控制功能；数据采集处理部分分两大模块：称重数据采集处理和用超声波测身高数据采集处理，由传感器、信号的前级处理和 A/D 转换部分组成；显示输出部分采用点阵式液晶显示，可以直观的显示中文，使用方便。
软件部分应用单片机汇编语言实现了本设计的全部控制功能，包括基本的称重和测量身高功能和中文显示身高体重数据的功能，由于系统资源丰富，还可以方便的扩展其应用。
本系统侧重软件控制整个系统的运行。
关键词：单片机：AT89S52；AT89C52目录摘要 (I)Abstract........................................... 错误！未定义书签。
1 引言............................................. 错误！未定义书签。
1.1 课题的背景和意义 (1)1.2 本论文主要工作 (1)2 总体设计方案 (1)2.1 称重部分.................................. 错误！未定义书签。
2.2 身高部分.................................. 错误！未定义书签。
3 传感器选型 (13)4 总结与展望 (15)参考文献 (15)附录 (16)1引言1.1课题的背景和意义有助于我们了解自己的身高和体重的变化，及时控制自己的饮食和运动，保证自己的身体健康。
1.2本论文主要工作陈飞负责答辩部分，寻找资料 李江敏负责word 制作，寻找资料 唐涛负责PPT 制作，寻找资料2总体设计方案硬件电路设计2. 1 称重部分2.1.1 工作原理称重部分主要由称重传感器、放大电路、V/F 转换、显示四部分组成，模拟信号通过称重传感器输入，然后经过放大电路放大后通过数模转换器转换存放到控制单元，再由控制部分和显示电路驱动显示。
放大电路的设计要考虑到抗干扰设计。
称重原理框图如图5所示。
图5 称重原理框图2.1.2 硬件电路（1）放大电路称重 传感器显示电路AT89S52放大电路 V/F 变换该部分硬件电路设计关键在于放大电路的抗干扰设计。
在这里我采用CMOS四运放LMC660AIM，但是只使用了四只运放中的一只即IC1A，其他三只运放为防止干扰将其接成电压跟随器形式，并将其同相输入端接地。
IC1A接成差动输入形式对称重传感器桥路输出的信号进行放大，R2为运放的反馈电阻、决定着该级放大的电压增益。
C1、C2、C3、C5均为滤波电容，C1、C2可以滤除传感器输出信号中的高频干扰，C3、C5滤除传感器供电电源中的干扰。
（2）A/D转换电路此处A/D转换器次用TLC2543，TLC2543工作原理如下：上电后，片选必须从高到低，才能开始一周工作周期，此时EOC为高，输入数据寄存器被置为0，输出数据寄存器的内容是随机的。
开始时，片选为高，I/O CLOCK、DATA INPUT被禁止，DATA OUT呈高阻状态，EOC 为高。
使变低，I/O CLOCK、DATA INPUT使能，DATA OUT脱离高阻状态。
12个时钟信号从I/O CLOCK端依次加入，随着时钟信号的加入，控制字自从DATA INPUT一位一位地在时钟信号的上升沿时被送入TLC2543（高位先送入），同时上一周期转换的A/D数据，即输出数据寄存器中的数据从DATA OUT一位一位的移出。
TLC2543收到第4个时钟信号后，通道号也已经收到，因此，此时TLC2543开始对选定通道的模拟量进行采样，并保持到第12个时钟的下降沿，EOC变低，开始对本次采样的模拟量进行A/D转换，转换时间约需10μs，转换完成EOC变高，转换的数据在输出数据寄存器中，待下一个工作周期输出。
此后，可以进行新的工作周期。
TLC2543与AT89S52的接口电路如图6所示。
4321DCAT89S52VCC P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 VSSAIN0AIN1AIN2AIN3AIN4AIN5AIN6AIN7AIN8AIN9AIN10VCCI/O CLKDINDOUTCSGNDTLC2543+5V图6 TLC2543与AT89S52的接口电路显示部分与测身高显示采用同一个电路，将在下面单独介绍。
本部分的电路图如图7所示。
123456ABCDDCBATitleNumber RevisionSize BDate:11-Jan-2007Sheet ofFile:E:\设计\我的定稿\图.DdbDrawn By:R1100KR32KR48.2kR5100kR268KC10.01μFC20.1μFC50.01μFC30.01μF1234GF-7C4220μF+5V123411IC1A LMC660I/OCLKAIN0DINDOUT CS GND TLC2543EA/VP 31X119X218RESET 9RD 17WR16INT012INT113T014T115P10/T 1P11/T 2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P 30TXD 11RXD 10AT89C52C1130pFC1230pF12MHZ R13C1310μF+5V图7称重部分原理图2.2 测身高部分2.2.1 超声波测距原理超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。
