基于单片机和AD574的简易电子秤的设计

摘要：本文基于单片机和AD574设计了一款简易电子秤。电子秤是根据重力作用测量物体质量的装置，本文在分析测量原理的基础上，选择了比较简单的51系列单片机作为主控制系统，根据测量要求设计了传感器电路、AD转换电路、超量程报警电路、显示电路、按键电路等，根据硬件电路，完成了相应的软件设计。经过测试，该简易电子秤应用简单，方便快捷，具有良好的应用前景。

关键词：单片机；AD574；电子秤；称重传感器

中图分类号：TP334 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）26-0218-03

Design of a Simple Electronic Scale Based on Single Chip Microcomputer and AD574

CHEN Ding-zhao

（School of Physical Science and Technology， Xiamen University， Xiamen 361005， China）

Abstract： In this paper， based on SCM and AD574 design a simple electronic scales. Electronic scale is gravity measurement device according to the mass of the object， based on the analysis of the measurement principle， choose the relatively simple 51 series microcontroller as the main control system， according to the measurement requirements of the design of the sensor circuit， AD conversion circuit， overrange alarm circuit， display circuit， keyboard circuit， according to the hardware circuit， completed the the corresponding software design. After testing， the simple electronic balance is simple， convenient and quick， and has a good application prospect.

Key words： Single chip microcomputer； AD574； electronic scale； weighing sensor.

电子秤是一种根据重力作用测量物体质量的检测装置，随着电子技术的发展，在国民经济的各个领域，电子秤的应用越来越广泛，对电子秤的要求也越来越高，本文根据当前电子秤的应用情况，分析采用单片机和AD574设计一款简易电子秤装置，在分析测量原理的基础上，选择了比较简单的51系列单片机作为主控制系统，根据测量要求设计了传感器电路、AD转换电路、超量程报警电路、显示电路、按键电路等，根据硬件电路，完成了相应的软件设计。

1 测量原理

电子秤一般由三部分组成，称重传感器、承重系统、传力复位系统。在这个基础上，分成了其他的硬件电路子单元，如单片机最小系统电路、传感器电路、AD转换电路、超量程报警电路、显示电路、按键电路、存储电路等。其测量原理是：将物体放置在承重系统的秤台上时，其重量参数会通过传感器，产生压力-电效应，转换为与其重量相对应的电信号，然后通过放大电路将电信号放大并经过AD处理，最后将信号输入给单片机处理，经单片机处理后，将输入信息显示在LCD上。测量的精度一般由称重传感器决定。

2 硬件电路设计

2.1 总体设计框图

根据其测量原理，设计整体硬件框图如图1所示。主要包含压力传感器电路模块、放大电路模块、AD转换模块、LCD显示器模块、阈值报警模块、单片机控制系统模块。

2.2 传感器电路设计

设计采用SP20C-G501电阻应变式传感器，称重传感器由组合式S型梁结构及金属箔式应变计构成，具有过载保护装置。过程设计中采用惠斯登电桥进行电压采集转换，它能抑制温度变化的影响，抑制干扰能力强，补偿方便简单，因此选用的传感器精度高、零漂小、工作稳定等。传感器原理图如图2所示：

其工作原理：用应变片测量时，将其粘贴在弹性体上。当弹性体受力变形时，应变片的敏感栅也随之变形，其阻值发生相应的变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。由于内

部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式（1）给出：

[Eout=R2×R4（R2+R4）×R1R1+R2R2+R3R3+R4R4×Ein] （1）

2.3 AD转换电路设计

AD574是美国Analog Device公司生产的12位单片A/D转换器。它采用逐次逼近型的A/D转换器，最大转换时间为25us，转换精度为0.05%，所以适合于高精度的快速转换采样系统。芯片内部包含微处理器借口逻辑（有三态输出缓冲器），故可直接与各种类型的8位或者16位的微处理器连接，而无需附加逻辑接口电路，切能与CMOS及TTL电路兼容。AD574采用28脚双列直插标准封装。

