一種便攜式電子秤設(shè)計與實現(xiàn)

占華林，馬李靜，熊香香

（江西科技師范大學(xué)，江西南昌，330013）

0 引言

本文采用微處理技術(shù)和傳感技術(shù)，提出一種用單片機控制的高精度智能電子秤設(shè)計方案。這種高精度智能電子秤體積小、計量準確、攜帶方便，集質(zhì)量稱量功能與價格計算功能于一體，能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。

1 系統(tǒng)設(shè)計

本論文研究的便攜式電子秤的主要技術(shù)指標為：量程0～10kg；分度值0.005kg；誤差±0.005kg；功能：開機自檢、去皮、清零、中文液晶顯示、過載報警等。

在確定了開發(fā)體系的需求之后，對系統(tǒng)整體方案進行充分研究論證，決定采用單片機主控制器和重傳感器等主要部件構(gòu)成的方案執(zhí)行。其方案圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)方案圖

工作原理：稱重傳感器感應(yīng)被測重力，輸出微弱的毫伏級電壓信號。該電壓信號經(jīng)過電子秤專用模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器芯片hx711對傳感器信號進行調(diào)理轉(zhuǎn)換。單片機讀取被測數(shù)據(jù)，進行計算轉(zhuǎn)換，在液晶屏上顯示出來。矩陣鍵盤用來實現(xiàn)校正稱重、計價等輸入功能。

2 硬件電路設(shè)計

2.1 STC89C52主控電路

STC89C52系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。

2.2 稱重傳感器電路

根據(jù)本文設(shè)計要求，選用電阻應(yīng)變式壓力傳感器作為電子秤稱重傳感器。電阻應(yīng)變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，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，電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）受到拉伸或壓縮應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應(yīng)的差動信號，供后續(xù)電路測量和處理。電阻應(yīng)變式傳感器測量原理如圖2所示。

當(dāng)垂直正壓力P作用于梁上時，梁產(chǎn)生形變，電阻應(yīng)變片R1、R3受壓彎拉伸，阻值增加；R2、R4受壓縮，阻值減小。電橋失去平衡，產(chǎn)生不平衡電壓，不平衡電壓與作用在傳感器上的載菏P成正比，從而將非電量轉(zhuǎn)化成電量輸出。

圖2 稱重傳感器原理圖

2.3 HX711模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

HX711是一款專為高精度電子秤而設(shè)計的24 位A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強等優(yōu)點。

圖3 HX711模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

稱重傳感器獲取的重量模擬信號經(jīng)接口傳遞到24 位A/D轉(zhuǎn)換器芯片HX711進行A/D 轉(zhuǎn)換，將重量模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并送到STC89C52單片機進行處理。單片機與HX711之間IIC總線格式進行傳輸，P1.3連接HX711_SCK，完成時鐘信號傳輸，P1.2連接HX711_DT，完成數(shù)據(jù)信號傳輸。

2.4 液晶顯示電路

為方便觀看稱重數(shù)據(jù)，本論文采用LCD1602液晶顯示屏顯示數(shù)據(jù)，如圖4所示。使用單片機P0口的P0.0-P0.7上拉電阻的方法與LCD1602的D0-D7相連，完成數(shù)據(jù)傳輸，使用單片機P2口的P2.5-P2.7與LCD1602的控制線RS/RW/EN相連，完成控制信號傳輸。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)與結(jié)論

隨著微處理器技術(shù)不斷提升和傳感器技術(shù)不斷發(fā)展，電子秤設(shè)計水平與工藝越來越完善。本論文基于單片機控制和稱重傳感器的基本框架設(shè)計出一種便攜式電子秤，實物如圖5所示，經(jīng)測試，該電子秤實現(xiàn)了預(yù)定的功能。

圖4 LCD1602液晶顯示電路

圖5 電子秤實際效果圖

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