本文介紹了一種基于單片機的集教學(xué)、實(shí)訓、科研為一體的電子稱(chēng)的設計。該設計以STC89C52單片機為主要控制核心， 可實(shí)現去皮，清零,計價(jià),金麴累加，超重聲光報警等功能。利用電阻應變片搭建惠斯通電橋自制了稱(chēng)重傳感器進(jìn)行數據采集，通過(guò) HX711和LCD1602芯片進(jìn)行數據的AD轉換和顯示。通過(guò)檢測數據表明，本自制電子秤具有測量精度高，性能穩定的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)因其 制作簡(jiǎn)單和操作快捷等特點(diǎn)，可作為一個(gè)典型教學(xué)樣板更好地服務(wù)于廣大單片機愛(ài)好者和學(xué)生的教學(xué)、實(shí)訓等環(huán)節。

0.引言

電子秤是日常生活和工作中最為常用的電子器件，廣 泛應用于大中小型商場(chǎng)、超市，家庭，工業(yè)包裝、倉儲運輸 等領(lǐng)域叱基于"能力為本”的教育理念，為增強學(xué)生單片機 學(xué)習積極性，提高實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)，本文提出一 個(gè)自制稱(chēng)重傳感器的電子秤設計。

1.電子秤硬件設計方案

該電子秤的設計應滿(mǎn)足：可設置單價(jià)（元/克），可計算 物品金額并實(shí)現金額累加；電子秤稱(chēng)重范圍5.00g~500g; 誤差精度小于0,5g;以克(g)為單位，數字顯示被稱(chēng)物體的 重量;還應具有去皮和超重報警等功能。要求稱(chēng)重傳感裝 置自制（不能使用商用電子稱(chēng)的稱(chēng)重裝置）,硬件電路板需 動(dòng)手焊接或制成PCB板。電子秤的外形結構如圖1所示。

電子秤原理：當重物放在秤盤(pán)上時(shí)，自制稱(chēng)重傳感器 的鐵質(zhì)懸臂梁因受到外力而發(fā)生形變，安裝在懸臂梁上的 電阻應變片將該應變轉換 為對應的電信號傳遞給電 子秤硬件電路板pi。該模擬 量信號經(jīng)由硬件電路板上 的A/D模塊轉換為數字量 信號傳遞給控制核心——

單片機，進(jìn)行稱(chēng)重數據的 運算、處理及其顯示。

1.1電子秤總體設計 方案

電子秤應具有的功能有:稱(chēng)重數據采集、數據處理、數 據輸入和數據顯示等，通過(guò)論證分析，本電子秤的總體設 計方案圖，如圖2所示。

1.2硬件元器件選型

1.2.1單片機選型STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一 種低功耗、高性能的8位微控制器。高性?xún)r(jià)比、高靈活性、 強抗干擾力等優(yōu)點(diǎn)使其在嵌入式控制系統和教學(xué)實(shí)訓中 得到了廣泛的應用。

1.2.2稱(chēng)重傳感器選擇稱(chēng)重傳感器是將物體的重量 信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置，它的設計將直接 影響電子秤的性能優(yōu)劣，是自制電子秤最為關(guān)鍵的部件。

從精度、可靠性、經(jīng)濟性、可操作性等方面考慮，本設 計將采用自制電阻應變式稱(chēng)重傳感器。電阻應變式壓力傳 感器是目前應用最廣的一種稱(chēng)重傳感器，主要由電阻應變 片和金屬彈性元件組成。通過(guò)將4個(gè)應變片引線(xiàn)連接成惠 更斯電橋后，利用應變膠將電阻應變片粘貼在懸臂梁上來(lái) 實(shí)現，惠更斯電橋如圖3所示[4)。

稱(chēng)重時(shí)，當金屬彈性元件受力產(chǎn)生變形時(shí)，電阻應變 片受壓彎拉伸，阻值變化,從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應 的差壓信號，從而將物品重量信號轉化成電量輸出。

1.2.3 AD轉換芯片HX711具有抗干擾能力強、

可靠性高、響應速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是一款專(zhuān)為高 精度電子秤而設計的24位A/D轉換器芯片。本設計將 選用HX711A/D轉換器芯片。

1.2.4數字顯示與傳統數碼管相比,LCD1602液 晶顯示模塊具有功耗低、體積小、顯示穩定、顯示內容 豐富等特點(diǎn)，是單片機應用設計中最常用的信息顯示 器件。本設計將選用LCD1602液晶顯示模塊。

基于上述設計選擇，本設計將以STC89C52單片 機為控制核心實(shí)現數據處理，采用24位AD轉換芯 片HX711對傳感器采集到的模擬量進(jìn)行AD轉換，轉 換后的數據送到STC89C52單片機進(jìn)行處理，數據顯 示由LCD1602液晶實(shí)現。電子秤硬件電路設計如圖4 所示。

2.電子秤軟件程序設計

本電子稱(chēng)設計編譯環(huán)境為keilUV4，采用C語(yǔ)言 編程。軟件編程主要包括：初始化，按鍵檢測，數據采 集、數據處理及顯示幾個(gè)部分'主程序流程圖如圖5 所示。

3.設計實(shí)物及結果測試

3.1設計實(shí)物

本電子秤總體設計實(shí)物如圖6所示，電子秤硬件 電路板制作實(shí)物如圖7所示。

3.2測試結果

表1數據說(shuō)明，通過(guò)一系列功能測試，本自制的電子秤,可通按鍵最終實(shí)現去皮，清零，計價(jià)，金額累加，超重聲 光報警等功能，誤差率可控制在0.38%左右，且可實(shí)現穩定定快速的數據處理及顯示。

4.結論

本自制電子秤可實(shí)現去皮，清零，計價(jià)，金額累加，超 重聲光報警等功能。具有測量精度高，性能穩定，制作和操 作簡(jiǎn)單快捷等優(yōu)點(diǎn)，作為一個(gè)典型案例非常適合于廣大單 片機愛(ài)好者和學(xué)生的教學(xué)、實(shí)訓等環(huán)節。