基于单片机控制的电子秤的设计

基于单片机控制的电子秤的设计

电子秤是现代的生产生活中不可或缺的测量仪器，采用AT89C2051单片机进行了电子秤的设计，在计量的精度和稳定性等方面都能很好的满足国家电子秤标准的要求，并且设计操作简单，价格低廉。同时，对硬件进行少量的扩展与软件修改便能够设计出高性能的专用计量装置，能够满足各行业对于现代电子衡器的应用需求。

标签：电子秤；单片机；AT89C2051；89C2051

1 概述

称重装置目前已经普遍应用到国民经济的各个领域，并且对称重仪表的要求也越来越高，例如仪表要求具有更高的抗干扰能力和更高的精度[1-2]。早期，电子秤一般是通过模拟电路来实现的，并且随着电子技术的发展和数字芯片价格的逐渐降低，模拟控制已经慢慢被数字控制替代，而电子秤设计的模式也大多转变为以微处理器为核心的模式，其精度与可靠性也都有明显的提高[3]。

本文以89C2051单片机为基础，设计了一款电子秤系统。

2 基于单片机控制的电子秤系统的总体设计

电子秤的工作原理是，当把物体放到秤盘上时，物体的压力传到传感器，使传感器产生形变，导致其阻抗的改变，这样会使激励电压发生改变，从而输出一个不断变化的模拟信号。此信号在经由放大电路放大之后输入模数转换器，转换成方便进行处理的数字信号，再输出到基于89C2051的MCU运算控制单元。MCU就能根据键盘的命令和程序把得到的结果输出至显示器进行结果的显示。

3 系统的硬件设计

3.1 前端处理器设计

前端处理器采用了基于INA126的放大器与滤波电路，电路图如图1所示。

电路中Rg为滑动变阻器，可以通过Rg阻值的调节来改变放大器的放大倍数，对较微小的信号Vi1和Vi2进行分别放大以后从INA126第6脚输出。若A/D转换器的电压输入变化范围为-2V到+2V，传感器输出电压的范围在0到20mV左右，则放大器放大倍数就可达到200到300倍左右。由于ADC0809对于高频的干扰不敏感，因此滤波电路主要是针对工频以及其低次谐波所引入的干扰，所以压力信号的变化缓慢，从而可以把滤波电路的频率做得很低。由于压力传感器的输出电压信号在毫伏级，因此对于运算放大器的要求较高。

3.2 A/D转换器设计

A/D转换器采用了ADC0809。ADC0809是一种采样频率是8位的、按照逐次逼近的原理进行模数转化的芯片[4]。它的内部设置了一个8通道的多路开关，因此能够根据地址码对译码之后的信号进行锁存，再选通八个单断模拟输入信号其中的一个信号进行A/D转化。

ADC0809采用双列直插式的封装方式，芯片的外部共有28个引脚，如图2所示。

3.3 系统电源设计

电源电路采用基于LM7805的输出电压为+5V输出电流为1.5A的稳压电源。它包括桥式整流电路Dl到D4，电源变压器B，防止自激电容C2、C3，滤波电容Cl、C3及一个固定式的三端稳压器78L05，电路搭建简捷方便。电源电路如图3所示。

4 系统的软件设计

系统软件由七个模块构成，分别是：主程序模块、数据处理模块、通信模块、计价模块、显示模块、打印模块和条码扫描模块。

①主程序模块。此模块主要进行系统和可编程芯片初始化以及对各模块进行按需调用与管理。

②数据处理模块。此模块主要完成数据采集处理。工作时首先开启A/D转换过程，之后再进行连续5次中断等待，并读取每次中断对应的BCD码存储到内部RAM单元中。

③通信模块。此模块主要进行串行口初始化及数据格式和传输波特率设置， 之后把采集得到的数据传到PC，实现信息的网络化管理。

④计价模块。主要是实现对货物进行去皮、计价和累加等功能。

⑤显示模块。此模块主要完成对各级菜单及货物的单价、重量、总价等的参数值进行显示。

⑥打印模块。主要完成对购物清单的打印等功能。

⑦条码扫描模塊。此模块是一个附加模块，主要是将条码扫描器的输入转化为货物的名称和单价等参数。

5 系统的性能测试

在进行实际的设计过程中，首先进行了软件仿真，然后实际制作电路模型。

在电路中输入程序，进行了实物的调试，并对液晶显示电路亮度等，实际测试与数据分析表明，此电子秤系统精度较高，稳定性良好。

6 结束语

由于AT89C2051单片机的价位较低，但性能较好，开发容易，因此基于此类型的单片机进行系统设计和开发。系统中此单片机用于A/D转换后传感器的传输数据的接收和BCD码的转化，经此转换后再送到操作面板的显示器进行实时的显示。

此基于单片机的电子秤系统集微处理技术、传感器技术和数字显示技术等于一体，灵敏性好，准确度高，使用简单方便并且稍加扩展，能够具有更广泛的推广和应用价值。

参考文献

[1]任治斌.MCS51单片机在电子皮带秤自动化中的应用，现代电子技术，2005，（14）：73-74.

[2]肖奇军等.智能电子称重系统，肇庆学院学报，2005，26（2）：51-53.

[3]陈安.PIC单片机在超市收银台自动传送带中的应用，工业控制计算机，2004，17（8）：43-44.

[4]贾转红.PC机与多台单片机实时通信系统的设计与实现，微计算机信息，2007，（1）：143-145.

徐洪 （1983-），男，硕士，工程师，研究方向为无线传感器网络、网络故障诊断等。