单片机多功能人体秤设计 第2页
物理学的重大突破，使电子技术在20世纪取得了惊人的进步，特别是近40年来，微电子技术和其它新科技的飞速发展，使工业、农业、科技和国防等领域以及人们的社会生活发生了令人瞩目的变革。随着21世纪的到来，世界将进入信息时代，作为其发展基础之一的电子技术必将以更快的速度前进。在电子技术日新月异的形势下，大规模甚至超大规模集成电路、单片微型计算机技术得到了很好的发展。随着大规模集成电路、计算机技术的迅速发展，以及人工智能在测试技术方面的广泛应用，传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，并逐步形成了新一代测试仪器——智能仪器。
单片微型计算机的诞生是计算机发展史上一个新的里程碑。近年来，随着单片机档次的不断提高，功能的不断完善，其应用日趋成熟、应用领域日趋扩大，特别是工业测控、尖端武器和日用家电等领域更是因为有了单片机而生辉增色，不少设备、仪器已把单片机作为核心部分。单片机应用技术已成为一项新的工程应用技术。现在IT领域又一热门的技术就是嵌入式操作系统。所谓嵌入式操作系统是指以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。举例来说，大到油田的集散控制系统和工厂流水线，小到家用VCD机或手机，甚至组成普通PC终端设备、鼠标、硬可以选择吗?回不到过去就应该勇敢的忘记,生活是自己的!盘、MODEM等均可由嵌入式处理器控制。
传感器技术是现代科技的前沿技术，是现代信息技术的三大支柱之一，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。
多功能人体秤就是以微控制器和传感器为核心的一种智能仪器，它采用高科技电子技术与机电技术相结合而设计的，机内工作全部由微控制器控制，可对人体的身高和体重进行测量，电脑会自动分析出被测人的胖瘦程度，并由显示、打印和语音同时报出结果，具有直观性，可保存性及趣味性。同时本机还具有预测子女身高和预测儿童未来身高的特殊功能，特别适合于商场、码头以及人员流动比较集中的地方进行测量，可获得可观的经济效益。
1 多功能人体秤主控模块的概述
本系统主要是由以下几部分组成：微控制器、时钟电路、复位电路、数据采集处理电路、步进电机、步进电机驱动控制电路、打印机接口及驱动电路、语音电路通信接口等几部分组成。如图1-1所示。
系统工作原理如下：开机，通过单片机读取时钟芯片DS1302的时间数据和显示电路模块通信显示时分秒。在数字按键的控制下，可以对时钟芯片内部的时间和日期进行更改。在功能键的控制下，首先控制电机将测量身高的压头板上升到最高即2米点。在无人测量时，系统不断播放音乐吸引路人的注意。有人测量时，首先播放欢迎语，然后开始进行体重身高的测量。启动A/D转换器开始测量被测者的体重，传感器将被测者的体重转换成模拟信号一般为毫伏级，再通过预处理放大电路将信号放大到伏级后经A/D转换器采集并将这模拟量转换成数字量送单片机处理后送缓冲区。在完成一次测量体重后，随即单片机通过向步进电机的驱动控制电路发送脉冲来控制步进电机的转动，当压头板碰到头时单片机收到光电控制开关信号停止步进电机的走动，通过计算脉冲数计算出被测者的身高送缓冲区，并由单片机控制步进电机反转使压头板上升复位。身高体重测量完毕后，单片机将通过RS232串口通信将身高体重的结果分别传给打印电路、语音电路和数码显示电路显示测量结果。相对应的语音电路报出被测者的身高体重，数码管直观显示被测者的身高体重，打印机则按照规定格式打印出被测者的身高、体重和测量日期。通过这一流程就完成了对被测者的身高体重的一次测量。
2 设计方案论证
2.1 微控制器CPU的选择
从目前市面上流行的微控制器芯片和在系统上的实用性来看，有两种方案即：采用大规模可编程逻辑器件：CPLD、FPGA和单片机来实现。大规模可编程逻辑器件一般是使用状态机方式来实现，即所解决的问题都是规则的有限状态转换问题。本系统状态较多，难度较大。另外系统没有其它高标准的要求，我们最终单片机来实现。
对于单片机可供选择的芯片较多。DSP有着强大的运算和控制功能，常用于有较多的数据运算和复杂控制过程的工程之中。DSP芯片功能多，结构复杂，价格比较贵，而一片低档单片机内部的结构与DSP芯片相比结构简单，但是仍有着强大的控制功能，而我们所要设计的控制系统则是以控制和数据传输为主，不需要强大的运算，所以选用了51系列单片机来实现系统设计。我们最终选择了AT89c52比较通用的单片机来实现系统设计。它内部带有8KB的程序存储器，可以满足系统要求。
2.2 看门狗的选择
看门狗的实现有两种方案，一是软看门狗，既是AT89C52部自带看门狗电路，它是通过程序每隔一段时间向AT89C52看门狗寄存器位置位，使得AT89C52不段产生复位中断信号，来保证程序的正常运行，当程序出现死循环或其他错误时，AT89C52内部的看门寄存器不能在规定时间内被置位，就会产生复位中断，使CPU复位。但这种方法有时并不能保证CPU正常运行。二是外部看门狗电路用MAX813L芯片实现。MAX813L四种常用的功能：复位时序、看门狗定时器、1.25V门限值检测器和手动复位。这种设计可以降低系统成本、增加了电路板空间和增加了可靠性。当向器件加电时激活上电复位电路，RESET有效一段时间。这可使电源和振荡器稳定，然后微处理器开始工作。看门狗定时器对微控制器提供了一个独立的保护机制。当系统故障时，可用RESET键直接复位。除此之外器件的低电压VCC检测电路，可以保护系统免受低电压影响，当VCC降低到最小VCC转换点以下时，系统复位。复位一直持续VCC回到正常工作电平并且稳定为止。由此可见，MAX813不但完成了可靠的看门狗功能而且也完
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