一種便攜式電子秤設計與實現

占華林，馬李靜，熊香香

（江西科技師范大學，江西南昌，330013）

0 引言

本文采用微處理技術和傳感技術，提出一種用單片機控制的高精度智能電子秤設計方案。這種高精度智能電子秤體積小、計量準確、攜帶方便，集質量稱量功能與價格計算功能于一體，能夠滿足商業貿易和居民家庭的使用需求。

1 系統設計

本論文研究的便攜式電子秤的主要技術指標為：量程0～10kg；分度值0.005kg；誤差±0.005kg；功能：開機自檢、去皮、清零、中文液晶顯示、過載報警等。

在確定了開發體系的需求之后，對系統整體方案進行充分研究論證，決定采用單片機主控制器和重傳感器等主要部件構成的方案執行。其方案圖如圖1所示。

圖1 系統方案圖

工作原理：稱重傳感器感應被測重力，輸出微弱的毫伏級電壓信號。該電壓信號經過電子秤專用模擬/數字（A/D）轉換器芯片hx711對傳感器信號進行調理轉換。單片機讀取被測數據，進行計算轉換，在液晶屏上顯示出來。矩陣鍵盤用來實現校正稱重、計價等輸入功能。

2 硬件電路設計

2.1 STC89C52主控電路

STC89C52系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(1T)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。

2.2 稱重傳感器電路

根據本文設計要求，選用電阻應變式壓力傳感器作為電子秤稱重傳感器。電阻應變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應變片電纜線等組成，內部線路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產生變形時，電阻應變片（轉換元件）受到拉伸或壓縮應變片變形后，它的阻值將發生變化（增大或減小），從而使電橋失去平衡，產生相應的差動信號，供后續電路測量和處理。電阻應變式傳感器測量原理如圖2所示。

當垂直正壓力P作用于梁上時，梁產生形變，電阻應變片R1、R3受壓彎拉伸，阻值增加；R2、R4受壓縮，阻值減小。電橋失去平衡，產生不平衡電壓，不平衡電壓與作用在傳感器上的載菏P成正比，從而將非電量轉化成電量輸出。

圖2 稱重傳感器原理圖

2.3 HX711模數轉換電路

HX711是一款專為高精度電子秤而設計的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。

圖3 HX711模數轉換電路

稱重傳感器獲取的重量模擬信號經接口傳遞到24 位A/D轉換器芯片HX711進行A/D 轉換，將重量模擬信號轉換成數字信號，并送到STC89C52單片機進行處理。單片機與HX711之間IIC總線格式進行傳輸，P1.3連接HX711_SCK，完成時鐘信號傳輸，P1.2連接HX711_DT，完成數據信號傳輸。

2.4 液晶顯示電路

為方便觀看稱重數據，本論文采用LCD1602液晶顯示屏顯示數據，如圖4所示。使用單片機P0口的P0.0-P0.7上拉電阻的方法與LCD1602的D0-D7相連，完成數據傳輸，使用單片機P2口的P2.5-P2.7與LCD1602的控制線RS/RW/EN相連，完成控制信號傳輸。

3 系統實現與結論

隨著微處理器技術不斷提升和傳感器技術不斷發展，電子秤設計水平與工藝越來越完善。本論文基于單片機控制和稱重傳感器的基本框架設計出一種便攜式電子秤，實物如圖5所示，經測試，該電子秤實現了預定的功能。

圖4 LCD1602液晶顯示電路

圖5 電子秤實際效果圖

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