1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 電子秤設(shè)計(jì)方案 姓名：姜明明 學(xué)號(hào)：5 班級(jí)：電子信息工程14級(jí)4班 摘要： 隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場(chǎng)上使用的傳統(tǒng)稱量工具已經(jīng)不能滿足人們的需要，傳統(tǒng)稱量工具存在功能單一，使用靈活性差等缺點(diǎn)，為了改變傳統(tǒng)稱量工具的在使用上的缺點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中將智能化，自動(dòng)化，人性化用在了電子秤的控制系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主控芯片，應(yīng)用自制稱重傳感器，外圍包括稱重電路，液晶顯示電路，超量程報(bào)警電路，鍵盤電路、語(yǔ)音播報(bào)電路、AD轉(zhuǎn)換電路等，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)稱重系統(tǒng)的各種控制功能。本次設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為主控芯片，外圍包括稱重電路，液晶顯示電路，超量程報(bào)警電路，鍵盤電路組成，實(shí)現(xiàn)了

2、自動(dòng)稱重系統(tǒng)的各種控制功能，具有很大的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：懸臂梁式稱重傳感器 HX711芯片 功能鍵 STC89C52單片機(jī) 數(shù)模轉(zhuǎn)換器1、硬件電路設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主控芯片，應(yīng)用自制稱重傳感器，外圍包括稱重電路，液晶顯示電路、超量程報(bào)警電路、鍵盤電路、語(yǔ)音播報(bào)電路、AD轉(zhuǎn)換電路等。稱重傳感器感應(yīng)被測(cè)重力，輸出微弱的毫伏級(jí)電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)電子秤專用模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器芯片HX711對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)理轉(zhuǎn)換。單片機(jī)讀取被測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行線性擬合以及數(shù)據(jù)標(biāo)定，在液晶屏上顯示出重量。當(dāng)重量超過(guò)電子秤的量程時(shí)，報(bào)警電路會(huì)進(jìn)行報(bào)警。再用鍵盤輸入單價(jià)進(jìn)行總價(jià)的計(jì)算，通過(guò)對(duì)鍵盤的操作實(shí)現(xiàn)價(jià)錢的累

3、加、去皮功能，期間會(huì)有語(yǔ)音播報(bào)模塊播報(bào)輸入值以及功能鍵的功能。 中央處理單元傳感器信號(hào)放大調(diào)理電路顯示電路矩陣鍵盤語(yǔ)音播報(bào)電路 報(bào)警電路 電源電路AD轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)總體框圖1、1傳感器的選擇及相應(yīng)功能和特點(diǎn) 傳感器是測(cè)量機(jī)構(gòu)最重要的部件。稱重傳感器本身具有單調(diào)性，其主要參數(shù)指標(biāo)是靈敏度、總誤差和溫度漂移。 (1) 靈敏度稱重傳感器的電靈敏度為滿負(fù)荷輸出電壓與激勵(lì)電壓的比值，典型值是2mV/V。當(dāng)使用2 mV/V靈敏度和5 V激勵(lì)電壓的傳感器時(shí)，其滿度輸出電壓為10 mV。通常，為了使用稱重傳感器線性度最好的一段稱重范圍，應(yīng)當(dāng)僅使用滿度范圍的三分之二。因此滿度輸出電壓應(yīng)當(dāng)大約為6mV。當(dāng)電子秤應(yīng)用于

4、工業(yè)環(huán)境時(shí)，在6mV滿度范圍內(nèi)測(cè)量微小的信號(hào)變化并非易事。 (2) 總誤差總誤差是指輸出誤差和額定誤差的比值。典型電子秤的總誤差指標(biāo)大約是0.02%，這一技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)重要，它限制了使用理想信號(hào)調(diào)節(jié)電路所能達(dá)到的精確度，決定了ADC分辨率的選擇以及放大電路和濾波器的設(shè)計(jì)。 (3) 漂移稱重傳感器也產(chǎn)生與時(shí)間相關(guān)的漂移。目前常用的稱重傳感器有電阻應(yīng)變式壓力傳感器、電容壓力傳感器、壓電式壓力傳感器。選用時(shí)應(yīng)按穩(wěn)定行、精度登記、壽命和安裝環(huán)境要求考慮，其主要特點(diǎn)如下： 電容式壓力傳感器穩(wěn)定性較差，精度和靈敏度較高，壽命較短，對(duì)環(huán)境要求苛刻，不易長(zhǎng)距離傳輸； 壓電式壓力傳感器穩(wěn)定性好，精度和靈敏度高，壽

