MCS-51單片機下的數(shù)字電子稱設計分析

郭紅琳 山東科技大學

電子秤是生產生活中經常需要用到的一種工具。電子秤的工作原理涉及到多種技術，具體包括檢測轉換技術、信息處理技術、數(shù)字控制技術等。微電子技術在電子秤中的應用，促使稱重實現(xiàn)了良好的智能化、自動化效果，有效消除了傳統(tǒng)稱重工具存在的各種缺點；不僅如此，電子秤還可以達到良好的稱重準確性，避免誤差的產生；在使用過程中，電子秤能夠達到快速稱重、準確顯示的效果，而且可以連續(xù)稱重，自動稱重，因此能夠滿足生產生活中復雜的稱重需要。

本文設計了基于MCS-51單片機的數(shù)字電子秤，綜合應用稱重傳感器、轉換單元、鍵盤、顯示器等設備，組成一個功能完善、稱重準確度高的電子秤。

1 系統(tǒng)總體設計方案

電子秤一般由三大部分構成，分別是承重系統(tǒng)也就是電子秤中的秤盤，轉換系統(tǒng)如傳感器，示值系統(tǒng)也就是顯示器等。稱重過程中，當物體放在秤盤上，傳感器就會根據(jù)物體產生的壓力產生彈性性變，并引發(fā)相應的阻抗產生變化，進而激勵傳感器輸出物體重力引發(fā)的變化的信號，這個信號以電壓方式呈現(xiàn)，輸出電壓經過轉換以數(shù)字呈現(xiàn)，單片機接受信號以后，對其進行程序處理，最終得到物體的重量數(shù)據(jù)信息。

電子秤系統(tǒng)設計主要包含七個部分，分別是單片機、稱重傳感器、數(shù)據(jù)采集轉換、鍵盤、數(shù)據(jù)顯示、報警電路、電源電路。在稱重過程中，系統(tǒng)將傳感器檢測得到的電壓信號進行處理，將其輸入數(shù)據(jù)采集和轉換，將其模擬電壓信號轉化為具體的數(shù)字內容，并將其輸送給單片機，單片機對其進行后續(xù)處理，最終將數(shù)字信號轉化為反映物體具體質量的數(shù)據(jù)信息，并在電子秤的顯示器上進行顯示，完成稱重。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 器件選型與概述

電子秤的主要器件包括單片機、稱重傳感器、液晶器、數(shù)據(jù)采集芯片等。MCS-51單片機能夠實現(xiàn)電子秤的各種處理需要。傳感器具有精度高、結構簡單、固有頻率高等優(yōu)勢，能夠滿足稱重實際需要。本次設計中使用的傳感器量程為5千克，精度為005%。顯示器采用LCD1602液晶模塊，能夠有效顯示字母、數(shù)字、符號等。顯示內容可以達到兩行，每行能夠顯示16個字符，顯示清晰度良好。

本次設計中使用的轉換器芯片不僅能夠實現(xiàn)轉換，還自帶傳感器開關和電池檢測作用，能夠集成傳感器的電源開關、時鐘振蕩器、電池代言檢測等功能。在實踐應用過程中，具有高度的集成效果，而且能夠實現(xiàn)快速響應，并能夠對各種感染起到良好的抵抗作用，實現(xiàn)穩(wěn)定的運行效果。

2.2 系統(tǒng)電路及工作過程

電子秤的系統(tǒng)電路主要由單片機端口、電容、晶振等構成，形成對應的晶振電路。單片機的復位電路由端口、電容、電阻、按鈕等組成。單片機報警電路由端口、三極管、蜂鳴器等組成。鍵盤為矩陣鍵盤，具體包括0-9數(shù)字鍵和清零鍵，此外還包含標定、單價設置等具體的功能鍵。

3 系統(tǒng)軟件設計

電子秤的軟件開發(fā)平臺采用Keilu Vision 軟件，這種軟件與VC++比較相似，具有良好的開發(fā)效果，能夠實現(xiàn)良好的編輯效果。在實踐過程中，能夠實現(xiàn)編輯、編譯、匯編、鏈接等功能，而且可以根據(jù)需要實現(xiàn)仿真功能。在具體設計過程中，為了確保電子秤達到良好使用效果，決定采用市場上具有稱重計價功能的電子秤進行設計；此外，為了實現(xiàn)對程序的調試，并有效提高電子秤的穩(wěn)定性，決定采用模塊化、機構化的設計方法，并根據(jù)模塊設計相應程序及其功能，具體包括轉換程序、顯示程序、鍵盤掃描程序等。

系統(tǒng)中初始化程序包括對應單片機頭文件和庫函數(shù)頭文件的設置功能，還可以實現(xiàn)對宏變量的定義和控制，進而實現(xiàn)具體符合變量的控制，實現(xiàn)針對關鍵字的定義，同時還能夠針對具體函數(shù)和變量庫連接進行控制，實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化效果。A/D 轉換子程序實現(xiàn)被測物重量數(shù)據(jù)采集；LCD 顯示子程序實現(xiàn)初始界面顯示，被測物重量和總價顯示；鍵盤掃描子程序實現(xiàn)電子稱清零、去皮和單價設置等功能；主程序是整個結構化程序的總綱，通過調用各個模塊化的子程序來實現(xiàn)各個功能

4 小結

微電子技術在電子秤中的應用，促使稱重實現(xiàn)了良好的智能化、自動化效果，有效消除了傳統(tǒng)稱重工具存在的各種缺點；不僅如此，電子秤還可以達到良好的稱重準確性，避免誤差的產生；在使用過程中，電子秤能夠達到快速稱重、準確顯示的效果，而且可以連續(xù)稱重，自動稱重，因此能夠滿足生產生活中復雜的稱重需要。

本文介紹了基于 MCS-51 單片機的數(shù)字電子稱設計過程，這種電子秤由單片機、傳感器、顯示系統(tǒng)、轉換系統(tǒng)等構成，能夠達到5千克的量程，其精度為0.05%。實踐結果顯示，電子秤能夠實現(xiàn)良好的稱重效果，而且功能多樣，使用簡單，稱重準確度高，能夠滿足生產生活中多個場合的應用，具有推廣應用價值。