窗體頂端

電子秤作為社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物,必將取代以前的機(jī)械秤,具有廣闊的市場(chǎng)前景。本電子秤系統(tǒng)由單片機(jī)控制 模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)處理模塊、顯示模塊、電源模塊五個(gè)模塊組成,能夠稱重及計(jì)算總價(jià)。具有精度高、體積小、應(yīng) 用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)增加報(bào)警功能,使系統(tǒng)在稱量超出可稱重范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警提示,避免在稱量時(shí)發(fā)生超載情況而使 電子秤出現(xiàn)損壞。

1.引言

傳感器技術(shù)在信息獲取方面發(fā)揮著越來越重要的作用，是 一項(xiàng)關(guān)乎民生的技術(shù)，因?yàn)樗谌粘５纳钪薪?jīng)常出現(xiàn)，所以 越來越多的人研宄傳感器技術(shù)并把它應(yīng)用到其它領(lǐng)域。傳感器 技術(shù)作為獲取信息的重要手段，與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)并列 為信息技術(shù)的三大支柱。而此次所做的電子秤就是壓力傳感 器的具體表現(xiàn)化。

1.1研究意義

稱量估值這種現(xiàn)象早在古代就己被應(yīng)用，所以稱重在測(cè)量 領(lǐng)域是一項(xiàng)不可或缺的重要參數(shù)。目前己經(jīng)現(xiàn)世的天平秤，手桿秤，隨著科技技術(shù)的發(fā)展，電子化的時(shí)代想必大家也知道，時(shí) 代更新節(jié)奏較快，目前各類電子化設(shè)備都己現(xiàn)世，電子秤也不 例外;不論是在商場(chǎng)，藥店、還是在各大農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)都隨處可見， 其實(shí)就本身電子秤而言，主要還是在農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)做貨幣交易這塊 用的特別多，因?yàn)樵谵r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)的話，大部分人群普遍是廣大農(nóng) 民;很顯然，這就體現(xiàn)了電子秤的實(shí)用性，足以說其簡(jiǎn)單靈活便 用；著于大量的需求以及社會(huì)效應(yīng)來考慮，對(duì)于電子秤的研宄 是很有必要的。

電子秤所用的技術(shù)主要是傳感器技術(shù)，信息處理技術(shù)。目 前，不論在任何設(shè)備上均能發(fā)現(xiàn)傳感器的存在，因此，不論是在 國外還是國內(nèi)研宄所正在著手研宄傳感器技術(shù)在其它領(lǐng)域的 應(yīng)用。壓力傳感器是電子秤的關(guān)鍵部件，其作用是將其重力這 一物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過信息處理實(shí)現(xiàn)各種具體功能 。如果傳感器出現(xiàn)故障將會(huì)影響到電子秤的正常工作，所以傳 感器技術(shù)解決了電子秤誤差偏大、反應(yīng)速度慢、易損傷等問題。 此次的研宄不論是在技術(shù)上還是在社會(huì)需求上都是很有必要 的。

此次設(shè)計(jì)的電子秤具有體積小、精度高、應(yīng)用范圍廣、操作 簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，針對(duì)實(shí)用價(jià)值高這一特性去研宄并開 發(fā)出一套電子稱系統(tǒng)是具有非常積極的現(xiàn)實(shí)意義，并且也具有 不錯(cuò)的發(fā)展前景。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)是單片機(jī)STC89C52RC為控制核心的，然后圍繞 單片機(jī)展開研宄內(nèi)容，達(dá)到實(shí)現(xiàn)電子秤的基本稱重功能和計(jì)算 總價(jià)功能的目的。本次設(shè)計(jì)是在電子稱原有的基本功能上加入 了報(bào)警功能。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)模 塊、人機(jī)交互模塊、顯示模塊、供電模塊五個(gè)模塊組成。其中的 數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器、信號(hào)放大和A/D轉(zhuǎn)換三個(gè)小部分 組成；單片機(jī)模塊部分主要包括STC89C52RC和經(jīng)典復(fù)位電路 兩個(gè)部分；人機(jī)交互模塊主要有4*4矩陣鍵盤；顯示模塊主要 有1602液晶顯示器;供電模塊由USB直接供電。使用4*4矩 陣鍵盤和1602液晶顯示器，是為了能夠方便的輸入數(shù)據(jù)和直 觀的顯示數(shù)據(jù)。

設(shè)計(jì)電子秤的主要任務(wù)為以下三個(gè)方面：

1）設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基本的稱重功能；

2）設(shè)計(jì)的系統(tǒng)需要有給出物體重量和單價(jià)時(shí)系統(tǒng)能自動(dòng) 的計(jì)算出總價(jià)并在顯示屏上面顯示出來的功能。

3）設(shè)計(jì)的系統(tǒng)測(cè)量范圍為0—5Kg(重量誤差不大于5g) ’ 并且在超過最大量程時(shí)會(huì)有報(bào)警指示的功能（蜂鳴器報(bào)警提 示);

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

結(jié)合傳感器技術(shù)、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)、信息處理技術(shù)等多種 技術(shù)而設(shè)計(jì)了以下的方案來實(shí)現(xiàn)電子秤。

設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下所示：

在處理采集數(shù)據(jù)時(shí)，因?yàn)閭鞲衅鞯玫降男盘?hào)一般情況下都 是比較小的，而且信號(hào)質(zhì)量差。所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候在系統(tǒng)中加 入了信號(hào)放大模塊，經(jīng)過傳感器得到的信號(hào)在通過這一模塊時(shí) 就會(huì)被放大并且得到一定的加強(qiáng);而本次設(shè)計(jì)中的顯示模塊所 采用的是1602LCD顯示器，它在數(shù)據(jù)顯示這一方面還是有著很 不錯(cuò)的效果。所采用的這一種設(shè)計(jì)方案不但能夠加強(qiáng)用戶和機(jī) 器的交流能力，而且還能夠滿足用戶對(duì)電子秤的一些要求，因 為它可以在液晶屏上清楚地顯示用戶想知道的各種物體信息， 并在原有的功能上加入報(bào)警系統(tǒng)，這些便是本次設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。

