張非凡　周志賓

摘要：電子秤與我們的生活密切相關(guān)。本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為主芯片，采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器采集數(shù)據(jù)，然后通過24路A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711采集傳感器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，單片機(jī)進(jìn)行處理，然后顯示由LCD1602液晶顯示。

關(guān)鍵詞：AT89S52單片機(jī)；電阻應(yīng)變式傳感器；A/D轉(zhuǎn)換；LCD顯示器

中圖分類號(hào)：TH715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）01-0015-02

1 引言

電子秤是一種使用胡克定律或者力極平衡原理來測量物體質(zhì)量的工具。電子秤主要由三部分組成：承重系統(tǒng)，力傳動(dòng)系統(tǒng)（如杠桿力傳遞系統(tǒng)，傳感器）和系統(tǒng)價(jià)值（如表盤，電子顯示儀表）。根據(jù)結(jié)構(gòu)原理，電子秤可分為機(jī)械秤，電子秤和機(jī)電組合秤三大類。 目前的市場上，電子秤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不可靠，成本高，精度和穩(wěn)定性差，調(diào)整時(shí)間長，維修難度大，能力差。針對(duì)這一系列問題，設(shè)計(jì)出一款實(shí)用性和性價(jià)比高的電子秤就顯得尤為重要而且有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

本文的設(shè)計(jì)分為電源模塊，傳感器模塊，信號(hào)放大模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊，AT89S52單片機(jī)控制模塊和人機(jī)交互模塊六個(gè)主要模塊。人機(jī)交互模塊包括蜂鳴器報(bào)警，LCD1602顯示器和鍵盤輸入。該系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。

在這個(gè)系統(tǒng)中，稱重的主要裝置是壓力傳感器。當(dāng)壓力傳感器受到外部的壓力或張力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)的大小隨力的大小而變化，一般是線性的。由于壓力傳感器的輸出是模擬信號(hào)，所以在接收之前必須進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。由于該設(shè)計(jì)基于電阻應(yīng)變式稱重傳感器，輸出電壓不能使MCU和A/D轉(zhuǎn)換器正常工作，需要放大信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓達(dá)到約2V，按照計(jì)算得出，放大1000倍電壓增益的電路的大小。單片機(jī)會(huì)根據(jù)壓力傳感器輸出的電信號(hào)的電壓大小，計(jì)算出物體的真實(shí)重量[1]。

2.1 系統(tǒng)超重報(bào)警指示電路設(shè)計(jì)

這部分電路用于測量物體的重量，當(dāng)數(shù)值超過最大值時(shí)，蜂鳴器可發(fā)出報(bào)警，以此來防止傳感器的損壞。主要元件報(bào)警指示電路為PNP晶體管9012，通過驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，MCU的IO口控制三極管的基極，當(dāng)MCU的IO口輸出低電平時(shí)，三極管，陰極和蜂鳴器上電，蜂鳴器報(bào)警，當(dāng)單片機(jī)的IO口輸出高電平時(shí)，晶體管會(huì)關(guān)閉，蜂鳴器不工作[2]。

2.2 系統(tǒng)按鍵輸入電路設(shè)計(jì)

按鍵輸入電路用于在通過電子秤稱量物體的重量時(shí)輸入單個(gè)值。按鍵輸入電路是由4×4矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)的。

電子秤托盤的重量每次都會(huì)被清除，即電子秤每次重啟后會(huì)自動(dòng)檢測程序并將托盤重量存放在一個(gè)變量中，這一點(diǎn)是在設(shè)計(jì)電子秤時(shí)必須考慮的問題，這樣一來，每一次的稱重過程最后得到的重量即為實(shí)際稱重物體的重量。

計(jì)算功能：在用戶正確操作并且輸入單價(jià)后，將物體放在傳感器的表面上。按鍵只要被按下去，電子秤就會(huì)自動(dòng)計(jì)算各個(gè)量值，并在LCD1602液晶顯示屏上顯示重量，單價(jià)和總價(jià)。電子秤的關(guān)鍵功能分布如表1所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件程序基于模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，這樣程序結(jié)構(gòu)更清晰，編程更簡單，易于閱讀，用戶友好，并且易于后期調(diào)試和修改。系統(tǒng)上電后，初始化程序?qū)?huì)清除RAM的30H - 5FH存儲(chǔ)單元以及設(shè)置P3.0腳為高電平，目的是為了防止誤報(bào)警情況的發(fā)生，影響電子秤的使用精度。主程序模塊主要完成編程芯片的初始化和各個(gè)模塊的調(diào)用。程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖2所示。

4 系統(tǒng)編程與仿真

本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)AT89S52，采用C語言編程，編程軟件選自德國Keil公司的主流開發(fā)軟件。 Keil比用于代碼生成的其他軟件具有更多的優(yōu)點(diǎn)，生成最少的代碼量便是其優(yōu)點(diǎn)之一。另外，它支持浮點(diǎn)和長整數(shù)，可重入和遞歸等[3]。在硬件電路的設(shè)計(jì)中，使用Protel99SE繪圖軟件繪制原理圖和繪制PCB板。 Protel99SE是一種應(yīng)用廣泛的EDA設(shè)計(jì)軟件，操作簡單，使用方便，是其最大的優(yōu)勢[4]。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)基于AT89S52單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的電子秤具有較理想的校準(zhǔn)方法，性能穩(wěn)定，操作簡單，價(jià)格低廉。電子秤靈敏，準(zhǔn)確，直觀，使用方便。通過一些擴(kuò)展的硬件和軟件的修改，設(shè)計(jì)出高性價(jià)比的電子秤，用以滿足各行各業(yè)對(duì)現(xiàn)代電子衡器的需求。此外，電子秤還可以與其他生產(chǎn)質(zhì)量管理體系相連接，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]Adel S.Sedra，Kenneth C.Smith：Microelectronics Circuits，3rd Edition，Holt Rinehart and Winston，Inc.，1991.

[2]張毅剛，彭喜元，彭宇.單片機(jī)原理及應(yīng)用（第二版）[M].高等教育出版社，2010.

[3]陳抗生.電路分析與電子線路基礎(chǔ)[M].高等教育出版社，2012.

[4]凌志浩，張建正.AT89C52單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].高等教育出版社，2011.