介紹一款以STC89C52RC單片機為控制器，利用電阻應變片為稱重傳感器的電子稱設計方法。受力改變應變片的阻 值，進而改變輸出電壓。通過建立數學模型，使輸出電壓與壓力成線性關系，從而得到物體質量。稱重傳感器在受到壓力時 形變量小，輸出的電壓信號微弱，采用高精度轉換芯片HX711將信號放大并進行模數轉換，使轉換數值與物重相對應，并用 12864液晶屏顯示。根據現實需求，電子稱可實現計價和超重報警等功能。
1.引言
電子稱是目前電子設計的一個熱門課題，它在日 常生活、環境保護、工農業生產、國防和科研等領域應用廣 泛。隨著集成電路技術和微處理器技術的發展，已經有很 多基于數模混合電路的電子稱設計。設計一般采用電 阻應變片作為稱重傳感器，由于應變片具有一定的非線 性，使得測量精度受到一定限制。研制造價低、精度高、功 能強的電子稱是電子工程師一貫追求的目標。
本文設計的電子稱如圖1所示，該系統以 STC89C52RC芯片為主控單元，并由稱重傳感器、信號放 大和模數轉換器和顯示器等部分構成。特別地，通過采用 高精度AD轉換芯片HX711和電阻應變片組成的全橋電 路，提高了稱重精度和抗干擾能力。
2 .理論基礎
2.1稱重傳感器原理
電阻應變式傳感器是將被測量的力通過金屬彈 性形變轉換成電阻變化的器件，由電阻應變片和測量電 路兩部分組成。本文采用的是電阻應變片，電阻絲排成 網狀以獲得高阻值，電阻絲兩端引出導線，線珊上面有覆 蓋層，起保護作用。電阻應變片的工作原理是基于電阻 應變效應，即在導體產生機械形變時，它的電阻值發生相 應改變。
設有一根電阻絲，它在未受力時的原始電阻值為：
3.硬件設計
物體的重量使傳感器發生形變，阻抗就會發生變化， 產生一個變化的模擬信號，該模擬信號需要由放大電路放 大后輸入到模數轉換器，轉換為數字信號后輸入到微處理 器處理。微處理器根據鍵盤命令以及程序將結果輸出到 顯示器上，如圖3所示。
3. 1單片機STC89CS2RC最小系統
STC89C52RC是一種低功耗、高性能CMOS8位微控 制器，具有8K字節系統可編程Flash存儲器、512字 節RA、32位I/O 口線、內置4 KB EEPROM、個16位定 時器/計數器、個外部中斷結構和全雙工串行口。另夕卜， STC89C52RC可降至0 Hz靜態邏輯操作，可選擇節電模 式。圖4所示為STC89C52RC的最小系統，是片內有 ROM/EPROM的單片機，其最小系統簡單可靠，僅由時 鐘電路、復位電路和電源電路構成。
3.2 HX711外圍電路
HX711作為一款專為高精度稱重傳感器設計的24位 A/D轉換芯片，集成度高、響應速度快、且抗干擾能力 強。自帶的穩壓電源可直接向傳感器和片內的A/D轉換 器提供電源，而無需另外的模擬電源。HX711芯片內部的時鐘振蕩器不需要任何外接器件，具備上電自動復位功 能，該功能簡化了開機的初始化過程。其外圍電路如圖5 所示。
3.3顯示電路與單片機接口電路
LCD12864液晶的顯示分辨率為128X64，內置8 192個 16X16點漢字和128個16X8點ASCII字符集。采用 LCD12864顯示，利用該模塊靈活的接口方式和簡單方便 的操作指令，可以顯示8X4行16X16點陣的漢字，也可 完成圖形顯示，構成全中文人機交互圖形界面。 LCD12864與單片機的連接如圖6所示。
3.4鍵盤電路與單片機接口
設計按鍵數量較多，為了減少I/O 口的占用，將按鍵 排列成矩陣形式。設計采用矩陣式鍵盤，每條水平線和垂 直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。 這樣一個端口就可以構成3X4=12個按鍵，比直接將端 口線用于鍵盤多出一倍，且線數越多，區別越明顯。鍵盤 為4X4鍵盤，包括數字鍵及功能鍵，鍵盤電路與單片機接 口電路如圖7所示。
3.5報警電路
當電路檢測到稱重的物體超過儀器的測量范圍時，將 產生一個信號給報警電路，使其報警從而提醒工作人員注 意，超限報警電路如圖8所示。
4.軟件設計
軟件部分主要實現鍵盤的設置和顯示，流程如圖9所示。
1）鍵盤實現功能：去皮，設定單價。
2）顯示部分：顯示重量、單價和總額。
5.測試及結果分析
5.1測試方案
硬件接通上電后，檢驗各模塊是否正常，用萬用表測 量電路焊接和連接是否正確，檢驗顯示功能、鍵盤功能是 否正常。用仿真軟件 Protues 畫出電路圖，將程序燒進仿 真軟件，觀察所需功能是否能夠實現，并進行軟件改寫和 重復仿真，不斷觀察其效果。
將驗證的硬件電路搭建好并上電，將程序寫進單片 機，用標準的砝碼來測試和調節電子秤的準確性，記錄每 個砝碼組合的標準重量和實測值，用軟件將誤差調到最 小，以達到最佳稱重效果。
5.2結果與分析
經過軟硬件調試及數據分析和矯正，電子秤基本 實現了稱重（去皮稱重）、顯示和超限報警等功能。稱重誤 差在允許范圍之內，達到了預期目標：稱重小于50 g,稱重 誤差小于0. 5 g;稱重在50 g及以上，稱重誤差小于1 g,如 表1所示。電子稱可以設置單價（元/克），可計算物品金 額并實現金額累加；電子稱實現了去皮功能。
6.結論
設計一款基于STC89C52RC單片機的電子稱，詳細 介紹了電子稱的硬件電路、軟件實現和調試過程。經測試 表明，系統具有可靠性高、準確度高、抗干擾能力強和成本 低等優點，可在日常生活、工業現場和實驗室等各種場合 推廣應用。
