2023年简易电子秤设计.docx

简易电子秤设计 陈玲玲 ：采用STC89C51单片机作为主控制芯片结合HX711实现简易电子秤的设计，信号由压力传感器感受后经放大器放大后输入到单片机处理，经过复杂的运算，将运算结果保存到存储单元中。通过串口将测出的重量传递到上位机，电子秤的测重界面由LabVIEW进行编写。该系统具有输入单价、计算总价、计数清零、传送数据等功能。 关键词：STC89C51 电子秤LabVIEW 引言 计量称重一直就在人类世界中扮演着重要的角色，作为重要的测量手段，在各行各业都有它的身影存在，比方说，商店、工厂=乃至家庭，都是不可或缺的用品。电子称是工程师们测量工作中研究运用非常广泛一种仪器。电子称在研究过程中功能越来越多，可以很好的替代以往的称量工具，相比于传统的称重工具，电子秤在秤取物体时十分的精准，实际应用的范围相比照拟厂，而且在结构和材料等各方面都属于是比拟新的计量衡器。因此，本文以单片机为核心结合LabVIEW技术设计出一款简易电子称。进行秤取时用户可以清楚的看到购置物品的重量及物品单位价格，以便对所买物品价值进行掌握。该秤还具有对物品进行去皮的功能，可以更精确的称出物品重量。 1系统总体结构 按照本设计功能的要求，系统分为五个模块：数据采集模块、信号放大模块、模数转换模块、单片机控制模块、人机交换模块〔其中人机交换模块中包括：LabVIEW显示、键盘输入〕。系统设计框图如图1所示。 工作原理：系统采用+5v电源发生电路。通过压力传感器对采集输入信号后的电压经过A/D转换之后成为数字量，发送至单片机中进行处理计算，同时通过串口通讯到上位机，经过LabVIEW的数据处理，在前面板显示数据。系统可以利用键盘进行单价的设定，而且系统带有校准功能，校准后会保存进单片机的EEPROM。 2硬件电路设计 2.1压力检测电路设计 压力检测电路是由压力传感器和放大电路构成。HX711是一款为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。本次设计通道A与传感器相连，通道B通过片外分压电阻与电池相连，用于检测电池电压。压力检测电路如图2所示。 2.2掉电存储电路设计 选用ATMEL公司AT24C64进行掉电存储电路设计。电路如图 4所示。AT24C64的SCL口接单片机的P1.6端口，SDA端接单片机的P1.7端口。SDA的数据在上升沿时写入存储器，而在下降沿时将存储器读出数据并送往SDA;将WP引脚接地后写保护并允许写操作;当与VCC相连时，禁止所有的写操作。如果不连，WP引脚将在芯片内部下拉到地。 2.3按键电路 按键电路采用4x4矩阵键盘输入实现，矩阵键盘输入电路如图4所示，在程序中用键盘扫描的方式来确定键值。 单价输入方式：键人数字便是单价;如果单价含有人小数时，按下#键表示小数点，然后再输人一位小数。 单价去除：按下B键清楚当前的单价数据。 去皮键用法：放上需去皮物体，按下A键，表示去皮，取消去皮时，再按一次A键。 校准方法：翻开自锁开关，待开机正常显示数值后〔开机时保证传感器上不能有物体，且保持稳定〕，空载时，如果显示重量不为0，按下C键进行微调如果显示重量偏离较大按下D键进行大范围调节，校准后会保存进单片机的EEPROM。 2.4串口程序下载以及传输数据电路设计 由于设计中采用LabVIEW进行上位机显示，所以需要用RS232来进行串口通讯RS232C的接口电平与单片机的串口电平标准不同，因此该接口需要进行电平转换。而MAX232芯片是常用的电平转换芯片，使用+5v单电源供电[5]。RS232串口通讯电路如图5所示。 3系统软件设计 系统下位机软件流程如下：单片机上电运行程序，进入单价设置界面，通过按键设置完参数后，进人工作状态，每隔一秒，系统采集一次数据。在显示界面，可以查看当前设置的单价，重量，總计，累计。可以随时对数值进行重新设置。采集计算后的数据通过串口实现与上位机进行通信，首先，配置VISA，串口配置，数据处理等。在接收原始数据的时候，防止误码，在数据的起始位和终止位分别加了Ox55和OxAA，在别离数据的时候，要将起始位和终止位都去掉才能复原原数据的真实性。在传输数据的时候数据都是连在一起的，要参加空格符，这样有助于数据的区分。上位机前面板如图6所示。 5系统调试 5.1测量数据及误差分析 简易电子秤在测量时会受到温度，被测物，托盘平衡影响，导致测量的实际质量与理论质量存在少许误差，为针对该影响，本设计将在25。C，托盘水平放置，被测物使用标准砝码的情况下，进行电子秤测试误差分析，表l即为测试数据： 根据上表分析，虽然存在0. 32%的相对误差，其误差来源可能是传感器不稳定及外部环境影响，但该误差已经在设计需求之内。 6结论 本文介绍了基于LabVIEW的简易电子秤设计方案。系统采用STC89C51为主控制芯片，结合电子称专用AD芯片HX711实现简易电子称的设计，该秤具有自动校准功能。经过测试，本系统具有误差小，工作稳定、精度高等优点。本设计结构简单、人性化程度高，具有很高的实用价值。 参考文献 [1]施汉谦，宋文敏.电子秤技术[M].中国计量出版社，1991. [2]屈新芬，金春雨，聂文清.AD7705在电子秤中的应用[J].电子产品世界，2001〔15〕22—24. [3]王先静.浅析电子秤称重仪表故障及其维修[J]，时代教育，2023〔10〕：5959. [4]罗及红，一种高精度的电子秤设计[J]，计算机测量与控制，2023，18〔8〕：1955—1958. [5]戴佳，戴卫恒，刘博文.5l单片机c语言应用程序设计实例精讲[M].电子工业出版社，2023. [6]Blume P A.The LabVIEW Style Book[Ml.Prentice HallInternational， 2022.