研制了一種采用節能環(huán)保太陽(yáng)能電池供電和HY11P52單片機控制的節能電子秤，給出了系統設計框圖及 部分設計參數.試驗結果表明，該節能電子秤能耗小，光能轉化效率高，在家用日光燈光照明下就能實(shí)現高精 度測量，方便且環(huán)保節能.

單片機具有低成本、低功耗的突出優(yōu)點(diǎn)，提出了單片機的電子秤設計，但是該設計 是采用化學(xué)電池供電，而且目前市場(chǎng)上使用的電子 秤大都采用外部供電或化學(xué)電池供電，不僅浪費能 源，而且還會(huì )給環(huán)境造成污染.基于這兩類(lèi)供電方 式存在的不足，參考提出的太陽(yáng) 能電子衡器的設計，采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統供電，設計一款新型的太陽(yáng)能電子秤，并進(jìn)行試 驗，以期為相關(guān)應用提供參考.

1.系統的基本結構

本太陽(yáng)能電子秤系統由控制核心、LCD顯示、 太陽(yáng)能供電和稱(chēng)量檢測等4個(gè)模塊組成（圖1). 太陽(yáng)能供電模塊由30 mm x40 mm太陽(yáng)能電池板和 上電電路構成，采用間隙供電工作方式；控制核心 使用臺灣宏康單片機HY11P52控制芯片；稱(chēng)量顯 示采用LCD顯示模塊，該模塊無(wú)輻射，低耗能， 散熱??；稱(chēng)量檢測模塊由4個(gè)金屬應變型壓力傳感 器構成，分別與單片機的4對I/O 口連接，構成電阻橋，實(shí)現壓力的非電量轉變成電信號.

2.系統硬件設計及原理

2. 1太陽(yáng)能上電電路

上電電路（圖2)是系統供電電路，為了確保 上電電路的正常工作，太陽(yáng)能電池板必須能提供平 均每秒20 ~ 60 uA的電流和3. 0 ~ 3. 6 V的電壓； 當室內的光照強度為120 lx時(shí)，就能夠使太陽(yáng)能電子秤進(jìn)入到跑“-”待稱(chēng)量狀態(tài)；三極管Q1起到屏蔽漏電電流作用，能防止漏電電流導致電路無(wú)法 進(jìn)入正常狀態(tài).采用電源管理芯片，上電電路中的 儲能大電容根據太陽(yáng)能板提供的電流而定，必須采 用品質(zhì)比較好的電解電容，以減小漏電電流；在光 照強度不小于120 lx的條件下，實(shí)現短路電流大于 40 uA、工作電壓大于3 V、開(kāi)路電壓大于4 V.

2.2稱(chēng)量檢測電路

稱(chēng)量檢測電路的結構圖如圖3. 4個(gè)金屬應變 型壓力傳感器組成一個(gè)電阻橋，VDD-VSS是供電 端，S +和S-為傳感器輸出的壓力信號，經(jīng)過(guò)128 倍的運算放大，輸入到控制芯片模數轉換器（An-alog to digital converter, ADC)端口.

2.3單片機控制電路和顯示電路

單片機控制電路和顯示電路（圖4),以 HY11P52為核心控制芯片，此芯片內嵌2 kHz的高 精度ADC. ACM、AVSS和DVSS分別為參考地、 模擬地和數字地，模擬地和數字地為一點(diǎn)連接，且 參考地與模擬地之間加瓷片電容穩定參考地；VD- DA為芯片內部低壓降穩壓器電源輸出，供給控制 芯片使用；FM24C02是儲存芯片，用來(lái)保存標定 值，AI0和AI1是應變傳感器信號輸入端，AI2是 基準電源輸入點(diǎn)，通過(guò)內部電壓泵產(chǎn)生3V的LCD 驅動(dòng)電壓；COMO~COM3等用來(lái)驅動(dòng)LCD; SEG2- SEG12為顯示信號線(xiàn)。

3.系統軟件設計及流程圖

3.1系統主程序

系統主程序流程圖如圖5.系統啟動(dòng)后，進(jìn)入 上電初始化，傳感器的壓力信號經(jīng)過(guò)ADC后，根 據稱(chēng)量質(zhì)量進(jìn)入待機或稱(chēng)量工作狀態(tài)，當稱(chēng)量質(zhì)量 小于5 kg，表明沒(méi)有稱(chēng)量任務(wù)，系統進(jìn)入低功耗待 機狀態(tài)；大于5 kg，則表明有稱(chēng)量任務(wù)，系統進(jìn)入 稱(chēng)量狀態(tài)，顯示稱(chēng)量質(zhì)量，每隔0.25 s進(jìn)行ADC.

3.2上電初始化

上電初始化（圖6)實(shí)際上是檢測太陽(yáng)能供電 電壓，確保太陽(yáng)能供電電壓達到一定值.當檢測到 電池電壓小于3 V時(shí)，進(jìn)入1 s喚醒，大于3 V時(shí)， 初始化顯示，完成上電初始化.

3.3稱(chēng)量工作模式

稱(chēng)量工作模式（圖7)包括稱(chēng)量任務(wù)和標定質(zhì) 量?jì)蓚€(gè)過(guò)程.此時(shí)芯片ADC以2 kHz頻率工作， 每0.25 s對傳感器信號進(jìn)行兩次轉換，每?jì)纱?/span> ADC取第2個(gè)數據，并與之前4次數據的滑動(dòng)平 均值比較進(jìn)行穩定性判斷，如果不穩定，顯示當前 的質(zhì)量，進(jìn)入下一個(gè)轉換過(guò)程；如果數據穩定，說(shuō) 明已得到稱(chēng)量質(zhì)量的信息，穩定顯示3 ~ 5 s后， 進(jìn)入待機模式；也能通過(guò)按鍵進(jìn)入標定質(zhì)量過(guò)程。

4.樣機試驗

依據上述的硬件和軟件設計原理，制成太陽(yáng)能電子秤樣機（圖8)，控制芯片和LCD顯示焊在一 塊板子上.在室內日光燈照射下大約2 ~ 3 min，系 統開(kāi)始啟動(dòng)，進(jìn)入跑“-”待稱(chēng)量狀態(tài).圖9是 太陽(yáng)能電子秤樣機稱(chēng)量試驗示意圖，當稱(chēng)量人站上 該電子秤以后，LCD顯示的數字從小到大逐漸增 加，穩定后閃爍3次，顯示最終稱(chēng)量結果.得到的數據與用其他稱(chēng)量方式的得到數據一致，驗證了系 統設計的正確性.

5.結論

本研究的太陽(yáng)能電子秤電路簡(jiǎn)潔實(shí)用，采用太 陽(yáng)能電池板供電，不僅功耗低而且方便環(huán)保節能. 與之前的設計相比，本設計更為詳細，控 制芯片更為通用，采用其它的方法調校和改 進(jìn)后，該機能實(shí)現高精度的測量，具有非常廣闊的 應用前景.