摘要：本設(shè)計(jì)是采用STC11F04E單片機(jī)作為微控制器，結(jié)合壓力傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器CS1168、LED數(shù)碼管顯示實(shí)現(xiàn)的一種智能自動(dòng)稱量電子秤。文章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的各組成模塊以及硬件原理電路圖。本設(shè)計(jì)具有體積小、成本低、精確度高、可靠性高等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：STC11F04E單片機(jī)；A/D轉(zhuǎn)換器CS1168；硬件電路

中圖分類號(hào)：TH715.193 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 (2012) 09-0000-02

一、引言

目前，為了提高設(shè)備生產(chǎn)率，產(chǎn)品包裝機(jī)械日趨高速化、自動(dòng)化和聯(lián)合化?！白詣?dòng)，快速，準(zhǔn)確”是對(duì)自動(dòng)打包類產(chǎn)品的直接要求。包裝機(jī)械的高速化，隨之對(duì)相應(yīng)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)化和自動(dòng)化提出了更高的要求。在工業(yè)上和當(dāng)前食品包裝的廣大領(lǐng)域中，有很多用于需要自動(dòng)稱量物體重量的場(chǎng)合。如大家熟知的微機(jī)自動(dòng)配料系統(tǒng)，在自動(dòng)配料系統(tǒng)中，設(shè)定了配料的物品的種類和數(shù)量后，可以快速準(zhǔn)確稱量好要求的重量，按配方比混合后即為需要的飼料。

作為重量測(cè)量?jī)x器，智能電子秤在各行各業(yè)中顯現(xiàn)其測(cè)量精度高，測(cè)量速度快，操作簡(jiǎn)單易學(xué)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)，使其已經(jīng)開(kāi)始逐漸取代傳統(tǒng)型的機(jī)械杠桿測(cè)量秤，成為測(cè)重領(lǐng)域的主流產(chǎn)品. 本文主要介紹了應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線的自動(dòng)打包機(jī)的一種智能自動(dòng)稱量的電子秤。從產(chǎn)品需求到產(chǎn)品整體模塊分析到硬件電路以及軟件實(shí)現(xiàn)，均有較詳盡的說(shuō)明。

二、系統(tǒng)功能分析

本文設(shè)計(jì)的智能電子秤，主要實(shí)現(xiàn)了顆粒狀和粉末狀物品的預(yù)設(shè)定物品的自動(dòng)稱量。設(shè)計(jì)主要針對(duì)某藥廠自動(dòng)打包機(jī)中的稱重環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在藥品行業(yè)采用自動(dòng)稱量，一方面減少污染，另一方面，提高工作效率。具體功能為：當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有鍵盤(pán)輸入的預(yù)稱量的數(shù)值并檢測(cè)到量具為空時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)稱量，漏斗內(nèi)的物品（顆粒狀或者粉末狀）開(kāi)始下降到量具中，當(dāng)達(dá)到鍵盤(pán)預(yù)設(shè)定值以后，單片機(jī)控制相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制下面的升降臺(tái)開(kāi)始下降，傳送帶移動(dòng)，稱量完成，并有報(bào)警提示，從而下一個(gè)量具移到漏斗下方，重復(fù)上一次的操作，從而達(dá)到自動(dòng)批量稱量的目的。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)工業(yè)電子秤進(jìn)行考察調(diào)研，為了避免輸入數(shù)據(jù)與輸出顯示之間的互相干擾，本設(shè)計(jì)采用了雙CPU和串行通信技術(shù)，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)電路包括如下部分：電源控制電路，語(yǔ)音報(bào)警電路，單片機(jī)輸入輸出控制電路，串行通信控制電路，日歷時(shí)間電路（附加功能），鍵盤(pán)輸入電路和數(shù)碼管顯示電路等幾部分組成，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)圖如圖1所示。根據(jù)整體設(shè)計(jì)框圖，將設(shè)計(jì)主要分成以下主模塊：電源控制模塊，原始數(shù)據(jù)采集模塊，濾波和和放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)控制模塊，輸入電路模塊，輸出控制模塊等模塊。

各模塊實(shí)現(xiàn)的功能概述如下：電源控制模塊：主要將交流市電220V轉(zhuǎn)換為單片機(jī)使用的直流低壓，主要為12V和5v的工作電壓；原始數(shù)據(jù)采集模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量和容器的檢測(cè)，由壓力傳感器和紅外傳感器實(shí)現(xiàn)；濾波和放大電路：主要是將采集到的有用信號(hào)放大，沒(méi)用的噪聲信號(hào)過(guò)濾掉，主要通過(guò)調(diào)整電路實(shí)現(xiàn)；A/D轉(zhuǎn)換電路:主要完成將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于單片機(jī)控制；單片機(jī)控制模塊：主要進(jìn)行信息的響應(yīng)、處理和控制；輸入控制模塊：主要是按鍵的設(shè)計(jì)及按鍵的識(shí)別；輸出控制模塊：完成報(bào)警和顯示及相應(yīng)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作。

該工業(yè)用電子秤硬件電路圖如圖2所示。我們研制的電子秤，采用兩個(gè)單片機(jī)控制組成雙層系統(tǒng)。內(nèi)層單片機(jī)完成稱重的數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、零點(diǎn)跟蹤、重量顯示等任務(wù)，而外層單片機(jī)通過(guò)與內(nèi)層單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信，取得重量數(shù)值并完成上述多種工作。很顯然采用雙層結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)多重并行處理，有利于提高電子秤的準(zhǔn)確度和可靠性，有利于進(jìn)一步擴(kuò)展功能，對(duì)硬軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試均帶來(lái)很大的方便。由于STC11F04E單片機(jī)價(jià)格低廉，增加一套單片機(jī)最小系統(tǒng)，費(fèi)用增加不多，提高了電子秤的性能價(jià)格比。雙層結(jié)構(gòu)使兩CPU 工作相互獨(dú)立又相互聯(lián)系， 便于多種任務(wù)并行處理， 特別對(duì)制作功能、多規(guī)模大的電子秤具有優(yōu)越性。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想是充分利用了單片機(jī)控制的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)稱重過(guò)程的一系列要求，提高系統(tǒng)的可靠性。智能電子秤的軟件系統(tǒng)主要由主程序、中斷服務(wù)程序、顯示程序、鍵識(shí)別及鍵功能程序、運(yùn)算程序等模塊構(gòu)成。

五、結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)合理選擇了高性能低價(jià)格的元器件，并充分利用了雙層單片機(jī)控制的優(yōu)勢(shì)，有效地提高了電子秤的性能價(jià)格比，大大提高了電子秤的自動(dòng)化水平。由于在設(shè)計(jì)中考慮了測(cè)量信號(hào)的遠(yuǎn)距離隔離傳送措施，所以適合應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境。由試制的第一臺(tái)智能電子秤現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)情況來(lái)看，該秤功能齊全，運(yùn)行穩(wěn)定，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)功能，完全滿足用戶的要求。

參考文獻(xiàn)：

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[作者簡(jiǎn)介]

馮秀彥（1974.8-），女，講師，石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，主要研究方向：計(jì)算機(jī)控制；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)