2.2系統(tǒng)功能描述

1、系統(tǒng)最基本的功能便是稱重功能，稱重量程為0-5kg，測(cè) 量精度可達(dá)5g。采用的是壓力傳感器。

2、系統(tǒng)中的信號(hào)在設(shè)計(jì)過程中需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，采用的是A/ D轉(zhuǎn)換器芯片hx711。

3、系統(tǒng)給出物體重量和單價(jià)計(jì)算總價(jià)并顯示出來。

4.系統(tǒng)在系統(tǒng)在人機(jī)交流這方面采用的是44矩陣鍵盤，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單。

5、系統(tǒng)的報(bào)警功能由蜂鳴器和LED燈兩個(gè)部分完成。

6、系統(tǒng)在電源模塊方面是由USB直接供電。

2.3總體設(shè)計(jì)思路

要想實(shí)現(xiàn)電子秤的稱重功能，首先需要重量傳感器模塊， 通過傳感器技術(shù)對(duì)傳感器感受到的被測(cè)物體的物理量轉(zhuǎn)換為 電信號(hào)。其次需要有一個(gè)單片機(jī)模塊，但單片機(jī)只能處理數(shù)字 信號(hào)，而傳感器輸入的信號(hào)是模擬信號(hào)，所以就需要有一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器模塊去進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換。最后單片機(jī)處理好的信號(hào)要輸 出，所以就要一個(gè)顯示模塊來直觀準(zhǔn)確地顯示出單片機(jī)輸出的 信息。

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1硬件設(shè)計(jì)方案

首先感應(yīng)到被測(cè)物體壓力，然后壓力傳感器把接收到的物 理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器芯 片hx711對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，最后傳入單片機(jī)。在這里說一下， HX711是海芯科技集成電路專利技術(shù)，它是一款24位A/D轉(zhuǎn) 換器芯片且專門為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的，它在內(nèi)部設(shè)置了增 益控制，而且精度高，性能穩(wěn)定。其中HX711芯片是通過串行 方式與單片機(jī)通信。在單片機(jī)得到被測(cè)的數(shù)據(jù)后，再進(jìn)行信號(hào) 轉(zhuǎn)換，也就是物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)，最后數(shù)字信號(hào)在液晶屏上顯示出來。在設(shè)計(jì)時(shí)選擇了矩陣 鍵盤，其主要作用是用來計(jì)算總價(jià)的。

3.2單片機(jī)的選型

本次設(shè)計(jì)中選擇用STC89C52單片機(jī)，因?yàn)?/span>8051單片機(jī)具有的指令代碼它能夠完全兼容。而且相對(duì)于8051單片機(jī)還有高速、功耗低、強(qiáng)抗干擾 性等優(yōu)點(diǎn)。

在正常情況下，CPU不會(huì)停止工作，但是如果CPU處于空 閑模式時(shí)，CPU會(huì)立刻停止工作。在單片機(jī)沒有通電的情況下， 此時(shí)的CPU是受到掉電保護(hù)的，而RAM存儲(chǔ)器中的內(nèi)容也將 會(huì)被保存起來，單片機(jī)中發(fā)出脈沖信號(hào)的振蕩器此時(shí)也將會(huì)停 止工作，整個(gè)單片機(jī)處于停止工作的狀態(tài)，直到在信號(hào)中檢測(cè) 到CPU中斷或硬件產(chǎn)生復(fù)位為止。單片機(jī)中的CPU在工作時(shí)， 其最高工作頻率可以達(dá)到35MHz。

3.3系統(tǒng)轉(zhuǎn)換芯片選型

Hx711是海芯科技集成電路專利技術(shù)，是一款24位A/D 轉(zhuǎn)換器芯片，特別符合電子秤的要求。HX711具有很多功能特 點(diǎn)，它在芯片上面集成了穩(wěn)壓電源與片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器，具有高 度的集成電路、高速相應(yīng)以及強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。

3.4系統(tǒng)顯示器選擇

到目前為止，常用的液晶顯示模塊有16*1，16*2,20*2和 40*2這么幾種，而本次設(shè)計(jì)中所用的液晶顯示模塊是1602字 符型的，它是用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等字符的點(diǎn)陣式LCD。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)主程序流程圖 軟件主程序流程圖如圖所示：

4.2系統(tǒng)按鍵調(diào)整部分流程圖

下面4X4矩陣式是本設(shè)計(jì)的鍵盤電路，在鍵盤電路中可以 先判斷鍵盤編碼，將判斷得出的編碼值發(fā)送到與之對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元下，就可以進(jìn)行功 能的選擇以及數(shù)據(jù)的處理。

4X4矩陣式鍵盤輸入，鍵盤對(duì)應(yīng)名稱如下：

5.總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，電子稱重工具已取代傳統(tǒng)稱量 工具，并且這種趨勢(shì)已經(jīng)擴(kuò)展到工業(yè)和其它領(lǐng)域，所以設(shè)計(jì)一 個(gè)稱重電子秤顯得很有必要。本設(shè)計(jì)的電子秤的主要功能有： 稱重功能、計(jì)算功能、報(bào)警功能。 此次設(shè)計(jì)的電子秤具有一定的 改進(jìn)之處，例如在此次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加入電子。