基于STC单片机的自动称重系统

韦 巍

（1.电子信息测试技术安徽省重点实验室，安徽 蚌埠233000；2.中国电子科技集团公司第四十一研究所，安徽 蚌埠233000）

1 系统原理设计

图1 系统原理框图

图2 主控制器原理图

整机工作原理如图1所示：称重显示板提供人机交互界面，通过稳态，调零，称重，电源等LED指示灯可以查看当前显示板的状态，通过按键可对显示板进行调零，关机的操作。显示板既能与AD7730通讯（通过单片机的SPI口控制接收、发送数据），也能与上位机通讯（通过单片机的串口控制接收、发送数据）[4]。显示板显示当前被测物力的重量。设计采用STC单片机作为主控制器，控制器的SPI口与AD7730相连，发送接收命令与数据。控制器的串口与PC端相连时，用于下载烧录程序，与上位机相连时，用于和上位机通讯。称重传感器测量被测物体，输出的微弱信号放大后经过AD7730采样，采样的数据输出到单片机后经过单片机处理，输出到数码管显示被测物体的重量信息，按键具有调零和关机的功能[5]。

2 系统硬件设计

系统硬件设计主要包括主控器的设计，AD转换器的设计，显示单元的设计等。

2.1 主控器的设计方案

主控制器原理图如图2所示：采用STC12C5412AD芯片[6]作为主控单元，工作电压采用+5V供电，工作频率为11.0592MHz，用户应用程序区为12KB，片上集成512字节的RAM，带有6个16位定时器和27个通用IO口。同时该芯片还具有SPI同步通信口和串口功能，方便与AD7730和上位机通讯，能够满足设计的需求。74HC04作为单片机复位芯片控制主控器的复位。

2.2 AD转换器的设计方案

AD控制单元原理图如图3所示：采用AD7730作为AD转换单元，该芯片使用+5V工作，具有23万的分辨率，24位的无失真码，低噪声，抗干扰等特点。它包含一个电荷平衡ADC，一个带有片内静态RAM的校正微处理器，时钟振荡器，数字滤波器和双向串行通信口。缓冲放大器允许外部信号高阻抗源的模拟输入，处理的结果直接送往24位AD寄存器。由于传感器的输出信号很微弱，传感器桥供电压的微小变化会引起传感器输出信号较大变化，因此需要采用精度较高的恒压源。我们采用了精确的低压差恒压控制IC，将输出信号控制在稳定的范围。

图3 AD控制单元原理图

图4 软件结构流程图

图5 调零流程结构图

2.3 显示单元的设计方案

采用宁波升谱照明的NES-12012AS型数码管作为显示单元，该数码管导通电压+5V，导通电流20mA，显示为红色，同时还具有耐压，耐破裂，抗冲击老化的特性，能够满足应用的需求。

3 系统软件设计

该系统主要用于测量新生儿体重，医学检测和鉴定，对体征状态不稳定的新生儿疾病的辅助治疗将发挥重要作用。称重系统硬件平台采用与上位机串口连接的方式，可以通过上位机对系统进行调试和测量，提高系统的测试能力和应用范围。

设计采用STC51单片机模块为开发平台，采用通用模块化设计方法，设计一个通用的测试平台。开发的硬件模块包括主控信号采集模块、AD转换模块、数据处理模块、数据显示输出模块，按键模块等。硬件平台为整个系统提供基础支撑平台，提供测试测量所需的接口及与上位机的通信接口，软件运行于硬件平台基础之上，控制硬件完成信号采集、检测、分析、统计。根据系统的结构，软件按照模块化的方法进行设计，其主要功能模块有主程序模块，AD模块，调零模块，关机模块，与上位机串口通信模块，按键处理模块等。

称重测试系统的软件流程结构如图4所示。

调零程序对传感器初始值重新标定，提高测量的准确性，软件流程如图5所示。

称重程序结构如图6所示。

图6 称重程序流程结构图

4 总结

本文采用STC12C5412AD单片机作为主控单元，AD7730作为24位AD转换芯片实现对微弱传感器信号进行采集与转换，使得测量精度达到国外先进水平，满足设计的需求；数码显示器作为显示界面实时显示测量的结果，实现了良好的人机操作界面；调零功能符合实际应用的需要。本文设计的称重系统功能全面，适应性良好，能够满足实际应用的需要，具有广泛的应用空间。

［1］刘九卿.动态和数字称重技术发展概况与研究课题[J].工业计量,2011(2)：4.

［2］肖奇军,李胜勇,林益平,等．智能电子称重系统[J]．肇庆学院学报,2005,6(2)：51．

［3］葛志勇．电子秤数字和算技术及其应用[J]．河北冶金,2006(1)：63．

［4］The RS232 standard 1993-2004 by CAMI Research I nc.[Z].Lex ington,Massachusetts.

［5］李秀忠.单片机应用技术[M].北京：人民邮电出版社,2007.

［6］吴艳敏,黄春,崔光照．基于STC12C5410AD的转台控制系统的设计与实现[J]．郑州轻工业学院学报：自然科学版,2011,26(1)：59．