基于單片機控制的電子秤的設計

摘 要：電子秤是現(xiàn)代的生產生活中不可或缺的測量儀器，采用AT89C2051單片機進行了電子秤的設計，在計量的精度和穩(wěn)定性等方面都能很好的滿足國家電子秤標準的要求，并且設計操作簡單，價格低廉。同時，對硬件進行少量的擴展與軟件修改便能夠設計出高性能的專用計量裝置，能夠滿足各行業(yè)對于現(xiàn)代電子衡器的應用需求。

關鍵詞：電子秤；單片機；AT89C2051；89C2051

1 概述

稱重裝置目前已經普遍應用到國民經濟的各個領域，并且對稱重儀表的要求也越來越高，例如儀表要求具有更高的抗干擾能力和更高的精度[1-2]。早期，電子秤一般是通過模擬電路來實現(xiàn)的，并且隨著電子技術的發(fā)展和數(shù)字芯片價格的逐漸降低，模擬控制已經慢慢被數(shù)字控制替代，而電子秤設計的模式也大多轉變?yōu)橐晕⑻幚砥鳛楹诵牡哪Ｊ?，其精度與可靠性也都有明顯的提高[3]。

本文以89C2051單片機為基礎，設計了一款電子秤系統(tǒng)。

2 基于單片機控制的電子秤系統(tǒng)的總體設計

電子秤的工作原理是，當把物體放到秤盤上時，物體的壓力傳到傳感器，使傳感器產生形變，導致其阻抗的改變，這樣會使激勵電壓發(fā)生改變，從而輸出一個不斷變化的模擬信號。此信號在經由放大電路放大之后輸入模數(shù)轉換器，轉換成方便進行處理的數(shù)字信號，再輸出到基于89C2051的MCU運算控制單元。MCU就能根據(jù)鍵盤的命令和程序把得到的結果輸出至顯示器進行結果的顯示。

3 系統(tǒng)的硬件設計

3.1 前端處理器設計

前端處理器采用了基于INA126的放大器與濾波電路，電路圖如圖1所示。

電路中Rg為滑動變阻器，可以通過Rg阻值的調節(jié)來改變放大器的放大倍數(shù)，對較微小的信號Vi1和Vi2進行分別放大以后從INA126第6腳輸出。若A/D轉換器的電壓輸入變化范圍為-2V到+2V，傳感器輸出電壓的范圍在0到20mV左右，則放大器放大倍數(shù)就可達到200到300倍左右。由于ADC0809對于高頻的干擾不敏感，因此濾波電路主要是針對工頻以及其低次諧波所引入的干擾，所以壓力信號的變化緩慢，從而可以把濾波電路的頻率做得很低。由于壓力傳感器的輸出電壓信號在毫伏級，因此對于運算放大器的要求較高。

3.2 A/D轉換器設計

A/D轉換器采用了ADC0809。ADC0809是一種采樣頻率是8位的、按照逐次逼近的原理進行模數(shù)轉化的芯片[4]。它的內部設置了一個8通道的多路開關，因此能夠根據(jù)地址碼對譯碼之后的信號進行鎖存，再選通八個單斷模擬輸入信號其中的一個信號進行A/D轉化。

ADC0809采用雙列直插式的封裝方式，芯片的外部共有28個引腳，如圖2所示。

3.3 系統(tǒng)電源設計

電源電路采用基于LM7805的輸出電壓為+5V輸出電流為1.5A的穩(wěn)壓電源。它包括橋式整流電路Dl到D4，電源變壓器B，防止自激電容C2、C3，濾波電容Cl、C3及一個固定式的三端穩(wěn)壓器78L05，電路搭建簡捷方便。電源電路如圖3所示。

4 系統(tǒng)的軟件設計

系統(tǒng)軟件由七個模塊構成，分別是：主程序模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊、計價模塊、顯示模塊、打印模塊和條碼掃描模塊。

①主程序模塊。此模塊主要進行系統(tǒng)和可編程芯片初始化以及對各模塊進行按需調用與管理。

②數(shù)據(jù)處理模塊。此模塊主要完成數(shù)據(jù)采集處理。工作時首先開啟A/D轉換過程，之后再進行連續(xù)5次中斷等待，并讀取每次中斷對應的BCD碼存儲到內部RAM單元中。

③通信模塊。此模塊主要進行串行口初始化及數(shù)據(jù)格式和傳輸波特率設置， 之后把采集得到的數(shù)據(jù)傳到PC，實現(xiàn)信息的網(wǎng)絡化管理。

④計價模塊。主要是實現(xiàn)對貨物進行去皮、計價和累加等功能。

⑤顯示模塊。此模塊主要完成對各級菜單及貨物的單價、重量、總價等的參數(shù)值進行顯示。

⑥打印模塊。主要完成對購物清單的打印等功能。

⑦條碼掃描模塊。此模塊是一個附加模塊，主要是將條碼掃描器的輸入轉化為貨物的名稱和單價等參數(shù)。

5 系統(tǒng)的性能測試

在進行實際的設計過程中，首先進行了軟件仿真，然后實際制作電路模型。在電路中輸入程序，進行了實物的調試，并對液晶顯示電路亮度等，實際測試與數(shù)據(jù)分析表明，此電子秤系統(tǒng)精度較高，穩(wěn)定性良好。

6 結束語

由于AT89C2051單片機的價位較低，但性能較好，開發(fā)容易，因此基于此類型的單片機進行系統(tǒng)設計和開發(fā)。系統(tǒng)中此單片機用于A/D轉換后傳感器的傳輸數(shù)據(jù)的接收和BCD碼的轉化，經此轉換后再送到操作面板的顯示器進行實時的顯示。

此基于單片機的電子秤系統(tǒng)集微處理技術、傳感器技術和數(shù)字顯示技術等于一體，靈敏性好，準確度高，使用簡單方便并且稍加擴展，能夠具有更廣泛的推廣和應用價值。

參考文獻

[1]任治斌.MCS51單片機在電子皮帶秤自動化中的應用，現(xiàn)代電子技術，2005，（14）：73-74.

[2]肖奇軍等.智能電子稱重系統(tǒng)，肇慶學院學報，2005，26（2）：51-53.

[3]陳安.PIC單片機在超市收銀臺自動傳送帶中的應用，工業(yè)控制計算機，2004，17（8）：43-44.

[4]賈轉紅.PC機與多臺單片機實時通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，微計算機信息，2007，（1）：143-145.

作者簡介：王鋒（1983-），男，碩士，助理工程師，河北樂亭人，研究方向為網(wǎng)絡拓撲控制與優(yōu)化，網(wǎng)絡安全，云計算等。

徐洪 （1983-），男，碩士，工程師，研究方向為無線傳感器網(wǎng)絡、網(wǎng)絡故障診斷等。