一、课题的研究意义

（选题的目的、依据，课题的理论意义和现实意义）

电子秤是日常生活中常用的电子衡器，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的。

目前，随着社会的发展、生活水平不断提高，人们越来越关注自己的身体健康。许多人由于工作的压力和不良的饮食习惯，使得身体健康每况愈下，疾病也随之而来，而在这些人群中，患有肥胖和营养不良的病人居多。为方便人们及时了解自己的体重是否超出或低于标准的体重，在许多公共场合都摆放了人体秤，商场、药店、马路旁等随处可见，给那些由于工作紧张没有时间到医院做定期体验的人们带来了方便。人体秤已不再是医院的专用医疗器械，已成为人们生活中不可缺少的一部分。

普通人体秤测量身高和体重的结果都是直接用眼睛观看指标读取的，由于读数的方法各不相同、读数时光线有明有暗等多种原因，使得读取数据的误差过大。由于人体秤的使用非常普遍，解决这一问题显得尤为重要。近年来，随着科技不断进步，计算机已渗透到各个领域，单片机已逐渐成为科学技术现代化的重要工具，正在不断地走向深入。单片机的应用已深入到人类的生活、生产等各种领域。在此基础上发展起来的由单片机控制的智能人体称，比普通人体称在耐用性、适用环境、读数的准确度等方面有了很大的提高。

智能人体秤经济、实用，适合在广大工薪阶层推广。它体积小、测量准确、操作方便更是受到了人们的喜欢，根据体重健康标准的具体计算方法 (适合中国人群)男性：标准体重=(身高-100)*0.9。女性：标准体重=(身高-105)*0.9。当实际体重大于标准体重的10％为过重，小于标准体重10％为瘦，因此，能够计算出自己胖瘦的智能电子称尤其受到减肥一族的青睐。智能人体称秤根据单片机为核心部件设计一个电子秤，它不仅可以称体重，而且可以测出身高，并可用语音播放出测量结果，不需要用眼睛观看就可知自己的身高和体重以及偏胖或是偏瘦，给人们以直观的效果，且与普通人体秤的价格相差无几，将逐渐取代传统的人体秤，是医院、学校、部队、体检中心和健身房等部门的理想选择。

二、课题研究的主要内容：

（课题研究的重点和在研究过程中要解决的关键问题，所要实现预期成果）

设计要求能测量体重，误差不大于50 克，能测身高，误差不大于2%，语音播报测量结果，低电压报警，低功耗设计。系统结构图如下：

该设计采用应变片式传感器进行测量，得出模拟信号；再进行放大和模数转换，然后送入单片机行处理。基本结构如上图，由传感器模块、A/D转换模块、超声波测距模块、显示模块、语音播报模块组成。

（1）传感器模块：测量电路采用最常见的桥式测量电路，用到的是电阻应变传感器半桥式测量电路。这种压力传感器的两只应变片和两只电阻贴在弹性梁上，测量电阻随重力变化导致弹性梁应变而产生的变化。电阻的变化使桥式测量电路的输出电压发生变化。传感器输出电压的变化反映出重力的变化。

（2）A/D转换模块：转换电路拟采用ADC0809芯片来实现。它有8路模拟输入输出端口，由地址线决定对哪一路模拟信号做A/D转换。数字输出接单片机的P0口。单片机首先将ALE置1，并置START端为1，延时一段时间后A/D转换结束，置OE端为高电平，再通过P0口获得转换结果。

（3）超声波测距模块：本设计是以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。传感器通过声波的波长和发射声波以及接收到返回声波的时间差就能确定人体的身高。

（4）显示模块：A/D转换芯片进行转换后进入单片机经过数据处理，单片机产生一组满足显示要求的数据，送至显示电路显示出重量。显示部分选用的是GDM1602A型液晶显示器。显示器字符分两行显示，每行显示16个字符。要使液晶显示器工作，必须先写入命令控制字，再写入要显示的数据。写入命令控制字之前，需通过指令查看液晶是否忙，若忙，需等待，直到液晶不忙才可以写入控制字。

（5）语音播报模块：语音电路采用ISD4004集成芯片。其工作电压为3V,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器等。每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。

智能人体秤的应用系统是由硬件和软件所组成。硬件指单片机、扩展的存储器、扩展的输入输出设备等部分；软件是各种工作程序的总称。硬件和软件只有紧密配合、协调一致，才能提高系统的性能价格比。从一开始设计硬件时，就应考虑相应软件的设计方法，而软件设计是根据硬件原理和系统的功能要求进行的。使用单片机为控制核心，大大简化了系统的组成构造，且单片机可拓展性强，可以很方便的对系统进行拓展和应用。该课题研究预期成果是论文，以设计实物表现。

三、课题的研究方法：

（课题研究所采用的方法、技术路线以及研究思路等）

该课题研究主要采用文献研究法，通过中国全文期刊数据库等各种专著搜集有关研究文献，对相关文献进行筛选和数据处理，了解当前各个邻域对此方面的研究和方法。

智能人体秤主要以单片机作为中心控制单元，通过称重传感器进行模数转换单元，测身高处理、显示电路及强大软件来组成。不但计量准确、快速方便，更重要的自动称重、自动测量身高、数字显示，受到广大用户欢迎。智能人体秤由于携带方便，使用简单，对人们生活的影响越来越大。

该设计是针对是智能人体秤的自动称重、自动测身高、数据处理进行研究的。为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理，对数据的采集和转换、计算问题进行了研究。讨论了单片机控制系统中关键的中断、计算问题，结果表明通过软件设计实现更完善。在给出智能人体秤硬件设计的基础上，详细分析人体秤的软件控制方法。

根据智能人体秤的性能及技术要求，选择单片机为核心，组成称量系统。系统主要有单片机、A/D转换器、显示电路、传感器、测距电路、语音播报电路、低压报警电路等组成。

当人站到人体秤上时，秤盘下的重量电阻应变式传感器产生一电信号，信号的强弱随重量的大小而改变，该电信号经放大电路放大后，送入A/D转换芯片进行模数转换，转换后的数字量与体重成正比，再进入单片机经过数据处理，单片机产生一组满足显示要求的数据，送至显示电路显示出实际重量。与此同时超声波测距的发射探头发射超声波，计数器开始计数，当接收探收到回波的时候发出中断信号，计数器停止计数，通过单片机处理后计算出距离，然后设置一个固定距离减去测得的距离就是人的身高。然后送至显示电路显示出身高，再把数据送到语音播报芯片产生语音，报出身高和体重。当系统的工作电压低于正常工作范围时，低压报警电路产生声光报警。

四、课题计划进度

（各阶段计划完成的内容和所需时间）

毕业论文（设计）工作日程安排：

期限：自9月21日起至06月04日止

工作日程安排          完 成 内 容

09月21日-10月26日 查阅文献资料，完成开题报告；

10月26日-11月15日 理解电子称的基本原理及基本电路；

11月15日-11月30日 掌握压力传感器以及数模转换器的基本原理；

11月30日-12月15日 掌握超声波模块，实现对人体身高的的测量；

12月15日-12月30日 掌握语音播报模块，理解语音芯片功能及应用；

12月30日-01月07日 编写程序，搭建各个模块，结合电路进行仿真；

01月07日-04月30日 撰写论文；

06月04日-06月07日 答辩；

研究的主要问题是人体身高和体重的测量，侧重点技术要求是对单片机的应用和Protel DXP电路仿真软件的熟练运用，以及数字电子技术、模拟电子技术和电路基础的掌握，因为多数要用到放大电路和A/D转换器等，总而言之，对专业知识的掌握和实践要求非常严格。