本文基于單片機(jī)和AD574設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)易電子秤。電子秤是根據(jù)重力作用測(cè)量物體質(zhì)量的裝置，本文在分析測(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)。經(jīng)過測(cè)試，該簡(jiǎn)易電子秤應(yīng)用簡(jiǎn)單，方便快捷，具有良好的應(yīng)用前景。

電子秤是一種根據(jù)重力作用測(cè)量物體質(zhì)量的檢測(cè)裝置，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，電子秤的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)電子秤的要求也越來越高，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。 　

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：

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： [Eout=R2×R4（R2+R4）×△R1R1+△R2R2+△R3R3+△R4R4×Ein] （1）

2.3 AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

AD574是美國(guó)Analog Device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。

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。

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。

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：

#include  

sbit CSPIN = P2^7； //93c46：CS 　sbit SCKPIN = P2^6； //93c46：CLK 　sbit SDOPIN = P2^4； //93c46：DATA OUT 　sbit SDIPIN = P2^5； //93c46：DATA IN　void EEPROMByteWrite（UINT8 addr，UINT8 value）； //寫值為value到地址addr中 　void WriteRom（UINT8 addr，UINT8 value）； //寫值為value到地址addr中，但不包括寫允許和寫禁止 　UINT8 EEPROMByteRead（UINT8 addr）； //從93C46中讀出地址為addr的值 　UINT8 ReceiveByte（void）； //接收8位數(shù)據(jù) 　void Sendsck（UINT8 c，UINT8 c1）； 　void EEPROMByteWrite（UINT8 addr，UINT8 value） 　　{Sendsck（0x80，0x60）；//write enable　CSPIN=0； 　　_nop_（）； 　_nop_（）； 　　WriteRom（addr，value）；Sendsck（0x80，0x00）；//write disable　CSPIN=0；　_nop_（）； 　_nop_（）； SCKPIN=0；　Delay1ms（10）；}　UINT8 EEPROMByteRead（UINT8 addr）　{UINT8 value；　Sendsck（0xc0，addr）； 　　Delay1ms（1）； 　　value=ReceiveByte（）；　　SCKPIN=0； 　　CSPIN=0； 　　Delay1ms（20）； 　return（value）；} 　void Writelong（UINT8 addr，UINT32 d）//寫入一個(gè)LONG類型 　　{EEPROMByteWrite（addr，d>>24）； EEPROMByteWrite（addr+1，d>>16）；　EEPROMByteWrite（addr+2，d>>8）； 　EEPROMByteWrite（addr+3，d&0xff）；} 　UINT32 Readlong（UINT8 addr）//讀一個(gè)LONG類型 　{UINT8 d8；　UINT32 d32=0； 　d8=EEPROMByteRead（addr）；　d32|=d8；　d8=EEPROMByteRead（addr+1）； 　d32<<=8；　d32|=d8； 　　d8=EEPROMByteRead（addr+2）； 　　d32<<=8；　　d32|=d8； 　　d8=EEPROMByteRead（addr+3）；　　d32<<=8； 　　d32|=d8；　return（d32）；} 　

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MCU-AT89C52單片機(jī)進(jìn)行處理，精度高，操作簡(jiǎn)單，可推廣性強(qiáng)。