郭紅琳 山東科技大學(xué)

電子秤是生產(chǎn)生活中經(jīng)常需要用到的一種工具。電子秤的工作原理涉及到多種技術(shù)，具體包括檢測(cè)轉(zhuǎn)換技術(shù)、信息處理技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)等。微電子技術(shù)在電子秤中的應(yīng)用，促使稱(chēng)重實(shí)現(xiàn)了良好的智能化、自動(dòng)化效果，有效消除了傳統(tǒng)稱(chēng)重工具存在的各種缺點(diǎn)；不僅如此，電子秤還可以達(dá)到良好的稱(chēng)重準(zhǔn)確性，避免誤差的產(chǎn)生；在使用過(guò)程中，電子秤能夠達(dá)到快速稱(chēng)重、準(zhǔn)確顯示的效果，而且可以連續(xù)稱(chēng)重，自動(dòng)稱(chēng)重，因此能夠滿足生產(chǎn)生活中復(fù)雜的稱(chēng)重需要。

本文設(shè)計(jì)了基于MCS-51單片機(jī)的數(shù)字電子秤，綜合應(yīng)用稱(chēng)重傳感器、轉(zhuǎn)換單元、鍵盤(pán)、顯示器等設(shè)備，組成一個(gè)功能完善、稱(chēng)重準(zhǔn)確度高的電子秤。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

電子秤一般由三大部分構(gòu)成，分別是承重系統(tǒng)也就是電子秤中的秤盤(pán)，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)如傳感器，示值系統(tǒng)也就是顯示器等。稱(chēng)重過(guò)程中，當(dāng)物體放在秤盤(pán)上，傳感器就會(huì)根據(jù)物體產(chǎn)生的壓力產(chǎn)生彈性性變，并引發(fā)相應(yīng)的阻抗產(chǎn)生變化，進(jìn)而激勵(lì)傳感器輸出物體重力引發(fā)的變化的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)以電壓方式呈現(xiàn)，輸出電壓經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換以數(shù)字呈現(xiàn)，單片機(jī)接受信號(hào)以后，對(duì)其進(jìn)行程序處理，最終得到物體的重量數(shù)據(jù)信息。

電子秤系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包含七個(gè)部分，分別是單片機(jī)、稱(chēng)重傳感器、數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換、鍵盤(pán)、數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警電路、電源電路。在稱(chēng)重過(guò)程中，系統(tǒng)將傳感器檢測(cè)得到的電壓信號(hào)進(jìn)行處理，將其輸入數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，將其模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)字內(nèi)容，并將其輸送給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行后續(xù)處理，最終將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為反映物體具體質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息，并在電子秤的顯示器上進(jìn)行顯示，完成稱(chēng)重。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 器件選型與概述

電子秤的主要器件包括單片機(jī)、稱(chēng)重傳感器、液晶器、數(shù)據(jù)采集芯片等。MCS-51單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)電子秤的各種處理需要。傳感器具有精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、固有頻率高等優(yōu)勢(shì)，能夠滿足稱(chēng)重實(shí)際需要。本次設(shè)計(jì)中使用的傳感器量程為5千克，精度為005%。顯示器采用LCD1602液晶模塊，能夠有效顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等。顯示內(nèi)容可以達(dá)到兩行，每行能夠顯示16個(gè)字符，顯示清晰度良好。

本次設(shè)計(jì)中使用的轉(zhuǎn)換器芯片不僅能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換，還自帶傳感器開(kāi)關(guān)和電池檢測(cè)作用，能夠集成傳感器的電源開(kāi)關(guān)、時(shí)鐘振蕩器、電池代言檢測(cè)等功能。在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中，具有高度的集成效果，而且能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)，并能夠?qū)Ω鞣N感染起到良好的抵抗作用，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行效果。

2.2 系統(tǒng)電路及工作過(guò)程

電子秤的系統(tǒng)電路主要由單片機(jī)端口、電容、晶振等構(gòu)成，形成對(duì)應(yīng)的晶振電路。單片機(jī)的復(fù)位電路由端口、電容、電阻、按鈕等組成。單片機(jī)報(bào)警電路由端口、三極管、蜂鳴器等組成。鍵盤(pán)為矩陣鍵盤(pán)，具體包括0-9數(shù)字鍵和清零鍵，此外還包含標(biāo)定、單價(jià)設(shè)置等具體的功能鍵。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

電子秤的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用Keilu Vision 軟件，這種軟件與VC++比較相似，具有良好的開(kāi)發(fā)效果，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的編輯效果。在實(shí)踐過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)編輯、編譯、匯編、鏈接等功能，而且可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)仿真功能。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了確保電子秤達(dá)到良好使用效果，決定采用市場(chǎng)上具有稱(chēng)重計(jì)價(jià)功能的電子秤進(jìn)行設(shè)計(jì)；此外，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的調(diào)試，并有效提高電子秤的穩(wěn)定性，決定采用模塊化、機(jī)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，并根據(jù)模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)程序及其功能，具體包括轉(zhuǎn)換程序、顯示程序、鍵盤(pán)掃描程序等。

系統(tǒng)中初始化程序包括對(duì)應(yīng)單片機(jī)頭文件和庫(kù)函數(shù)頭文件的設(shè)置功能，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)宏變量的定義和控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)具體符合變量的控制，實(shí)現(xiàn)針對(duì)關(guān)鍵字的定義，同時(shí)還能夠針對(duì)具體函數(shù)和變量庫(kù)連接進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化效果。A/D 轉(zhuǎn)換子程序?qū)崿F(xiàn)被測(cè)物重量數(shù)據(jù)采集；LCD 顯示子程序?qū)崿F(xiàn)初始界面顯示，被測(cè)物重量和總價(jià)顯示；鍵盤(pán)掃描子程序?qū)崿F(xiàn)電子稱(chēng)清零、去皮和單價(jià)設(shè)置等功能；主程序是整個(gè)結(jié)構(gòu)化程序的總綱，通過(guò)調(diào)用各個(gè)模塊化的子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能

4 小結(jié)

微電子技術(shù)在電子秤中的應(yīng)用，促使稱(chēng)重實(shí)現(xiàn)了良好的智能化、自動(dòng)化效果，有效消除了傳統(tǒng)稱(chēng)重工具存在的各種缺點(diǎn)；不僅如此，電子秤還可以達(dá)到良好的稱(chēng)重準(zhǔn)確性，避免誤差的產(chǎn)生；在使用過(guò)程中，電子秤能夠達(dá)到快速稱(chēng)重、準(zhǔn)確顯示的效果，而且可以連續(xù)稱(chēng)重，自動(dòng)稱(chēng)重，因此能夠滿足生產(chǎn)生活中復(fù)雜的稱(chēng)重需要。

本文介紹了基于 MCS-51 單片機(jī)的數(shù)字電子稱(chēng)設(shè)計(jì)過(guò)程，這種電子秤由單片機(jī)、傳感器、顯示系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等構(gòu)成，能夠達(dá)到5千克的量程，其精度為0.05%。實(shí)踐結(jié)果顯示，電子秤能夠?qū)崿F(xiàn)良好的稱(chēng)重效果，而且功能多樣，使用簡(jiǎn)單，稱(chēng)重準(zhǔn)確度高，能夠滿足生產(chǎn)生活中多個(gè)場(chǎng)合的應(yīng)用，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。