基于單片機(jī)和AD574的簡易電子秤的設(shè)計(jì)

陳定昭

摘要：本文基于單片機(jī)和AD574設(shè)計(jì)了一款簡易電子秤。電子秤是根據(jù)重力作用測量物體質(zhì)量的裝置，本文在分析測量原理的基礎(chǔ)上，選擇了比較簡單的51系列單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)，根據(jù)測量要求設(shè)計(jì)了傳感器電路、AD轉(zhuǎn)換電路、超量程報警電路、顯示電路、按鍵電路等，根據(jù)硬件電路，完成了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。經(jīng)過測試，該簡易電子秤應(yīng)用簡單，方便快捷，具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；AD574；電子秤；稱重傳感器

中圖分類號：TP334 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）26-0218-03

Design of a Simple Electronic Scale Based on Single Chip Microcomputer and AD574

CHEN Ding-zhao

（School of Physical Science and Technology， Xiamen University， Xiamen 361005， China）

Abstract： In this paper， based on SCM and AD574 design a simple electronic scales. Electronic scale is gravity measurement device according to the mass of the object， based on the analysis of the measurement principle， choose the relatively simple 51 series microcontroller as the main control system， according to the measurement requirements of the design of the sensor circuit， AD conversion circuit， overrange alarm circuit， display circuit， keyboard circuit， according to the hardware circuit， completed the the corresponding software design. After testing， the simple electronic balance is simple， convenient and quick， and has a good application prospect.

Key words： Single chip microcomputer； AD574； electronic scale； weighing sensor.

電子秤是一種根據(jù)重力作用測量物體質(zhì)量的檢測裝置，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，電子秤的應(yīng)用越來越廣泛，對電子秤的要求也越來越高，本文根據(jù)當(dāng)前電子秤的應(yīng)用情況，分析采用單片機(jī)和AD574設(shè)計(jì)一款簡易電子秤裝置，在分析測量原理的基礎(chǔ)上，選擇了比較簡單的51系列單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)，根據(jù)測量要求設(shè)計(jì)了傳感器電路、AD轉(zhuǎn)換電路、超量程報警電路、顯示電路、按鍵電路等，根據(jù)硬件電路，完成了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。

1 測量原理

電子秤一般由三部分組成，稱重傳感器、承重系統(tǒng)、傳力復(fù)位系統(tǒng)。在這個基礎(chǔ)上，分成了其他的硬件電路子單元，如單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、傳感器電路、AD轉(zhuǎn)換電路、超量程報警電路、顯示電路、按鍵電路、存儲電路等。其測量原理是：將物體放置在承重系統(tǒng)的秤臺上時，其重量參數(shù)會通過傳感器，產(chǎn)生壓力-電效應(yīng)，轉(zhuǎn)換為與其重量相對應(yīng)的電信號，然后通過放大電路將電信號放大并經(jīng)過AD處理，最后將信號輸入給單片機(jī)處理，經(jīng)單片機(jī)處理后，將輸入信息顯示在LCD上。測量的精度一般由稱重傳感器決定。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)框圖

根據(jù)其測量原理，設(shè)計(jì)整體硬件框圖如圖1所示。主要包含壓力傳感器電路模塊、放大電路模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示器模塊、閾值報警模塊、單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊。

2.2 傳感器電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)采用SP20C-G501電阻應(yīng)變式傳感器，稱重傳感器由組合式S型梁結(jié)構(gòu)及金屬箔式應(yīng)變計(jì)構(gòu)成，具有過載保護(hù)裝置。過程設(shè)計(jì)中采用惠斯登電橋進(jìn)行電壓采集轉(zhuǎn)換，它能抑制溫度變化的影響，抑制干擾能力強(qiáng)，補(bǔ)償方便簡單，因此選用的傳感器精度高、零漂小、工作穩(wěn)定等。傳感器原理圖如圖2所示：

其工作原理：用應(yīng)變片測量時，將其粘貼在彈性體上。當(dāng)彈性體受力變形時，應(yīng)變片的敏感柵也隨之變形，其阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。由于內(nèi)

