快递便携伸缩式电子秤的设计

顾鑫鸣　张实　张浩泽　吴永强　刘军

摘 要：文章针对快递员设计了一款便携伸缩式电子秤，采用单片机技术与传感器技术，称重显示信息远离称体，便于称量较大体积物件，且整体重量轻、体积小、使用简便，便于快递员携带。经实际测试表明，测量准确度高、可靠性高、抗干扰能力较强，可在快递领域推广应用。

关键词：电子称；单片机；便携；伸缩式

引言

目前快递员都是采用随身携带的弹簧秤来称物件，由于需要人工用手提拉物件，对于过重的物件，显得力不从心，而且由于人手臂无法长时间提拉物件，故会造成称量不准的情况发生。因此设计一款轻便且便于携带的电子秤可使快递员取快递时对物件进行精确的计量，同时还可提高快递员工作效率。

1 便携式电子称的称体结构设计

便携式电子称的称体结构布局示意图如图1所示。

便携式电子称的称体实物制作如图2所示，有机玻璃板长150mm，宽100mm，高15mm。连接螺栓采用M8。螺柱使用M3。连接玻璃板长宽均为40mm，高15mm。通过外接杜邦线延长电路板与称体的距离，便于称量大物件时显示屏不被遮挡。在电路板上接上功能按钮、单片机、显示屏等，使操作和显示集中在一起，便于使用。称重范围0～100KG。

2 系统硬件设计

2.1 单片机的选择

单片机的选择在整个系统设计中至关重要，需要满足大内存、高速率、通用性、价格便宜等要求，由于ST89C52是一个低功耗、高性能CMOS 8位单片机，本电子称选择ST89C52作为整个系统的主控芯片。

2.2 數据采集模块

2.2.1 称重传感器

根据本电子秤的使用情况，传感器选用电阻应变式传感器中的应变式压力传感器。应变式压力传感器是一种受力后会产生机械形变，从而使电阻发生变化，可以将压力转化为电信号的结构型传感器。选用的传感器为CC17100，可以承受较大的压力（100KG），符合本设计用于测量过重物件的设计目的。

2.2.2 A/D转换芯片

A/D转换芯片采用市面上比较成熟的HX711型号24位A/D转化器芯片。本款芯片包含了其他同类芯片没有的稳压电源、片内时钟振荡器等外围电路元件。并且具有良好的抗干扰性、较快的响应速度、较高的集成度。提高了电子秤的综合性能，使得电子秤在降低成本的同时更加可靠。本芯片与后端的ST89C52单片机的连接和编程都十分简单。控制信号全部由管脚进行驱动，不需要对寄存器额外编程。通道A和通道B都可以作为输入选择开关。拥有通电自动复位功能，能够简化开机初始化过程。A/D转换电路如图3所示。

2.3 系统电源电路

由于该系统中单片机及 AD 转换芯片及液晶显示器所需供电电压均为 5V，本设计采用USB供电方式，USB 接口供电方便程序调试，电源接口处加上LCD 电源指示灯，用来判定电源是否正常工作。系统电源电路设计如图4所示。

2.4 单片机控制电路

系统主控电路由STC89C52单片机及晶振电路和复位电路组成，该电路作为整个系统功能实现的核心单元，其连接方式如图5所示。

2.5 液晶显示模块

采用点阵字符型 LCD 液晶显示，液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件。液晶显示接口电路如图6所示。

3 系统软件设计

本设计系统软件通过uVision keil4进行编译。keil是由Keil Software公司出品的一款能够用于在单片机上进行C语言软件开发的系统，在代码生成效率上有着巨大的优势。程序包括开机自检程序、初始化程序、按键检测程序、A/D转化程序、数据处理程序、报警程序及显示程序。

在程序编译过程中，使用模块化处理，这样可以使程序在一体化的同时，具备结构清楚、易读的优点，也便于后期的修改与调试。系统软件设计流程图如图7所示。

4 结束语

采用单片机技术与传感器技术，为快递员设计了这款便携式电子秤，称重显示信息远离称体，便于称量较大体积物件，且整体重量轻、体积小、使用简便，便于快递员携带。经实际测试表明，具有测量准确度高、可靠性高、抗干扰能力强等优点，可在快递领域推广应用。

参考文献

[1]李朝青，刘艳玲.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航天航空大学出版社，2013，7.

[2]刘茹.现有便携秤的不足与新型便携式电子秤研究[J].广西质量监督导报，2009，2.

[3]孙娜.基于单片机的便携式电子秤的设计[J].中国科技信息，

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[4]张海霞，等.新型便携式电子秤设计[J].计量技术，2005，9.

[5]王艳春，等.便携式电子秤的设计[J].齐齐哈尔大学学报，2003，12.

[6]吴玮玮.基于单片机的电子秤系统设计[J].机械与电子，2016，5.

作者简介：顾鑫鸣（1996-），男，浙江舟山人，机电专业。

张实（1995-），男，浙江宁波人，机电专业。

张浩泽（1993-），男，浙江宁波人，机电专业。

吴永强（1996-），男，天津人，机电专业。

刘军（1969-），女，辽宁大连人，教授，主要从事机械优化设计及机械CAD方面的科研和教学工作。