图3 AD574芯片及与AT89s52的接线图

2.4 LCD显示电路设计

显示电路采用LCD显示。其驱动方式包括静态驱动、动态驱动。本设计采用动态驱动的方式，电路原理图如图4所示。

2.5 报警电路设计

报警电路采用有源蜂鸣器设计，只要通电流即可发声进行报警，在其两端并联一个反向的二极管，防止误报警。

3 程序设计

根据硬件原理分析和设计，软件同样分为几个部分：传感器信号采集部分、AD转换部分、显示部分和报警部分，其中数据处理部分最为重要，处理过程同样比较复杂。必须利用单片机的中断系统结构，如图6所示。

其主要部分程序代码如下：

#include

sbit CSPIN = P2^7； //93c46：CS

sbit SCKPIN = P2^6； //93c46：CLK

sbit SDOPIN = P2^4； //93c46：DATA OUT

sbit SDIPIN = P2^5； //93c46：DATA IN

void EEPROMByteWrite（UINT8 addr，UINT8 value）； //写值为value到地址addr中

void WriteRom（UINT8 addr，UINT8 value）； //写值为value到地址addr中，但不包括写允许和写禁止

UINT8 EEPROMByteRead（UINT8 addr）； //从93C46中读出地址为addr的值

UINT8 ReceiveByte（void）； //接收8位数据

void Sendsck（UINT8 c，UINT8 c1）；

void EEPROMByteWrite（UINT8 addr，UINT8 value）

{Sendsck（0x80，0x60）；//write enable

CSPIN=0；

_nop_（）；

_nop_（）；

WriteRom（addr，value）；

Sendsck（0x80，0x00）；//write disable

CSPIN=0；

_nop_（）；

_nop_（）；

SCKPIN=0；

Delay1ms（10）；}

UINT8 EEPROMByteRead（UINT8 addr）

{UINT8 value；

Sendsck（0xc0，addr）；

Delay1ms（1）；

value=ReceiveByte（）；

SCKPIN=0；

CSPIN=0；

Delay1ms（20）；

return（value）；}

void Writelong（UINT8 addr，UINT32 d）//写入一个LONG类型

{EEPROMByteWrite（addr，d>>24）；

EEPROMByteWrite（addr+1，d>>16）；

EEPROMByteWrite（addr+2，d>>8）；

EEPROMByteWrite（addr+3，d&0xff）；}

UINT32 Readlong（UINT8 addr）//读一个LONG类型

{UINT8 d8；

UINT32 d32=0；

d8=EEPROMByteRead（addr）；

d32|=d8；

d8=EEPROMByteRead（addr+1）；

d32

d32|=d8；

d8=EEPROMByteRead（addr+2）；

d32

d32|=d8；

d8=EEPROMByteRead（addr+3）；

d32

d32|=d8；

return（d32）；}

4 结论

本论文通过对电子秤的称重原理进行分析，在此基础上介绍了硬件设计和软件设计，最后完成了本简易电子秤装置的设计，采用高精度AD转换芯片AD574和实时处理的MCU-AT89C52单片机进行处理，精度高，操作简单，可推广性强。

参考文献：

[1] 潘佑华，林盛鑫. 基于51单片机的多功能电子秤设计研究[J].科技传播，2012（6）：188-189.

[2] 罗及红.一种高精度的电子秤设计[J].计算机测量与控制，2010，18（8）：1955-1958.

[3] 孙娜.基于单片机的便携式电子秤的设计[J].中国科技信息，2012（1）：98-100.

[4] 王德清.胡晓毅.贾宏.等.基于SPCE061A的高精密电子秤的设计[J].电子技术应用，2008，27（5）：83-86.

[5] 佟莹辛.基于C8051F350高精度低成本电子秤[J].辽宁科技学院学报，2008，10（3）：9-10.

[6]周杰.电子秤与计算机在串行通讯控制中的应用[J].信息化技术与控制，2014，14（5）：16-19.