快遞便攜伸縮式電子秤的設(shè)計(jì)

顧鑫鳴　張實(shí)　張浩澤　吳永強(qiáng)　劉軍

摘 要：文章針對(duì)快遞員設(shè)計(jì)了一款便攜伸縮式電子秤，采用單片機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)，稱重顯示信息遠(yuǎn)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(jiǎn)便，便于快遞員攜帶。經(jīng)實(shí)際測(cè)試表明，測(cè)量準(zhǔn)確度高、可靠性高、抗干擾能力較強(qiáng)，可在快遞領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電子稱；單片機(jī)；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(lái)稱物件，由于需要人工用手提拉物件，對(duì)于過(guò)重的物件，顯得力不從心，而且由于人手臂無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間提拉物件，故會(huì)造成稱量不準(zhǔn)的情況發(fā)生。因此設(shè)計(jì)一款輕便且便于攜帶的電子秤可使快遞員取快遞時(shí)對(duì)物件進(jìn)行精確的計(jì)量，同時(shí)還可提高快遞員工作效率。

1 便攜式電子稱的稱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

便攜式電子稱的稱體結(jié)構(gòu)布局示意圖如圖1所示。

便攜式電子稱的稱體實(shí)物制作如圖2所示，有機(jī)玻璃板長(zhǎng)150mm，寬100mm，高15mm。連接螺栓采用M8。螺柱使用M3。連接玻璃板長(zhǎng)寬均為40mm，高15mm。通過(guò)外接杜邦線延長(zhǎng)電路板與稱體的距離，便于稱量大物件時(shí)顯示屏不被遮擋。在電路板上接上功能按鈕、單片機(jī)、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(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)的選擇

單片機(jī)的選擇在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要，需要滿足大內(nèi)存、高速率、通用性、價(jià)格便宜等要求，由于ST89C52是一個(gè)低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)，本電子稱選擇ST89C52作為整個(gè)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(yīng)變式傳感器中的應(yīng)變式壓力傳感器。應(yīng)變式壓力傳感器是一種受力后會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻發(fā)生變化，可以將壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)用于測(cè)量過(guò)重物件的設(shè)計(jì)目的。

2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換芯片

A/D轉(zhuǎn)換芯片采用市面上比較成熟的HX711型號(hào)24位A/D轉(zhuǎn)化器芯片。本款芯片包含了其他同類芯片沒(méi)有的穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時(shí)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(yīng)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(shí)更加可靠。本芯片與后端的ST89C52單片機(jī)的連接和編程都十分簡(jiǎn)單。控制信號(hào)全部由管腳進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，不需要對(duì)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(guān)。擁有通電自動(dòng)復(fù)位功能，能夠簡(jiǎn)化開機(jī)初始化過(guò)程。A/D轉(zhuǎn)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(jī)及 AD 轉(zhuǎn)換芯片及液晶顯示器所需供電電壓均為 5V，本設(shè)計(jì)采用USB供電方式，USB 接口供電方便程序調(diào)試，電源接口處加上LCD 電源指示燈，用來(lái)判定電源是否正常工作。系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)如圖4所示。

2.4 單片機(jī)控制電路

系統(tǒng)主控電路由STC89C52單片機(jī)及晶振電路和復(fù)位電路組成，該電路作為整個(gè)系統(tǒng)功能實(shí)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(diǎn)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(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件通過(guò)uVision keil4進(jìn)行編譯。keil是由Keil Software公司出品的一款能夠用于在單片機(jī)上進(jìn)行C語(yǔ)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(shì)。程序包括開機(jī)自檢程序、初始化程序、按鍵檢測(cè)程序、A/D轉(zhuǎn)化程序、數(shù)據(jù)處理程序、報(bào)警程序及顯示程序。

在程序編譯過(guò)程中，使用模塊化處理，這樣可以使程序在一體化的同時(shí)，具備結(jié)構(gòu)清楚、易讀的優(yōu)點(diǎn)，也便于后期的修改與調(diào)試。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖7所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用單片機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)，為快遞員設(shè)計(jì)了這款便攜式電子秤，稱重顯示信息遠(yuǎn)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(jiǎn)便，便于快遞員攜帶。經(jīng)實(shí)際測(cè)試表明，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可在快遞領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：顧鑫鳴（1996-），男，浙江舟山人，機(jī)電專業(yè)。

張實(shí)（1995-），男，浙江寧波人，機(jī)電專業(yè)。

張浩澤（1993-），男，浙江寧波人，機(jī)電專業(yè)。

吳永強(qiáng)（1996-），男，天津人，機(jī)電專業(yè)。

劉軍（1969-），女，遼寧大連人，教授，主要從事機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)及機(jī)械CAD方面的科研和教學(xué)工作。