文章介紹了多功能電子秤的硬件設計和軟件編程、應變片式稱(chēng)重傳感器、A/D轉換電路、顯示電路和鍵盤(pán)接口電 路。軟件方面詳細給出了主程序及程序，鍵掃描、動(dòng)態(tài)顯示程序以及AD7705與微機的硬件接口及軟件設計等。模塊的合理 設計確保了電子秤的精確計量。

1.電子秤

稱(chēng)量設備的工作原理，常見(jiàn)的有3種：（1)杠桿原理的機 械稱(chēng)，也是使用最多的機械秤；（2)隔斷射線(xiàn)，減少射線(xiàn)計 數器對射線(xiàn)反應的原理而組成核子稱(chēng)；（3)利用壓力傳感器 中壓力應變片微電流變化的電子秤，它是在機械秤的基礎上 改裝而成，一般為分體式，也可是一體化模塊。本次設計的 就是這種電子秤。

電子秤稱(chēng)一般是將被稱(chēng)重物將重力傳遞給稱(chēng)重傳感器， 再經(jīng)過(guò)一系歹撾程后由數碼管或液晶顯示將重量顯示出來(lái)。 電子秤可以進(jìn)行清零、置零、計重、毛重、累計凈重、數字輸 出等操作，可直接進(jìn)行打印。數據輸出采用RS—232C串行通 信，可直接與微機連接。

2.電子秤的整體方案設計

被稱(chēng)重物將重力傳遞給稱(chēng)重傳感器。稱(chēng)重傳感器通常采 用應變片式、壓阻式、電容式和機械式，電阻應變式傳感器 是用于力、壓力和重量測量等最廣泛的傳感器。本方案采用 應變式電阻傳感器，將作用在其上的重力改變成為模擬信 號輸出，同時(shí)通過(guò)放大器將信號放大。經(jīng)A/D模數轉換器將 放大的電壓值變換成相應的數字信號，由單片機（中央處理 器)進(jìn)行算法處理，而周邊所需要的功能及各種接口電路也 和單片機CPU連接應用> 最終重量能夠顯示在電子秤的顯示 器上，使用者通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)操作電子秤.設計主要包括硬件設 計和軟件設計，電子秤的工作原理如圖1所示。

3.電子秤的硬件設計

硬件系統主要由稱(chēng)重傳感器模塊、電壓放大模塊、A/D 模數轉換器、AT89S52單片機、LED顯示電路模塊、非編碼 鍵盤(pán)等幾個(gè)模塊組成。

3.1稱(chēng)重傳感器電路

考慮傳感器的適用范圍主要從精度、密封狀態(tài)、量程、 技術(shù)參數等幾方面選擇.在此方案中，我們主要選擇它的量 程和技術(shù)參數。

首先，選擇傳感器的量程：傳感器的量程選擇決定于下 列因素：（1)被稱(chēng)量物料最大的重量；（2)秤臺或裝置的自 重；(3)傳感器設置的數量；（4)正常操作下，最大可能產(chǎn)生 的偏載。

其次，根據各種類(lèi)型傳感器的適用范圍來(lái)選擇合適的 傳感器。常規稱(chēng)重傳感器有以下幾種：雙連孔式傳感器、柱 式傳感器、橋式傳感器、柱環(huán)式傳感器、剪切梁式傳感器和 單S梁式傳感器。它們有著(zhù)各自的稱(chēng)量范圍與性能。本次方 案采用應變式電阻稱(chēng)重傳感器。該產(chǎn)品精度高、性能好。

