覃智廣+陳洪容+楊陽(yáng)

摘 要：本設(shè)計(jì)以STC12C5A16S2單片機(jī)為控制器，通過(guò)電阻應(yīng)變片采集到被測(cè)物體的重量并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換等電路將信號(hào)送入到主控電路的單片機(jī)中，通過(guò)液晶顯示器顯示相應(yīng)信息。該電子秤稱重范圍為5.00g～1000g，稱重誤差小于0.5g，本設(shè)計(jì)可以通過(guò)鍵盤(pán)控制，能隨時(shí)調(diào)節(jié)單價(jià)，顯示總價(jià)等信息，實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的智能化，符合現(xiàn)代智能社會(huì)電子信息化的要求。

關(guān)鍵字：STC12C5A60S2單片機(jī)，電阻應(yīng)變片，A/D轉(zhuǎn)換，電子秤

一、結(jié)構(gòu)組成

本電子秤結(jié)構(gòu)如圖1示，鐵質(zhì)懸臂梁固定在支架上，支架高度不大于40cm，備有一個(gè)秤盤(pán)，懸臂梁上粘貼電阻應(yīng)變片作為稱重傳感器。

二、控制方案設(shè)計(jì)

按照設(shè)計(jì)的功能要求，本設(shè)計(jì)由主控模塊、信號(hào)采集模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、按鍵模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊等組成。其中數(shù)據(jù)采集通過(guò)信號(hào)采集模塊由壓力傳感器、信號(hào)的前級(jí)處理和A/D轉(zhuǎn)換部分完成。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給主控模塊，并通過(guò)分析計(jì)算等處理，最后由顯示模塊顯示出來(lái)。系統(tǒng)組成框圖如圖2示。

三、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、主控模塊

STC12C5A60S2片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S），針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。

2、信號(hào)采集模塊

用于信號(hào)采集的傳感器選用電阻應(yīng)變片。電阻應(yīng)變片是用于測(cè)量應(yīng)變的元件。它能將機(jī)械構(gòu)件上應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化。應(yīng)變片測(cè)量原理為：金屬絲的電阻值除了與材料的本身性質(zhì)外，還與金屬絲的長(zhǎng)度，橫截面積有關(guān)。將金屬絲粘貼在機(jī)械構(gòu)件上，當(dāng)構(gòu)件受力變形時(shí)，金屬絲的長(zhǎng)度和橫截面也隨著一同變化，進(jìn)而發(fā)生電阻變化。其結(jié)構(gòu)如圖3所示：

3、A/D轉(zhuǎn)換模塊

本設(shè)計(jì)選用HX711芯片的A/D轉(zhuǎn)換模塊。HX711是一款專為高精度稱重傳感器而設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，提高整機(jī)的性能和可靠性。其原理圖如圖4示。

4、鍵盤(pán)模塊

本設(shè)計(jì)要求能輸入所稱物品單價(jià)、去皮等功能，并能輸入相應(yīng)數(shù)字，按鍵數(shù)量比較多，故選擇4x4的矩陣鍵盤(pán)來(lái)完成。

5、顯示模塊

本設(shè)計(jì)以數(shù)字形式顯示被稱物體的重量、單位等信息，所以我們選用帶字庫(kù)的LCD12864。帶中文字庫(kù)的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64， 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示。

6、報(bào)警模塊

當(dāng)被測(cè)物體超過(guò)了設(shè)計(jì)稱重范圍，系統(tǒng)能發(fā)出聲光報(bào)警，報(bào)警電路用一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)直流蜂鳴器實(shí)現(xiàn)。

四、 軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，編寫(xiě)系統(tǒng)程序，其主程序流程圖如圖5示。

五、小結(jié)

根據(jù)實(shí)際測(cè)試，該電子秤最大稱重超過(guò)1000g，最小為5g，誤差為0.1～0.3g，讀數(shù)準(zhǔn)確可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊清梅，孫建民.傳感器與測(cè)試技術(shù)[M] .哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2005.

[2] 康華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社， 2006.

[3] 趙亮，侯國(guó)銳.單片機(jī)C語(yǔ)言編程與實(shí)例. 北京：人民郵電出版社，2004.

[4] 何立民，萬(wàn)光毅.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程.北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2003.

[5] 姚金生，鄭小利.元器件.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：

覃智廣（1978年4月-），男，壯族，四川宜賓，工程碩士，講師，主要從事機(jī)電一體化、自動(dòng)控制方向的教學(xué)科研endprint