本文介紹了一種基于單片機的集教學、實訓、科研為一體的電子稱的設計。該設計以STC89C52單片機為主要控制核心， 可實現(xiàn)去皮，清零,計價,金麴累加，超重聲光報警等功能。利用電阻應變片搭建惠斯通電橋自制了稱重傳感器進行數(shù)據(jù)采集，通過 HX711和LCD1602芯片進行數(shù)據(jù)的AD轉換和顯示。通過檢測數(shù)據(jù)表明，本自制電子秤具有測量精度高，性能穩(wěn)定的優(yōu)點，同時因其 制作簡單和操作快捷等特點，可作為一個典型教學樣板更好地服務于廣大單片機愛好者和學生的教學、實訓等環(huán)節(jié)。

0.引言

電子秤是日常生活和工作中最為常用的電子器件，廣 泛應用于大中小型商場、超市，家庭，工業(yè)包裝、倉儲運輸 等領域叱基于"能力為本”的教育理念，為增強學生單片機 學習積極性，提高實踐動手能力和綜合素質，本文提出一 個自制稱重傳感器的電子秤設計。

1.電子秤硬件設計方案

該電子秤的設計應滿足：可設置單價（元/克），可計算 物品金額并實現(xiàn)金額累加；電子秤稱重范圍5.00g~500g; 誤差精度小于0,5g;以克(g)為單位，數(shù)字顯示被稱物體的 重量;還應具有去皮和超重報警等功能。要求稱重傳感裝 置自制（不能使用商用電子稱的稱重裝置）,硬件電路板需 動手焊接或制成PCB板。電子秤的外形結構如圖1所示。

電子秤原理：當重物放在秤盤上時，自制稱重傳感器 的鐵質懸臂梁因受到外力而發(fā)生形變，安裝在懸臂梁上的 電阻應變片將該應變轉換 為對應的電信號傳遞給電 子秤硬件電路板pi。該模擬 量信號經(jīng)由硬件電路板上 的A/D模塊轉換為數(shù)字量 信號傳遞給控制核心——

單片機，進行稱重數(shù)據(jù)的 運算、處理及其顯示。

1.1電子秤總體設計 方案

電子秤應具有的功能有:稱重數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù) 據(jù)輸入和數(shù)據(jù)顯示等，通過論證分析，本電子秤的總體設 計方案圖，如圖2所示。

1.2硬件元器件選型

1.2.1單片機選型STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一 種低功耗、高性能的8位微控制器。高性價比、高靈活性、 強抗干擾力等優(yōu)點使其在嵌入式控制系統(tǒng)和教學實訓中 得到了廣泛的應用。

1.2.2稱重傳感器選擇稱重傳感器是將物體的重量 信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置，它的設計將直接 影響電子秤的性能優(yōu)劣，是自制電子秤最為關鍵的部件。

從精度、可靠性、經(jīng)濟性、可操作性等方面考慮，本設 計將采用自制電阻應變式稱重傳感器。電阻應變式壓力傳 感器是目前應用最廣的一種稱重傳感器，主要由電阻應變 片和金屬彈性元件組成。通過將4個應變片引線連接成惠 更斯電橋后，利用應變膠將電阻應變片粘貼在懸臂梁上來 實現(xiàn)，惠更斯電橋如圖3所示[4)。

稱重時，當金屬彈性元件受力產(chǎn)生變形時，電阻應變 片受壓彎拉伸，阻值變化,從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應 的差壓信號，從而將物品重量信號轉化成電量輸出。

1.2.3 AD轉換芯片HX711具有抗干擾能力強、

可靠性高、響應速度快、成本低等優(yōu)點，是一款專為高 精度電子秤而設計的24位A/D轉換器芯片。本設計將 選用HX711A/D轉換器芯片。

1.2.4數(shù)字顯示與傳統(tǒng)數(shù)碼管相比,LCD1602液 晶顯示模塊具有功耗低、體積小、顯示穩(wěn)定、顯示內容 豐富等特點，是單片機應用設計中最常用的信息顯示 器件。本設計將選用LCD1602液晶顯示模塊。

基于上述設計選擇，本設計將以STC89C52單片 機為控制核心實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，采用24位AD轉換芯 片HX711對傳感器采集到的模擬量進行AD轉換，轉 換后的數(shù)據(jù)送到STC89C52單片機進行處理，數(shù)據(jù)顯 示由LCD1602液晶實現(xiàn)。電子秤硬件電路設計如圖4 所示。

2.電子秤軟件程序設計

本電子稱設計編譯環(huán)境為keilUV4，采用C語言 編程。軟件編程主要包括：初始化，按鍵檢測，數(shù)據(jù)采 集、數(shù)據(jù)處理及顯示幾個部分'主程序流程圖如圖5 所示。

3.設計實物及結果測試

3.1設計實物

本電子秤總體設計實物如圖6所示，電子秤硬件 電路板制作實物如圖7所示。

3.2測試結果

表1數(shù)據(jù)說明，通過一系列功能測試，本自制的電子秤,可通按鍵最終實現(xiàn)去皮，清零，計價，金額累加，超重聲 光報警等功能，誤差率可控制在0.38%左右，且可實現(xiàn)穩(wěn)定定快速的數(shù)據(jù)處理及顯示。

4.結論

本自制電子秤可實現(xiàn)去皮，清零，計價，金額累加，超 重聲光報警等功能。具有測量精度高，性能穩(wěn)定，制作和操 作簡單快捷等優(yōu)點，作為一個典型案例非常適合于廣大單 片機愛好者和學生的教學、實訓等環(huán)節(jié)。