一种便携式电子秤设计与实现

2018-03-21占华林马李静熊香香

电子测试 2018年2期

关键词：电子秤电桥阻值

占华林，马李静，熊香香

（江西科技师范大学，江西南昌，330013）

0 引言

本文采用微处理技术和传感技术，提出一种用单片机控制的高精度智能电子秤设计方案。这种高精度智能电子秤体积小、计量准确、携带方便，集质量称量功能与价格计算功能于一体，能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。

1 系统设计

本论文研究的便携式电子秤的主要技术指标为：量程0～10kg；分度值0.005kg；误差±0.005kg；功能：开机自检、去皮、清零、中文液晶显示、过载报警等。

在确定了开发体系的需求之后，对系统整体方案进行充分研究论证，决定采用单片机主控制器和重传感器等主要部件构成的方案执行。其方案图如图1所示。

图1 系统方案图

工作原理：称重传感器感应被测重力，输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。单片机读取被测数据，进行计算转换，在液晶屏上显示出来。矩阵键盘用来实现校正称重、计价等输入功能。

2 硬件电路设计

2.1 STC89C52主控电路

STC89C52系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路。

2.2 称重传感器电路

根据本文设计要求，选用电阻应变式压力传感器作为电子秤称重传感器。电阻应变式压力传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，电阻应变片（转换元件）受到拉伸或压缩应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），从而使电桥失去平衡，产生相应的差动信号，供后续电路测量和处理。电阻应变式传感器测量原理如图2所示。

当垂直正压力P作用于梁上时，梁产生形变，电阻应变片R1、R3受压弯拉伸，阻值增加；R2、R4受压缩，阻值减小。电桥失去平衡，产生不平衡电压，不平衡电压与作用在传感器上的载菏P成正比，从而将非电量转化成电量输出。

图2 称重传感器原理图

2.3 HX711模数转换电路

HX711是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。

图3 HX711模数转换电路

称重传感器获取的重量模拟信号经接口传递到24 位A/D转换器芯片HX711进行A/D 转换，将重量模拟信号转换成数字信号，并送到STC89C52单片机进行处理。单片机与HX711之间IIC总线格式进行传输，P1.3连接HX711_SCK，完成时钟信号传输，P1.2连接HX711_DT，完成数据信号传输。