快遞便攜伸縮式電子秤的設計

顧鑫鳴　張實　張浩澤　吳永強　劉軍

摘 要：文章針對快遞員設計了一款便攜伸縮式電子秤，采用單片機技術與傳感器技術，稱重顯示信息遠離稱體，便于稱量較大體積物件，且整體重量輕、體積小、使用簡便，便于快遞員攜帶。經(jīng)實際測試表明，測量準確度高、可靠性高、抗干擾能力較強，可在快遞領域推廣應用。

關鍵詞：電子稱；單片機；便攜；伸縮式

引言

目前快遞員都是采用隨身攜帶的彈簧秤來稱物件，由于需要人工用手提拉物件，對于過重的物件，顯得力不從心，而且由于人手臂無法長時間提拉物件，故會造成稱量不準的情況發(fā)生。因此設計一款輕便且便于攜帶的電子秤可使快遞員取快遞時對物件進行精確的計量，同時還可提高快遞員工作效率。

1 便攜式電子稱的稱體結構設計

便攜式電子稱的稱體結構布局示意圖如圖1所示。

便攜式電子稱的稱體實物制作如圖2所示，有機玻璃板長150mm，寬100mm，高15mm。連接螺栓采用M8。螺柱使用M3。連接玻璃板長寬均為40mm，高15mm。通過外接杜邦線延長電路板與稱體的距離，便于稱量大物件時顯示屏不被遮擋。在電路板上接上功能按鈕、單片機、顯示屏等，使操作和顯示集中在一起，便于使用。稱重范圍0～100KG。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 單片機的選擇

單片機的選擇在整個系統(tǒng)設計中至關重要，需要滿足大內存、高速率、通用性、價格便宜等要求，由于ST89C52是一個低功耗、高性能CMOS 8位單片機，本電子稱選擇ST89C52作為整個系統(tǒng)的主控芯片。

2.2 數(shù)據(jù)采集模塊

2.2.1 稱重傳感器

根據(jù)本電子秤的使用情況，傳感器選用電阻應變式傳感器中的應變式壓力傳感器。應變式壓力傳感器是一種受力后會產(chǎn)生機械形變，從而使電阻發(fā)生變化，可以將壓力轉化為電信號的結構型傳感器。選用的傳感器為CC17100，可以承受較大的壓力（100KG），符合本設計用于測量過重物件的設計目的。

2.2.2 A/D轉換芯片

A/D轉換芯片采用市面上比較成熟的HX711型號24位A/D轉化器芯片。本款芯片包含了其他同類芯片沒有的穩(wěn)壓電源、片內時鐘振蕩器等外圍電路元件。并且具有良好的抗干擾性、較快的響應速度、較高的集成度。提高了電子秤的綜合性能，使得電子秤在降低成本的同時更加可靠。本芯片與后端的ST89C52單片機的連接和編程都十分簡單。控制信號全部由管腳進行驅動，不需要對寄存器額外編程。通道A和通道B都可以作為輸入選擇開關。擁有通電自動復位功能，能夠簡化開機初始化過程。A/D轉換電路如圖3所示。

2.3 系統(tǒng)電源電路

由于該系統(tǒng)中單片機及 AD 轉換芯片及液晶顯示器所需供電電壓均為 5V，本設計采用USB供電方式，USB 接口供電方便程序調試，電源接口處加上LCD 電源指示燈，用來判定電源是否正常工作。系統(tǒng)電源電路設計如圖4所示。

2.4 單片機控制電路

系統(tǒng)主控電路由STC89C52單片機及晶振電路和復位電路組成，該電路作為整個系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心單元，其連接方式如圖5所示。

2.5 液晶顯示模塊

采用點陣字符型 LCD 液晶顯示，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內容豐富等特點，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件。液晶顯示接口電路如圖6所示。

3 系統(tǒng)軟件設計

本設計系統(tǒng)軟件通過uVision keil4進行編譯。keil是由Keil Software公司出品的一款能夠用于在單片機上進行C語言軟件開發(fā)的系統(tǒng)，在代碼生成效率上有著巨大的優(yōu)勢。程序包括開機自檢程序、初始化程序、按鍵檢測程序、A/D轉化程序、數(shù)據(jù)處理程序、報警程序及顯示程序。

在程序編譯過程中，使用模塊化處理，這樣可以使程序在一體化的同時，具備結構清楚、易讀的優(yōu)點，也便于后期的修改與調試。系統(tǒng)軟件設計流程圖如圖7所示。

4 結束語

采用單片機技術與傳感器技術，為快遞員設計了這款便攜式電子秤，稱重顯示信息遠離稱體，便于稱量較大體積物件，且整體重量輕、體積小、使用簡便，便于快遞員攜帶。經(jīng)實際測試表明，具有測量準確度高、可靠性高、抗干擾能力強等優(yōu)點，可在快遞領域推廣應用。

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作者簡介：顧鑫鳴（1996-），男，浙江舟山人，機電專業(yè)。

張實（1995-），男，浙江寧波人，機電專業(yè)。

張浩澤（1993-），男，浙江寧波人，機電專業(yè)。

吳永強（1996-），男，天津人，機電專業(yè)。

劉軍（1969-），女，遼寧大連人，教授，主要從事機械優(yōu)化設計及機械CAD方面的科研和教學工作。