3.2放大電路

傳感器測量電路因受重力作用引起的輸出電壓U很 小，必須放大輸出電壓，滿(mǎn)足A/D模數轉換器對數字輸 入信號的要求，在此情況下，就要求選擇一種能夠放大數 字信號電平的電路。3個(gè)普通的邏輯運算放大器和幾個(gè)電 阻，就能夠組成性能優(yōu)越的轉換放大電路。這就是典型的 差動(dòng)放大器。例如同相端和反相端的輸入電阻均為1 kn， 而同相端的分壓電阻和反饋電阻均為100 kn，這樣，其電 壓放大倍數100 k/1 k=100倍。使用者可根據量程大小調整 這兩個(gè)電阻的大小，即可得到滿(mǎn)意的電壓放大取值。

3.3A/D轉換電路

A/D模數轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的專(zhuān)用 芯片。它把模擬信號變換成數字信號，同時(shí)進(jìn)行邏輯處理、 數字傳輸及信號輸出。目前A/D模數轉換器廣泛應用在儀器 儀表、圖像成型以及通信行業(yè)中。對于此次設計而言，要求 以較低的價(jià)格實(shí)現更高的性能，所以采用AD7705。壓力測 量電路如圖2所示。

3.4顯示電路

單片機的應用最典型的是通過(guò)輸入/輸出口與LED數碼 管構成數碼顯示電路（見(jiàn)圖3)，7段LED數碼管，是在專(zhuān)用的 絕緣材料上，采用單只LED組合排列成“8”字型的數碼管，分別引出它們的電源極性，使相應的正極或者負極發(fā)亮來(lái) 顯示出0—9的數字。7段LED數碼管分為共陰極和共陽(yáng)極兩 種，發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。

3.5鍵盤(pán)接口電路

用非編碼鍵盤(pán)，各個(gè)按鍵獨立安排一根輸入/輸出線(xiàn)，每根輸入/輸出線(xiàn)上按鍵的顯示狀態(tài)不影響其他輸入/ 輸出線(xiàn)上的顯示狀態(tài)。同時(shí)采用查詢(xún)方式電路，按鍵為低 電平有效。

4.電子秤的模塊設計

4.1電子秤的程序

模塊由主程序和若干個(gè)相應的子程序構成，包括鍵盤(pán)掃 描子程序、鍵值處理子程序、LED顯示子程序等，另外還有 幾個(gè)必須的子程序：A/D轉換子程序、濾波子程序、非線(xiàn)形 輸出子程序、中斷控制子程序、清零跟蹤子程序、標定轉換 子程序等，系統開(kāi)機后，首先執行程序的初始化，包括中斷 入口地址的設置，自檢RAM, ROM，設置各標志位等，然后 才顯示程序開(kāi)始。

4.2編寫(xiě)程序流程

根據硬件設汁可知，單片機從AD7705中取出16位二進(jìn) 制數，先將它存于兩個(gè)地址中，再通過(guò)程序轉換為BCD碼存 到供顯示的5個(gè)顯示緩存區，最后通過(guò)動(dòng)態(tài)顯示程序輸出7 段碼送到顯示器輸出顯示結果。

4.3編寫(xiě)程序

設計程序時(shí)，首先要對用到的各種參數進(jìn)行設定，使 用的參數必須易于掌握，可以使用英文、漢語(yǔ)拼音的縮寫(xiě)形 式。再對各特殊功能寄存器的狀態(tài)進(jìn)行初始化，安排中斷地,址的入口定義數據存儲區，然后根據方案分別設計，測算 中斷.各種子程序的具體情況，預留出堆棧區和需要的數據 緩存區，緊接著(zhù)就開(kāi)始編寫(xiě)各種模塊。

5.結語(yǔ)

采用AT89S52單片機設計的電子種，無(wú)論功能使用、計 量準確度，穩定性能都滿(mǎn)足國家對電子種的要求，它具有良 好的校準方法，性能扎實(shí)，操作方便，價(jià)格低廉，同時(shí)通過(guò) 電路或者模塊的擴充以及應用程序的改變，能夠設計出性?xún)r(jià) 比更加突出的計價(jià)稱(chēng)、電子臺秤等，滿(mǎn)足各行各業(yè)對多功能 電子秤的需求。