基于單片機控制的數顯質量測量儀設計

摘 要：從硬件和軟件兩個方面介紹了以STC89C52RC單片機為核心的智能數顯質量測量系統的組成。利用模塊化設計，系統的硬件分成質量數據采集模塊、單片機控制數據處理模塊和人機交互界面模塊等三大部分；軟件部分運用單片機C語言進行編程，實現該設計的全部控制功能。

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關鍵詞：單片機; 傳感器; 數模轉換; 液晶屏顯示

中圖分類號：TN602-34

文獻標識碼：A

文章編號：1004-373X(2012)01-0165-02

Design of digital display quality measuring instrument 

based on single-chip microcomputer control

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ZHANG Xiao-hui

(College of Information Science and Engineering， Shandong University of Science and Technology， Qingdao 266510， China)

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Abstract：

The software and hardware design of intelligent quality measurement system based on single-chip microcontroller STC89C52RC are introduced. Using the modular design， the system hardware including quality data acquisition module， single-chip microcomputer control data processing module and man-machine interface module， the software parts use single-chip microcomputer C programming language to realize the design of all the control function.

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Keywords： SCM; sensor; digital-to-analog conversion; LCD display

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收稿日期：2011-07-15

基金項目：山東省優秀中青年科學家科研獎勵基金(BS2010DX026);山東省高等學校科技計劃項目(J10LG24);青島經濟技術開發區重點科技發展計劃項目(2010-2-43)

在現代商業貿易和日常生活中，數顯質量測量儀即智能電子稱是常用的電子衡器，但目前市場上使用的稱量工具結構復雜、運行不可靠成本高、精度穩定性不好、易損件多、維修困難等。本文基于STC89C52單片機，研發了一種使用鍵盤輸入數據，操作簡單方便；液晶顯示所稱量的物品質量、單價和物品總價；具有去皮功能；當物品重量超過電子秤量程，即過載情況下具有超重報警的功能，是一款小型化、重量輕、攜帶方便、計量準確、工作可靠、讀數直觀的智能電子稱。

1 系統總體方案設計

本設計基于52系列單片機STC89C52，利用了模塊化設計的思想，將系統的硬件分成質量數據采集模塊、單片機控制數據處理模塊和人機交互界面模塊等三大部分。

質量數據采集模塊主要由壓力傳感器和信號的前級處理部分構成，包括專用儀表放大器AD620、運算放大器UA741和A/D轉換器ADC0804；單片機控制數據處理模塊主要由STC89C52及內部的程序實現；人機交互界面包括鍵盤輸入和點陣式液晶屏顯示，主要使用微動開關和1602液晶屏，可以方便地調節單價和直觀地顯示數字。

軟件部分運用單片機C語言進行編程，實現了該設計的全部控制功能。該數顯質量測量儀可以實現基本的稱重功能(稱重誤差不大于±0.010 kg)，并發揮部分的顯示單價和總價格的功能，可以隨意輸入要求范圍的商品單價，還具有超量程的報警功能，其功能框圖如圖1所示。

圖1 總體設計框圖

2 系統硬件電路設計

2.1 數據采集及濾波放大電路

傳感器DET輸出的電壓信號通過C3，C4小電容高頻濾波再通過CE1，CE2大電容低頻濾波后作為專用儀表放大器AD620的輸入，進行線性放大，UA741以及后面的電位器組成調零部分，如圖2所示。傳感器采用橋式電路加壓敏元件進行構建；前級放大器采用專用的儀表放大器芯片AD620，其增益可以通過外接電阻加以調節，且通過一路電壓跟隨電路可以調節AD620的參考電壓，達到了電路調零的功能。

