基于51单片机的智能营养秤系统设计与实现
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。
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 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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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。
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 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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