论文总字数：17103字

目 录

1引言 1

1.1课题研究背景与意义

1.2国内研究现状

2系统方案的设计 2

2.1智能人体健康电子秤的设计要求

2.1.1基本要求

2.1.2特色与创新

2.2系统设计方案

2.2.1 A/D转换电路方案的选择

2.2.2单片机的选择

2.2.3显示电路方案的选择

2.2.4系统总体方案的确定

2.3系统原理及设计的基本思路

2.3.1系统的工作原理

2.3.2系统设计基本思路

3 系统硬件设计 5

3.1 系统主控电路的设计

3.1.1单片机MSP430芯片介绍

3.1.2单片机引脚说明

3.2数据处理部分电路设计

3.2.1 传感器的选择

3.2.2 放大电路及A/D转换电路设计

3.3液晶显示电路设计

3.3.1 液晶显示原理

3.3.2 LCD1602液晶显示模块接口电路

3.4按键电路设计

3.5语音电路的设计

3.6电源电路的设计

4 系统软件设计 13

4.1 系统软件编程环境介绍

4.2 系统主程序流程

4.3 初始化程序流程

4.4 压力传感器程序流程

4.5 液晶显示流程

4.6小结

5 总结与体会 15

5.1总结

5.2体会

参考文献： 16

致 谢 17

附录一 程序代码 18

附录二 实物效果图 20

智能人体健康电子秤

张晓

, China

Abstract：In this paper, MSP430F149 microcontroller, strain gauge sensor, 24-bit HX711A / D converter chip, LCD1602 LCD display, separate keyboard and voice input are commonly used to design a health intelligent electronic scale. Firstly, the gravity signal is collected by the sensor, the signal is then amplified and converted into digital signals. Then the actual body weight value is displayed by LCD1602 LCD monitor. The height can be entered through the keyboard circuit. Based on the input, the height of a standard human body weight is calculated, also displayed by a liquid crystal. Then according to the body height and the actual measured weight, the index can be calculated to give people health status as fat or thin, and prompted by chip voice. The maximum range of the electronic scale is 100kg, and has high accuracy and very simple to use. System uses a voltage of 3.3V and 5V. The 5V voltage is supplied to the analog peripheral circuit power amplifier, 3.3V to 3.3V power supply of the microcontroller and equipment. This paper provides a schematic flow diagram of each part, the design idea is clear. It is intelligent products, easy to use and has application prospect.

Key words : Electronic scale ; MSP430 Single Chip Microcomputer ; sensor; LCD1602

1引言

1.1课题研究背景与意义

作为称重方式的新型器械，电子秤普遍适用于很多场所。电子秤和传统的秤相比而言质量轻，体积小，价钱便宜，构造比较简单，修理便当，便于适用等长处。在各种场所都可以使用。从全球的发展程度来看，称重方式曾经经历了四次变化，最早使用的是传统的机械秤，随着电子线路的发展，机电结合秤慢慢取代了传统的机械秤，接着发展成集成电路式，最后到现在使用的单片机系统的电子秤。我国的电子衡器也随着时间不断地发展进步。到目前为止，电子秤技术和应用有了新的进步，称重方式的变化较为明显，由最初的静态开始向动态称重发展，测量特点就是测量的参数逐渐变多，计量方法也出现了变化，从模拟开始往数字测量发展。使用的仪器也发生了很大改变，先进的智能仪器的出现使电子衡器在各个方面有了很大的提高，各种各样智能仪器的产生对于科学实验发展有了很大的帮助。

作为一种非常实用的测量工具，电子秤被广泛应用于各个领域，人们在生活中离不开电子秤。由于社会经济的蓬勃发展，人民的生活程度也变的越来越高，电子秤被普遍使用在各种公共场所。如今大部分的人体电子秤使用指针来直观显示人体的体重，但是存在不少缺点：人体体重测量的误差相对而言比较大，可靠性不高，功能上也十分单一，因此还有很高的提升空间。智能人体健康电子秤使用液晶显示器用数字来直接准确的显示重量，并且按键输入具体的身高，根据秤得的体重，计算出人体健康指数，来分析胖瘦情况。简单实用，成本较低，拥有相当大的应用以及推广前景。

