一種簡易電子秤的設計

覃智廣+陳洪容+楊陽

摘 要：本設計以STC12C5A16S2單片機為控制器，通過電阻應變片采集到被測物體的重量并將其轉換成電壓信號，再經放大、A/D轉換等電路將信號送入到主控電路的單片機中，通過液晶顯示器顯示相應信息。該電子秤稱重范圍為5.00g～1000g，稱重誤差小于0.5g，本設計可以通過鍵盤控制，能隨時調節單價，顯示總價等信息，實現本設計的智能化，符合現代智能社會電子信息化的要求。

關鍵字：STC12C5A60S2單片機，電阻應變片，A/D轉換，電子秤

一、結構組成

本電子秤結構如圖1示，鐵質懸臂梁固定在支架上，支架高度不大于40cm，備有一個秤盤，懸臂梁上粘貼電阻應變片作為稱重傳感器。

二、控制方案設計

按照設計的功能要求，本設計由主控模塊、信號采集模塊、模數轉換模塊、按鍵模塊、顯示模塊、報警模塊等組成。其中數據采集通過信號采集模塊由壓力傳感器、信號的前級處理和A/D轉換部分完成。轉換后的數字信號送給主控模塊，并通過分析計算等處理，最后由顯示模塊顯示出來。系統組成框圖如圖2示。

三、 系統硬件設計

1、主控模塊

STC12C5A60S2片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期的單片機，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8051，但速度快8-12倍。內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換（250K/S），針對電機控制，強干擾場合。

2、信號采集模塊

用于信號采集的傳感器選用電阻應變片。電阻應變片是用于測量應變的元件。它能將機械構件上應變的變化轉換為電阻變化。應變片測量原理為：金屬絲的電阻值除了與材料的本身性質外，還與金屬絲的長度，橫截面積有關。將金屬絲粘貼在機械構件上，當構件受力變形時，金屬絲的長度和橫截面也隨著一同變化，進而發生電阻變化。其結構如圖3所示：

3、A/D轉換模塊

本設計選用HX711芯片的A/D轉換模塊。HX711是一款專為高精度稱重傳感器而設計的24位A/D轉換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩壓電源、片內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、響應速度快、抗干擾性強等優點，提高整機的性能和可靠性。其原理圖如圖4示。

4、鍵盤模塊

本設計要求能輸入所稱物品單價、去皮等功能，并能輸入相應數字，按鍵數量比較多，故選擇4x4的矩陣鍵盤來完成。

5、顯示模塊

本設計以數字形式顯示被稱物體的重量、單位等信息，所以我們選用帶字庫的LCD12864。帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64， 內置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示。

6、報警模塊

當被測物體超過了設計稱重范圍，系統能發出聲光報警，報警電路用一個發光二極管和一個直流蜂鳴器實現。

四、 軟件設計

根據設計要求，編寫系統程序，其主程序流程圖如圖5示。

五、小結

根據實際測試，該電子秤最大稱重超過1000g，最小為5g，誤差為0.1～0.3g，讀數準確可靠，達到了設計效果。

參考文獻

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作者簡介：

覃智廣（1978年4月-），男，壯族，四川宜賓，工程碩士，講師，主要從事機電一體化、自動控制方向的教學科研endprint