簡易電子秤設計

陳玲玲

摘要：采用STC89C51單片機作為主控制芯片結合HX711實現簡易電子秤的設計，信號由壓力傳感器感受后經放大器放大后輸入到單片機處理，經過復雜的運算，將運算結果保存到存儲單元中。通過串口將測出的重量傳遞到上位機，電子秤的測重界面由LabVIEW進行編寫。該系統具有輸入單價、計算總價、計數清零、傳送數據等功能。

關鍵詞：STC89C51 電子秤LabVIEW

引言

計量稱重一直就在人類世界中扮演著重要的角色，作為重要的測量手段，在各行各業都有它的身影存在，比如說，商店、工廠=乃至家庭，都是不可或缺的用品。電子稱是工程師們測量工作中研究運用非常廣泛一種儀器。電子稱在研究過程中功能越來越多，可以很好的替代以往的稱量工具，相比于傳統的稱重工具，電子秤在秤取物體時十分的精準，實際應用的范圍相對比較廠，而且在結構和材料等各方面都屬于是比較新的計量衡器。因此，本文以單片機為核心結合LabVIEW技術設計出一款簡易電子稱。進行秤取時用戶可以清楚的看到購買物品的重量及物品單位價格，以便對所買物品價值進行掌握。該秤還具有對物品進行去皮的功能，可以更精確的稱出物品重量。

1系統總體結構

按照本設計功能的要求，系統分為五個模塊：數據采集模塊、信號放大模塊、模數轉換模塊、單片機控制模塊、人機交換模塊（其中人機交換模塊中包括：LabVIEW顯示、鍵盤輸入）。系統設計框圖如圖1所示。

工作原理：系統采用+5v電源發生電路。通過壓力傳感器對采集輸入信號后的電壓經過A/D轉換之后成為數字量，發送至單片機中進行處理計算，同時通過串口通訊到上位機，經過LabVIEW的數據處理，在前面板顯示數據。系統可以利用鍵盤進行單價的設定，而且系統帶有校準功能，校準后會保存進單片機的EEPROM。

2硬件電路設計

2.1壓力檢測電路設計

壓力檢測電路是由壓力傳感器和放大電路構成。HX711是一款為高精度電子秤而設計的24位A/D轉換器芯片。本次設計通道A與傳感器相連，通道B通過片外分壓電阻與電池相連，用于檢測電池電壓。壓力檢測電路如圖2所示。

2.2掉電存儲電路設計

選用ATMEL公司AT24C64進行掉電存儲電路設計。電路如圖

4所示。AT24C64的SCL口接單片機的P1.6端口，SDA端接單片機的P1.7端口。SDA的數據在上升沿時寫入存儲器，而在下降沿時將存儲器讀出數據并送往SDA;將WP引腳接地后寫保護并允許寫操作;當與VCC相連時，禁止所有的寫操作。如果不連，WP引腳將在芯片內部下拉到地。

2.3按鍵電路

按鍵電路采用4x4矩陣鍵盤輸入實現，矩陣鍵盤輸入電路如圖4所示，在程序中用鍵盤掃描的方式來確定鍵值。

單價輸入方式：鍵人數字便是單價;如果單價含有人小數時，按下#鍵表示小數點，然后再輸人一位小數。

單價清除：按下B鍵清楚當前的單價數據。

去皮鍵用法：放上需去皮物體，按下A鍵，表示去皮，取消去皮時，再按一次A鍵。

校準方法：打開自鎖開關，待開機正常顯示數值后（開機時保證傳感器上不能有物體，且保持穩定），空載時，如果顯示重量不為0，按下C鍵進行微調如果顯示重量偏離較大按下D鍵進行大范圍調節，校準后會保存進單片機的EEPROM。

2.4串口程序下載以及傳輸數據電路設計

由于設計中采用LabVIEW進行上位機顯示，所以需要用RS232來進行串口通訊RS232C的接口電平與單片機的串口電平標準不同，因此該接口需要進行電平轉換。而MAX232芯片是常用的電平轉換芯片，使用+5v單電源供電[5]。RS232串口通訊電路如圖5所示。

3系統軟件設計

系統下位機軟件流程如下：單片機上電運行程序，進入單價設置界面，通過按鍵設置完參數后，進人工作狀態，每隔一秒，系統采集一次數據。在顯示界面，可以查看當前設置的單價，重量，總計，累計。可以隨時對數值進行重新設置。采集計算后的數據通過串口實現與上位機進行通信，首先，配置VISA，串口配置，數據處理等。在接收原始數據的時候，防止誤碼，在數據的起始位和終止位分別加了Ox55和OxAA，在分離數據的時候，要將起始位和終止位都去掉才能還原原數據的真實性。在傳輸數據的時候數據都是連在一起的，要加入空格符，這樣有助于數據的辨別。上位機前面板如圖6所示。

5系統調試

5.1測量數據及誤差分析

簡易電子秤在測量時會受到溫度，被測物，托盤平衡影響，導致測量的實際質量與理論質量存在少許誤差，為針對該影響，本設計將在25。C，托盤水平放置，被測物使用標準砝碼的情況下，進行電子秤測試誤差分析，表l即為測試數據：

根據上表分析，雖然存在0. 32%的相對誤差，其誤差來源可能是傳感器不穩定及外部環境影響，但該誤差已經在設計需求之內。

6結論

本文介紹了基于LabVIEW的簡易電子秤設計方案。系統采用STC89C51為主控制芯片，結合電子稱專用AD芯片HX711實現簡易電子稱的設計，該秤具有自動校準功能。經過測試，本系統具有誤差小，工作穩定、精度高等優點。本設計結構簡單、人性化程度高，具有很高的實用價值。

參考文獻

[1]施漢謙，宋文敏.電子秤技術[M].中國計量出版社，1991.

[2]屈新芬，金春雨，聶文清.AD7705在電子秤中的應用[J].電子產品世界，2001（15）22—24.

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[4]羅及紅，一種高精度的電子秤設計[J]，計算機測量與控制，2010，18（8）：1955—1958.

[5]戴佳，戴衛恒，劉博文.5l單片機c語言應用程序設計實例精講[M].電子工業出版社，2008.

[6]Blume P A.The LabVIEW Style Book[Ml.Prentice HallInternational， 2007.