电子秤解决方案 docWord文件下载.docx
- 文档编号:15996483
- 上传时间:2022-11-17
- 格式:DOCX
- 页数:28
- 大小:2.11MB
电子秤解决方案 docWord文件下载.docx
《电子秤解决方案 docWord文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子秤解决方案 docWord文件下载.docx(28页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
●键13为单价确定键,按下该键则设定的单价有效,开始计算总价。
3、常用使用步骤:
●打开电源,屏幕显示电子秤初始化成功,此时重量和单价为0,金额为空;
●通过数字键和小数点键键入单价,完成后按下单价确定键。
●在支架上放上待称重物体,液晶屏显示重量(单位为kg),单价(单位为元)和总金额(单位为元)。
●称重量程为0—10kg,单价设定范围为0.01元—9999.99元,总金额显示范围为0元—9999.99元。
超过量程声光报警。
一、功能描述
1、采用高精度电阻应变式压力传感器,测量量程0-10kg,测量精度可达5g。
2、采用电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换,HX711采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。
3、采用STC89C52单片机作为主控芯片,实现称重、计算价格等主控功能。
4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。
5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互,键盘容量大,操作便捷。
6、具有超量程报警功能,可以通过蜂鸣器和LED灯报警。
7、系统通过USB电源供电,单片机程序也可通过USB线串行下载。
二、硬件设计
1、硬件方案
单片机电子秤硬件方案如图1所示:
图1单片机电子秤硬件方案
称重传感器感应被测重力,输出微弱的毫伏级电压信号。
该电压信号经过电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。
HX711采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片,内置增益控制,精度高,性能稳定。
HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。
单片机读取被测数据,进行计算转换,再液晶屏上显示出来。
矩阵键盘主要用于计算金额。
当被测物体重量得到后,用户可以通过矩阵键盘输入单价,电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。
电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。
2、称重传感器
传感器是测量机构最重要的部件。
称重传感器本身具有单调性,其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。
(1)灵敏度
称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值,典型值是2mV/V。
当使用2mV/V灵敏度和5V激励电压的传感器时,其满度输出电压为10mV。
通常,为了使用称重传感器线性度最好的一段称重范围,应当仅使用满度范围的三分之二。
因此满度输出电压应当大约为6mV。
当电子秤应用于工业环境时,在6mV满度范围内测量微小的信号变化并非易事。
(2)总误差
总误差是指输出误差和额定误差的比值。
典型电子秤的总误差指标大约是0.02%,这一技术指标相当重要,它限制了使用理想信号调节电路所能达到的精确度,决定了ADC分辨率的选择以及放大电路和滤波器的设计。
(3)漂移
称重传感器也产生与时间相关的漂移。
目前常用的称重传感器有电阻应变式压力传感器、电容压力传感器、压电式压力传感器。
选用时应按稳定行、精度登记、寿命和安装环境要求考虑,其主要特点如下:
(1)电容式压力传感器稳定性较差,精度和灵敏度较高,寿命较短,对环境要求苛刻,不易长距离传输。
(2)压电式压力传感器稳定性好,精度和灵敏度高,寿命长,但大量程的压力传感器尚待进一步研究。
(3)电阻应变式压力传感器稳定性较好,精度和灵敏度较高,寿命较长,对测量环境要求不太严格。
综上所述,选用电阻应变式压力传感器作为电子秤称重传感器是最为合适的。
电阻应变式压力传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成,内部线路采用惠更斯电桥,当弹性体承受载荷产生变形时,电阻应变片(转换元件)受到拉伸或压缩应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),从而使电桥失去平衡,产生相应的差动信号,供后续电路测量和处理。
电阻应变式传感器测量原理如图2所示。
图2电阻应变式传感器测量原理
当垂直正压力P作用于梁上时,梁产生形变,电阻应变片R1、R3受压弯拉伸,阻值增加;
R2、R4受压缩,阻值减小。
电桥失去平衡,产生不平衡电压,不平衡电压与作用在传感器上的载菏P成正比,从而将非电量转化成电量输出。
R1、R2、R3和R4组成惠更斯电桥,将2对电阻应变片的阻值变化转变成输出电压,其工作原理如图3所示。
图3测量电桥原理
3、电子秤专用24位AD转换芯片HX711及其电路
HX711采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。
与同类型其它芯片相比,该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路,具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。
降低了电子秤的整机成本,提高了整机的性能和可靠性。
该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单,所有控制信号由管脚驱动,无需对芯片内部的寄存器编程。
输入选择开关可任意选取通道A或通道B,与其内部的低噪声可编程放大器相连。
通道A的可编程增益为128或64,对应的满额度差分输入信号幅值分别为±
20mV或±
40mV。
通道B则为固定的32增益,用于系统参数检测。
芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源,系统板上无需另外的模拟电源。
芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。
上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。
HX711内部方框图如图4所示。
其外部管脚如图5所示。
图4HX711内部方框图
图5HX711外部管脚图
图5为HX711芯片应用于计价秤的一个参考电路图。
该方案使用内部时钟振荡器(XI=0),10Hz的输出数据速率(RATE=0)。
电源(2.7~5.5V)直接取用与MCU芯片相同的供电电源。
通道A与传感器相连,通道B通过片外分压电阻与电池相连,用于检测电池电压。
图6HX711计价秤应用参考电路图
本课题设计的HX711电路如图7所示:
图7HX711电路
4、单片机STC89C52及其电路
(1)STC89C52单片机概述
STC89C52系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍,内部集成MAX810专用复位电路。
(2)STC89C52单片机特点
●增强型8051CPU,1T,单时钟/机器周期,指令代码完全兼容传统8051;
●工作电压:
5.5V-3.5V(5V单片机);
●工作频率范围:
0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz;
●用户应用程序空间4K//8K/16k/32K/64K字节;
●片上集成1280字节RAM;
●通用I/O口(32/36个),复位后为准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口);
●ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器/仿真器。
●每个I/O口驱动能力均可达到20mA,但整个芯片最大不要超过120mA;
●可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片;
●有EEPROM功能;
●看门狗;
●内部集成MAX810专用复位电路(外部晶体12M以下时,复位脚可直接1K电阻到地);
●时钟源:
外部高精度晶体/时钟,内部R/C振荡器;
●用户在下载用户程序时,可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟;
●常温下内部R/C振荡器频率为:
5.0V单片机为:
11MHz~17MHz;
●共4个16位定时器,两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1,没有定时器2,但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器,再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器;
●外部中断I/O口4路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块,PowerDown模式可由外部中断唤醒;
●通用全双工异步串行口(UART);
●工作温度范围:
-40~+85℃(工业级)/0~75℃(商业级);
●封装:
PDIP-40,PLCC-44。
(3)STC89C52单片机管脚及封装
STC89C52单片机有多种封装形式,本设计中选用40DIP封装,其管脚定义如图8所示。
图8STC89C52管脚图
本课题设计的电子秤的单片机应用电路如图9所示:
图9STC89C52单片机电路
图中DOUT和PDSCK为单片机与HX711的AD转换电路交换数据的通信线。
beep为蜂鸣器报警信号线,alert为报警灯信号线,RXD和TXD为串口通信线,也可以用于单片机程序的串行ISP下载。
5、液晶屏电路
图10LCD显示电路
液晶屏电路如图10所示。
LCD_CS、LCD_RES、LCD_RS、LCD_SDA、LCD_SCK为液晶模块与单片机接口的控制线。
CS_ZK、SCK_ZK、SO_ZK和SI_ZK为字库和单片机接口的控制线。
该液晶为晶讯联公司的128*64汉字屏JLX12864G-086-PC显示信息。
该显示模块既可以当成普通的图像型液晶显示模块使用(即显示普通图像型的单色图片功能),又含有JLX-GB2312字库IC,可以从字库IC中读出内置的字库的点阵数据写入到LCD驱动IC中,以达到显示汉字的目的。
其接口引脚功能介绍:
表一液晶模块接口引脚功能
6、矩阵键盘电路
矩阵键盘电路如图11所示:
图11矩阵键盘电路
图中4*4矩阵键盘可以显示0-9数字、小数点和五个功能键。
键盘行扫描信号为ROW1—ROW4,列扫描信号为COL1—COL4。
行信号为输入信号,低电平有效;
列信号为输出信号。
当没有键按下时,即使行扫描输入低电平信号,列信号仍为高电平;
当行扫描为低电平并且有键按下时,相应的列输出低电平。
该低电平信号可以定位至按下键的位置。
7、声光报警电路
声光报警电路如图12所示。
图12声光报警电路
当测量重量超过量程时,beep和alert给出低电平信号,驱动蜂鸣器鸣响,报警灯亮。
8.电源电路
本设计采用USB接口供电,电源电压5V。
同时,USB接口通过内含PL2303芯片的转换电路对单片机进行程序编写。
其电路原理如图所示。
图16供电及程序下载电路
三、Protel硬件开发软件
Protel是目前国内最流行的通用EDA软件,它是将电路原理图设计、PCB板图设计、电路仿真和PLD设计等多个实用工具软件组合后构成的EDA工作平台,是第一个将EDA软件设计成基于Windows的普及型产品。
它集成了软件界面、仿真功能和PLD设计和信号完整性分析,在此基础上Protel99SE又增加了一些新的功能,用户使用更加方便灵活。
Protel的功能十分强大,在电子电路设计领域占有极其重要的地位。
它以其强大功能和实用性,逐渐获得广大硬件设计人员的青睐,是目前众多EDA设计软件中用户最多的产品之一。
1.Protel软件组成
Protel软件主要由电路原理图设计模块、印制电路板设计模块(PCB设计模块)、电路信号仿真模块和PLD逻辑器件设计模块等组成,各模块具有强
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电子秤解决方案 doc 电子秤 解决方案
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)