窗體頂端

電子秤作為社會(huì )發(fā)展的產(chǎn)物,必將取代以前的機械秤,具有廣闊的市場(chǎng)前景。本電子秤系統由單片機控制 模塊、數據采集模塊、信號處理模塊、顯示模塊、電源模塊五個(gè)模塊組成,能夠稱(chēng)重及計算總價(jià)。具有精度高、體積小、應 用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)增加報警功能,使系統在稱(chēng)量超出可稱(chēng)重范圍時(shí)發(fā)出報警提示,避免在稱(chēng)量時(shí)發(fā)生超載情況而使 電子秤出現損壞。

1.引言

傳感器技術(shù)在信息獲取方面發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用，是 一項關(guān)乎民生的技術(shù)，因為它在日常的生活中經(jīng)常出現，所以 越來(lái)越多的人研宄傳感器技術(shù)并把它應用到其它領(lǐng)域。傳感器 技術(shù)作為獲取信息的重要手段，與通信技術(shù)、計算機技術(shù)并列 為信息技術(shù)的三大支柱。而此次所做的電子秤就是壓力傳感 器的具體表現化。

1.1研究意義

稱(chēng)量估值這種現象早在古代就己被應用，所以稱(chēng)重在測量 領(lǐng)域是一項不可或缺的重要參數。目前己經(jīng)現世的天平秤，手桿秤，隨著(zhù)科技技術(shù)的發(fā)展，電子化的時(shí)代想必大家也知道，時(shí) 代更新節奏較快，目前各類(lèi)電子化設備都己現世，電子秤也不 例外;不論是在商場(chǎng)，藥店、還是在各大農貿市場(chǎng)都隨處可見(jiàn)， 其實(shí)就本身電子秤而言，主要還是在農貿市場(chǎng)做貨幣交易這塊 用的特別多，因為在農貿市場(chǎng)的話(huà)，大部分人群普遍是廣大農 民;很顯然，這就體現了電子秤的實(shí)用性，足以說(shuō)其簡(jiǎn)單靈活便 用；著(zhù)于大量的需求以及社會(huì )效應來(lái)考慮，對于電子秤的研宄 是很有必要的。

電子秤所用的技術(shù)主要是傳感器技術(shù)，信息處理技術(shù)。目 前，不論在任何設備上均能發(fā)現傳感器的存在，因此，不論是在 國外還是國內研宄所正在著(zhù)手研宄傳感器技術(shù)在其它領(lǐng)域的 應用。壓力傳感器是電子秤的關(guān)鍵部件，其作用是將其重力這 一物理量轉換成電信號，然后通過(guò)信息處理實(shí)現各種具體功能 。如果傳感器出現故障將會(huì )影響到電子秤的正常工作，所以傳 感器技術(shù)解決了電子秤誤差偏大、反應速度慢、易損傷等問(wèn)題。 此次的研宄不論是在技術(shù)上還是在社會(huì )需求上都是很有必要 的。

此次設計的電子秤具有體積小、精度高、應用范圍廣、操作 簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，針對實(shí)用價(jià)值高這一特性去研宄并開(kāi) 發(fā)出一套電子稱(chēng)系統是具有非常積極的現實(shí)意義，并且也具有 不錯的發(fā)展前景。

2.系統設計

本次設計是單片機STC89C52RC為控制核心的，然后圍繞 單片機展開(kāi)研宄內容，達到實(shí)現電子秤的基本稱(chēng)重功能和計算 總價(jià)功能的目的。本次設計是在電子稱(chēng)原有的基本功能上加入 了報警功能。本次設計的系統主要由數據采集模塊、單片機模 塊、人機交互模塊、顯示模塊、供電模塊五個(gè)模塊組成。其中的 數據采集模塊由壓力傳感器、信號放大和A/D轉換三個(gè)小部分 組成；單片機模塊部分主要包括STC89C52RC和經(jīng)典復位電路 兩個(gè)部分；人機交互模塊主要有4*4矩陣鍵盤(pán)；顯示模塊主要 有1602液晶顯示器;供電模塊由USB直接供電。使用4*4矩 陣鍵盤(pán)和1602液晶顯示器，是為了能夠方便的輸入數據和直 觀(guān)的顯示數據。

設計電子秤的主要任務(wù)為以下三個(gè)方面：

1）設計的系統能夠實(shí)現基本的稱(chēng)重功能；

2）設計的系統需要有給出物體重量和單價(jià)時(shí)系統能自動(dòng) 的計算出總價(jià)并在顯示屏上面顯示出來(lái)的功能。

3）設計的系統測量范圍為0—5Kg(重量誤差不大于5g) ’ 并且在超過(guò)最大量程時(shí)會(huì )有報警指示的功能（蜂鳴器報警提 示);

2.1系統設計方案

結合傳感器技術(shù)、檢測與轉換技術(shù)、信息處理技術(shù)等多種 技術(shù)而設計了以下的方案來(lái)實(shí)現電子秤。

設計方案結構簡(jiǎn)圖如下所示：

在處理采集數據時(shí)，因為傳感器得到的信號一般情況下都 是比較小的，而且信號質(zhì)量差。所以在設計的時(shí)候在系統中加 入了信號放大模塊，經(jīng)過(guò)傳感器得到的信號在通過(guò)這一模塊時(shí) 就會(huì )被放大并且得到一定的加強;而本次設計中的顯示模塊所 采用的是1602LCD顯示器，它在數據顯示這一方面還是有著(zhù)很 不錯的效果。所采用的這一種設計方案不但能夠加強用戶(hù)和機 器的交流能力，而且還能夠滿(mǎn)足用戶(hù)對電子秤的一些要求，因 為它可以在液晶屏上清楚地顯示用戶(hù)想知道的各種物體信息， 并在原有的功能上加入報警系統，這些便是本次設計的優(yōu)點(diǎn)。

