基于单片机的便携式电子秤的设计

本文基于单片机AT89C52设计了一种便携式电子秤，阐述了便携式电子秤的工作原理，并重点研究了便携式电子秤的硬件电路设计和软件设计过程。经测试，电子秤的性能优于国家标准规定的二级秤的指标。简介随着现代技术的发展和电气工业现代化水平的不断提高，生活中有越来越多的电子产品。电子秤是生产和生活中常用的称重设备。它的应用简单方便，体积小，称重速度快。它被广泛用于商业，工业，农业和服务业等各个领域。作者设计了一款以Atmel的单芯片AT89C52为核心并结合A / D转换器的高精度便携式电子秤。最大范围为51kg，分割值为5g，验证分割编号为51000/5 = 10200。国家标准规定的二级尺度指标。 1.便携式电子秤的工作原理便携式电子秤使用微控制器AT89C52作为信息处理核心。外围电路主要包括电源模块，信号采集模块，信号放大集成模块，数据存储模块，键盘和显示输出模块，电压报警模块等。组成，其原理图如图1所示。系统使用+ 5V直流电源。当称重的物体放在秤盘（压力传感器）上时，传感器会产生一个与被测物体相对应的电压信号。信号由放大电路放大，集成电路首先被数字化并由单片机接收。单片机执行数字滤波和处理输出，将要称量的物体的质量显示到LCD上以完成称重功能。同时，它可以通过键盘进行操作，以实现对不同功能的选择，例如在秤的初始生产过程中进行校准以及使用中的背光。电子秤还具有电源监视功能，可以完成低压警报。 2.便携式电子秤的硬件电路设计电子秤的硬件电路设计基于AT89C52，并设计了各功能的外围电路，以使系统结构完整，功能齐全。 2.1传感器电路的工作原理秤盘只是设计用来支撑被称量物体的支架，关键部件压力传感器安装在该部分中。压力传感器是一种可以感应压力并将压力信号转换为可用输出信号的传感器。本产品设计采用电阻应变计压力传感器，金属电阻应变计为金属箱形应变计。应变仪通过特殊的粘合剂牢固地粘合到机械应变矩阵上。当基体承受应力变化时，电阻应变片也会变形，因为金属导体的电阻公式为R = PL / S，只要应变片材的长度或横截面变化即可，应变计的电阻值将发生变化，因此添加到电阻的电信号将发生变化。如果金属在外力作用下拉伸，则其长度会增加，而横截面积会减少，电阻值会增加。当金属被外力压缩时，长度减小并且横截面增大，并且电阻值减小。只要测量到由力引起的电阻变化，就可以获得变化的电信号。 2.2信号放大与集成电路的设计信号放大电路选用OP07，工作条件稳定，价格合理。该芯片是一种低噪声双极运算放大器集成电路。由于OP07的输入失调电压非常低，因此无需其他调零措施。 OP07还具有低输入偏置电流和高开环增益的特性。这种低失调和高开环增益特性使OP07特别适合于放大自检信号的微弱信号。nsor。 150uV的超低失调，1.8nA的低输入偏置电流和0.5uV /°C的低失调电压漂移。这些优点足以表明OP07非常适合于传感器放大器电路，甚至优于16位或24位A / D转换器。放大电路如图2所示。模拟信号运算放大器电路放大后，需要数字化。该设计没有直接使用A / D转换芯片，而是选择了LM324比较器，如图3所示。利用比较器的数字化功能，可以将信号数字化并同时消除噪声，并且弱信号或噪声信号被直接滤除，从而提高了信号的可靠性。至此，信号的硬件采集和处理已经完成，然后将信号输入到单片机的输入引脚即可实现软件的信号采集。 2.3 LCD显示电路设计为了方便使用，在设计中选择了点矩阵LCD并选择了128点HT1621作为驱动芯片，显示效果明显。读，写和芯片选择引脚均由单片机控制。 LCD输出显示。 2.4电源监控电路设计由于该产品是便携式产品，因此它提供AC220V和9V电池电源。电池供电模式具有电池电量低的预警功能。电源监控电路是专门设计用来设置电源电压警报点的。结合软件，当电池电量低于7.5V时，LCD屏幕上会显示提醒信号，提醒用户更换电池。当电池电量达到6.5V时，会再次发出电源警报信号，并提示用户关闭电源并关闭电源，然后取出电池。硬件电路采用两级电压比较来实现，电路如图4所示。3.便携式电子秤的软件设计便携式电子秤的软件设计主要包括系统初始化子程序，功能键处理子程序，秤。校准和校准子程序，数据采集和处理子程序，显示子程序，电源信号警报子程序等。便携式电子秤的主程序框图如图5所示。系统首先完成对传感器信号的实时采集，进行滤波处理，然后处理存储在微控制器中的各种识别程序，最后获得称量结果，并通过LCD输出显示出来。 4.结论作者以ATMEL的AT89C52为核心，设计了一种经济实用的便携式电子秤。根据国家标准《非自动衡器通用检验规程》 JJG555-1996的要求，使用M1级检定砝码来检验该电子设备的线性误差，四角偏心载荷误差和零点误差。规模。结果如表1所示。验证结果表明，便携式电子秤的各项技术指标均达到国家标准规定的二级秤指标。