5、命長(zhǎng)，但大量程的壓力傳感器尚待進(jìn)一步研究；電阻應(yīng)變式壓力傳感器穩(wěn)定性較好，精度和靈敏度較高，壽命較長(zhǎng)，對(duì)測(cè)量環(huán)境要求不太嚴(yán)格。綜上所述，選用電阻應(yīng)變式壓力傳感器作為電子秤稱重傳感器是最為合適的。1. 2稱重電路原理及選擇 小量程精確測(cè)量：(測(cè)量范圍小于500克，誤差不大于0.3克） 懸臂梁在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片引變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過(guò)程。 當(dāng)垂直正壓力P作用于梁上時(shí)，梁產(chǎn)生形變，電阻應(yīng)變片R1、R2受壓彎拉伸，阻值增

6、加；R3、R4受壓縮，阻值減小。電橋失去平衡，產(chǎn)生不平衡電壓，不平衡電壓與作用在傳感器上的載菏P成正比，從而將非電量轉(zhuǎn)化成電量輸出。R1、R2、R3和R4組成惠更斯電橋，將對(duì)電阻應(yīng)變片的阻值變化轉(zhuǎn)變成輸出電壓?；莞闺姌蛟谏蠄D中，使相互對(duì)著的兩個(gè)電阻變化性質(zhì)相同。較大量程測(cè)量（測(cè)量范圍小于 15千克，誤差不超過(guò)5克）： 采用壓力傳感器，二者原理相似 ，都是電阻應(yīng)變式稱重傳感器。1.3 AD轉(zhuǎn)換電路的選擇 采用電子秤專用24位AD轉(zhuǎn)換芯片HX711。HX711 采用了海芯科技集成電路專利技術(shù)，是一款專為高精度電子秤而設(shè)計(jì)的24 位A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了包括穩(wěn)壓電源

7、、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等其它同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。降低了電子秤的整機(jī)成本，提高了整機(jī)的性能和可靠性。該芯片與后端MCU 芯片的接口和編程非常簡(jiǎn)單，所有控制信號(hào)由管腳驅(qū)動(dòng)，無(wú)需對(duì)芯片內(nèi)部的寄存器編程。輸入選擇開(kāi)關(guān)可任意選取通道A 或通道B，與其內(nèi)部的低噪聲可編程放大器相連。通道A 的可編程增益為128 或64，對(duì)應(yīng)的滿額度差分輸入信號(hào)幅值分別為±20mV或±40mV。通道B 則為固定的32 增益，用于系統(tǒng)參數(shù)檢測(cè)。芯片內(nèi)提供的穩(wěn)壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內(nèi)的A/D 轉(zhuǎn)換器提供電源，系統(tǒng)板上無(wú)需另外的模擬電源。芯片內(nèi)的時(shí)鐘振蕩器

8、不需要任何外接器件。上電自動(dòng)復(fù)位功能簡(jiǎn)化了開(kāi)機(jī)的初始化過(guò)程。 HX711內(nèi)部方框圖如下圖所示：（摘自HX711芯片使用手冊(cè)） HX711的端口連接端口如下圖所示： HX711端口連接1.4鍵盤電路的按鍵設(shè)置矩陣鍵盤是單片機(jī)外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組。本設(shè)計(jì)通過(guò)矩陣鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)單價(jià)的輸入（按鍵包括0-9以及小數(shù)點(diǎn)），也可以通過(guò)編寫程序?qū)崿F(xiàn)其他一些功能：結(jié)合測(cè)出的重量設(shè)置一個(gè)總價(jià)鍵；可能會(huì)涉及到價(jià)錢的累加，設(shè)置累加鍵；設(shè)置清零鍵1實(shí)現(xiàn)累加值的清零；設(shè)置清零鍵2實(shí)現(xiàn)單價(jià)的清零（也可設(shè)置單價(jià)的刪除鍵，每次按一下單價(jià)刪除一位）；設(shè)置去皮鍵實(shí)現(xiàn)去皮功能。 1.5超量程報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 采用有源蜂鳴器電路實(shí)現(xiàn)電子秤的超量程報(bào)警，蜂鳴器報(bào)警的同時(shí)紅色LED燈同時(shí)發(fā)光，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。具體實(shí)現(xiàn)電路如下：1.6液晶顯示電路 使用12864或者TFT液晶顯示屏。屏幕顯示重量、單價(jià)、總價(jià)、累加后總計(jì)。設(shè)置單價(jià)時(shí)可設(shè)置到分，重量可顯示到0.1克。1.7電源電路 5V穩(wěn)壓模塊輸出。1.8單片機(jī)最小系統(tǒng)1.9語(yǔ)音播報(bào)模塊 ISD1700 系列芯片內(nèi)部包括：麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、自動(dòng)增益控制、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等全方位整合系統(tǒng)功能。在本設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)功能須事先將需要