陳玲玲

摘要：采用STC89C51單片機(jī)作為主控制芯片結(jié)合HX711實(shí)現(xiàn)簡易電子秤的設(shè)計(jì)，信號由壓力傳感器感受后經(jīng)放大器放大后輸入到單片機(jī)處理，經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果保存到存儲(chǔ)單元中。通過串口將測出的重量傳遞到上位機(jī)，電子秤的測重界面由LabVIEW進(jìn)行編寫。該系統(tǒng)具有輸入單價(jià)、計(jì)算總價(jià)、計(jì)數(shù)清零、傳送數(shù)據(jù)等功能。

關(guān)鍵詞：STC89C51 電子秤LabVIEW

引言

計(jì)量稱重一直就在人類世界中扮演著重要的角色，作為重要的測量手段，在各行各業(yè)都有它的身影存在，比如說，商店、工廠=乃至家庭，都是不可或缺的用品。電子稱是工程師們測量工作中研究運(yùn)用非常廣泛一種儀器。電子稱在研究過程中功能越來越多，可以很好的替代以往的稱量工具，相比于傳統(tǒng)的稱重工具，電子秤在秤取物體時(shí)十分的精準(zhǔn)，實(shí)際應(yīng)用的范圍相對比較廠，而且在結(jié)構(gòu)和材料等各方面都屬于是比較新的計(jì)量衡器。因此，本文以單片機(jī)為核心結(jié)合LabVIEW技術(shù)設(shè)計(jì)出一款簡易電子稱。進(jìn)行秤取時(shí)用戶可以清楚的看到購買物品的重量及物品單位價(jià)格，以便對所買物品價(jià)值進(jìn)行掌握。該秤還具有對物品進(jìn)行去皮的功能，可以更精確的稱出物品重量。

1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

按照本設(shè)計(jì)功能的要求，系統(tǒng)分為五個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、信號放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)控制模塊、人機(jī)交換模塊（其中人機(jī)交換模塊中包括：LabVIEW顯示、鍵盤輸入）。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

工作原理：系統(tǒng)采用+5v電源發(fā)生電路。通過壓力傳感器對采集輸入信號后的電壓經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后成為數(shù)字量，發(fā)送至單片機(jī)中進(jìn)行處理計(jì)算，同時(shí)通過串口通訊到上位機(jī)，經(jīng)過LabVIEW的數(shù)據(jù)處理，在前面板顯示數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可以利用鍵盤進(jìn)行單價(jià)的設(shè)定，而且系統(tǒng)帶有校準(zhǔn)功能，校準(zhǔn)后會(huì)保存進(jìn)單片機(jī)的EEPROM。

2硬件電路設(shè)計(jì)

2.1壓力檢測電路設(shè)計(jì)

壓力檢測電路是由壓力傳感器和放大電路構(gòu)成。HX711是一款為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。本次設(shè)計(jì)通道A與傳感器相連，通道B通過片外分壓電阻與電池相連，用于檢測電池電壓。壓力檢測電路如圖2所示。

2.2掉電存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)

選用ATMEL公司AT24C64進(jìn)行掉電存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)。電路如圖

4所示。AT24C64的SCL口接單片機(jī)的P1.6端口，SDA端接單片機(jī)的P1.7端口。SDA的數(shù)據(jù)在上升沿時(shí)寫入存儲(chǔ)器，而在下降沿時(shí)將存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)并送往SDA;將WP引腳接地后寫保護(hù)并允許寫操作;當(dāng)與VCC相連時(shí)，禁止所有的寫操作。如果不連，WP引腳將在芯片內(nèi)部下拉到地。

2.3按鍵電路

按鍵電路采用4x4矩陣鍵盤輸入實(shí)現(xiàn)，矩陣鍵盤輸入電路如圖4所示，在程序中用鍵盤掃描的方式來確定鍵值。

單價(jià)輸入方式：鍵人數(shù)字便是單價(jià);如果單價(jià)含有人小數(shù)時(shí)，按下#鍵表示小數(shù)點(diǎn)，然后再輸人一位小數(shù)。

單價(jià)清除：按下B鍵清楚當(dāng)前的單價(jià)數(shù)據(jù)。

去皮鍵用法：放上需去皮物體，按下A鍵，表示去皮，取消去皮時(shí)，再按一次A鍵。

校準(zhǔn)方法：打開自鎖開關(guān)，待開機(jī)正常顯示數(shù)值后（開機(jī)時(shí)保證傳感器上不能有物體，且保持穩(wěn)定），空載時(shí)，如果顯示重量不為0，按下C鍵進(jìn)行微調(diào)如果顯示重量偏離較大按下D鍵進(jìn)行大范圍調(diào)節(jié)，校準(zhǔn)后會(huì)保存進(jìn)單片機(jī)的EEPROM。

2.4串口程序下載以及傳輸數(shù)據(jù)電路設(shè)計(jì)

由于設(shè)計(jì)中采用LabVIEW進(jìn)行上位機(jī)顯示，所以需要用RS232來進(jìn)行串口通訊RS232C的接口電平與單片機(jī)的串口電平標(biāo)準(zhǔn)不同，因此該接口需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。而MAX232芯片是常用的電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電[5]。RS232串口通訊電路如圖5所示。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)下位機(jī)軟件流程如下：單片機(jī)上電運(yùn)行程序，進(jìn)入單價(jià)設(shè)置界面，通過按鍵設(shè)置完參數(shù)后，進(jìn)人工作狀態(tài)，每隔一秒，系統(tǒng)采集一次數(shù)據(jù)。在顯示界面，可以查看當(dāng)前設(shè)置的單價(jià)，重量，總計(jì)，累計(jì)?？梢噪S時(shí)對數(shù)值進(jìn)行重新設(shè)置。采集計(jì)算后的數(shù)據(jù)通過串口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)進(jìn)行通信，首先，配置VISA，串口配置，數(shù)據(jù)處理等。在接收原始數(shù)據(jù)的時(shí)候，防止誤碼，在數(shù)據(jù)的起始位和終止位分別加了Ox55和OxAA，在分離數(shù)據(jù)的時(shí)候，要將起始位和終止位都去掉才能還原原數(shù)據(jù)的真實(shí)性。在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候數(shù)據(jù)都是連在一起的，要加入空格符，這樣有助于數(shù)據(jù)的辨別。上位機(jī)前面板如圖6所示。

5系統(tǒng)調(diào)試

5.1測量數(shù)據(jù)及誤差分析

簡易電子秤在測量時(shí)會(huì)受到溫度，被測物，托盤平衡影響，導(dǎo)致測量的實(shí)際質(zhì)量與理論質(zhì)量存在少許誤差，為針對該影響，本設(shè)計(jì)將在25。C，托盤水平放置，被測物使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼的情況下，進(jìn)行電子秤測試誤差分析，表l即為測試數(shù)據(jù)：

根據(jù)上表分析，雖然存在0. 32%的相對誤差，其誤差來源可能是傳感器不穩(wěn)定及外部環(huán)境影響，但該誤差已經(jīng)在設(shè)計(jì)需求之內(nèi)。

6結(jié)論

本文介紹了基于LabVIEW的簡易電子秤設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)采用STC89C51為主控制芯片，結(jié)合電子稱專用AD芯片HX711實(shí)現(xiàn)簡易電子稱的設(shè)計(jì)，該秤具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能。經(jīng)過測試，本系統(tǒng)具有誤差小，工作穩(wěn)定、精度高等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、人性化程度高，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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