基于51單片機的多功能電子秤設計研究

潘佑華，林盛鑫

東莞理工學院，廣東東莞 523808

基于51單片機的多功能電子秤和傳統的度量工具相比，無論是精確度，還是操作方式都有著很明顯的優勢，電子秤精度高，使用方便簡捷，而且電子秤的效率很高，能有效的避免不法商家在秤上弄虛作假，從而保護消費者利益。

1 電子秤工作原理

要進行電子秤設計研究，就要從電子秤的工作原理說起。電子秤中的壓力傳感器的作用是非常重要的，通常情況下壓力傳感器常采用電阻應變式，傳感器在這里充當媒介的作用，即通過傳感器將需要稱量物品的重力轉變成電壓輸出，經放大器放大電壓過后，再經過A/D轉換電路將電壓變化的信息轉變成相關的數據信息，之后由單片機完成最后的數據計算處理任務，數據處理之后在經由顯示電路顯示出稱量重物的物重信息。

2 硬件部分

在第一部分中講述了電子秤的設計原理，本部分則是關于電子秤的硬件部分，具體的有壓力傳感器、模數轉換以及顯示電路。

2.1 壓力傳感器

電子秤的壓力傳感器型號為FSGl5N1A型，是由Honeywell公司研制生產的。這種類型的傳感器是以壓阻效應作為基本原理，同時采用了半導體材料，這里的半導體材料是作為感應測試組件的。這里的提到的壓阻效應主要是指當有外部壓力作用在傳感器的感測組件時，感測組件的壓力值就會有相應的變化。壓力傳感器利用這一特性，當這些半導體材料組件遇到外界壓力后會發生變形收縮，這時組件的電阻值會隨著壓力的變化而變化。但是由于傳感器輸出的電壓十分微小，敏感度幾乎達到了O.24mV/g，即便是滿量程也不過1 500g而已，而且本設備中也沒有放大電路等增大電壓的處理設備，所以這些細微的數據處理起來將非常的困難，所以需要放大器的放大作用，以方便相關電路的處理。下面的是相關的物理公式，可供參考。

2.2 模數轉換

在單片機電子秤的設計中選用的是有ADC0809轉換芯片，即CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型D/A轉換器、組成的模數轉換芯片。本品采用單一電源，電壓為+5V，即模擬輸入的電壓范圍0V～+5V，輸出的量為00H～FFH，需要的轉化時間為100us，且在使用時是不需要進行調零的，這樣使用時會非常的便捷。

2.3 顯示電路

顯示電路中的顯示方式主要有兩種分別是液晶顯示和數碼管顯示。本設計中的89S51是沒有專門配備的的液晶驅動接口，因此，本設計采用數碼管顯示方式。數碼管顯示的亮度高，而且價格低廉，在本設計中采用的是雙陽數碼管，這樣既可以簡化電路，同時還實現了亮度可調的需求。一般情況下，驅動電路常采用74I-1240芯片，因為該芯片支持高達24MHz的時鐘頻率，能滿足顯示電路的功能需求。

3 軟件部分

本品在進行軟件部分的設計時，第一步是從整體上設計出系統總框圖以及各個區塊的模塊功能設計，同時還要有詳細的功能計劃；第二步是根據設計的圖紙和方案進行具體設計，主要要有各個模塊的流程圖，采用合理的編程語言和工具進行程序設計，具體的設計內容有：進行代碼設計、文檔設計以及界面設計等；第三步也就是最后一步，調試、測試軟件，以期達到預期的功能要求。一般情況下完整的軟件系統是由主程序和若干個功能子程序組成。本設計中的子程序包含有顯示子程序，信號處理子程序，以及A/D轉換模塊等。

3.1 ADC0809復位

ADC0809復位即分別將單片機P30按先后順序放置于口l、置0，置于口1時START信號為高電平，置于口0時又使之為底電平，即將ADC0809復位。

3.2 數據采集

當完成復位工序后，才能啟動模數轉換開關。需要注意的是，當EOC=0時，則說明裝換正在進行，EOC=l時候，說明轉換已經結束。之后利用D0～D7數字信號輸出口將轉換的數據結果果傳送給單片機Po，實現數字轉換。

3.3 LED顯示

在LED顯示塊中采用了發光二極管來顯示字段，即發光二級管作為顯示器件。一般情況下，七段LED經常應用于微機系統中。七段顯示塊與微機接口非常容易，即將一個8位并行輸出口與顯示塊的發光二極管腳相連即可。顯示方式分主要有兩種，分別是動態和靜態顯示。本設計采用動態顯示。先選中一個數碼管，然后將相應的數值賦給該數碼管。

4 結論

本文通過對基于51單片機的多功能電子秤設計的探討分析，系統的論述了電子秤的設計過程和設計內容，文中分別對電子秤的工作原理，硬件部分以及軟件部分的設計進行了論述研究，在硬件部分中的傳感器設計是重點內容，本設計中的傳感器采用壓阻效應原理，以半導體材料作為感測組件，從而實現用電阻變化放映重力變化的目的。硬件部分還包括了顯示電路和模數轉換兩個部分，本設計采用的是數碼管顯示，軟件部分主要由主程序和各個子程序組成。

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