基于51单片机的智能营养秤系统设计与实现

发布者:科技探险者最新更新时间:2023-07-18 来源: elecfans关键字:51单片机  STC89C52 手机看文章 扫描二维码
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一、项目背景

随着人们生活水平和健康意识的提高,越来越多的人开始注重自己的饮食健康。在此背景下,智能营养秤系统应运而生,成为了一种非常实用的工具。本项目基于51单片机设计和实现一种智能营养秤系统,通过该系统可准确地测量食物的重量并计算其热量、蛋白质、脂肪、碳水化合物等营养成分含量。


当前系统采用了STC89C52单片机作为主控芯片,预置了多种食材的营养成分数据。用户只需要使用矩阵键盘输入食材编号,将需要称重的食材放置在重力传感器上进行依次称重,系统就可以自动计算出所有食材的各类营养含量总值,并通过液晶屏显示出来。同时,系统根据预设的营养指标,对不达标或超标的食材进行对应的声光提示,提醒用户注意饮食健康。


当前系统还配备了无线WIFI模块,可以将当前营养数据上传到手机端实时显示,并给出营养建议。这使得用户可以随时1了解自己的饮食情况,及时进行调整,从而达到更好的健康效果。


本项目的设计和实现是为了满足人们对于饮食健康的需求,帮助人们更好地控制自己的饮食,达到健康瘦身的目的。同时,由于采用了51单片机的设计方案,具有成本低、易于制作、易于维护等优点,具有广泛的应用前景。