2.2系統功能描述

1、系統最基本的功能便是稱(chēng)重功能，稱(chēng)重量程為0-5kg，測 量精度可達5g。采用的是壓力傳感器。

2、系統中的信號在設計過(guò)程中需要進(jìn)行轉換，采用的是A/ D轉換器芯片hx711。

3、系統給出物體重量和單價(jià)計算總價(jià)并顯示出來(lái)。

4.系統在系統在人機交流這方面采用的是44矩陣鍵盤(pán)，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單。

5、系統的報警功能由蜂鳴器和LED燈兩個(gè)部分完成。

6、系統在電源模塊方面是由USB直接供電。

2.3總體設計思路

要想實(shí)現電子秤的稱(chēng)重功能，首先需要重量傳感器模塊， 通過(guò)傳感器技術(shù)對傳感器感受到的被測物體的物理量轉換為 電信號。其次需要有一個(gè)單片機模塊，但單片機只能處理數字 信號，而傳感器輸入的信號是模擬信號，所以就需要有一個(gè)A/D 轉換器模塊去進(jìn)行信號的轉換。最后單片機處理好的信號要輸 出，所以就要一個(gè)顯示模塊來(lái)直觀(guān)準確地顯示出單片機輸出的 信息。

3.系統硬件設計

3.1硬件設計方案

首先感應到被測物體壓力，然后壓力傳感器把接收到的物 理信號轉換為電信號，電壓信號經(jīng)過(guò)模擬/數字(A/D)轉換器芯 片hx711對信號進(jìn)行處理，最后傳入單片機。在這里說(shuō)一下， HX711是海芯科技集成電路專(zhuān)利技術(shù)，它是一款24位A/D轉 換器芯片且專(zhuān)門(mén)為高精度電子秤而設計的，它在內部設置了增 益控制，而且精度高，性能穩定。其中HX711芯片是通過(guò)串行 方式與單片機通信。在單片機得到被測的數據后，再進(jìn)行信號 轉換，也就是物理信號轉換為電信號，電信號再轉換為數字信 號，最后數字信號在液晶屏上顯示出來(lái)。在設計時(shí)選擇了矩陣 鍵盤(pán)，其主要作用是用來(lái)計算總價(jià)的。

3.2單片機的選型

本次設計中選擇用STC89C52單片機，因為8051單片機具有的指令代碼它能夠完全兼容。而且相對于8051單片機還有高速、功耗低、強抗干擾 性等優(yōu)點(diǎn)。

在正常情況下，CPU不會(huì )停止工作，但是如果CPU處于空 閑模式時(shí)，CPU會(huì )立刻停止工作。在單片機沒(méi)有通電的情況下， 此時(shí)的CPU是受到掉電保護的，而RAM存儲器中的內容也將 會(huì )被保存起來(lái)，單片機中發(fā)出脈沖信號的振蕩器此時(shí)也將會(huì )停 止工作，整個(gè)單片機處于停止工作的狀態(tài)，直到在信號中檢測 到CPU中斷或硬件產(chǎn)生復位為止。單片機中的CPU在工作時(shí)， 其最高工作頻率可以達到35MHz。

3.3系統轉換芯片選型

Hx711是海芯科技集成電路專(zhuān)利技術(shù)，是一款24位A/D 轉換器芯片，特別符合電子秤的要求。HX711具有很多功能特 點(diǎn)，它在芯片上面集成了穩壓電源與片內時(shí)鐘振蕩器，具有高 度的集成電路、高速相應以及強抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。

3.4系統顯示器選擇

到目前為止，常用的液晶顯示模塊有16*1，16*2,20*2和 40*2這么幾種，而本次設計中所用的液晶顯示模塊是1602字 符型的，它是用來(lái)顯示字母、數字、符號等字符的點(diǎn)陣式LCD。

4.系統軟件設計

4.1系統主程序流程圖 軟件主程序流程圖如圖所示：

4.2系統按鍵調整部分流程圖

下面4X4矩陣式是本設計的鍵盤(pán)電路，在鍵盤(pán)電路中可以 先判斷鍵盤(pán)編碼，將判斷得出的編碼值發(fā)送到與之對應的存儲單元下，就可以進(jìn)行功 能的選擇以及數據的處理。

4X4矩陣式鍵盤(pán)輸入，鍵盤(pán)對應名稱(chēng)如下：

5.總結

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，電子稱(chēng)重工具已取代傳統稱(chēng)量 工具，并且這種趨勢已經(jīng)擴展到工業(yè)和其它領(lǐng)域，所以設計一 個(gè)稱(chēng)重電子秤顯得很有必要。本設計的電子秤的主要功能有： 稱(chēng)重功能、計算功能、報警功能。 此次設計的電子秤具有一定的 改進(jìn)之處，例如在此次設計的基礎上加入電子。