基于单片机的电子秤质量检测系统设计

王春泉

（烟台市标准计量检验检测中心，山东烟台 264003）

电子秤在日常生活中有着广泛的应用，由于其测量精度高、使用简单、重量值和价格读取直观，因此取代了传统的以杆平衡为原理的机械秤。本文研究的电子秤检测系统可以精准测量物体质量，也可以输入价格直接得出总价。

1 研究内容与系统功能设计

1.1 研究内容

本次基于单片机的电子秤系统设计主要是两部分组成，一部分是硬件设计部分，另一部分是软件设计部分。

具体工作原理是：系统硬件以单片机为核心，集重量检测、阈值报警于一体的电路设计，采用称重传感器采集压力信号，有源蜂鸣器采集压力极限信号，送入单片机，能够实时、有效的监测重量和极限值信号，软件采用的的是C语言编程，将采集到的压力重量信号和到达极限值信号由单片机运算处理后，由LCD1602 液晶屏显示出。电子秤是否正常工作可以通过观察指示灯闪烁频率稳定情况来判断[1]。

1.2 系统功能设计

本次基于单片机的电子秤主要实现的是两个功能，第一是质量检测的功能，第二是质量检测的极限值报警功能。

本系统由STC89C52 单片机、LCD1602 液晶显示、HX711 称重传感器、蜂鸣器报警、按键及电源组成。

（1）LCD602 液晶实时显示重量和设置阈值。

（2）按键可以设置报警阈值，阈值范围0 g～5000 g，实际重量高于阈值报警，否则不报警。

（3）称重传感器量程：0 g～5kg 即0 g～5000 g。

（4）设置阈值具有eeprom 存储功能，即掉电不丢失数据。

2 基于单片机的电子秤质量检测系统分析设计

2.1 STC89C52 单片机最小系统说明

本次电子秤质量检测系统设计核心主要是单片机，此单片机选用的是STC89C52 型号，其最小系统有复位、时钟、电源等三部分电路组成，复位电路的作用是初始化，再次使用时可以从新开始，时钟电路可以使单片机具有自我把控时间的功能，进而准确进行数据处理，电源电路主要起到为整体电路供电作用[2]。

2.2 5 V 电源电路设计

本系统的电路板硬件部分采用5 V 直流供电，系统电源是DC 接头和USB 接头组合的一根线，一端可以插在充电宝等可以插USB 的接口，另一端则插在电路板上，为整个系统供电。

2.3 按键电路设计

本系统中，按键电路的设计，主要是通断电的作用，实现的原理主要是按键金属弹片进行接触触电实现通断。

2.4 蜂鸣器报警电路（低电平有效）设计

本次设计所使用的报警电路是5 V 有源蜂鸣器模块，是实现超过质量测量范围之后的报警提示，主要依靠单片机控制，当单片机为低电平时。蜂鸣器警报将激活，否则不会发出声音。蜂鸣器模式可通过单片机引脚方波输出来控制[3]。

2.5 LCD1602 液晶显示模块电路设计

本设计采用LCD1602 液晶显示器（如图1 所示），该液晶显示器在液晶显示器的基础上工作，从而控制透明度。它解决了在屏幕上显示数据的问题，即屏幕的颜色；就这种型号的LCD 显示器而言，它分为两个视图的字段和字符。

图1 LCD1602 液晶实物图

2.6 5 kg 称重传感器模块电路设计

使用传感器时必须首先考虑传感器的实际工作条件，这对于正确选择充电电池非常重要；这取决于传感器的正常使用寿命、安全性和使用寿命以及整个称重过程的可靠性和安全性。系统在传感器为YZC-133 上有悬臂梁5 kg 电阻应变式称重传感器。这是基于阻应变片变形中电阻变化的原理。它主要由弹性元件、电阻拉力计组成，具有精度高、加工舒适、结构简单紧凑、承载能力高、内部频率高等特点。

2.7 HX711 称重传感器专用24 位精度AD 模块电路设计

HX711 是一种24 位晶体管，专门为高精度充电电池设计。与其他此类晶体相比，该芯片集成在外围电路中，包括电源稳压器，类似的芯片如Borduhr 发生器具有高集成度的特点，反应时间较短，性能较为稳定，成本较低，电子秤整体的测量较为准确，对于本次称重传感器的接口较为简单，不需要内部的程序寄存器[4]。

3 基于单片机的电子秤质量检测系统软件设计

3.1 编程语言选择

相对于传统的基于单片机的检测仪设计，整个程序的设计编写相对也较为麻烦繁琐，有大量的计算，也有很多信号装换，浮点数方式的计算使用的也有很多，因此选用的是C语言编写的方法，针对这种系列的微控制器来说，选择C 语言类似这样的高级编程和相对普遍而又简单的汇编语言相比更有优势。

3.2 Keil 程序开发环境

Keil（如图2 所示）是C 语言软件开发系统最佳的选择。这个开发环境被研究开发单片机类控制系统广泛应用，与汇编语言相比，C 语言在功能、结构和使用方面具有明显的优势，容易掌握开发。这个开发环境具有了完整的开发方案可供选择，拥有强大的模拟调试器等这些重要工具放在一起。在采用C 语言编程选择的基础上，这个开发环境是最佳的搭配操作工具，就算由于技术偏向问题等因素不用C 语言编写程序而用其他语言编写，Keil 开发环境拥有简洁不复杂的各类工具也能让使用者在有限的时间内更高效的完成任务，很适用本设计的脉搏体温检测仪的设计。

图2 Keil 开发界面图

3.3 STC-ISP 程序烧录软件介绍

STC-ISP 程序是一种烧录软件，主要功能可以向单片机中下载控制程序以及编辑代码等，是针对STC 系列的单片机设计的软件，在51 系列的单片机中被广泛的使用，性能较高，是在单片机开发中不可或缺的重要工具。

可以通过下载器（即CH340 等串口烧写模块）下载单片机程序。单片机开发板和下载器以及PC 连接好后，首先需要在软件中选择单片机型号和串口号，以及设置波特率。然后选在项目程序“hex”文件所在的地址，最后就可以点击程序下载按钮了。具体下载界面如图3 所示。

图3 烧录软件对话框

3.4 CH340 串口程序烧写模块介绍

选用的是CH340 串口模块，程序写入单片机也是通过CH340 这个串口模块实现的，这一款烧写工具采用的是USB的连线方式，使用电脑即可完成，很是方便。这一款的下载器成本合理，质量较好，是研究开发单片机的重要工具。对于要把程序写入单片机中，便要进行连接，在通信上使用USB1.1、USB2.0 都可以；供电操作简单使用的也是USB；对单片机编程写入时能用目标系统工具之中的电能，目标板带有接口供电。传输速度比并口编程快且稳定，使用笔记本电脑操作更是简单[5]。

4 结束语

基于单片机的电子秤具有可靠性高、精度高、架构易于掌握等特点。在各种用户的支持下，越来越多的电子秤的应用方便了人们的生活。本文采用单片机控制，既保证了测量精度，又具有良好的稳定性，可应用于相关的场景中。此单片机电子秤仍有不足，如测试中仍有误差存在；后期产品升级时，可考虑增加一些功能，如蓝牙连接手机，蓝牙连接音箱，语音播报，日期时间的显示，自动计算价格，统计当日收入等。