一种基于单片机的电子秤

一种基于单片机的电子秤

技术领域

本发明专利涉及单片机技术领域，具体涉及一种基于单片机的电子秤。

背景技术

传统的机械秤有很多缺点，比如精度不高，结构复杂，易老化，成本高等。随着社会 的发展，市场对秤的要求的越来越高，尤其是人体秤、厨房秤等各类便携式小型秤。电子秤 与传统的机械秤相比有许多优越性，它用压力传感器取代机械秤的弹簧大大减小了秤的体 积和制造难度，以LCD或LED显示屏取代传统的刻度盘使外形更加美观，由于内部集成了单 片机以及软件系统，电子秤还拥有传统机械秤无法比拟的智能性。他可以完成过载报警，总 价计算，数据通信等众多功能。

目前市场上使用的称量工具，或者结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，而且整 体水平不高 ，部分小型企业质量差且技术薄弱，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，有针对性的开发出一套具有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上 述诸多缺点，改善电子秤应用中的不足之处，具有现实意义。

发明专利内容

本发明专利涉及一种基于单片机的电子秤，本发明以AT89S52单片机为主控芯片，外围 附以称重电路、显示电路、报警电路、键盘电路等构成智能称重系统电路板，从而实现自动 称重系统的称重功能、报警功能、数据计算功能以及人机交换功能。按照本发明设计功能的 要求，本发明设计大致可分为五个模块：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。此发明设计所完成的电子秤很大程度上满足了应用需求。

附图说明

图1：设计思路框图。

图2：矩阵式键盘图。

图3：HJ12864ZW实物图。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明专利，并不用于限定本发明专利。

本发明专利涉及一种基于单片机的电子秤，本发明以AT89S52单片机为主控芯片， 外围附以称重电路、显示电路、报警电路、键盘电路等构成智能称重系统电路板，从而实现 自动称重系统的称重功能、报警功能、数据计算功能以及人机交换功能。

进一步的，按照本发明设计功能的要求，本发明设计大致可分为五个模块：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：声光报警、LCD显示、键盘输入）系统设计总体方案框图如图1所示。测量部分是利 用称重传感器检测压力信号，得到微弱的电信号（本发明设计为电压信号），而后经处理电 路（如滤波电路，差动放大电路，）处理后，送A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出。控制 器部分接受来自A/D转换器输出的数字信号，经过复杂的运算，将数字信号转换为物体的实 际重量信号，并将其存储到存储单元中。控制器还可以通过对扩展I/O的控制，对键盘进行 扫描，而后通过键盘散转程序，对整个系统进行控制。数据显示部分根据需要实现显示功 能。

进一步的，本发明设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器，而且以单 片机为主控制器的设计，可以容易地将计算机技术和测量控制技术结合在一起，组成新型 的只需要改变软件程序就可以更新换代的“智能化测量控制系统”。这种新型的智能仪表在 测量过程自动化、测量结果的数据处理以及功能的多样化方面，都取得了巨大的进展。再则 由于系统没有其它高标准的要求，根据总体方案设计的分析，设计这样一个简单的的系统， 可以选用带EPROM的单片机，由于应用程序不大，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩 展存储器，这样电路也可简化。INTEL公司的8051和8751都可使用，在这里选用ATMEL生产的 AT89SXX系列单片机。AT89SXX系列与MCS-51相比有两大优势：第一，片内存储器采用闪速存 储器，使程序写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路体积更小。此外 价格低廉、性能比较稳定的MCPU，具有8K×8ROM、256×8RAM、3个16位定时计数器、4个8位I/ O接口。这些配置能够很好地实现本仪器的测量和控制要求。

进一步的，在发明设计中，传感器是一个十分重要的元件，因此对传感器的选择也 显的特别的重要，不仅要注意其量程和参数，还有考虑到与其相配置的各种电路的设计的 难易程度和设计性价比等等。传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个 数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。一般来说，传感器的 量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但在实际使用时，由于加在 传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用 传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。传感器量程的计算公式 是在充分考虑到影响秤体的各个因素后，经过大量的实验而确定的。为保证电子秤称量结 果的准确度，克服传感器在低量程段线性度差的缺点。在实际工作中，要求称重传感器的有 效量程在20%～80%之间，线性好，精度高。重量误差应控制在±0.01Kg，又考虑到秤台自重、 振动和冲击分量，还要避免超重损坏传感器，所以我们确定传感器的额定载荷为5Kg，允许 过载为150%F.S，精度为0.05%，最大量程时误差 0.01kg。可以满足本系统的精度要求。综合 考虑，本设计要实现的电子秤的是绝对压力值，同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能 力，要求使用具有温度补偿能力的电阻应变式压力传感器。本设计选用CZAF-602压力传感 器，其最大量程为5 Kg。

进一步的，称重传感器输出电压振幅范围0～2mV。而A/D转换的输入电压要求为0 ～2V，因此放大环节要有1000倍左右的增益。对放大环节的要求是增益可调的（700～1500 倍），根据本设计的实际情况增益设为1000倍即可，零点和增益的温度漂移和时间漂移极 小。按照输入电压2mV，分辨率20000码的情况，漂移要小于1µV。由于其具有极低的失调电压 的温漂和时漂（±1µV），从而保证了放大环节对零点漂移的要求。残余的一点漂移依靠软件 的自动零点跟踪来彻底解决。稳定的增益量可以保证其负反馈回路的稳定性，并且最好选 用高阻值的电阻和多圈电位器。

进一步的，本发明选择由普通放大器所组成的差动放大器作为本设计的信号放大 电路。

进一步的，本发明采用了12位A/D转换器ADC0832。ADC0832为8位分辨率A/D转换芯 片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压 的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可 作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器 件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。

进一步的，本发明采用矩阵式键盘：矩阵式键盘的特点是把检测线分成两组，一组 为行线，一组列线，按键放在行线和列线的交叉点上。图2给出了一个4×4的矩阵键盘结构 的键盘接口电路，图中的每一个按键都通过不同的行线和列线与主机相连这。4×4矩阵式 键盘共可以安装16个键，但只需要8条测试线。当键盘的数量大于8时，一般都采用矩阵式键 盘。结合本设计的实际要求，采用4×4矩阵式键盘。

进一步的，数据显示是电子秤的一项重要功能，是人机交换的主要组成部分，它可 以将测量电路测得的数据经过微处理器处理后直观的显示出来。数据显示部分可以有以下 两种方案供选择。显示的组成有以下两种方案可供选择：一是LED数码管显示,二是LCD液晶 显示两种选择。LCD液晶显示器是一种极低功耗显示器，从电子表到计算器，从袖珍时仪表 到便携式微型计算机以及一些文字处理机都广泛利用了液晶显示器。本发明设计采用的是 HJ12864ZW液晶显示。其实物图如图3所示。

进一步的，智能仪器一般都具有报警功能，报警主要用于系统运行出错、当测量的 数据超过仪表量程或者是超过用户设置的上下限时为提醒用户而设置。在本系统中，设置 报警的目的就是在超出电子秤测量范围以及总价不能正常显示时，发出声光报警信号，提 示用户，防止损坏仪器。

进一步的，超限报警电路是由单片机的I/O口来控制的，当称重物体重量超过系统 设计所允许的重量，通过程序使单片机的I/O值为低电平，从而三极管导通，使蜂鸣器 SPEAKER发出报警声，同时使连接报警灯的I/O置为低电平，则发光二极管导通，二极管发 光。在设计过程中一定得注意发光二极管的极性，否则，发光二级管是不会正常发光。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本 发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利 的保护范围之内。