实现电子称重的工作原理首先要将被测物体放置于压力传感器上，压力传感器能将采集物体的重量，然后把它转变成电压信号。然而由于输出电压信号一般比较小，需要放大后才能转换为数字信号，然后送往主控电路的单片机，最后经过液晶显示器来直接显示物体的重量。根据设计的基本要求，系统可主要分成三大模块，数据采集、控制器以及人机交互模块。首先数据采集这一模块分别是由压力传感器、信号的前级处理以及转换部分组成。转换后的数字信号由控制器处理。人机交互模块主要用过按键输入各种数据以及用液晶来显示重量等需要反馈的数据。此部分需要较高的软件设计要求，大部分系统的功能都要通过软件来控制。

1.2国内研究现状

我们都知道，传统的称量工具使用刻度盘来显示重量，到了上世纪70年代，电子秤逐渐投入使用。以前大多数的电子秤使用模拟电路从而来实现功能，由于科技的蓬勃提升，数字芯片也变的越来越低便宜，电子秤的设计模式有了很大变化，通过使用微处理器为核心可以大大提高称量的精确度以及可靠性。一般而言,商业用途的电子秤比较简单，使用8位的微处理器基本可以符合运算需求。电子秤如果要想要得到精确的称重结果，就必需把多个传感器的输出来完成和算。从上世纪70年代到80年代，和算技术在不断发展，从而使得电子秤的制造成本越来越低廉并且变得更加稳定可靠。然而，和算技术相应的也有一些不能忽视缺点：就像不能检测单个的传感器、对传感器的需求相对而言也比较高、还有就是四角的偏差调试比较复杂。因此，想要处理上述的这些问题，最有效的措施就是使用数字以及数模来进行混合和算。因为信号放大器的成本在逐渐的变低，转换器性能提升也比较快，所以数字和算在经济以及技术上都已经进入了适用的时期。

由于社会经济的蓬勃发展，人民的生活程度也变的越来越高，电子秤被普遍使用在各种公共场所。人民越来越重视身体的健康，而传统的人体电子秤只能简单的称量人的体重信息，并不能直观有效地反映人的健康状况，因此，想到了通过身高和体重求得BMI指数，从而反映出人的健康状况，于是就有了设计智能人体健康电子秤的想法，本设计具有重要的实用价值和推广前景。

2系统方案的设计

电子称重的应用系统是通过软件和硬件共同构成的。硬件分别是由单片机、扩展的存储器以及扩展的输入输出设备等部分一起构成；软件是各部分工作程序的总称。因此通过使用硬件和软件合力配合、协调工作，才不仅仅能提高系统的性能，还能提高系统的性价比。因此从一开始设计硬件时，就应提前考虑相应软件的设计方法，根据系统的功能要求以及硬件原理来进行软件的设计。

2.1智能人体健康电子秤的设计要求

2.1.1基本要求

1.该电子秤能够准确得到人体体重（称重范围为0～100Kg，误差应当控制在±0.01Kg内）。

2.LED显示器、能显示小数点后一位。

2.1.2特色与创新

1.以单片机为核心的电子秤能够简化系统的结构，而且还可以进行拓展其它的一些新的功能。

2.可以按键直接输入身高，操作简单，方便。

3.如果人体的体重超出电子秤量程时，也就是过载时可以报警超重。

4.LED显示所称量的人体体重，同时还可显示人体的标准体重。

2.2系统设计方案

2.2.1 A/D转换电路方案的选择

要完成人体的称重过程，必须要实现被测重量从模拟量向数字量的转换，因此系统需要设计转换电路，转换有以下两个方案可以选择：

方案一：使用独立的转换集成电路和普通单片机连接，使转换电路可以在单片机的协调控制下工作。这种方式就需要来进行转换电路和电片机的接口电路的共同设计。

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