江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)分院 沈紅雷

自動稱重購物袋裝置

江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)分院 沈紅雷

本文主要研究一種集自動測重、計算價格、報警于一體的購物袋。一種自動測重購物袋，由購物袋、電路板組成。其特征在于：在購物袋上裝有LED顯示屏，在LED顯示屏旁裝有電路板，電路板包括：電阻式傳感器、LED顯示模塊、按鍵輸入模塊、報警模塊。

LED顯示屏；電路板

1.緒論

1.1 概述

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的推動下，最初作為測量器具的電子稱已經(jīng)逐漸滲透在人們的日常生活之中，逐漸發(fā)展成一門較為完整的學(xué)科，并在當(dāng)今國民經(jīng)濟和科技發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用。

1.2 電子計重傳感裝置的發(fā)展趨勢

中國是發(fā)展中國家，電子稱行業(yè)與發(fā)達國家相比有著一定的差距。但是中國是發(fā)展中國家中綜合實力最強之一。在中國，電子秤的需求量很大。而根據(jù)最新出來《2015-2020年中國電子秤市場前景分析與投資戰(zhàn)略研究報告》中，它從不同的幾個方面介紹電子秤目前在我國的銷售及需求量，分別為種類、應(yīng)用、經(jīng)營模式、產(chǎn)品全球及國內(nèi)市場狀況等，可以看出電子稱產(chǎn)業(yè)已經(jīng)慢慢成為我國的主要產(chǎn)業(yè)之一了。

1.3 本課題研究的主要內(nèi)容

設(shè)計一個電子計重傳感購物袋

（1）在購物袋上裝有LED顯示屏

（2）LED顯示屏旁裝有電路板由自動測重模塊、LED顯示模塊、計算模塊、按鍵輸入模塊、報警模塊組成

（3）可自動測重

1.4 電子傳感計重裝置簡介

（1）開發(fā)的目的和意義。

目地：在現(xiàn)代生活中，購物已經(jīng)成為了一種時尚，而人們?nèi)粘Ｋ璧厣钊沼闷犯浅蔀榱俗钚枨蟮貣|西：大米、面粉等都需要購買，雖然現(xiàn)在超市里以及一些批發(fā)市場是有已經(jīng)包裝好的大米、面粉，但是人們卻無法了解到包裝內(nèi)部的產(chǎn)品是否合格，有沒有過期之類的質(zhì)量指標(biāo)。所以也有很多人會選擇購買散裝的，通過自己挑選，買到合格的商品但是店家的稱也成為了購物者們擔(dān)心的東西了，畢竟現(xiàn)在缺斤少兩的現(xiàn)象已經(jīng)不是一次兩次了，雖然政府也有相應(yīng)的對策，使得這種現(xiàn)象減少了不少，但還是無法完全杜絕，這也使得人們在購買這些散裝商品的時候會出現(xiàn)一系列的麻煩。而本實用新型的目的在于克服上述之不足，提供一種集自動測重、計算價格、報警于一體，操作方便，能直觀顯示的購物袋。

意義：傳統(tǒng)的計重器還需要通過人腦的演算方可輸入按鍵，而電子傳感計重購物袋則不需要那么麻煩，只需你輸入物品價格就可自動幫你換算。

（2）電子傳感計重購物袋的特點

集自動測重、計算價格、報警于一體，操作方便，能直觀顯示，可廣泛應(yīng)用于各類購物、批發(fā)。

2.系統(tǒng)方案的設(shè)計

2.1 系統(tǒng)功能的描述

使用時，將物品放入購物袋內(nèi)，購物袋拎袋為重量檢測裝置，在放入物品時可先使用按鍵清零，重置購物袋重量，放入物品后，重力檢測裝置自動測量放入物品重量，測量出來的重量將會顯示在LED顯示屏上；如果需要計算物品價格，在確定放入物品重量之后按下確定按鍵，接著可直接用按鍵操作，輸入物品價格，再次按下確定鍵，最后的價格將會顯示在LED顯示屏上。若規(guī)定了物品重量時，可使用按鍵設(shè)定需要物品的重量，按下確定鍵，接著放入物品，當(dāng)物品重量超出設(shè)定值時，則會發(fā)出警報；若規(guī)定物品的總價，可使用按鍵設(shè)定需要物品的總價，按下確定按鍵后輸入物品單價按下確定鍵，接著放入物品，當(dāng)物品價格超出設(shè)定值時，則會發(fā)出警報。

2.2 系統(tǒng)功能的確定

利用稱重傳感器產(chǎn)生的信號，經(jīng)電壓電路放大，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后將數(shù)字送入單片機，經(jīng)過單片機的處理，再顯示出來。如圖1為電子秤結(jié)構(gòu)原理圖。

