基于单片机控制的电子秤设计

张非凡　周志宾

摘要：电子秤与我们的生活密切相关。本系统以AT89S52单片机为主芯片，采用电阻应变式称重传感器采集数据，然后通过24路A/D转换芯片HX711采集传感器进行A/D转换，单片机进行处理，然后显示由LCD1602液晶显示。

关键词：AT89S52单片机；电阻应变式传感器；A/D转换；LCD显示器

中图分类号：TH715 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）01-0015-02

1 引言

电子秤是一种使用胡克定律或者力极平衡原理来测量物体质量的工具。电子秤主要由三部分组成：承重系统，力传动系统（如杠杆力传递系统，传感器）和系统价值（如表盘，电子显示仪表）。根据结构原理，电子秤可分为机械秤，电子秤和机电组合秤三大类。 目前的市场上，电子秤结构复杂，操作不可靠，成本高，精度和稳定性差，调整时间长，维修难度大，能力差。针对这一系列问题，设计出一款实用性和性价比高的电子秤就显得尤为重要而且有着重要的现实意义。

2 系统硬件电路设计

本文的设计分为电源模块，传感器模块，信号放大模块，A/D转换模块，AT89S52单片机控制模块和人机交互模块六个主要模块。人机交互模块包括蜂鸣器报警，LCD1602显示器和键盘输入。该系统的整体框图如图1所示。

在这个系统中，称重的主要装置是压力传感器。当压力传感器受到外部的压力或张力时，会产生电信号，电信号的大小随力的大小而变化，一般是线性的。由于压力传感器的输出是模拟信号，所以在接收之前必须进行A/D转换。由于该设计基于电阻应变式称重传感器，输出电压不能使MCU和A/D转换器正常工作，需要放大信号，A/D转换器的输入电压达到约2V，按照计算得出，放大1000倍电压增益的电路的大小。单片机会根据压力传感器输出的电信号的电压大小，计算出物体的真实重量[1]。

2.1 系统超重报警指示电路设计

这部分电路用于测量物体的重量，当数值超过最大值时，蜂鸣器可发出报警，以此来防止传感器的损坏。主要元件报警指示电路为PNP晶体管9012，通过驱动蜂鸣器报警，MCU的IO口控制三极管的基极，当MCU的IO口输出低电平时，三极管，阴极和蜂鸣器上电，蜂鸣器报警，当单片机的IO口输出高电平时，晶体管会关闭，蜂鸣器不工作[2]。

2.2 系统按键输入电路设计

按键输入电路用于在通过电子秤称量物体的重量时输入单个值。按键输入电路是由4×4矩阵键盘实现的。

电子秤托盘的重量每次都会被清除，即电子秤每次重启后会自动检测程序并将托盘重量存放在一个变量中，这一点是在设计电子秤时必须考虑的问题，这样一来，每一次的称重过程最后得到的重量即为实际称重物体的重量。

计算功能：在用户正确操作并且输入单价后，将物体放在传感器的表面上。按键只要被按下去，电子秤就会自动计算各个量值，并在LCD1602液晶显示屏上显示重量，单价和总价。电子秤的关键功能分布如表1所示。

3 系统软件设计

软件程序基于模块化结构设计的，这样程序结构更清晰，编程更简单，易于阅读，用户友好，并且易于后期调试和修改。系统上电后，初始化程序将会清除RAM的30H - 5FH存储单元以及设置P3.0脚为高电平，目的是为了防止误报警情况的发生，影响电子秤的使用精度。主程序模块主要完成编程芯片的初始化和各个模块的调用。程序设计主程序流程图如图2所示。

4 系统编程与仿真

本设计基于单片机AT89S52，采用C语言编程，编程软件选自德国Keil公司的主流开发软件。 Keil比用于代码生成的其他软件具有更多的优点，生成最少的代码量便是其优点之一。另外，它支持浮点和长整数，可重入和递归等[3]。在硬件电路的设计中，使用Protel99SE绘图软件绘制原理图和绘制PCB板。 Protel99SE是一种应用广泛的EDA设计软件，操作简单，使用方便，是其最大的优势[4]。

5 结语

该系统基于AT89S52单片机的电子秤设计。本文设计的电子秤具有较理想的校准方法，性能稳定，操作简单，价格低廉。电子秤灵敏，准确，直观，使用方便。通过一些扩展的硬件和软件的修改，设计出高性价比的电子秤，用以满足各行各业对现代电子衡器的需求。此外，电子秤还可以与其他生产质量管理体系相连接，具有较高的推广应用价值。

参考文献

[1]Adel S.Sedra，Kenneth C.Smith：Microelectronics Circuits，3rd Edition，Holt Rinehart and Winston，Inc.，1991.

[2]张毅刚，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用（第二版）[M].高等教育出版社，2010.

[3]陈抗生.電路分析与电子线路基础[M].高等教育出版社，2012.

[4]凌志浩，张建正.AT89C52单片机原理与接口技术[M].高等教育出版社，2011.