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一种简易电子秤的设计
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覃智广+陈洪容+杨阳
摘要:本设计以STC12C5A16S2单片机为控制器,通过电阻应变片采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号,再经放大、A/D转换等电路将信号送入到主控电路的单片机中,通过液晶显示器显示相应信息。该电子秤称重范围为5.00g~1000g,称重误差小于0.5g,本设计可以通过键盘控制,能随时调节单价,显示总价等信息,实现本设计的智能化,符合现代智能社会电子信息化的要求。
关键字:STC12C5A60S2单片机,电阻应变片,A/D转换,电子秤
一、结构组成
本电子秤结构如图1示,铁质悬臂梁固定在支架上,支架高度不大于40cm,备有一个秤盘,悬臂梁上粘贴电阻应变片作为称重传感器。
二、控制方案设计
按照设计的功能要求,本设计由主控模块、信号采集模块、模数转换模块、按键模块、显示模块、报警模块等组成。其中数据采集通过信号采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分完成。转换后的数字信号送给主控模块,并通过分析计算等处理,最后由显示模块显示出来。系统组成框图如图2示。
三、系统硬件设计
1、主控模块
STC12C5A60S2片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制,强干扰场合。
2、信号采集模块
用于信号采集的传感器选用电阻应变片。电阻应变片是用于测量应变的元件。它能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。应变片测量原理为:金属丝的电阻值除了与材料的本身性质外,还与金属丝的长度,横截面积有关。将金属丝粘贴在机械构件上,当构件受力变形时,金属丝的长度和横截面也随着一同变化,进而发生电阻变化。其结构如图3所示:
3、A/D转换模块
本设计选用HX711芯片的A/D转换模块。HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比,该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路,具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点,提高整机的性能和可靠性。其原理图如图4示。
4、键盘模块
本设计要求能输入所称物品单价、去皮等功能,并能输入相应数字,按键数量比较多,故选择4x4的矩阵键盘来完成。
5、显示模块
本设计以数字形式显示被称物体的重量、单位等信息,所以我们选用带字库的LCD12864。带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式,内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块;其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字,和128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字,也可完成图形显示。
6、报警模块
当被测物体超过了设计称重范围,系统能发出声光报警,报警电路用一个发光二极管和一个直流蜂鸣器实现。
四、软件设计
根据设计要求,编写系统程序,其主程序流程图如图5示。
五、小结
根据实际测试,该电子秤最大称重超过1000g,最小为5g,误差为0.1~0.3g,读数准确可靠,达到了设计效果。
参考文献
[1]杨清梅,孙建民.传感器与测试技术[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2005.
[2]康华光.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]趙亮,侯国锐.单片机C语言编程与实例.北京:人民邮电出版社,2004.
[4]何立民,万光毅.单片机实验与实践教程.北京:北京航天航空大学出版社,2003.
[5]姚金生,郑小利.元器件.北京:电子工业出版社,2004.
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