郭紅霞++崔美英++張菁

[摘 要]由于傳統(tǒng)稱(chēng)重工具在使用上存在的問(wèn)題，并且容易出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)確等問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的雙通道電子秤。該設(shè)計(jì)采用HTC89C52單片機(jī)作為主控芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的處理，信息的采集是根據(jù)壓力傳感器HX711A/D來(lái)實(shí)現(xiàn)的，外圍電路由鍵盤(pán)電路，LCD顯示電路等組成，利用軟件算法實(shí)現(xiàn)了雙通道同時(shí)準(zhǔn)確稱(chēng)重，該電子秤具有讀數(shù)準(zhǔn)確，反應(yīng)靈敏等特點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]雙通道電子秤 HTC89C52單片機(jī) 壓力傳感器 LCD

中圖分類(lèi)號(hào)：TM725 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）07-0031-01

1.前言

電子秤是電子衡器中的一種，是稱(chēng)重技術(shù)中的一種新型儀表，廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。電子秤與傳統(tǒng)的機(jī)械秤比較有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、實(shí)用價(jià)值強(qiáng)、維護(hù)方便等特點(diǎn)，可在各種環(huán)境工作，重量信號(hào)可遠(yuǎn)傳，易于實(shí)現(xiàn)重量顯示數(shù)字化，易于與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。本文設(shè)計(jì)了一款基于HTC89C52的雙通道電子秤，可有效實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的雙通道稱(chēng)重。

2.設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)總體方案以模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用HTC89C52單片機(jī)作為整個(gè)稱(chēng)重裝置的主控芯片。對(duì)被測(cè)物進(jìn)行信號(hào)采集時(shí)應(yīng)用測(cè)量精度較高的電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器，使得測(cè)量精度得到了有效保障；在數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊選取了HX711芯片作為稱(chēng)重裝置的A/D轉(zhuǎn)換器件，該芯片內(nèi)置穩(wěn)壓電源可以為傳感器提供電源并且有高增益、高精度的優(yōu)點(diǎn)；在顯示單元中使用了帶有12引腳的LCD12864顯示器，實(shí)現(xiàn)了用中文顯示的功能，并且能夠同時(shí)顯示被測(cè)物雙通道物體的重量、比重等內(nèi)容。該電子秤可以實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重范圍分別為0～5Kg和0～10Kg，測(cè)量精度為5g的稱(chēng)重功能。

2.1 數(shù)據(jù)輸入通道設(shè)計(jì)

信息的采集與轉(zhuǎn)換，是本設(shè)計(jì)中的重要組成部分，系統(tǒng)將壓力傳感器采集到的信息經(jīng)過(guò)放大、濾波和穩(wěn)壓等操作后，通過(guò)HX711A/D轉(zhuǎn)換芯片將采集到的有效數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，最后通過(guò)DOUT與PD-SCK兩個(gè)引腳和單片機(jī)連接，硬件連接簡(jiǎn)單，大大減少程序的編寫(xiě)。

2.2 I/O接口電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中I/O接口電路分按鍵電路和顯示電路。按鍵控制是人機(jī)互通中不可缺少的部分，它是系統(tǒng)接受用戶(hù)操作的直接路徑。由于本設(shè)計(jì)中涉及到的按鍵數(shù)量比較少，只有2個(gè)按鍵，所以采取了獨(dú)立按鍵模式，當(dāng)按鍵引腳出現(xiàn)低電平時(shí)，就會(huì)檢測(cè)按鍵的功能，執(zhí)行相應(yīng)的程序。按鍵主要實(shí)現(xiàn)去皮功能，即測(cè)試儀是開(kāi)機(jī)檢測(cè)水杯重量，并將水杯重量清零。顯示電路采取的是LCD1602，顯示中每個(gè)字符由5*7個(gè)小點(diǎn)組成，每一行可以顯示十六個(gè)個(gè)英文字符，一共可以顯示兩行。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)主要采用模塊化設(shè)計(jì)，主要完成的內(nèi)容有系統(tǒng)初始化，檢測(cè)通道重物，A/D轉(zhuǎn)換，中斷服務(wù)子程序，LCD顯示比重，按鍵子程序等。主程序主要采用中斷方式進(jìn)行，當(dāng)按鍵出現(xiàn)低電平時(shí)，執(zhí)行去皮按鍵子程序，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信號(hào)時(shí)，開(kāi)始執(zhí)行中斷子程序，并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和顯示。其主程序設(shè)計(jì)框圖如下圖1所示，中斷服務(wù)程序如下圖2所示。

4.測(cè)試與誤差分析

本文搭建了該雙通道電子秤系統(tǒng)硬件電路，給電路板上電復(fù)位后，其中A通道砝碼0g，B通道砝碼100g，其硬件實(shí)物測(cè)試圖如圖3所示，可以看出該雙通道電子稱(chēng)可有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)物體準(zhǔn)確稱(chēng)重功能。

本系統(tǒng)上電復(fù)位開(kāi)始正常工作之后，在合理的量程范圍內(nèi)，A通道選擇100g的砝碼，B通道選擇200g的砝碼，通過(guò)多次A通道和B通道的值進(jìn)行顯示測(cè)量，得出下表1所示數(shù)據(jù)。

由以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，本設(shè)計(jì)存在一定的誤差。通過(guò)計(jì)算結(jié)果為：

A通道的平均值為：

則A通道的平均相對(duì)誤差為：

同理：計(jì)算出B通道的平均相對(duì)誤差為：

也就是說(shuō)，在比重的顯示中，出現(xiàn)的誤差最大不會(huì)超過(guò)1%。而本設(shè)計(jì)所采用的傳感器量程為10kg，1%的誤差也就是稱(chēng)1kg的物體時(shí)，只會(huì)出現(xiàn)10g的誤差，從數(shù)據(jù)分析來(lái)看，此方案完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5.總結(jié)

本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)的雙通道電子秤， 無(wú)論是從高精度， 還是穩(wěn)定性都滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求，它還有操作簡(jiǎn)單， 價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。此電子秤是將信號(hào)采集與轉(zhuǎn)換技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理和顯示的現(xiàn)代集成儀器，具有很好的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

郭紅霞（1983—），女，陜西省府谷人，任職于榆林學(xué)院能源工程學(xué)院講師，碩士研究生學(xué)歷，研究方向?yàn)殡娮与娐吩O(shè)計(jì)，自動(dòng)控制，單片機(jī)方向。

崔美英（1985—），女，陜西省府谷人，任職于榆林學(xué)院能源工程學(xué)院講師，碩士研究生學(xué)歷，研究方向?yàn)閿?shù)學(xué)物理方法與計(jì)算方法，數(shù)學(xué)建模等方向。

張菁（1980—），女，陜西省府谷人，任職于榆林學(xué)院能源工程學(xué)院講師，碩士研究生學(xué)歷，研究方向?yàn)殡娮与娐吩O(shè)計(jì)，微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，單片機(jī)方向。

基金項(xiàng)目：榆林市科技局市級(jí)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2015CXY-22）

榆林市科技局市級(jí)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：Gy13-06）

由以上兩個(gè)項(xiàng)目共同支持完成。