簡易電子秤設(shè)計

陳玲玲

摘要：采用STC89C51單片機作為主控制芯片結(jié)合HX711實現(xiàn)簡易電子秤的設(shè)計，信號由壓力傳感器感受后經(jīng)放大器放大后輸入到單片機處理，經(jīng)過復(fù)雜的運算，將運算結(jié)果保存到存儲單元中。通過串口將測出的重量傳遞到上位機，電子秤的測重界面由LabVIEW進行編寫。該系統(tǒng)具有輸入單價、計算總價、計數(shù)清零、傳送數(shù)據(jù)等功能。

關(guān)鍵詞：STC89C51 電子秤LabVIEW

引言

計量稱重一直就在人類世界中扮演著重要的角色，作為重要的測量手段，在各行各業(yè)都有它的身影存在，比如說，商店、工廠=乃至家庭，都是不可或缺的用品。電子稱是工程師們測量工作中研究運用非常廣泛一種儀器。電子稱在研究過程中功能越來越多，可以很好的替代以往的稱量工具，相比于傳統(tǒng)的稱重工具，電子秤在秤取物體時十分的精準，實際應(yīng)用的范圍相對比較廠，而且在結(jié)構(gòu)和材料等各方面都屬于是比較新的計量衡器。因此，本文以單片機為核心結(jié)合LabVIEW技術(shù)設(shè)計出一款簡易電子稱。進行秤取時用戶可以清楚的看到購買物品的重量及物品單位價格，以便對所買物品價值進行掌握。該秤還具有對物品進行去皮的功能，可以更精確的稱出物品重量。

1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

按照本設(shè)計功能的要求，系統(tǒng)分為五個模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、信號放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機控制模塊、人機交換模塊（其中人機交換模塊中包括：LabVIEW顯示、鍵盤輸入）。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示。

工作原理：系統(tǒng)采用+5v電源發(fā)生電路。通過壓力傳感器對采集輸入信號后的電壓經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后成為數(shù)字量，發(fā)送至單片機中進行處理計算，同時通過串口通訊到上位機，經(jīng)過LabVIEW的數(shù)據(jù)處理，在前面板顯示數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可以利用鍵盤進行單價的設(shè)定，而且系統(tǒng)帶有校準功能，校準后會保存進單片機的EEPROM。

2硬件電路設(shè)計

2.1壓力檢測電路設(shè)計

壓力檢測電路是由壓力傳感器和放大電路構(gòu)成。HX711是一款為高精度電子秤而設(shè)計的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。本次設(shè)計通道A與傳感器相連，通道B通過片外分壓電阻與電池相連，用于檢測電池電壓。壓力檢測電路如圖2所示。

2.2掉電存儲電路設(shè)計

選用ATMEL公司AT24C64進行掉電存儲電路設(shè)計。電路如圖

4所示。AT24C64的SCL口接單片機的P1.6端口，SDA端接單片機的P1.7端口。SDA的數(shù)據(jù)在上升沿時寫入存儲器，而在下降沿時將存儲器讀出數(shù)據(jù)并送往SDA;將WP引腳接地后寫保護并允許寫操作;當與VCC相連時，禁止所有的寫操作。如果不連，WP引腳將在芯片內(nèi)部下拉到地。

2.3按鍵電路

按鍵電路采用4x4矩陣鍵盤輸入實現(xiàn)，矩陣鍵盤輸入電路如圖4所示，在程序中用鍵盤掃描的方式來確定鍵值。

單價輸入方式：鍵人數(shù)字便是單價;如果單價含有人小數(shù)時，按下#鍵表示小數(shù)點，然后再輸人一位小數(shù)。

單價清除：按下B鍵清楚當前的單價數(shù)據(jù)。

去皮鍵用法：放上需去皮物體，按下A鍵，表示去皮，取消去皮時，再按一次A鍵。

校準方法：打開自鎖開關(guān)，待開機正常顯示數(shù)值后（開機時保證傳感器上不能有物體，且保持穩(wěn)定），空載時，如果顯示重量不為0，按下C鍵進行微調(diào)如果顯示重量偏離較大按下D鍵進行大范圍調(diào)節(jié)，校準后會保存進單片機的EEPROM。

2.4串口程序下載以及傳輸數(shù)據(jù)電路設(shè)計

由于設(shè)計中采用LabVIEW進行上位機顯示，所以需要用RS232來進行串口通訊RS232C的接口電平與單片機的串口電平標準不同，因此該接口需要進行電平轉(zhuǎn)換。而MAX232芯片是常用的電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電[5]。RS232串口通訊電路如圖5所示。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)下位機軟件流程如下：單片機上電運行程序，進入單價設(shè)置界面，通過按鍵設(shè)置完參數(shù)后，進人工作狀態(tài)，每隔一秒，系統(tǒng)采集一次數(shù)據(jù)。在顯示界面，可以查看當前設(shè)置的單價，重量，總計，累計?？梢噪S時對數(shù)值進行重新設(shè)置。采集計算后的數(shù)據(jù)通過串口實現(xiàn)與上位機進行通信，首先，配置VISA，串口配置，數(shù)據(jù)處理等。在接收原始數(shù)據(jù)的時候，防止誤碼，在數(shù)據(jù)的起始位和終止位分別加了Ox55和OxAA，在分離數(shù)據(jù)的時候，要將起始位和終止位都去掉才能還原原數(shù)據(jù)的真實性。在傳輸數(shù)據(jù)的時候數(shù)據(jù)都是連在一起的，要加入空格符，這樣有助于數(shù)據(jù)的辨別。上位機前面板如圖6所示。

5系統(tǒng)調(diào)試

5.1測量數(shù)據(jù)及誤差分析

簡易電子秤在測量時會受到溫度，被測物，托盤平衡影響，導(dǎo)致測量的實際質(zhì)量與理論質(zhì)量存在少許誤差，為針對該影響，本設(shè)計將在25。C，托盤水平放置，被測物使用標準砝碼的情況下，進行電子秤測試誤差分析，表l即為測試數(shù)據(jù)：

根據(jù)上表分析，雖然存在0. 32%的相對誤差，其誤差來源可能是傳感器不穩(wěn)定及外部環(huán)境影響，但該誤差已經(jīng)在設(shè)計需求之內(nèi)。

6結(jié)論

本文介紹了基于LabVIEW的簡易電子秤設(shè)計方案。系統(tǒng)采用STC89C51為主控制芯片，結(jié)合電子稱專用AD芯片HX711實現(xiàn)簡易電子稱的設(shè)計，該秤具有自動校準功能。經(jīng)過測試，本系統(tǒng)具有誤差小，工作穩(wěn)定、精度高等優(yōu)點。本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、人性化程度高，具有很高的實用價值。

參考文獻

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[6]Blume P A.The LabVIEW Style Book[Ml.Prentice HallInternational， 2007.