一种简易电子秤的设计

发布时间：2022-10-24 18:00:04 浏览数：次

摘要：本设计以STC12C5A16S2单片机为控制器，通过电阻应变片采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号，再经放大、A/D转换等电路将信号送入到主控电路的单片机中，通过液晶显示器显示相应信息。该电子秤称重范围为5.00g～1000g，称重误差小于0.5g，本设计可以通过键盘控制，能随时调节单价，显示总价等信息，实现本设计的智能化，符合现代智能社会电子信息化的要求。

关键字：STC12C5A60S2单片机，电阻应变片，A/D转换，电子秤

一、结构组成

本电子秤结构如图1示，铁质悬臂梁固定在支架上，支架高度不大于40cm，备有一个秤盘，悬臂梁上粘贴电阻应变片作为称重传感器。

二、控制方案设计

按照设计的功能要求，本设计由主控模块、信号采集模块、模数转换模块、按键模块、显示模块、报警模块等组成。其中数据采集通过信号采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分完成。转换后的数字信号送给主控模块，并通过分析计算等处理，最后由显示模块显示出来。系统组成框图如图2示。

三、系统硬件设计

1、主控模块

STC12C5A60S2片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S），针对电机控制，强干扰场合。

2、信号采集模块

用于信号采集的传感器选用电阻应变片。电阻应变片是用于测量应变的元件。它能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。应变片测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的本身性质外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在机械构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面也随着一同变化，进而发生电阻变化。其结构如图3所示：

3、A/D转换模块

本设计选用HX711芯片的A/D转换模块。HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点，提高整机的性能和可靠性。其原理图如图4示。

4、键盘模块

本设计要求能输入所称物品单价、去皮等功能，并能输入相应数字，按键数量比较多，故选择4x4的矩阵键盘来完成。

5、显示模块

本设计以数字形式显示被称物体的重量、单位等信息，所以我们选用带字库的LCD12864。带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示。

6、报警模块

当被测物体超过了设计称重范围，系统能发出声光报警，报警电路用一个发光二极管和一个直流蜂鸣器实现。

四、软件设计

根据设计要求，编写系统程序，其主程序流程图如图5示。

五、小结

根据实际测试，该电子秤最大称重超过1000g，最小为5g，误差为0.1～0.3g，读数准确可靠，达到了设计效果。

参考文献

[1] 杨清梅，孙建民.传感器与测试技术[M] .哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社， 2005.

[2] 康华光.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社， 2006.

[3] 趙亮，侯国锐.单片机C语言编程与实例. 北京：人民邮电出版社，2004.

[4] 何立民，万光毅.单片机实验与实践教程.北京：北京航天航空大学出版社，2003.

[5] 姚金生，郑小利.元器件.北京：电子工业出版社，2004.

作者简介：

覃智广（1978年4月-），男，壮族，四川宜宾，工程硕士，讲师，主要从事机电一体化、自动控制方向的教学科研

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