基于51單片機(jī)的多功能電子秤設(shè)計(jì)研究

潘佑華，林盛鑫

東莞理工學(xué)院，廣東東莞 523808

基于51單片機(jī)的多功能電子秤和傳統(tǒng)的度量工具相比，無(wú)論是精確度，還是操作方式都有著很明顯的優(yōu)勢(shì)，電子秤精度高，使用方便簡(jiǎn)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(hù)消費(fèi)者利益。

1 電子秤工作原理

要進(jìn)行電子秤設(shè)計(jì)研究，就要從電子秤的工作原理說(shuō)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(yīng)變式，傳感器在這里充當(dāng)媒介的作用，即通過傳感器將需要稱量物品的重力轉(zhuǎn)變成電壓輸出，經(jīng)放大器放大電壓過后，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路將電壓變化的信息轉(zhuǎn)變成相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，之后由單片機(jī)完成最后的數(shù)據(jù)計(jì)算處理任務(wù)，數(shù)據(jù)處理之后在經(jīng)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(shè)計(jì)原理，本部分則是關(guān)于電子秤的硬件部分，具體的有壓力傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)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(hào)為FSGl5N1A型，是由Honeywell公司研制生產(chǎn)的。這種類型的傳感器是以壓阻效應(yīng)作為基本原理，同時(shí)采用了半導(dǎo)體材料，這里的半導(dǎo)體材料是作為感應(yīng)測(cè)試組件的。這里的提到的壓阻效應(yīng)主要是指當(dāng)有外部壓力作用在傳感器的感測(cè)組件時(shí)，感測(cè)組件的壓力值就會(huì)有相應(yīng)的變化。壓力傳感器利用這一特性，當(dāng)這些半導(dǎo)體材料組件遇到外界壓力后會(huì)發(fā)生變形收縮，這時(shí)組件的電阻值會(huì)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(dá)到了O.24mV/g，即便是滿量程也不過1 500g而已，而且本設(shè)備中也沒有放大電路等增大電壓的處理設(shè)備，所以這些細(xì)微的數(shù)據(jù)處理起來(lái)將非常的困難，所以需要放大器的放大作用，以方便相關(guān)電路的處理。下面的是相關(guān)的物理公式，可供參考。

2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換

在單片機(jī)電子秤的設(shè)計(jì)中選用的是有ADC0809轉(zhuǎn)換芯片，即CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器、組成的模數(shù)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化時(shí)間為100us，且在使用時(shí)是不需要進(jìn)行調(diào)零的，這樣使用時(shí)會(huì)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(shù)碼管顯示。本設(shè)計(jì)中的89S51是沒有專門配備的的液晶驅(qū)動(dòng)接口，因此，本設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管顯示方式。數(shù)碼管顯示的亮度高，而且價(jià)格低廉，在本設(shè)計(jì)中采用的是雙陽(yáng)數(shù)碼管，這樣既可以簡(jiǎn)化電路，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了亮度可調(diào)的需求。一般情況下，驅(qū)動(dòng)電路常采用74I-1240芯片，因?yàn)樵撔酒С指哌_(dá)24MHz的時(shí)鐘頻率，能滿足顯示電路的功能需求。

3 軟件部分

本品在進(jìn)行軟件部分的設(shè)計(jì)時(shí)，第一步是從整體上設(shè)計(jì)出系統(tǒng)總框圖以及各個(gè)區(qū)塊的模塊功能設(shè)計(jì)，同時(shí)還要有詳細(xì)的功能計(jì)劃；第二步是根據(jù)設(shè)計(jì)的圖紙和方案進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，主要要有各個(gè)模塊的流程圖，采用合理的編程語(yǔ)言和工具進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容有：進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)、文檔設(shè)計(jì)以及界面設(shè)計(jì)等；第三步也就是最后一步，調(diào)試、測(cè)試軟件，以期達(dá)到預(yù)期的功能要求。一般情況下完整的軟件系統(tǒng)是由主程序和若干個(gè)功能子程序組成。本設(shè)計(jì)中的子程序包含有顯示子程序，信號(hào)處理子程序，以及A/D轉(zhuǎn)換模塊等。

3.1 ADC0809復(fù)位

ADC0809復(fù)位即分別將單片機(jī)P30按先后順序放置于口l、置0，置于口1時(shí)START信號(hào)為高電平，置于口0時(shí)又使之為底電平，即將ADC0809復(fù)位。

3.2 數(shù)據(jù)采集

當(dāng)完成復(fù)位工序后，才能啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換開關(guān)。需要注意的是，當(dāng)EOC=0時(shí)，則說(shuō)明裝換正在進(jìn)行，EOC=l時(shí)候，說(shuō)明轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束。之后利用D0～D7數(shù)字信號(hào)輸出口將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)結(jié)果果傳送給單片機(jī)Po，實(shí)現(xiàn)數(shù)字轉(zhuǎn)換。

3.3 LED顯示

在LED顯示塊中采用了發(fā)光二極管來(lái)顯示字段，即發(fā)光二級(jí)管作為顯示器件。一般情況下，七段LED經(jīng)常應(yīng)用于微機(jī)系統(tǒng)中。七段顯示塊與微機(jī)接口非常容易，即將一個(gè)8位并行輸出口與顯示塊的發(fā)光二極管腳相連即可。顯示方式分主要有兩種，分別是動(dòng)態(tài)和靜態(tài)顯示。本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示。先選中一個(gè)數(shù)碼管，然后將相應(yīng)的數(shù)值賦給該數(shù)碼管。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)基于51單片機(jī)的多功能電子秤設(shè)計(jì)的探討分析，系統(tǒng)的論述了電子秤的設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)內(nèi)容，文中分別對(duì)電子秤的工作原理，硬件部分以及軟件部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述研究，在硬件部分中的傳感器設(shè)計(jì)是重點(diǎn)內(nèi)容，本設(shè)計(jì)中的傳感器采用壓阻效應(yīng)原理，以半導(dǎo)體材料作為感測(cè)組件，從而實(shí)現(xiàn)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(shù)轉(zhuǎn)換兩個(gè)部分，本設(shè)計(jì)采用的是數(shù)碼管顯示，軟件部分主要由主程序和各個(gè)子程序組成。

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