基于单片机的多功能电子秤的设计

摘要：该设计以51系列单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。为了更好利用AT89S52的资源，系统扩展了电子日历时钟模块及温度检测和语音报数的功能。整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。

Abstract: The design takes the 51 series Microcontroller AT89S52 as the control core to achieve the basic control functions of electronic scales. In order to make better use of resources of AT89S52, the system extends the electronic calendar clock module, temperature measurement and voice report functions. The entire system is simple, easy to use and full-featured, and has high precision, so it has a certain value for development.

关键词：单片机；称重传感器；高精度高增益A/D转换器

Key words: microcontroller；weighing cell；high precision and high-gain A/D converter

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）03-0136-01

0 引言

电子秤是日常生活中常用的电子衡器，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。输出电压信号通常很小，需要通过高精度高增益AD芯片HX711的信号放大与AD转换，转换成数字量被送入到主控电路的单片机中处理，再经过单片机控制显示器，从而显示出被测物体的重量。

而目前市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性地开发出一套有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。

1 电子秤的基本结构

电子秤的应用系统是由硬件和软件所组成。硬件指单片机、扩展的输入输出设备等部分；软件是各种工作程序的总称。硬件和软件只有紧密配合、协调一致，才能提高系统的性能价格比。从一开始设计硬件时，就应考虑相应软件的设计方法，而软件设计是根据硬件原理和系统的功能要求进行的。

2 系统工作原理

电子秤的工作原理。首先是通过称重传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过高精度高增益AD芯片HX711的信号放大与AD转换，转换成数字量被送入到主控电路的单片机中处理，再经过单片机控制显示器，从而显示出被测物体的重量。

3 系统设计基本思路

①利用称重传感器得到数据；②通过单片机处理称重传感器得到数据；③液晶显示输出数据。利用数码管显示物体重量，简单可行，可以采用内部带有模数转换功能的单片机。由此设计出的电子秤系统，硬件部分简单，接口电路易于实现，并且在编程时大大减少程序量，在电路结构上只有简单的输出输入关系。增加一键盘输入装置，增加外界对单片机内部的数据设定，使电子称实现称重计价的功能。结构简图如图1所示。

4 单片机的选型

AT89S52单片机是AT89S系列中的增强型高档机产品，它片内存储器容量是AT89S51的一倍，即片内8KB的Flash程序存储器和256B的RAM。另外，它还增加了一个功能极强的、具有独特应用的16位定时／计数器2等多种功能。

在工程应用中AT89S52有一显著的优势：不需要烧写器，只借助PC 机的并口输出和极为简单的下载电路，便可将程序通过串行方式写入单片机。并且下载电路可设计在系统中，可以随时修改单片机的软件而不对硬件做任何改动。

由此，通过对目前主流型号的比较，我们选择了AT89S52通用的普通单片机。

5 具体实施方案

根据以上设计方案，硬件部分采用51系列单片机AT89S52为控制核心部件，实现电子秤的基本控制功能。AT89S52是一款8位的内带8K程序存储器的微控制器，考虑到用软件实现电子秤系统的各项功能时，所需的软件量并不是很大，不需要太大的程序存储空间，因此在对AT89S52实际设计时不需要在片外再扩展程序存储器，这样不仅节省了硬件资源，也优化了电路的设计。系统的硬件部分不仅包括以单片机AT89S52为核心的最小系统部分，而且还包括串口通信、数据采集、人机交互界面和系统电源、时钟和语言报数等部分。

串口通信主要用于单片机与PC机的通信，主要由MAX232实现。数据采集部分由HL-8型称重传感器、高精度称重传感器专业的24位A/D转换器部分组成。在具体选择传感器时，考虑到在称量物品时必要的精度、准确性要求，所称物品的重量误差必须要控制在一定的范围之内。另外由于秤台的自身重量、振动和冲击分量，以及还要避免物体超重时对传感器的损坏，所以在选择传感器时要保证有一定的承重裕量，所选的传感器量程应该比系统设计要求的要大，且需要满足精度要求，满量程时候的误差不能大于规定量。

人机交互部分的键盘在系统中，可以输入数字和已经固定的控制命令等。在这次设计中我们采用常用的4*4矩阵键盘。显示用的LCD我们根据要求选用了点阵式液晶显示器1602。语音报数采用了SC1010B芯片，SC1010B是深圳亿矽特公司最新开发应用于语音电子秤的新型语音芯片，元件少，电路简单，控制方便，成本低。扩展的时钟部分主要由时钟芯片DS1302设计实现。

随着集成电路和计算机技术的迅速发展，使电子仪器的整体水平发生巨大变化，传统的仪器逐步的被智能仪器所取代。智能仪器的核心部件是单片机，因其极高的性价比得到广泛的应用与发展，从而加快了智能仪器的发展。而传感器作为测控系统中对象信息的入口，越来越受到人们的关注。传感器好比人体“五官”的工程模拟物，它是一种能将特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。本次基于单片机的多功能电子称的设计就是在以上仪器的基础上设计而成的。因此，只有充分了解有关智能仪器、单片机、传感器以及各部分之间的关系才能达到要求。

参考文献：

[1]李珍，付植桐著.单片机原理与应用技术.清华大学出版社.

[2]胡长胜著.单片机实用技术教程.北京师范大学出版社.

[3]谭浩强著.C语言程序设计.清华大学出版社.