圖2 濾波放大電路

2.2 數模轉換電路

ADC0804是一個單通道8 b分辨率A/D轉換器，輸出有三態鎖存，可直接與系統數據線相連。啟動信號為CS和WR，轉換結束信號為INTR，低電平有效，其地址為0FFD4H。輸入電壓范圍為0.3~18 V，工作電壓為4.5~6.3 VDC，最佳工作電壓為5.0 V，ADC0804的轉換頻率為：

fCLK11.1RC=1 kHz

Vin(+)，Vin(-)為輸入模擬電壓，DB0~DB7輸出轉化后的數字量，CS為使能信號，RD和WR為讀/寫控制信號，它們都由單片機控制。

2.3 主控制電路

本設計單片機的晶振頻率為11.059 2 MHz，有手動復位和上電自動復位兩種方式，報警電路的蜂鳴器采用9013三極管進行驅動放大。S2，S3，S4分別為單價位數調節、單價遞增和遞減按鍵。排阻RP1是P0口的上拉電阻。主控制電路如圖3所示。

STC89C52單片機是ST89C系列中的增強型高檔產品，片內存儲器容量是STC89C51的2倍，即有8 KB的FLASH程序存儲器和256 B的RAM。另外，它還增加了功能極強且具有獨特應用的16 b定時/計數器2等多種功能。

在工程應用中STC89C52有一顯著的優勢即不需要燒寫器，只需借助PC機的并口輸出和極為簡單的下載電路，便可將程序通過串行方式寫入單片機。并且下載電路可設計在系統中，可以隨時修改單片機的軟件而不對硬件做任何改動。

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圖3 主控制電路

2.4 液晶顯示電路

液晶顯示用芯片1602，其有16引腳，顯示容量為16×2個字符，工作電壓為4.5~5.5 V，當最佳工作電壓為5.0 V時，工作電流為2.0 mA。

液晶的4號引腳為數據/命令選擇端，6號引腳為使能信號的輸入，分別由單片機的P3.5和P3.4控制。1號和2號引腳分別為電源地和電源正極，3號引腳為液晶顯示偏壓信號，由電位器W1控制，用于調節液晶亮度，5號引腳為R/W讀寫控制端，7~14號分別為I/O端口D0~D7，與單片機的P0口相接，15，16引腳為背光源正極和負極。1602的工作電路如圖4所示。

圖4 1602的工作電路

3 系統的軟件設計

控制程序主要包括對ADC0804操作部分，1602液晶屏操作部分，按鍵掃描部分，單價計算顯示部分，質量計算顯示部分，總價格計算顯示部分。對ADC0804操作部分和對1602液晶操作部分根據芯片時序和指令編寫控制程序進行。主程序流程圖如圖5所示。

4 結 語

利用STC89C52單片機研制的智能電子稱，采用

(上接第166頁)

液晶顯示所稱量的物品質量、單價和物品總價；通過鍵盤輸入單價數據，操作簡單，方便；具有去皮功能和金額累加計算功能；當物品重量超過電子秤量程，即過載情況下具有超重報警功能。它是一種稱重速度快、靈敏度

高、體積小、重量輕、顯示直觀、測量精度高、工作可靠的高智能電子稱。相信投入市場會受到消費者的歡迎。 參 考 文 獻

［1］謝自美.電子線路設計、實驗、測試［M］.武漢:華中科技大學出版社，2003.

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［2］胡輝.單片機原理及應用設計［M］.北京:中國水利水電出版社，2006.

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［3］華成英，童詩白.模擬電子技術基礎［M］.北京:高等教育出版社，2002.

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［4］程非.基于AT89C2051單片機的電子秤設計［J］.電腦知識與技術，2009（30）:8548-8554.

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［5］李康，左謹平.基于AVR單片機高精度電子秤設計［J］.電子技術，2011(7):28-29.

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［6］李開霞.基于ATmega128單片機的壓電式賈卡控制系統設計［J］.現代電子技術，2009，32(17):211-214.

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［7］楊丙聰，許忠仁，劉曉峰.基于AT89S52單片機的智能溫度控制器的設計［J］.測控技術，2007，26(10):30-33.

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［8］趙振，朱毅.基于單片機控制的袖珍電子秤設計［J］.機電工程技術，2010(4):85-86.

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作者簡介：

張曉暉 1965年出生，高級實驗師。主要從事數字電子技術、模擬電子技術、單片機、嵌入式系統等實驗教學。

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