基于單片機的數字電子秤設計

王雯冬

遼寧錦州渤海大學工學院

基于單片機的數字電子秤設計

王雯冬

遼寧錦州渤海大學工學院

電子秤作為現代新型稱重儀器中的一種重要的形式，結合轉換和檢測相關技術以及信息處理技術。電子稱的中心控制單元是單片機，根據稱重傳感器從而實現A/D轉換，組成部分主要包括顯示電路、鍵盤和相關軟件。此系統設計了電子稱處理數據以及自動稱重。

電子稱 單片機 A/D

1 引言

測量物體自身的重量在人們的日常生活中十分普遍，所以電子秤的用處很普遍，作為稱重技術領域里面新型儀表電子秤的代表，電子秤在很多的領域中都發揮著很大的用途。本文電子稱的中心控制單元是單片機，通過軟件和硬件的設計從而達到智能稱重的目的，同時按照物體的重量進行轉變為食物所對應的熱量。本文在設計方面以高精確度，好穩定性為標準，保證成本不增加的情況下，根據單片機的相關技術，進而增強電子秤的一些新型功能，從而推動電子秤的進步與發展。

2 電子稱概述

物料計量在日常的生產中有著很大的應用。計量的工具中所包括的有稱重裝置以及衡器裝置。隨著工農業不斷的發展以及不斷地擴大商品的流通，對衡器的要求也已經逐漸增強，以往所用到的機械杠桿秤無法滿足工業自動化以及工業管理領域的需求。隨著近60年以來，因為傳感器技術以及計算機技術的飛速成長，電子稱重技術不斷地走向前端發展，同時代替了傳統的機械秤。特別是在這近70年初期中，由于出現了微處理機，從而推動了電子稱重技術的進步。現代稱重技術的特點主要是圍繞著準確高效，易操作，減少人為誤差等方面。稱重裝置除了包含重量數據的單體儀表以外，同時也是工業控制領域必不可少的一個部件。對工業自動化以及工業管理都有著推動的作用，在企業的管理中能夠增強產品的質量。

3 系統硬件設計

3.1 設計的基本思路

在秤盤上放置物體，傳感器就會接收到壓力，此時傳感器就會發生變形，因此緊隨著會導致阻抗也友生改變。另外運用激勵電壓也會出現改變，模擬信號將會輸出。模數轉換器會接收這個輸出的模擬信號，并且模擬信號經過了放大電路進行了放大。放大的信號會進行轉換，從而形成數字信號，該數字信號將會輸入到MCU運算器中，實現控制。按照鍵盤中的相關命令MCU和其他的就會在顯示器中輸出處理的結果。最后再把這種結果顯示出來，如圖1所示。

圖1 電子秤系統結構圖

3.2 A/D轉換器

模數轉換器主要是把輸入電壓信號向數字信號輸出進行的一種器件。考慮到在系統中，傳感器中輸出的信號同時都是模擬量，然而數字信號通常是單片機進行處理的，因此要進行生成的模擬信號向數字信號轉化的過程。而這個過程的轉換是通過A/D轉換器實現完成的，把外圍設備里面的模擬量向數字量進行轉換，最后再把結果傳到單片機中從而處理的過程是由單片機完成。

3.3 逐次逼近式A/D轉換器的工作原理

本文選擇的A/D轉換器是逐次逼近式A/D轉換器，它的組成部分主要包括了控制電路、比較器、寄存器、D/A轉換器等。根據比較的結果從而得出相應的數字量轉換，逐次逼近型A/D轉換器的比較實現是通過逐位比較寄存器中高位到低位。并且在這個轉換的過程中，主要的流程如下所示：

首先是將寄存器的每一位都自動做清零處理，當需要做轉換處理的時候，把最高位設成1，通過D/A轉換器實現轉換，對比轉換和輸入模擬量的結果，當發現輸入的模擬量是大于轉換的模擬量時候，那么就保留1，當發現輸入的模擬量是比轉換的模擬量比小的時候，那么不保留1，接著不斷地重復上面的過程，依次實現第二位到最低位的處理，接著寄存器里面的結果顯示的是輸入模擬量相應的數字量。

3.4 液晶顯示電路1602

1602選用的接口是通常使用的標準16腳，這16腳的具體介紹如表1所示。

表1 16引腳的具體介紹

3.5 接口電路

DM162液晶顯示模塊能夠與單片機AT89C51可以通過接口連接，接口電路如圖2所示。

圖2 DM-162液晶顯示模塊與AT89C51接口電路

4 系統軟件的設計

4.1 數據顯示模塊

顯示字符的實現是通過顯示子程序完成的，先是將8279的鍵盤顯示子程序進行調用。鍵盤顯示子程序的實現需要通過8279初始化命令完成實現，接著把寫顯示的命令輸出。在整個顯示的流程中延時子程序是必須要調用的。如果輸入通道的時候采集到的過程參數是新的，或者是有一個參數被儀表操作人員輸入了，這個時候示驅動程序模塊將會參與程序的調用。從而把現今的顯示數據以及顯示符號進行更新。

整個程序的核心部分是處理數據的子程序。數據處理程序的目的主要是為了對輸入值系數進行調整，從而將滿足量程要求的數據輸出來。此外還可以將A/D轉換后的采樣結果輸出來，這個轉換是十六進制數轉換為十進制數。

①系數調整

IN0的輸入值最大的是5V，當質量是10kg的時候相應的IN0值是4.8V，從而使得十六進制轉換十進制更加地便捷，并且系數也可以實現100倍的放大。同時這個過程是通過小數點位置的變化進行展現的。

②數制轉換

該部分主要進行的是進制的轉換，如果是二進制，那么左移一位代表著乘2倍，如果第四位進位第五位的時候，數字就會從8向16轉換。如果根據十進制進行數據的讀取，那么6就會丟失，因此要進行加6的處理，而這個操作是由6來完成的。

4.2 鍵盤管理模塊

鍵盤電路的設計實現部分選擇的矩陣式是4*4的，通過鍵盤編碼的形式能夠知道數字從0到9，字母從A到F，都有一一對應的鍵盤值，比如0對應的是OD8H，1對應的是0DOH，而2對應的是ODIH等。在鍵盤程序中能夠先對按鍵編碼進行判斷，接著按照編碼把鍵盤中所表示的數值發給存儲單元中，而且按鍵編碼和存儲單元中的值是一一對應的，然后再選擇相應的功能也可以進行數據處理，鍵盤管理模塊程序如圖3所示。

4.3 報警子程序

因為閾值需要通過鍵盤進行設置，因此需要設計報警電路，在報警電路部分的報警能夠是有聲的，也可以是有光的，對比處理顯示的結果和已經設置的閾值，當發現顯示的結果是大于設定的值的時候，就需要把P1中的0改成1，點亮發光二極管，蜂鳴器也可以產生相應的聲音。在這個過程中要設置比較的程序和清零處理的程序，報警子程序如圖4所示。

圖4 報警子程序

結語：由于電子秤有著豐富多樣的技術，在我們的生活中，電子秤的價格也很合理，所以在人們的日常生活中，電子秤幾乎成為了廚房的常見物件。關于電子秤的功能還需要得到不斷地改善。本文主要介紹了基于單片機的數字電子稱的設計，系統中圍繞著軟件和硬件方面進行展開。

[1] 馮春寶,陳文鑫,董炎峰,等.基于單片機的數字電子秤的設計與實現[J].重慶與世界:學術版,2015(7)

[2] 孫澤烽,盧雨情,胡靜.基于單片機的電子秤設計[J].科技創新導報,2013(28):19-19