基于單片機控制的數顯質量測量儀設計

　　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。