本文以實(shí)現基于GSM通信模塊的數字電子稱(chēng)為目的，采用以STC15F2K61S2單片機為主控芯片，外圍附加稱(chēng) 重電路、顯示電路、報警電路、鍵盤(pán)電路、GSM通信模塊等構成智能稱(chēng)重系統的系統設計方法，結合實(shí)驗室測試樣品 的方法，得出所設計電子稱(chēng)功能穗定，且誤差在2%以?xún)取?/span>

稱(chēng)重計量器件在人們的生活中隨處可見(jiàn)，早期稱(chēng)重計量 器件主要以秤砣等物理方式進(jìn)行，然而隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā) 展，電子稱(chēng)漸漸地出現了，隨著(zhù)智能芯片的發(fā)展，數字電子稱(chēng) 技術(shù)正向著(zhù)基于傳感器與主控核心的數顯電子稱(chēng)的方向發(fā) 展，目前人們在設計電子秤系統時(shí)大量地采用集成芯片，因 此電子秤系統巳經(jīng)擺脫了以往的電子模式，正趨向智能化多 元化方向發(fā)展。關(guān)于數宇電子稱(chēng)的研究與應用，目前大部分 數字電子稱(chēng)還停留在單機工作的模式上，雖然部分智能電子 稱(chēng)通過(guò)藍牙與智能設備相連，但市面上還沒(méi)有通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn) 行聯(lián)網(wǎng)的數字電子稱(chēng)。為了讓智能的數字電子稱(chēng)能夠在沒(méi)有 WiFi或網(wǎng)絡(luò )條件較差的情況下能夠聯(lián)網(wǎng)，作者以網(wǎng)絡(luò )覆蓋較 廣的GSM通信為基礎，設計并實(shí)現了基于GSM通信模塊的 數宇電子稱(chēng)系統，本系統可將電子稱(chēng)獲取的信息通過(guò)GSM 通信模塊發(fā)送到客戶(hù)手中，客戶(hù)能夠遠程獲取電子稱(chēng)信息， 了解貨物重量，并與電子稱(chēng)進(jìn)行交互，實(shí)現數宇電子稱(chēng)與遠 程用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò )交互。

1.設計思想

文中以一臺量程為0~5 kg的電子稱(chēng)為原型，由于壓力傳 感器輸出的電量是模擬量，數值比較小達不到A/D轉換接收 的電壓范圍，所以送A/D轉換之前要對其進(jìn)行前端放大、整 形濾波等處理，最后將A/D轉換的結果送單片機進(jìn)行數據處 理并顯示，其數據顯示部分采用LCD顯示。

作為一款以GSM通信模塊為網(wǎng)絡(luò )載體的智能型產(chǎn)品，作者在設計時(shí)考慮使用低功耗高效率的MCS51單片機作為產(chǎn) 品的控制核心系統框圖如圖1所示，本文采用STC15F2K61S2 單片機作為控制核心曰，GSM通訊模塊采用西門(mén)子的TC35PI。

2.控制核心及傳感器

多功能網(wǎng)絡(luò )環(huán)境監測系統的控制核心主要是對傳感器 采集到的數據進(jìn)行處理、數據顯示及與GSM通信，要實(shí)現這 樣的功能使用51系列單片機便可滿(mǎn)足，本文使用 STC15F2K61S2單片機，作為主控核心。單片機除了處理本地 數據外，還需要通過(guò)串口與GSM模塊進(jìn)行通信。系統功能框 圖如圖1所示。

電阻應變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應變片電纜 線(xiàn)等組成，內部線(xiàn)路采用惠更斯電橋，當彈性體承受載荷產(chǎn) 生變形時(shí)，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(fā)生變化（增大或減?。?，從而使電橋失去 平衡,產(chǎn)生相應的差動(dòng)信號，供后續電路測量和處理％通過(guò) 圖2可知，當壓力作用于傳感器上方時(shí)，由于變形，R1 R3的 阻值會(huì )增大;的阻值會(huì )減小，導致電橋不平衡而產(chǎn)生了 電勢差，這個(gè)壓差與所受的力成一定比例，根據比例可將壓力與電壓進(jìn)行等價(jià)，處理后得出質(zhì)量。

文中采用HX711芯片作為電子稱(chēng)的數據處理芯片，主 要通過(guò)該芯片完成壓力傳感器的數值的處理及模數轉換。 HX711是一款電子稱(chēng)專(zhuān)用的模數轉換芯片，它內部集成了穩 壓電源、時(shí)鐘振蕩器等，它擁有較高的集成度，使用可靠性 高，成本低’同時(shí)電路設計較簡(jiǎn)單。

主控芯片與HX711相連需要査看芯片手冊，了解管腳 功能后再進(jìn)行操作，作者通過(guò)芯片手冊了解到，該芯片與單 片機的連接較簡(jiǎn)單，單片機的管腳可直接驅動(dòng)芯片的控制信 號，不需要對芯片進(jìn)行編程。壓力傳感器的數值通過(guò)A或B 通道進(jìn)入芯片，芯片內部的放大電路會(huì )將壓力傳感器傳來(lái)的 數值進(jìn)行增益。值得一提的是HX711內部有穩壓電源可直 接給模數轉換器供電，不需要額外的給芯片增加電源，大大 地簡(jiǎn)化了模數芯片的電路設計,其電路圖如圖3所示。