部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時，輸出信號電壓可由下式（1）給出：

[Eout=R2×R4（R2+R4）×△R1R1+△R2R2+△R3R3+△R4R4×Ein] （1）

2.3 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

AD574是美國Analog Device公司生產(chǎn)的12位單片A/D轉(zhuǎn)換器。它采用逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換時間為25us，轉(zhuǎn)換精度為0.05%，所以適合于高精度的快速轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng)。芯片內(nèi)部包含微處理器借口邏輯（有三態(tài)輸出緩沖器），故可直接與各種類型的8位或者16位的微處理器連接，而無需附加邏輯接口電路，切能與CMOS及TTL電路兼容。AD574采用28腳雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝。

圖3 AD574芯片及與AT89s52的接線圖

2.4 LCD顯示電路設(shè)計(jì)

顯示電路采用LCD顯示。其驅(qū)動方式包括靜態(tài)驅(qū)動、動態(tài)驅(qū)動。本設(shè)計(jì)采用動態(tài)驅(qū)動的方式，電路原理圖如圖4所示。

2.5 報警電路設(shè)計(jì)

報警電路采用有源蜂鳴器設(shè)計(jì)，只要通電流即可發(fā)聲進(jìn)行報警，在其兩端并聯(lián)一個反向的二極管，防止誤報警。

3 程序設(shè)計(jì)

根據(jù)硬件原理分析和設(shè)計(jì)，軟件同樣分為幾個部分：傳感器信號采集部分、AD轉(zhuǎn)換部分、顯示部分和報警部分，其中數(shù)據(jù)處理部分最為重要，處理過程同樣比較復(fù)雜。必須利用單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖6所示。

其主要部分程序代碼如下：

#include

sbit CSPIN = P2^7； //93c46：CS

sbit SCKPIN = P2^6； //93c46：CLK

sbit SDOPIN = P2^4； //93c46：DATA OUT

sbit SDIPIN = P2^5； //93c46：DATA IN

void EEPROMByteWrite（UINT8 addr，UINT8 value）； //寫值為value到地址addr中

void WriteRom（UINT8 addr，UINT8 value）； //寫值為value到地址addr中，但不包括寫允許和寫禁止

UINT8 EEPROMByteRead（UINT8 addr）； //從93C46中讀出地址為addr的值

UINT8 ReceiveByte（void）； //接收8位數(shù)據(jù)

void Sendsck（UINT8 c，UINT8 c1）；

void EEPROMByteWrite（UINT8 addr，UINT8 value）

{Sendsck（0x80，0x60）；//write enable

CSPIN=0；

_nop_（）；

_nop_（）；

WriteRom（addr，value）；

Sendsck（0x80，0x00）；//write disable

CSPIN=0；

_nop_（）；

_nop_（）；

SCKPIN=0；

Delay1ms（10）；}

UINT8 EEPROMByteRead（UINT8 addr）

{UINT8 value；

Sendsck（0xc0，addr）；

Delay1ms（1）；

value=ReceiveByte（）；

SCKPIN=0；

CSPIN=0；

Delay1ms（20）；

return（value）；}

void Writelong（UINT8 addr，UINT32 d）//寫入一個LONG類型

{EEPROMByteWrite（addr，d>>24）；

EEPROMByteWrite（addr+1，d>>16）；

EEPROMByteWrite（addr+2，d>>8）；

EEPROMByteWrite（addr+3，d&0xff）；}

UINT32 Readlong（UINT8 addr）//讀一個LONG類型

{UINT8 d8；

UINT32 d32=0；

d8=EEPROMByteRead（addr）；

d32|=d8；

d8=EEPROMByteRead（addr+1）；

d32<<=8；

d32|=d8；

d8=EEPROMByteRead（addr+2）；

d32<<=8；

d32|=d8；

d8=EEPROMByteRead（addr+3）；

d32<<=8；

d32|=d8；

return（d32）；}

4 結(jié)論

本論文通過對電子秤的稱重原理進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上介紹了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，最后完成了本簡易電子秤裝置的設(shè)計(jì)，采用高精度AD轉(zhuǎn)換芯片AD574和實(shí)時處理的MCU-AT89C52單片機(jī)進(jìn)行處理，精度高，操作簡單，可推廣性強(qiáng)。

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