在現代商業貿易和日常生活中,數顯質量測量儀即智能電子稱是常用的電子衡器,但目前市場上使用的稱量工具結構復雜、運行不可靠成本高、精度穩定性不好、易損件多、維修困難等。本文基于STC89C52單片機,研發了一種使用鍵盤輸入數據,操作簡單方便;液晶顯示所稱量的物品質量、單價和物品總價;具有去皮功能;當物品重量超過電子秤量程,即過載情況下具有超重報警的功能,是一款小型化、重量輕、攜帶方便、計量準確、工作可靠、讀數直觀的智能電子稱。
1、系統總體方案設計
本設計基于52系列單片機STC89C52,利用了模塊化設計的思想,將系統的硬件分成質量數據采集模塊、單片機控制數據處理模塊和人機交互界面模塊等三大部分。
質量數據采集模塊主要由
壓力傳感器和信號的前級處理部分構成,包括儀表放大器AD620、運算放大器UA741和A/D轉換器ADC0804;單片機控制數據處理模塊主要由STC89C52及內部的程序實現;人機交互界面包括鍵盤輸入和點陣式液晶屏顯示,主要使用微動開關和1602液晶屏,可以方便地調節單價和直觀地顯示數字。
軟件部分運用單片機C語言進行編程,實現了該設計的全部控制功能。該數顯質量測量儀可以實現基本的稱重功能(稱重誤差不大于±0.010kg),并發揮部分的顯示單價和總價格的功能,可以隨意輸入要求范圍的商品單價,還具有超量程的報警功能,其功能框圖如圖1所示。
2、系統硬件電路設計
2.1數據采集及濾波放大電路
傳感器DET輸出的電壓信號通過C3,C4小電容高頻濾波再通過CE1,CE2大電容低頻濾波后作為儀表放大器AD620的輸入,進行線性放大,UA741以及后面的電位器組成調零部分,如圖2所示。傳感器采用橋式電路加壓敏元件進行構建;前級放大器采用的儀表放大器芯片AD620,其增益可以通過外接電阻加以調節,且通過一路電壓跟隨電路可以調節AD620的參考電壓,達到了電路調零的功能。
2.2數模轉換電路
ADC0804是一個單通道8b分辨率A/D轉換器,輸出有三態鎖存,可直接與系統數據線相連。啟動信號為CS和WR,轉換結束信號為INTR,低電平有效,其地址為0FFD4H。輸入電壓范圍為0.3~18V,工作電壓為4.5~6.3VDC,*工作電壓為5.0V,ADC0804的轉換頻率為:
Vin(+),Vin(-)為輸入模擬電壓,DB0~DB7輸出轉化后的數字量,CS為使能信號,RD和WR為讀/寫控制信號,它們都由單片機控制。
2.3主控制電路
本設計單片機的晶振頻率為11.0592MHz,有手動復位和上電自動復位兩種方式,報警電路的蜂鳴器采用9013三極管進行驅動放大。S2,S3,S4分別為單價位數調節、單價遞增和遞減按鍵。排阻RP1是P0口的上拉電阻。主控制電路如圖3所示。
STC89C52單片機是ST89C系列中的增強型產品,片內存儲器容量是STC89C51的2倍,即有8KB的FLASH程序存儲器和256B的RAM。另外,它還增加了功能*且具有*應用的16b定時/計數器2等多種功能。
在工程應用中STC89C52有一顯著的優勢即不需要燒寫器,只需借助PC機的并口輸出和極為簡單的下載電路,便可將程序通過串行方式寫入單片機。并且下載電路可設計在系統中,可以隨時修改單片機的軟件而不對硬件做任何改動。
2.4液晶顯示電路
液晶顯示用芯片1602,其有16引腳,顯示容量為16×2個字符,工作電壓為4.5~5.5V,當*工作電壓為5.0V時,工作電流為2.0mA。
液晶的4號引腳為數據/命令選擇端,6號引腳為使能信號的輸入,分別由單片機的P3.5和P3.4控制。1號和2號引腳分別為電源地和電源正極,3號引腳為液晶顯示偏壓信號,由電位器W1控制,用于調節液晶亮度,5號引腳為R/W讀寫控制端,7~14號分別為I/O端口D0~D7,與單片機的P0口相接,15,16引腳為背光源正極和負極。1602的工作電路如圖4所示。
3、系統的軟件設計
控制程序主要包括對ADC0804操作部分,1602液晶屏操作部分,按鍵掃描部分,單價計算顯示部分,質量計算顯示部分,總價格計算顯示部分。對ADC0804操作部分和對1602液晶操作部分根據芯片時序和指令編寫控制程序進行。主程序流程圖如圖5所示。
4、結語
利用STC89C52單片機研制的智能電子稱,采用液晶顯示所稱量的物品質量、單價和物品總價;通過鍵盤輸入單價數據,操作簡單,方便;具有去皮功能和金額累加計算功能;當物品重量超過電子秤量程,即過載情況下具有超重報警功能。它是一種稱重速度快、靈敏度高、體積小、重量輕、顯示直觀、測量精度高、工作可靠的高智能電子稱。相信投入市場會受到消費者的歡迎。