圖1

3.系統(tǒng)硬件的設(shè)計

3.1 基于80C51單片機的控制模塊

80C51是經(jīng)典的單片機系列，具有典型的單片機結(jié)構(gòu)體系。它是由CPU系統(tǒng)、CPU外圍單元，基本功能單元等組成，各組成部分通過內(nèi)部單一總線相連。 如圖2為80C51單片機引腳。

圖2

單片機的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。

（1）電源：1）VCC - 芯片電源，接+5V；2）VSS - 接地端；

（2）時鐘：XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。

（3）控制線：控制線共有4根，

A、ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖

①ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址。

② PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。

B、PSEN:外ROM讀選通信號。

C、RST/VPD:復(fù)位/備用電源。

① RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。

② VPD功能：在VCC掉電情況下，接備用電源。

D、EA/VPP：內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。

① EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。

② VPP功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，加編程電源VPP。

（4）I/O線

80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。

3.2 自動測重模塊（稱重傳感器）

稱重傳感器實際上是一種將信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。在我們使用傳感器的使用還得注意周圍的環(huán)境問題，因為它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個衡器的可靠性和安全性。

它是由敏感元件、變換原件、測量元件、輔助元件組成。

（1）敏感元件

直接感受被測量(質(zhì)量)并輸出與被測量有確定關(guān)系的其他量的元件。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的彈性體，是將被測物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)樾巫儭?/p>

（2）變換元件

又稱傳感元件，是將敏感元件的輸出變?yōu)榭梢詼y量的信號。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器的電阻電阻應(yīng)變片，將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電阻量的變化。有時某些元件都有敏感元件和變換元件兩者的功能。如電壓式稱重傳感器的壓電材料，在外載荷的作用下，在發(fā)生變形的同時輸出電量。

（3）測量元件

將變換元件的輸出變換為電信號，為進一步傳輸、處理、顯示、記錄或控制提供方便。如電阻應(yīng)變式稱重傳感器中的電橋電路。

（4）輔助電源

為傳感器的電信號輸出提供能量。它是作為一個產(chǎn)品必須標(biāo)明供電的要求，但不作為稱重傳感器的組成部分。有些傳感器，如磁電式速度傳感器，由于他輸出的能量較大，故不需要輔助電源也能正常工作。所以不是所有傳感器都要有輔助電源。

3.3 LED顯示屏

LED顯示屏的工作原理是動態(tài)掃描。它動態(tài)掃描又分為行掃描和列掃描兩種方式，我們一般用的是行掃描。在行掃描工作方式下，每一片LED點陣片都有一組列驅(qū)動電路，列驅(qū)動電路中會有一片鎖存器或移位寄存器，用來鎖存將要顯示內(nèi)容的字模數(shù)據(jù)。在行掃描工作方式下，同一排LED點陣片的同名行控制引腳是并接在一條線上的，共8條線，最后連接在一個行驅(qū)動電路上；行驅(qū)動電路中也會有一片鎖存器或移位寄存器，用來鎖存行掃描信號。

3.4 報警電路

當(dāng)電路檢測到稱重的物體超過儀器的測量限制時，將產(chǎn)生一個信號給報警電路，使報警電路報警從而提醒工作人員注意。它是有89S51的P2.6口來控制的，當(dāng)超過設(shè)置的重量時，通過程序使P2.6口值為高電平，從而使三極管導(dǎo)通，報警電路接通，使蜂鳴器發(fā)出報警聲，同時使報警燈LED發(fā)光。

3.5 鍵盤電路

單片機組成的小系統(tǒng)中，有的需要人機交互功能，按鍵是最常見的輸入方式。最常見的按鍵電路大致有，一對一的直接連接和動態(tài)掃描的矩陣式連接兩種。這個電路的工作原理是采用程序掃描的方式檢測某個按鍵狀態(tài)。比如將Px口的4位全置為低電平，這時如果沒有任何按鍵按下的話，從Py口讀回的4位應(yīng)全為高，而如果有某一鍵按下，則對應(yīng)按下鍵的那一列的位讀回值將為低。這樣就能知道按下鍵所在的列；接著確定按鍵所處行，把Py口的輸入值作為輸出，Px全部置高并讀取輸入，就能得到按鍵所在行位置,于是就確定了所按按鍵的行列位置。

4.系統(tǒng)軟件的設(shè)計

本設(shè)計主要采用基于MCS-51的單片機來實現(xiàn)它的功能，系統(tǒng)主流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主流程圖

沈紅雷（1976—），男，碩士，江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)分院高級講師，研究方向：電子電工技術(shù)。