摘 要：從硬件和軟件兩個方面介紹了以STC89C52RC單片機(jī)為核心的智能數(shù)顯質(zhì)量測量系統(tǒng)的組成。利用模塊化設(shè)計，系統(tǒng)的硬件分成質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)控制數(shù)據(jù)處理模塊和人機(jī)交互界面模塊等三大部分；軟件部分運用單片機(jī)C語言進(jìn)行編程，實現(xiàn)該設(shè)計的全部控制功能。

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關(guān)鍵詞：單片機(jī); 傳感器; 數(shù)模轉(zhuǎn)換; 液晶屏顯示

中圖分類號：TN602-34

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-373X(2012)01-0165-02

Design of digital display quality measuring instrument 

based on single-chip microcomputer control

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ZHANG Xiao-hui

(College of Information Science and Engineering， Shandong University of Science and Technology， Qingdao 266510， China)

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Abstract：

The software and hardware design of intelligent quality measurement system based on single-chip microcontroller STC89C52RC are introduced. Using the modular design， the system hardware including quality data acquisition module， single-chip microcomputer control data processing module and man-machine interface module， the software parts use single-chip microcomputer C programming language to realize the design of all the control function.

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Keywords： SCM; sensor; digital-to-analog conversion; LCD display

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收稿日期：2011-07-15

基金項目：山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎勵基金(BS2010DX026);山東省高等學(xué)校科技計劃項目(J10LG24);青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)重點科技發(fā)展計劃項目(2010-2-43)

在現(xiàn)代商業(yè)貿(mào)易和日常生活中，數(shù)顯質(zhì)量測量儀即智能電子稱是常用的電子衡器，但目前市場上使用的稱量工具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運行不可靠成本高、精度穩(wěn)定性不好、易損件多、維修困難等。本文基于STC89C52單片機(jī)，研發(fā)了一種使用鍵盤輸入數(shù)據(jù)，操作簡單方便；液晶顯示所稱量的物品質(zhì)量、單價和物品總價；具有去皮功能；當(dāng)物品重量超過電子秤量程，即過載情況下具有超重報警的功能，是一款小型化、重量輕、攜帶方便、計量準(zhǔn)確、工作可靠、讀數(shù)直觀的智能電子稱。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

本設(shè)計基于52系列單片機(jī)STC89C52，利用了模塊化設(shè)計的思想，將系統(tǒng)的硬件分成質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)控制數(shù)據(jù)處理模塊和人機(jī)交互界面模塊等三大部分。

質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊主要由壓力傳感器和信號的前級處理部分構(gòu)成，包括專用儀表放大器AD620、運算放大器UA741和A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804；單片機(jī)控制數(shù)據(jù)處理模塊主要由STC89C52及內(nèi)部的程序?qū)崿F(xiàn)；人機(jī)交互界面包括鍵盤輸入和點陣式液晶屏顯示，主要使用微動開關(guān)和1602液晶屏，可以方便地調(diào)節(jié)單價和直觀地顯示數(shù)字。

軟件部分運用單片機(jī)C語言進(jìn)行編程，實現(xiàn)了該設(shè)計的全部控制功能。該數(shù)顯質(zhì)量測量儀可以實現(xiàn)基本的稱重功能(稱重誤差不大于±0.010 kg)，并發(fā)揮部分的顯示單價和總價格的功能，可以隨意輸入要求范圍的商品單價，還具有超量程的報警功能，其功能框圖如圖1所示。

圖1 總體設(shè)計框圖

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)采集及濾波放大電路

傳感器DET輸出的電壓信號通過C3，C4小電容高頻濾波再通過CE1，CE2大電容低頻濾波后作為專用儀表放大器AD620的輸入，進(jìn)行線性放大，UA741以及后面的電位器組成調(diào)零部分，如圖2所示。傳感器采用橋式電路加壓敏元件進(jìn)行構(gòu)建；前級放大器采用專用的儀表放大器芯片AD620，其增益可以通過外接電阻加以調(diào)節(jié)，且通過一路電壓跟隨電路可以調(diào)節(jié)AD620的參考電壓，達(dá)到了電路調(diào)零的功能。

