電子秤是日常生活中稱重的必備產(chǎn)品，以簡潔方便、稱量精確而著稱。文章設(shè)計(jì)的小型電子秤以 AT89C52單片機(jī)為控制核心,通過ADC0804的數(shù)據(jù)采集、前端信號放大電路設(shè)計(jì)、按鍵人機(jī)交互界面和系統(tǒng)電源 四大部分的模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了稱重、顯示、設(shè)置日期和重置單價(jià)以及超重顯示功能。由于系統(tǒng)資源豐富,還可以 方便地拓展其應(yīng)用。

0.引言

電子秤是日常生活中常用的電子衡器，廣泛應(yīng)用 于超市、大中型商場、物流配送中心。它在結(jié)構(gòu)和原理 上取代了以扛桿平衡為原理的傳統(tǒng)機(jī)械式稱量工具, 相比傳統(tǒng)的機(jī)械式稱量工具具有稱量精度高、裝機(jī)體 積小、應(yīng)用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點(diǎn),是外形布局、 工作原理、結(jié)構(gòu)和材料上全新的計(jì)量衡器。目前市場 上使用的稱量工具或者是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者運(yùn)行不可靠、 成本高、精度穩(wěn)定性不好、調(diào)整時(shí)間長、易損件多、維修 困難、裝機(jī)容量大，能源消耗大。因此，有針對性地開 發(fā)出一套有實(shí)用價(jià)值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上 述諸多缺點(diǎn)，改善電子秤系統(tǒng)在應(yīng)用中的不足之處具 有現(xiàn)實(shí)意義。

1.系統(tǒng)方案

電子秤首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的 質(zhì)量，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號。輸出電壓信號通常很 小,需要通過前端信號處理電路進(jìn)行準(zhǔn)確的線性放大。 放大后的模擬電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 被送入主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng)過單片機(jī)控制譯碼 顯示器，從而顯示出被測物體的質(zhì)量。本系統(tǒng)主要由 電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、控制器模塊、人機(jī)交互界面 模塊組成。其中電源模塊采用由7805和9014、LED等組成的無穩(wěn)態(tài)電源，其輸出電壓為+5 V，并設(shè)計(jì)了 2個(gè) LED閃爍的效果。數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器MPS5999、信號的前級處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成。轉(zhuǎn) 換后的數(shù)字信號送給控制器處理，由控制器完成對該 數(shù)字量的處理，驅(qū)動顯示模塊完成人機(jī)間的信息交換。 此部分對軟件的設(shè)計(jì)要求比較高，系統(tǒng)的大部分功能 都需要軟件來控制。在擴(kuò)展功能上，本設(shè)計(jì)增加了時(shí) 鐘功能。電子秤的組成原理圖如圖1所示。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)理念，硬件部分采用51系列單片機(jī) AT89C52為控制核心部件，數(shù)據(jù)采集部分由壓力傳感 器、信號的濾波放大處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成?？紤] 到在稱量物品時(shí)必要的精度、準(zhǔn)確性要求，所選的傳感 器量程應(yīng)該比系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的大，且滿足精度要求。 由于傳感器輸出的電信號比較微弱,一般為mV級,必 須采用適當(dāng)?shù)碾娐愤M(jìn)行信號放大處理,需要共模抑制 比高,差模輸入阻抗大,增益高,精度好。人機(jī)交互部 分的鍵盤在系統(tǒng)中，可以輸入數(shù)字和已經(jīng)固定的控制 命令等。系統(tǒng)顯示選用字符點(diǎn)陣式液晶顯示器 OCM4x8C,可以一次滿屏幕顯示4行8列的32個(gè)中文 字符或4行16列的英文字符,滿足電子秤在稱物時(shí)的 購物清單顯示要求。電子秤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2 所示。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1主控電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主控電路選用AT89C52。其中P1 口和 P2.0-p2.6口作為地址總線,P0口作為低地址線和數(shù)據(jù) 總線復(fù)用,P2.0~P2.6 口作為高地址線;P2.7作為62256 的片選控制總線,ALE接鎖存器74LS373的使能端，P3.6 和P3.7作為外部數(shù)據(jù)存儲器寫/讀選通信號輸出端分別 接62256的/WE WOE端。主控電路圖如圖3所示。

2.2信號處理電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)信號處理電路選用的OP07芯片是一種低噪 聲、非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于 OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于OP07A最大為 25 (jlV)，所以0PQ7在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零 措施。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為 ±2 nA)和開環(huán)增益高（對于OP07A為300 V/mV)的 特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別 適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等 方面。超低偏移最大為150 jjlV。低輸入偏置電流為 1.8 nA。低失調(diào)電壓漂移為0.5 jjlV/^C。超穩(wěn)定時(shí)間 為2 pV/month，最大高電源電壓范圍為±3 ~ ± 22 V。 系統(tǒng)處理電路如圖4所示。

2.3人機(jī)交互界面電路設(shè)計(jì)

2.3.1數(shù)碼管顯示電路

本系統(tǒng)選用數(shù)碼管顯示電路，既簡單又實(shí)用；主要 由14個(gè)數(shù)碼管組成,分別顯示質(zhì)量、單價(jià)、總價(jià)、時(shí)鐘， 采用動態(tài)顯示。

2.3.2按鍵交互部分

系統(tǒng)按鍵選用査詢式按鍵,并采用貼膜技術(shù)，使電子 秤使用起來更加融合和美觀。電子原理圖如圖5所示。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

電子秤系統(tǒng)根據(jù)稱量要求，由主程序流程圖給出 了系統(tǒng)工作的基本過程,描述了信號的基本流向，起到 一個(gè)向?qū)У淖饔谩３绦蛟O(shè)計(jì)釆用VC+ +語言,主要有 以下內(nèi)部實(shí)現(xiàn)：聲明函數(shù)變量；定義數(shù)碼碼表;void Delay(uint nN)，時(shí)鐘延時(shí)函數(shù)；void init()，電子砰初 始函數(shù)；void delay_ms( unsigned int a)，電子砰的延時(shí)函數(shù)；uchar readad (),讀 AD 函數(shù)；unsigned int datpro (void),處理ADC0804采集信號函數(shù)；void led8(),分 解總價(jià)函數(shù);void led(uint i)，分解單價(jià)函數(shù);void disp (void),兩位單價(jià)顯示函數(shù);void key(),單價(jià)按鍵顯示 函數(shù)；void display ( )，AD轉(zhuǎn)換函數(shù)及顯示程序；void Tl_Secjs ( void) interrupt 3 using 1,時(shí)鐘定時(shí)中斷 1 函 數(shù);void keysz()，時(shí)鐘可調(diào)按鍵部分;void mainl ()，時(shí) 鐘主函數(shù)；void Delay ( uint nN ),時(shí)鐘延時(shí)函數(shù)；int main2()，電子秤的運(yùn)行主函數(shù);void main()，程序的主 函數(shù),也是切換功能的主函數(shù)組成。

4.結(jié)束語

本次設(shè)計(jì)依據(jù)電子秤稱量特性,分別從硬件系統(tǒng) 和軟件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面入手,介紹了 AT89C52單片機(jī)芯 片的功能、工作特性及其接口的擴(kuò)展方法;通過對釆集 數(shù)據(jù)及處理電路的設(shè)計(jì),加深對信號時(shí)區(qū)、轉(zhuǎn)換及傳輸 處理的認(rèn)識,并通過VC+ +編程實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的軟件控 制;作為學(xué)生課程設(shè)計(jì)使用，實(shí)踐和應(yīng)用相結(jié)合,起到 了很好的教學(xué)效果。該產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中效果良好。