本文提出的設是以STC89C52RC作為主控制芯片，并運用四片1K的電阻應變片搭建成惠斯通全橋電路構成稱(chēng)重傳感器、以及 24位A/D轉換器芯片HX711、LCD1602液晶顯示屏等器件,設計并實(shí)現一個(gè)簡(jiǎn)易電子秤,具有稱(chēng)重、計價(jià)、去皮等功能。工作原理為,首先電 阻應變片產(chǎn)生形變,將砝碼質(zhì)量變化轉換為電壓的變化,并經(jīng)過(guò)放大,濾波以及A/D轉化,最終將電信號送往單片機處理,通過(guò)算法得到物體 質(zhì)量,同時(shí)該系統還實(shí)現了通過(guò)觸摸按鍵對電子秤設置單價(jià),并計價(jià)與去皮等功能。

1.引言

稱(chēng)重是一種從古至今一直受人們關(guān)注的技術(shù)，涉及到生活的方 方面面。稱(chēng)重的不準確，導致了生產(chǎn)不能標準化，制約了生產(chǎn)力的發(fā) 展。因此人們對于高精度稱(chēng)重裝置的研究一直沒(méi)有停止。隨著(zhù)科技 的不斷發(fā)展，稱(chēng)重裝置也從原來(lái)傳統的模擬式轉變成數字式，單參 數，動(dòng)態(tài)測量轉化為多參數，動(dòng)態(tài)測量。精度和可靠性得到很大的提 升，功能也越來(lái)越強大，而且體積也越來(lái)越小。本文以電阻應變片的 形變做為輸人量，STC89C52RC為核心設計了一款體積小，精度高， 穩定性強的智能電子秤系統。

2.設計方案

該電子簡(jiǎn)易稱(chēng)通過(guò)電阻應變片傳感器采集由質(zhì)量引起的壓力 變化，并轉化為電壓信號的變化，并對單片機輔以按鍵控制，以及 LCD1602顯示屏顯示結果。

3.硬件電路設計

(1)傳感器模塊:本系統利用全橋電路將電阻應變片設計成惠斯 特電路，能夠有效的抑制溫漂，減少誤差，當應變片受力變形時(shí)，其 電阻值也變化，電橋將輸出相應的電信號。⑵A/D轉換模塊:考慮到 系統的穩定性及工序簡(jiǎn)單性，模數轉換部分采用低功耗，高精度，24 位A/D轉換器HX711。能夠做到很高的精度，滿(mǎn)足了電子秤的使用。 ⑶單片機模塊:STC89C52RC單片機，具有價(jià)格低廉，功能強大的優(yōu) 點(diǎn)，具有8K字節系統可編程Flash存儲器，采用此芯片可以控制其他 各個(gè)模塊，是整個(gè)系統能夠工作的核心所在。⑷顯示模塊:本設計選 用顯示數字、字母較好，控制又比較方便的LCD1602液晶顯示屏。將 所有信息輸人都顯示在屏幕上面，用戶(hù)可以直接觀(guān)察到稱(chēng)重的質(zhì) 量，單價(jià)等必備的信息，實(shí)現了人機交互。(5)矩陣鍵盤(pán)模塊:采用4*4 薄膜矩陣鍵盤(pán)來(lái)控制電子秤的計價(jià)(十個(gè)數字鍵)、累加、去皮功能。 矩陣鍵盤(pán)是機械彈性的，斷開(kāi)和閉合并不能瞬間穩定的接通，因此 需要通過(guò)軟件進(jìn)行消抖，原理就是要給予斷開(kāi)和閉合一定的延時(shí)時(shí) 間，可以在檢測到按下的時(shí)刻，延時(shí)10ms，消除抖動(dòng)后再檢測鍵盤(pán)的 電平，如果檢測到相同的電平那么說(shuō)明確實(shí)按下了按鍵。

4.軟件設計

軟件部分用c語(yǔ)言來(lái)實(shí)現，首 先執行各個(gè)功能模塊的初始化，初 始化包括功能模塊內部功能的設 置，與主控芯片連接的IO口模式的 設置，在做完所有準備工作工作之 后系統進(jìn)人程序死循環(huán)，在死循環(huán) 中主要完成A/D值采集，數據處理 和數據顯示刷新。

5.功能檢查

5.1實(shí)驗測量

測試方法:測量簡(jiǎn)易電子秤上的砝碼重量，將砝碼從5g~500g依 次放人托盤(pán)中，觀(guān)察穩定后LCD顯示屏顯示的ADC轉換數據，記人 表格中，并用測試質(zhì)量減去砝碼質(zhì)量得到誤差值，記錄誤差值的大 小，如表1。

5.2誤差分析

造成誤差的原因與稱(chēng)重環(huán)境的溫度，應變片的粘貼，程序中的 數據處理有關(guān)，因此提出改進(jìn)，首先從電路方便著(zhù)手，抑制溫漂，使 得溫度的影響降低。其次從粘貼應變片的工藝出發(fā)，減少人為因素 造成的影響。還需要對程序進(jìn)行優(yōu)化，使得經(jīng)過(guò)系數修正后，電阻應 變片的形變量與電壓量呈線(xiàn)性關(guān)系。

6.結語(yǔ)

稱(chēng)重質(zhì)量在5~200g時(shí)，誤差不超過(guò)0. 5g ；在200~500g時(shí)，誤差不 超過(guò)1.0g。

從測試結果上分析，該電子秤較精確，能夠滿(mǎn)足人們的基本生 活需要，并且成本較低，穩定性好。本設計以51單片機為核心控制單 元，采用電阻應變片稱(chēng)重傳感器采集砝碼重量變化，并合理地使用 了HX711，實(shí)現了放大，濾波，A/D轉換，最終將所得信號送往單片 機進(jìn)行處理，考慮到稱(chēng)重系統的非線(xiàn)性，采用全橋電路，消除其他方 面的影響，使測得數據更加準確。另一方面本設計成功實(shí)現了按鍵 設置單價(jià)與計價(jià)，去皮功能。在實(shí)現基本功能的前提下，本系統還實(shí) 現了稱(chēng)重超量程時(shí)報警的功能，設置了安全保障。