電子秤,，是人們?nèi)粘Ｉ钪惺制毡槎直夭豢缮俚囊环N使用工具,，主要用來在商品貿(mào)易時計量質(zhì)量,，其使用領(lǐng)域廣泛，小至商品雜貨店,，大至工農(nóng)業(yè),、醫(yī)療等領(lǐng)域。滲入到人民生活的方方面面,，與傳統(tǒng)機械秤相比,，現(xiàn)代電子秤的發(fā)展趨向于小型化、智能化方向,，且具有重量輕,、成本低、速率快等優(yōu)點,，但仍存在一定的局限性,，例如要求具有更高的抗干擾能力和更高的精度等�,？紤]到電子衡器的性價比,、穩(wěn)定度及精度，設(shè)計了一款集傳感器技術(shù),、電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的多功能,、小功耗、簡單易用,、速度快的高精度數(shù)字化電子秤,。
1、電子秤方案設(shè)計的結(jié)構(gòu)與原理
高精度電子秤以STC15W408S單片機作為主控部件,，連接各個子模塊,，子模塊主要包括電源模塊、信號采集轉(zhuǎn)換模塊,、LCD顯示模塊,、鍵盤模塊以及報警模塊等，其系統(tǒng)原理圖如圖1所示,。
電源模塊用來給系統(tǒng)提供+5V直流穩(wěn)定電壓,。當(dāng)被測物體放置在秤盤上時，物體的壓力傳到橋式壓敏電阻傳感器,，此時傳感器因受力不均而產(chǎn)生形變,，電阻阻值隨之改變，并導(dǎo)致電橋失衡輸出與被測物體的重量成正比的模擬電壓信號,，該模擬電壓信號放大后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711轉(zhuǎn)換成高精度的數(shù)字信號,，并送到單片機進行儲存和處理,。當(dāng)鍵盤模塊有按鍵按下時，單片機會進行必要的判斷和分析,，并根據(jù)該按鍵的功能,，進行去皮、稱重,、計算,、顯示、查詢,、報警等相應(yīng)功能的實現(xiàn),。
2、電子秤方案系統(tǒng)硬件設(shè)計
電子秤的硬件電路由功能不同的各個模塊組成,，各個模塊獨立設(shè)計并檢測,，最終組合成一個整體并進行性能測試。
2.1,、單片機控制模塊
考慮價格,、性能多方面要求，在信息控制和處理模塊上,，采用了STC15W408S單片機,，不僅在設(shè)計上STC15W408S可以實現(xiàn)測量和控制要求，在性能上,，其重量輕,、體積小、功耗低,，提高了電子秤的便攜性,。其引腳電路如圖2所示。
STC15W408S是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗,、高性能8位微控制器,，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器，512字節(jié)RAM,，42個I/O口線,，內(nèi)置5KBEEPROM，3個16位定時/計數(shù)器,，并支持全雙工串行通信,、掉電喚醒、外部中斷等,。
單片機STC15W408S的P1.0,、P1.1端口用于與高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711管腳的SCK、DOUT連接,，接收數(shù)字信號,；P1.5端口用于報警提示,，與蜂鳴器電路相連；P0端口用于與液晶LCD1602傳輸信號,。
2.2,、稱重傳感器
稱重傳感器是一種能感受壓力并將感受到的壓力信號轉(zhuǎn)換成與被測物體重量成比例的可用于輸出信號的傳感器，作為電子秤的關(guān)鍵組成部件之一,，稱重傳感器的選擇十分重要,，其性能的好與壞,，極大程度上決定了電子秤測量數(shù)據(jù)的可靠性和精確度,。
為實現(xiàn)電子秤設(shè)計的高精度，高穩(wěn)定性要求,，在眾多的稱重傳感器中,，本產(chǎn)品設(shè)計選用了BF350稱重傳感器，其靈敏系數(shù)為2.00-2.20,，精度等級為0.02級,，應(yīng)變極限為2.0%，且功耗低,、易于散熱,、粘貼簡單，焊接方便,，并可消除溫度變化和微小波動帶來的影響,，實現(xiàn)高穩(wěn)定性的靜態(tài)測量。
2.3,、A/D轉(zhuǎn)換芯片
為達到本設(shè)計的高精度和高穩(wěn)定性要求,，系統(tǒng)采用片內(nèi)集成穩(wěn)壓電源、時鐘振蕩器等電路的高集成度24位A/D轉(zhuǎn)換芯HX711,，其編程簡單,、響應(yīng)速度快，使用時無需外接元件,，并具備上電自動復(fù)位功能,。稱重傳感器輸出的模擬電壓信號通過選擇A或B通道傳輸?shù)?/span>HX711，其中A通道的可編程增益為128或64,，B通道則為固定的32增益,。HX711與后端的單片機接口電路簡單，只需DOUT,、SCK接入單片機的I/O口上,，就可以進行信號傳輸。BF350稱重傳感器,、HX711芯片與單片機間接口電路如圖4所示,。
2.4,、液晶顯示模塊
在單片機系統(tǒng)中，LCD1602是一種專門用來顯示字母,、數(shù)字,、符號等的點陣型液晶模塊，工作在4.5~5.0V電壓環(huán)境下,，可顯示2行共32個字符,，其功耗低、性能穩(wěn)定,、使用簡單,，其管腳分為控制端口、數(shù)據(jù)端口,、調(diào)整端口和電源端,，其中調(diào)整端口需外接10K電位器，通過電位器可以調(diào)節(jié)字符顯示亮度,。LCD1602與單片機接口電路如圖5所示,。
2.5、超重報警電路
電子秤作為一種計量工具,，有一定的量程范圍,，當(dāng)被測物體重量超出量程范圍時，內(nèi)置稱重傳感器將受到損壞,。在充分考慮實用性和性價比的前提下,，設(shè)置了超重報警電路。超重報警電路如圖6所示,。系統(tǒng)設(shè)計中,，其內(nèi)分度為0.1g，最大稱重為20kg,，分度數(shù)為200000,。當(dāng)被測物體重量超出量程范圍時，STC15W408S的P1.5端口產(chǎn)生低電平,，加在PNP型的三極管9013基極上,，此時三極管導(dǎo)通，電路驅(qū)動蜂鳴器,，產(chǎn)生報警聲,；當(dāng)被測物體重量在量程范圍內(nèi)，STC15W408S的P1.5端口產(chǎn)生高電平,，加在三極管9013基極上,，此時三極管截止，電路不工作，蜂鳴器不會發(fā)出報警聲,。
3,、電子秤方案系統(tǒng)軟件設(shè)計
主程序主要用來進行系統(tǒng)初始化，統(tǒng)一管理和調(diào)用各個子程序,，使系統(tǒng)運行有條不紊,。子程序則包括數(shù)據(jù)采集程序、A/D轉(zhuǎn)換程序,、按鍵功能程序,、LCD顯示程序和報警程序，各個子程序分工明確,，統(tǒng)一協(xié)調(diào),，完成本設(shè)計一系列功能設(shè)計，實現(xiàn)去皮,、稱重,、計算、顯示,、查詢、報警等功能,。
4,、電子秤方案系統(tǒng)性能測試
表1為部分實測數(shù)據(jù)，測試與數(shù)據(jù)分析表明,，此電子秤系統(tǒng)相對誤差小于等于0.4%,，其精確度較高，穩(wěn)定性良好,。
