本文根據(jù)當(dāng)前電子秤的應(yīng)用情況，分析采用單片機(jī)和AD574設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易電子秤裝置，在分析測(cè)量原理的基礎(chǔ)上，選擇了比較簡(jiǎn)單的51系列單片機(jī)作為主控制系統(tǒng)，根據(jù)測(cè)量要求設(shè)計(jì)了傳感器電路、AD轉(zhuǎn)換電路、超量程報(bào)警電路、顯示電路、按鍵電路等，根據(jù)硬件電路，完成了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。

1、測(cè)量原理

電子秤一般由三部分組成，稱重傳感器、承重系統(tǒng)、傳力復(fù)位系統(tǒng)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，分成了其他的硬件電路子單元，如單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、傳感器電路、AD轉(zhuǎn)換電路、超量程報(bào)警電路、顯示電路、按鍵電路、存儲(chǔ)電路等。其測(cè)量原理是：將物體放置在承重系統(tǒng)的秤臺(tái)上時(shí)，其重量參數(shù)會(huì)通過傳感器，產(chǎn)生壓力-電效應(yīng)，轉(zhuǎn)換為與其重量相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，然后通過放大電路將電信號(hào)放大并經(jīng)過AD處理，最后將信號(hào)輸入給單片機(jī)處理，經(jīng)單片機(jī)處理后，將輸入信息顯示在LCD上。測(cè)量的精度一般由稱重傳感器決定。

2、硬件電路設(shè)計(jì)

2.1、總體設(shè)計(jì)框圖

根據(jù)其測(cè)量原理，設(shè)計(jì)整體硬件框圖如圖1所示。主要包含壓力傳感器電路模塊、放大電路模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示器模塊、閾值報(bào)警模塊、單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊。

圖1硬件原理框圖

2.2、傳感器電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)采用SP20C-G501電阻應(yīng)變式傳感器，稱重傳感器由組合式S型梁結(jié)構(gòu)及金屬箔式應(yīng)變計(jì)構(gòu)成，具有過載保護(hù)裝置。過程設(shè)計(jì)中采用惠斯登電橋進(jìn)行電壓采集轉(zhuǎn)換，它能抑制溫度變化的影響，抑制干擾能力強(qiáng)，補(bǔ)償方便簡(jiǎn)單，因此選用的傳感器精度高、零漂小、工作穩(wěn)定等。傳感器原理圖如圖2所示：

圖2傳感器工作原理圖

其工作原理：用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)，將其粘貼在彈性體上。當(dāng)彈性體受力變形時(shí)，應(yīng)變片的敏感柵也隨之變形，其阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。由于內(nèi)部線路采用惠更斯電橋，當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí)，輸出信號(hào)電壓可由下式(1)給出：

2.3、AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

AD574是美國(guó)AnalogDevice公司生產(chǎn)的12位單片A/D轉(zhuǎn)換器。它采用逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為25us，轉(zhuǎn)換精度為0.05%，所以適合于高精度的快速轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng)。芯片內(nèi)部包含微處理器借口邏輯(有三態(tài)輸出緩沖器)，故可直接與各種類型的8位或者16位的微處理器連接，而無需附加邏輯接口電路，切能與CMOS及TTL電路兼容。AD574采用28腳雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝。

圖3 AD574芯片及與AT89s52的接線圖

2.4、LCD顯示電路設(shè)計(jì)

顯示電路采用LCD顯示。其驅(qū)動(dòng)方式包括靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的方式，電路原理圖如圖4所示。

圖4 單片機(jī)與LCD接線圖

2.5、報(bào)警電路設(shè)計(jì)

報(bào)警電路采用有源蜂鳴器設(shè)計(jì)，只要通電流即可發(fā)聲進(jìn)行報(bào)警，在其兩端并聯(lián)一個(gè)反向的二極管，防止誤報(bào)警。

圖5 報(bào)警電路原理圖

3、程序設(shè)計(jì)

根據(jù)硬件原理分析和設(shè)計(jì)，軟件同樣分為幾個(gè)部分：傳感器信號(hào)采集部分、AD轉(zhuǎn)換部分、顯示部分和報(bào)警部分，其中數(shù)據(jù)處理部分最為重要，處理過程同樣比較復(fù)雜。必須利用單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖6所示。其主要部分程序代碼如下：

4、結(jié)論

本論文通過對(duì)電子秤的稱重原理進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上介紹了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，最后完成了本簡(jiǎn)易電子秤裝置的設(shè)計(jì)，采用高精度AD轉(zhuǎn)換芯片AD574和實(shí)時(shí)處理的MCUAT89C52單片機(jī)進(jìn)行處理，精度高，操作簡(jiǎn)單，可推廣性強(qiáng)。