本文設計了一種基于單片機AT89C52的便 攜式電子秤，闡述了便攜式電子秤的工作 原理，重點(diǎn)介紹了便攜式電子秤的硬件電 路設計及軟件設計流程。經(jīng)測試，電子秤 的各項性能均優(yōu)于國家標準規定的二級秤 的指標。

引言

隨著(zhù)現代科技的發(fā)展，電氣行業(yè)現代 化程度的不斷提高，生活中的電子產(chǎn)品也 越來(lái)越多。電子秤是生產(chǎn)生活中常用的稱(chēng) 量裝置，其應用簡(jiǎn)單方便、體積小、稱(chēng)量 速度快，被廣泛地應用于商業(yè)、工業(yè)、農 業(yè)、服務(wù)業(yè)等各個(gè)部門(mén)。筆者設計一種以 Atmel公司的單片機AT89C52為核心，結 合A/D轉換器的高精度便攜式電子秤，其 最大量程為51kg，分度值為5g，檢定分度 數為51000/5=10200，達到了國家標準規定 的二級秤指標。

1.便攜式電子秤的工作原理

便攜式電子秤以單片機AT89C52為 信息處理核心，外圍電路主要有電源模 塊、信號采集模塊、信號放大積分模塊、數 據儲存模塊、鍵盤(pán)及顯示輸出模塊、電壓 報警模塊等部分組成，其原理圖如圖1所 示。電源電路為系統提供+5V直流穩壓電 源。當被稱(chēng)重物體放于秤盤(pán)（壓力傳感器） 上時(shí)，傳感器產(chǎn)生與被測物體相對應的電 壓信號，信號經(jīng)放大電路放大，積分電路 初步數字化之后單片機接收，單片機再進(jìn) 行數字濾波、處理輸出給LCD，顯示被稱(chēng) 物體的質(zhì)量，完成稱(chēng)重功能。同時(shí)還可以 通過(guò)鍵盤(pán)操作，實(shí)現秤初期制作時(shí)的標定 及使用中背光等不同功能的選擇。電子秤 還具有電源監測功能，可以完成低電壓報 警。

2.便攜式電子秤的硬件電路設計

電子秤的硬件電路設計以AT89C52 為核心，設計完成各功能的外圍電路，使 系統結構完整，功能齊全。

2.1傳感器電路工作原理

秤盤(pán)只一種為了支撐被稱(chēng)重物體而設計的支架，重點(diǎn)部件壓力傳感器安裝于 此部分。壓力傳感器即為能感受壓力并將 壓力信號轉換成可用輸出信號的傳感器。 本產(chǎn)品設計中選用電阻應變片壓力傳感 器，金屬電阻應變片選金屬箱應變片。將 應變片通過(guò)特殊的黏合劑緊密的黏合在產(chǎn) 生力學(xué)應變基體上，當基體受力發(fā)生應力 變化時(shí)，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，由 于金屬導體電阻的公式為R= P L/S,只要 應變片的長(cháng)度或橫截面積改變，則應變片 的阻值就會(huì )發(fā)生改變，從而使加在電阻上 的電信號發(fā)生變化。假如金屬受外力作用 而伸長(cháng)時(shí)，其長(cháng)度增加，而截面積減少，電 阻值便會(huì )增大。當金屬受外力作用而壓縮 時(shí)，長(cháng)度減小而截面增加，電阻值則會(huì )減 小。只要測出由于受力而產(chǎn)生的電阻變 化，即可獲得變化的電信號。

2.2信號放大積分電路設計

信號放大電路選用工作狀態(tài)穩定，價(jià) 格合理的OP07，該芯片是一種低噪聲的雙 極性運算放大器集成電路。由于OP07具有 非常低的輸入失調電壓，所以不需要額外 的調零措施。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流 低和開(kāi)環(huán)增益高的特點(diǎn)，這種低失調、高 開(kāi)環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于放 大傳感器的微弱信號。150 u V的超低偏 移，1.8nA的低輸入偏置電流，0.5 u V/ °C的低失調電壓漂移，這些優(yōu)點(diǎn)足以說(shuō)明 OP07做傳感器的放大電路極其適合，甚至 優(yōu)于16位或24位的A/D轉換器。放大電 路如圖2所示。

模擬信號運放電路放大后，還需要進(jìn) 行數字化處理，本設計沒(méi)有直接選用A/D 轉換芯片，而是選用了 LM324比較器，如 圖3所示。利用比較器的數字化功能，既 能將信號數字化處理，同時(shí)又消除了噪 聲，將微弱信號或噪聲信號直接過(guò)濾掉， 增加了信號的可靠性。到此信號的硬件采 集處理已完畢，再將信號輸入單片機的輸 入引腳，實(shí)現軟件的信號采集。

2.3 LCD顯示電路設計 為了使用方便，顯示效果明了設計中 選用點(diǎn)陣式LCD，驅動(dòng)芯片選用128點(diǎn)的 HT1621，其讀、寫(xiě)、片選引腳均由單片機 控制，信號采集處理計算后，結果經(jīng)LCD 輸出顯示。

2.4電源監測電路設計 由于本產(chǎn)品為便攜式產(chǎn)品，所以提供 AC220V及9V電池兩種供電方式，選用電 池供電方式，就涉及電池電量低提前報警 的功能，特設計電源監測電路，設置電源 電壓報警點(diǎn)，結合軟件實(shí)現當電池電量低 于7.5V時(shí)，發(fā)出提示信號，顯示在LCD屏 幕上，提醒用戶(hù)更換電池，當電池電量達 到6.5V時(shí)，再次發(fā)出電源報警信號，并提 示用戶(hù)關(guān)機斷電，拆下電池。硬件電路中 利用兩級電壓比較來(lái)實(shí)現，電路如圖4所示。

3.便攜式電子秤的軟件設計

便攜式電子秤的軟件設計主要包括系 統初始化子程序、功能鍵處理子程序、秤 標定校準子程序、數據采集處理子程序、 顯示子程序、電源信號報警子程序等。便 攜式電子秤的主程序框圖如圖5所示，系 統首先完成傳感器信號的實(shí)時(shí)采集，進(jìn)行 濾波處理，然后保存于單片機內部的各種 判別程序處理，最終獲得稱(chēng)重結果，經(jīng)過(guò) LCD輸出顯示。

4.結語(yǔ)

筆者以ATMEL公司的AT89C52為核 心，設計了一種經(jīng)濟實(shí)用的便攜式電子 秤。按照國家標準《非自動(dòng)秤通用檢定規 程JJG555-1996》的要求，利用M1級的檢 定砝碼，對本電子秤的線(xiàn)性度誤差、四角 偏載誤差、零點(diǎn)誤差等進(jìn)行檢定，結果如 表1 :

檢定結果表明，該便攜式電子秤的各 項技術(shù)指標均滿(mǎn)足國家標準所規定的二級 秤指標。