圖2 濾波放大電路

2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路

ADC0804是一個單通道8 b分辨率A/D轉(zhuǎn)換器，輸出有三態(tài)鎖存，可直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)線相連。啟動信號為CS和WR，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號為INTR，低電平有效，其地址為0FFD4H。輸入電壓范圍為0.3~18 V，工作電壓為4.5~6.3 VDC，最佳工作電壓為5.0 V，ADC0804的轉(zhuǎn)換頻率為：

fCLK11.1RC=1 kHz

Vin(+)，Vin(-)為輸入模擬電壓，DB0~DB7輸出轉(zhuǎn)化后的數(shù)字量，CS為使能信號，RD和WR為讀/寫控制信號，它們都由單片機(jī)控制。

2.3 主控制電路

本設(shè)計單片機(jī)的晶振頻率為11.059 2 MHz，有手動復(fù)位和上電自動復(fù)位兩種方式，報警電路的蜂鳴器采用9013三極管進(jìn)行驅(qū)動放大。S2，S3，S4分別為單價位數(shù)調(diào)節(jié)、單價遞增和遞減按鍵。排阻RP1是P0口的上拉電阻。主控制電路如圖3所示。

STC89C52單片機(jī)是ST89C系列中的增強(qiáng)型高檔產(chǎn)品，片內(nèi)存儲器容量是STC89C51的2倍，即有8 KB的FLASH程序存儲器和256 B的RAM。另外，它還增加了功能極強(qiáng)且具有獨特應(yīng)用的16 b定時/計數(shù)器2等多種功能。

在工程應(yīng)用中STC89C52有一顯著的優(yōu)勢即不需要燒寫器，只需借助PC機(jī)的并口輸出和極為簡單的下載電路，便可將程序通過串行方式寫入單片機(jī)。并且下載電路可設(shè)計在系統(tǒng)中，可以隨時修改單片機(jī)的軟件而不對硬件做任何改動。

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圖3 主控制電路

2.4 液晶顯示電路

液晶顯示用芯片1602，其有16引腳，顯示容量為16×2個字符，工作電壓為4.5~5.5 V，當(dāng)最佳工作電壓為5.0 V時，工作電流為2.0 mA。

液晶的4號引腳為數(shù)據(jù)/命令選擇端，6號引腳為使能信號的輸入，分別由單片機(jī)的P3.5和P3.4控制。1號和2號引腳分別為電源地和電源正極，3號引腳為液晶顯示偏壓信號，由電位器W1控制，用于調(diào)節(jié)液晶亮度，5號引腳為R/W讀寫控制端，7~14號分別為I/O端口D0~D7，與單片機(jī)的P0口相接，15，16引腳為背光源正極和負(fù)極。1602的工作電路如圖4所示。

圖4 1602的工作電路

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

控制程序主要包括對ADC0804操作部分，1602液晶屏操作部分，按鍵掃描部分，單價計算顯示部分，質(zhì)量計算顯示部分，總價格計算顯示部分。對ADC0804操作部分和對1602液晶操作部分根據(jù)芯片時序和指令編寫控制程序進(jìn)行。主程序流程圖如圖5所示。

4 結(jié) 語

利用STC89C52單片機(jī)研制的智能電子稱，采用

(上接第166頁)

液晶顯示所稱量的物品質(zhì)量、單價和物品總價；通過鍵盤輸入單價數(shù)據(jù)，操作簡單，方便；具有去皮功能和金額累加計算功能；當(dāng)物品重量超過電子秤量程，即過載情況下具有超重報警功能。它是一種稱重速度快、靈敏度

高、體積小、重量輕、顯示直觀、測量精度高、工作可靠的高智能電子稱。相信投入市場會受到消費者的歡迎。 參 考 文 獻(xiàn)

［1］謝自美.電子線路設(shè)計、實驗、測試［M］.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2003.

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［2］胡輝.單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計［M］.北京:中國水利水電出版社，2006.

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［3］華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京:高等教育出版社，2002.

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［4］程非.基于AT89C2051單片機(jī)的電子秤設(shè)計［J］.電腦知識與技術(shù)，2009（30）:8548-8554.

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［5］李康，左謹(jǐn)平.基于AVR單片機(jī)高精度電子秤設(shè)計［J］.電子技術(shù)，2011(7):28-29.

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［6］李開霞.基于ATmega128單片機(jī)的壓電式賈卡控制系統(tǒng)設(shè)計［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，32(17):211-214.

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［7］楊丙聰，許忠仁，劉曉峰.基于AT89S52單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計［J］.測控技術(shù)，2007，26(10):30-33.

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［8］趙振，朱毅.基于單片機(jī)控制的袖珍電子秤設(shè)計［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2010(4):85-86.

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作者簡介：

張曉暉 1965年出生，高級實驗師。主要從事數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)等實驗教學(xué)。

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