電子秤是日常生活中稱(chēng)重的必備產(chǎn)品，以簡(jiǎn)潔方便、稱(chēng)量精確而著(zhù)稱(chēng)。文章設計的小型電子秤以 AT89C52單片機為控制核心,通過(guò)ADC0804的數據采集、前端信號放大電路設計、按鍵人機交互界面和系統電源 四大部分的模塊化設計，實(shí)現了稱(chēng)重、顯示、設置日期和重置單價(jià)以及超重顯示功能。由于系統資源豐富,還可以 方便地拓展其應用。

0.引言

電子秤是日常生活中常用的電子衡器，廣泛應用 于超市、大中型商場(chǎng)、物流配送中心。它在結構和原理 上取代了以扛桿平衡為原理的傳統機械式稱(chēng)量工具, 相比傳統的機械式稱(chēng)量工具具有稱(chēng)量精度高、裝機體 積小、應用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點(diǎn),是外形布局、 工作原理、結構和材料上全新的計量衡器。目前市場(chǎng) 上使用的稱(chēng)量工具或者是結構復雜，或者運行不可靠、 成本高、精度穩定性不好、調整時(shí)間長(cháng)、易損件多、維修 困難、裝機容量大，能源消耗大。因此，有針對性地開(kāi) 發(fā)出一套有實(shí)用價(jià)值的電子秤系統，從技術(shù)上克服上 述諸多缺點(diǎn)，改善電子秤系統在應用中的不足之處具 有現實(shí)意義。

1.系統方案

電子秤首先是通過(guò)壓力傳感器采集到被測物體的 質(zhì)量，并將其轉換成電壓信號。輸出電壓信號通常很 小,需要通過(guò)前端信號處理電路進(jìn)行準確的線(xiàn)性放大。 放大后的模擬電壓信號經(jīng)A/D轉換電路轉換成數字量 被送入主控電路的單片機中，再經(jīng)過(guò)單片機控制譯碼 顯示器，從而顯示出被測物體的質(zhì)量。本系統主要由 電源模塊、數據采集模塊、控制器模塊、人機交互界面 模塊組成。其中電源模塊采用由7805和9014、LED等組成的無(wú)穩態(tài)電源，其輸出電壓為+5 V，并設計了 2個(gè) LED閃爍的效果。數據采集模塊由壓力傳感器MPS5999、信號的前級處理和A/D轉換部分組成。轉 換后的數字信號送給控制器處理，由控制器完成對該 數字量的處理，驅動(dòng)顯示模塊完成人機間的信息交換。 此部分對軟件的設計要求比較高，系統的大部分功能 都需要軟件來(lái)控制。在擴展功能上，本設計增加了時(shí) 鐘功能。電子秤的組成原理圖如圖1所示。

根據以上設計理念，硬件部分采用51系列單片機 AT89C52為控制核心部件，數據采集部分由壓力傳感 器、信號的濾波放大處理和A/D轉換部分組成?？紤] 到在稱(chēng)量物品時(shí)必要的精度、準確性要求，所選的傳感 器量程應該比系統設計要求的大，且滿(mǎn)足精度要求。 由于傳感器輸出的電信號比較微弱,一般為mV級,必 須采用適當的電路進(jìn)行信號放大處理,需要共模抑制 比高,差模輸入阻抗大,增益高,精度好。人機交互部 分的鍵盤(pán)在系統中，可以輸入數字和已經(jīng)固定的控制 命令等。系統顯示選用字符點(diǎn)陣式液晶顯示器 OCM4x8C,可以一次滿(mǎn)屏幕顯示4行8列的32個(gè)中文 字符或4行16列的英文字符,滿(mǎn)足電子秤在稱(chēng)物時(shí)的 購物清單顯示要求。電子秤系統的結構框圖如圖2 所示。

2.系統硬件設計

2.1主控電路設計

系統主控電路選用AT89C52。其中P1 口和 P2.0-p2.6口作為地址總線(xiàn),P0口作為低地址線(xiàn)和數據 總線(xiàn)復用,P2.0~P2.6 口作為高地址線(xiàn);P2.7作為62256 的片選控制總線(xiàn),ALE接鎖存器74LS373的使能端，P3.6 和P3.7作為外部數據存儲器寫(xiě)/讀選通信號輸出端分別 接62256的/WE WOE端。主控電路圖如圖3所示。

2.2信號處理電路設計

系統信號處理電路選用的OP07芯片是一種低噪 聲、非斬波穩零的雙極性運算放大器集成電路。由于 OP07具有非常低的輸入失調電壓（對于OP07A最大為 25 (jlV)，所以0PQ7在很多應用場(chǎng)合不需要額外的調零 措施。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為 ±2 nA)和開(kāi)環(huán)增益高（對于OP07A為300 V/mV)的 特點(diǎn)，這種低失調、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得OP07特別 適用于高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等 方面。超低偏移最大為150 jjlV。低輸入偏置電流為 1.8 nA。低失調電壓漂移為0.5 jjlV/^C。超穩定時(shí)間 為2 pV/month，最大高電源電壓范圍為±3 ~ ± 22 V。 系統處理電路如圖4所示。

2.3人機交互界面電路設計

2.3.1數碼管顯示電路

本系統選用數碼管顯示電路，既簡(jiǎn)單又實(shí)用；主要 由14個(gè)數碼管組成,分別顯示質(zhì)量、單價(jià)、總價(jià)、時(shí)鐘， 采用動(dòng)態(tài)顯示。

2.3.2按鍵交互部分

系統按鍵選用査詢(xún)式按鍵,并采用貼膜技術(shù)，使電子 秤使用起來(lái)更加融合和美觀(guān)。電子原理圖如圖5所示。

3.系統軟件設計

電子秤系統根據稱(chēng)量要求，由主程序流程圖給出 了系統工作的基本過(guò)程,描述了信號的基本流向，起到 一個(gè)向導的作用。程序設計釆用VC+ +語(yǔ)言,主要有 以下內部實(shí)現：聲明函數變量；定義數碼碼表;void Delay(uint nN)，時(shí)鐘延時(shí)函數；void init()，電子砰初 始函數；void delay_ms( unsigned int a)，電子砰的延時(shí)函數；uchar readad (),讀 AD 函數；unsigned int datpro (void),處理ADC0804采集信號函數；void led8(),分 解總價(jià)函數;void led(uint i)，分解單價(jià)函數;void disp (void),兩位單價(jià)顯示函數;void key(),單價(jià)按鍵顯示 函數；void display ( )，AD轉換函數及顯示程序；void Tl_Secjs ( void) interrupt 3 using 1,時(shí)鐘定時(shí)中斷 1 函 數;void keysz()，時(shí)鐘可調按鍵部分;void mainl ()，時(shí) 鐘主函數；void Delay ( uint nN ),時(shí)鐘延時(shí)函數；int main2()，電子秤的運行主函數;void main()，程序的主 函數,也是切換功能的主函數組成。

4.結束語(yǔ)

本次設計依據電子秤稱(chēng)量特性,分別從硬件系統 和軟件實(shí)現兩個(gè)方面入手,介紹了 AT89C52單片機芯 片的功能、工作特性及其接口的擴展方法;通過(guò)對釆集 數據及處理電路的設計,加深對信號時(shí)區、轉換及傳輸 處理的認識,并通過(guò)VC+ +編程實(shí)現了系統的軟件控 制;作為學(xué)生課程設計使用，實(shí)踐和應用相結合,起到 了很好的教學(xué)效果。該產(chǎn)品在實(shí)際應用中效果良好。