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二、系统设计过程

2.1 硬件组成

【1】STC89C52单片机作为主控芯片。

【2】4x4电容矩阵键盘用于输入食材编号。

【3】HX711重力传感器用来进行多种食材的称重。

【4】1.44寸LCD显示屏用来显示所有食材的各类营养含量总值。

【5】ESP8266无线WIFI模块用于将当前营养数据上传到手机端实时显示。

2.2 系统框架组成

【1】输入:使用4x4电容矩阵键盘输入食材编号,触发称重功能。

【2】称重:根据输入的食材编号,通过HX711重力传感器对多种食材依次称重。

【3】计算:系统自动计算所有食材的各类营养含量总值,并在1.44寸LCD显示屏上显示。

【4】判断:根据系统预设的营养指标,判断当前营养数据是否达标或超标。

【5】提示:若不达标或超标,系统进行相应的声光提示。

【6】数据上传:通过ESP8266无线WIFI模块将当前营养数据上传到手机端实时显示,并给出营养建议。

2.3 系统模块设计

【1】系统硬件设计

采用了51单片机作为主控芯片,重力传感器用于称重,矩阵键盘用于输入食材编号,液晶屏用于显示数据。同时,为了实现无线上传功能,还需要添加WIFI模块。

【2】系统软件设计

系统的软件设计主要包括两个方面,即驱动程序和应用程序。其中,驱动程序负责与各个硬件模块进行通信,读取和处理相关数据;应用程序则负责实现具体的计算和控制逻辑。

【3】食材营养成分数据预置

预先测量并记录多种食材的重量和营养成分含量,并将这些数据存储在系统中供后续使用。

【4】食材识别和称重

当用户输入食材编号后,系统自动从预置的数据中查找对应的营养成分信息。然后,用户将需要称重的食材放置在重力传感器上,系统开始进行称重并输出重量数据。

【5】营养计算和指标判断

系统根据已知的食材重量和营养成分数据,计算出当前食物的各类营养含量总值。同时,根据预设的营养指标,判断当前食物是否达标或超标,并进行相应的声光提示。

【6】数据传输和显示

将当前的营养数据通过WIFI模块上传到手机端实时显示,并根据用户的身体数据和运动情况,推荐合适的饮食方案。

【7】整体测试和优化:对系统进行整体测试和优化,确保系统能够正常工作并满足设计要求。

2.4 程序设计思路

【1】定义多种食材的营养成分数据,存储在程序中。

【2】初始化电容矩阵键盘和HX711重力传感器。

【3】等待用户输入食材编号。一旦检测到有效输入,记录食材编号并触发称重功能。

【4】根据输入的食材编号,依次使用HX711重力传感器进行称重,并根据对应的营养成分数据进行计算,得出每种营养成分的总值。

【5】将所有食材的营养成分总值通过1.44寸LCD显示屏展示给用户。

【6】根据系统预设的营养指标,判断当前营养数据是否达标或超标。如果不达标或超标,则进行相应的声光提示。

【7】通过ESP8266无线WIFI模块将当前营养数据上传到手机端实时显示,并给出营养建议。

三、程序代码实现

3.1 HX711称重传感器代码

下面是STC89C52单片机读取HX711称重传感器的值,得到最终的重量,打印到串口的完整代码:

#include 

#include 

// HX711引脚定义

sbit HX711_DOUT = P1^0; // 数据输出引脚

sbit HX711_SCK = P1^1; // 时钟输入引脚

typedef unsigned char uchar;

typedef unsigned int uint;

uchar WeiLai, OldData;  // 定义两个变量,用于保存数据

uchar Data[3];      // 存放读取的数据

long result = 0;     // 定义长整型变量,用于存放最终的重量值

void delay_us(uint us)  // 延时函数(微秒级)

{

  while(us--)

   {

    _nop_();      // 空操作语句,延时一微秒

    _nop_();

    _nop_();

    _nop_();

   }

}

void Read_HX711()     // 读HX711函数

{

  uchar i;

  HX711_DOUT = 1;    // 先将DOUT置为高电平

  delay_us(1);     // 延时1微秒

  HX711_SCK = 0;    // 将SCK置为低电平

  delay_us(1);     // 延时1微秒

  for(i=0;i<24;i++)     // 循环24次,读取数据

     {

         HX711_SCK = 1;    // 将SCK置为高电平

         delay_us(1);      // 延时1微秒

         WeiLai = HX711_DOUT;       // 读取DOUT引脚上的数据

         result <<= 1;     // 左移一位

         if(WeiLai == 1)   // 如果DOUT为1,将result的最低位赋值为1

         {

             result++;

         }

         HX711_SCK = 0;    // 将SCK置为低电平

         delay_us(1);      // 延时1微秒

     }

 

     WeiLai = OldData;     // 将OldData的值赋给WeiLai

     Data[2] = result;     // 存储重量值的最高字节

     Data[1] = result>>8; // 存储重量值的中间字节

  Data[0] = result>>16; // 存储重量值的最低字节

}

void main()

{

  TMOD = 0x20;     // 定时器T1工作模式设置

  TH1 = 0xfd;      // 波特率9600

  TL1 = 0xfd;      // 波特率9600

  TR1 = 1;       // 启动定时器T1

  SCON = 0x50;     // 设置串口工作方式

  while(1)

   {

    Read_HX711();   // 调用读HX711函数

    // 将读取到的数据打印到串口

    SBUF = Data[0];

    while(TI == 0);

    TI = 0;

    SBUF = Data[1];

    while(TI == 0);

    TI = 0;

    SBUF = Data[2];

    while(TI == 0);

    TI = 0;

   }

}

3.2 ESP82660-WIFI配置代码

以下是STC89C52单片机控制ESP8266,配置成AP模式,开启TCP服务器,等待客户端连接上来的完整代码:


#include 

#include 

#define RXD P3_0  // 串口接收引脚

#define TXD P3_1  // 串口发送引脚

typedef unsigned char uchar;

typedef unsigned int uint;

bit rcvflag;    // 接收标志位

uchar idata RcvBuf; // 存储接收到的数据

uchar len;     // 存储接收到的数据长度

uchar AT_OK;    // 存储AT指令执行结果

/* 延时函数 */

void Delayms(uint ms)

{

  uchar i, j;

  for(i=0;i;i++)>


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