GSM通信模塊采用模塊支持RS232串口和LVTTL串 口，并帶硬件流控制，支持5-24 V的超寬工作范圍'使得本 模塊可以非常方便的與單片機進(jìn)行連接，從而給提供包括語(yǔ) 音、短信和GPRS數據傳輸等功能在使用GSM模塊時(shí)由 開(kāi)發(fā)者編寫(xiě)一套通信協(xié)議，用戶(hù)可根據通信協(xié)議的要求，本 系統發(fā)送短信，如“zhongliang”，智能電子稱(chēng)會(huì )根據用戶(hù)發(fā)送 的信息，向用戶(hù)手機（開(kāi)發(fā)者預設的號碼）發(fā)送質(zhì)量信息。

文中使用德國西門(mén)子工業(yè)GSM模塊TC35i模塊，該模塊 由STC89C52RC單片機、GTM900-B模塊組成所設計的電 子稱(chēng)的主控芯片通過(guò)串口與TC35i模塊的單片機進(jìn)行串口通 信，完成收、發(fā)指令的操作。STC系列單片機通過(guò)+5 V、GND、 TXD、RXD4個(gè)排針下載程序,4個(gè)排針為單片機的TTL接口， 使用時(shí)，系統主控芯片（上位機)通過(guò)此端口選擇和單片機通 訊或GSM通訊。該模塊SIM卡座在GSM模塊下邊，安裝SIM卡即可使用，引腳連接示意圖如圖4所示。

3.系統軟件設計

系統主函數主要完成系統程序的所有功能，由于采取結 構化的設計方式，主函數的編碼相對較少，主要是對函數的調 用。程序開(kāi)始執行時(shí)，首先進(jìn)行初始化，當初始化完成后，調用 模數轉換函數，通過(guò)處理讀取壓力傳感器的數據再通過(guò)矩 陣鍵盤(pán)掃描函數，讀取單價(jià)，將處理后的壓力傳感器的數據與 單價(jià)進(jìn)行處理，得出金額，將所有數據送到液晶屏上顯示，同 時(shí)通過(guò)串口將數據通過(guò)GSM模塊發(fā)送到指定的手機上.用 戶(hù)可不在現場(chǎng)便得到所稱(chēng)物體的質(zhì)量。程序流程如圖5所示。

A/D數據采集子程序的功能是將壓力傳感器采集到的極 小電壓進(jìn)行比較放大后％，再送到處理芯片里進(jìn)行模數轉換 的方式進(jìn)行的。文中采用HX711芯片作為電子稱(chēng)的芯片，選 用了增益為128的通道A。流程圖如圖6所示。

GSM模塊編程，在程序設計中，需要設置目的手機地址、 編寫(xiě)發(fā)送短信內容。網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)查詢(xún)、發(fā)送模式選擇、讀取短 信命令等設置，程序如下：

uchar code TC_MDSJ2 □={?’13876809290”} ； // 目的手機

地址，

uchar code TC_MDSJ1[]=「AT+CMGS=’’};

地址，

uchar code TG_ZXH 1[]={MAT+CSCA=M)；

uchar code TC_FSNR[]={MI AM 0KMJ ；

內容。

uchar code TC_WLZT[]={MAT+CREG?")；

查詢(xún)

uchar code TC_MSXZ[]={MAT+CMGF=1")；

選擇。

uchar code TC_DQML[]={"AT+CMGR= 1"}

讀取命令。

uchar code TC_SCML[]={MAT+CMGD=1M)；

刪除命令。

uchar code TC_ATF[]={nAT&F"}；

命令。

uchar code TC_ATE0[]={，’ATE0’’};

命令

uchar code TC_SMS_l[]={nAT+CNMI=2,1,0；M)；

通知命令

//向串口發(fā)送一個(gè)字符 void send_uart ( char a_s)

{ // TI= 0 ；

while (Tl! =1){；}

SBUF=a_s；

TI= 0 ；

//串口接收中斷函數 void serial () interrupt 4 using 3 f

if (RI)

{

RI = 0 ；

i_receive=SBUF ；

TC35—RE[i_TC35_RECE++]=i_receive;

II i_TC35_RECE++；

if (i_TC35_RECE >TC35_MAX) {TC35一MAX = i_TC35_RECE；}

4.測試與分析

測試設置的稱(chēng)重量程為0?5 kg,測試過(guò)程中數據較為精 確，誤差控制在2%，手機能夠順利接收到所測數據。測試結 果如表1所示。

本設計實(shí)物設計如圖7所示很好地將傳感器與控制器 結合，實(shí)現了數字稱(chēng)重的效果，此外，由于通過(guò)GSM與手機 進(jìn)行通訊，使得在一些WiFi無(wú)法覆蓋的領(lǐng)域也能應用。在一 些果地、水果批發(fā)市場(chǎng)，當購買(mǎi)方與銷(xiāo)售方不在一起時(shí)能夠 進(jìn)行交易，大大地簡(jiǎn)化了商人們的購買(mǎi)手續。

5.結論

文中闡述了數字電子稱(chēng)與GSM組合的一種新用法，解 決在無(wú)網(wǎng)絡(luò )條件下的智能數字網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題，不過(guò)本設計仍存在 許多需要改進(jìn)的設計，比如為了防止欺詐，能否加裝攝像頭、 所稱(chēng)重的數據能否存儲并查閱等，隨著(zhù)4G技術(shù)的推廣，也可 采用4G通信模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )通信，然而4G網(wǎng)絡(luò )的覆蓋問(wèn)題能 否完美解決，這都是需要后續改進(jìn)的。