它是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C 为超声波波速。
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
超声波在空气中的传播速度为340m/s ，根据计时器记录的时间t ，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。
2.2.2 超声波测身高距系统的硬件电路设计本系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时，单片机选用AT89S52，经济易用。
电路原理图如图8所示。
123456ABCDD CBATitleNumber RevisionSize B Date:11-Jan-2007Sheet of File:E:\设计\我的定稿\图.Ddb Drawn By:EA/VP 31X119X218RESET 9RD 17WR16INT012INT113T014T115P10/T 1P11/T 2P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P 30TXD 11RXD 10AT89C52312445678LM567C7AAR8R10R9R11R7C10C8C9C6VCCVCCRP1U C M 40RU C M 40TQ?2N930R6VCCR12C1130pFC1230pF 12MHZ R13C1310μF S1置零键S2校准键S3开关键+5V图8超声波测身高距系统电路（1）40kHz 脉冲的产生与超声波发射测距系统中的超声波传感器采用UCM40的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz 的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生 DSH ： MOV 14H, #12H ；超声波发射持续200ms HERE ： CPL P1.0 ；输出40kHz 方波NOP ；NOP ； NOP ；DJNZ 14H ，HERE ； RET电路的输入端接单片机P1.0端口，单片机执行上面的程序后，在P1.0 端口输出一个40kHz 的脉冲信号，经过三极管T 放大，驱动超声波发射头UCM40T ，发出40kHz 的脉冲超声波，且持续发射200ms 。
（2）超声波的接收与处理接收头采用与发射头配对的UCM40R ，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器IC1A 和IC1B 两极放大后加至IC2。
IC2是带有锁定环的音频译码集成块LM567，内部的压控振荡器的中心频率f0=1/1.1R8C3，电容C9决定其锁定带宽。
调节Rp1在发射的载频上，则LM567输入信号大于25mV ，输出端8脚由高电平跃变为低电平，身高数据通过8脚送至单片机进行数据处理。
电路的输出端接单片机INT0端口，中断优先级最高。
（3）计算超声波传播时间在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。
当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在INT0端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。
2.3 显示部分显示电路通过软件控制分时显示身高和体重的测量数据。
为了大家能分清楚所显示数据是身高还是体重，在设计时我采用了可以显示中文的OCM4X8C液晶显示器。
OCM4X8C是具有串/并接口，具内部含有中文字库的图形点阵液晶显示模块。
该模块的控制/驱动器采用台湾矽创电子公司的ST7920，因而具有较强的控制显示功能。
OCM4X8C的液晶显示屏为128×64点阵，可显示4行、每行8个汉字。
为了便于简单、方便地显示汉字，该模块具2Mb的中文字型CGROM，该字型ROM中含有8192个16×16点阵中文字库；同时，为了便于英文和其它常用字符的显示，具有16Kb的16×8点阵的ASCII字符库；为便于构造用户图形，提供了一个64×256点阵的GDRAM绘图区域，且为了便于构造用户所需字型，提供了4组16×16点阵的造字空间。
利用上述功能，OCM4X8C可实现汉字、ASCII码、点阵图形、自造字体的同屏显示。
为便了和多种微处理器、单片机接口，模块提供了4位并行、8位并行、2线串行、3线串行多种接口方式。