研制了一種采用節(jié)能環(huán)保太陽能電池供電和HY11P52單片機(jī)控制的節(jié)能電子秤，給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖及 部分設(shè)計(jì)參數(shù).試驗(yàn)結(jié)果表明，該節(jié)能電子秤能耗小，光能轉(zhuǎn)化效率高，在家用日光燈光照明下就能實(shí)現(xiàn)高精 度測量，方便且環(huán)保節(jié)能.

單片機(jī)具有低成本、低功耗的突出優(yōu)點(diǎn)，提出了單片機(jī)的電子秤設(shè)計(jì)，但是該設(shè)計(jì) 是采用化學(xué)電池供電，而且目前市場上使用的電子 秤大都采用外部供電或化學(xué)電池供電，不僅浪費(fèi)能 源，而且還會(huì)給環(huán)境造成污染.基于這兩類供電方 式存在的不足，參考提出的太陽 能電子衡器的設(shè)計(jì)，采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電，設(shè)計(jì)一款新型的太陽能電子秤，并進(jìn)行試 驗(yàn)，以期為相關(guān)應(yīng)用提供參考.

1.系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

本太陽能電子秤系統(tǒng)由控制核心、LCD顯示、 太陽能供電和稱量檢測等4個(gè)模塊組成（圖1). 太陽能供電模塊由30 mm x40 mm太陽能電池板和 上電電路構(gòu)成，采用間隙供電工作方式；控制核心 使用臺(tái)灣宏康單片機(jī)HY11P52控制芯片；稱量顯 示采用LCD顯示模塊，該模塊無輻射，低耗能， 散熱小；稱量檢測模塊由4個(gè)金屬應(yīng)變型壓力傳感 器構(gòu)成，分別與單片機(jī)的4對(duì)I/O 口連接，構(gòu)成電阻橋，實(shí)現(xiàn)壓力的非電量轉(zhuǎn)變成電信號(hào).

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及原理

2. 1太陽能上電電路

上電電路（圖2)是系統(tǒng)供電電路，為了確保 上電電路的正常工作，太陽能電池板必須能提供平 均每秒20 ~ 60 uA的電流和3. 0 ~ 3. 6 V的電壓； 當(dāng)室內(nèi)的光照強(qiáng)度為120 lx時(shí)，就能夠使太陽能電子秤進(jìn)入到跑“-”待稱量狀態(tài)；三極管Q1起到屏蔽漏電電流作用，能防止漏電電流導(dǎo)致電路無法 進(jìn)入正常狀態(tài).采用電源管理芯片，上電電路中的 儲(chǔ)能大電容根據(jù)太陽能板提供的電流而定，必須采 用品質(zhì)比較好的電解電容，以減小漏電電流；在光 照強(qiáng)度不小于120 lx的條件下，實(shí)現(xiàn)短路電流大于 40 uA、工作電壓大于3 V、開路電壓大于4 V.

2.2稱量檢測電路

稱量檢測電路的結(jié)構(gòu)圖如圖3. 4個(gè)金屬應(yīng)變 型壓力傳感器組成一個(gè)電阻橋，VDD-VSS是供電 端，S +和S-為傳感器輸出的壓力信號(hào)，經(jīng)過128 倍的運(yùn)算放大，輸入到控制芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換器（An-alog to digital converter, ADC)端口.

2.3單片機(jī)控制電路和顯示電路

單片機(jī)控制電路和顯示電路（圖4),以 HY11P52為核心控制芯片，此芯片內(nèi)嵌2 kHz的高 精度ADC. ACM、AVSS和DVSS分別為參考地、 模擬地和數(shù)字地，模擬地和數(shù)字地為一點(diǎn)連接，且 參考地與模擬地之間加瓷片電容穩(wěn)定參考地；VD- DA為芯片內(nèi)部低壓降穩(wěn)壓器電源輸出，供給控制 芯片使用；FM24C02是儲(chǔ)存芯片，用來保存標(biāo)定 值，AI0和AI1是應(yīng)變傳感器信號(hào)輸入端，AI2是 基準(zhǔn)電源輸入點(diǎn)，通過內(nèi)部電壓泵產(chǎn)生3V的LCD 驅(qū)動(dòng)電壓；COMO~COM3等用來驅(qū)動(dòng)LCD; SEG2- SEG12為顯示信號(hào)線。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及流程圖

3.1系統(tǒng)主程序

系統(tǒng)主程序流程圖如圖5.系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)入 上電初始化，傳感器的壓力信號(hào)經(jīng)過ADC后，根 據(jù)稱量質(zhì)量進(jìn)入待機(jī)或稱量工作狀態(tài)，當(dāng)稱量質(zhì)量 小于5 kg，表明沒有稱量任務(wù)，系統(tǒng)進(jìn)入低功耗待 機(jī)狀態(tài)；大于5 kg，則表明有稱量任務(wù)，系統(tǒng)進(jìn)入 稱量狀態(tài)，顯示稱量質(zhì)量，每隔0.25 s進(jìn)行ADC.

3.2上電初始化

上電初始化（圖6)實(shí)際上是檢測太陽能供電 電壓，確保太陽能供電電壓達(dá)到一定值.當(dāng)檢測到 電池電壓小于3 V時(shí)，進(jìn)入1 s喚醒，大于3 V時(shí)， 初始化顯示，完成上電初始化.

3.3稱量工作模式

稱量工作模式（圖7)包括稱量任務(wù)和標(biāo)定質(zhì) 量兩個(gè)過程.此時(shí)芯片ADC以2 kHz頻率工作， 每0.25 s對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行兩次轉(zhuǎn)換，每兩次 ADC取第2個(gè)數(shù)據(jù)，并與之前4次數(shù)據(jù)的滑動(dòng)平 均值比較進(jìn)行穩(wěn)定性判斷，如果不穩(wěn)定，顯示當(dāng)前 的質(zhì)量，進(jìn)入下一個(gè)轉(zhuǎn)換過程；如果數(shù)據(jù)穩(wěn)定，說 明已得到稱量質(zhì)量的信息，穩(wěn)定顯示3 ~ 5 s后， 進(jìn)入待機(jī)模式；也能通過按鍵進(jìn)入標(biāo)定質(zhì)量過程。

4.樣機(jī)試驗(yàn)

依據(jù)上述的硬件和軟件設(shè)計(jì)原理，制成太陽能電子秤樣機(jī)（圖8)，控制芯片和LCD顯示焊在一 塊板子上.在室內(nèi)日光燈照射下大約2 ~ 3 min，系 統(tǒng)開始啟動(dòng)，進(jìn)入跑“-”待稱量狀態(tài).圖9是 太陽能電子秤樣機(jī)稱量試驗(yàn)示意圖，當(dāng)稱量人站上 該電子秤以后，LCD顯示的數(shù)字從小到大逐漸增 加，穩(wěn)定后閃爍3次，顯示最終稱量結(jié)果.得到的數(shù)據(jù)與用其他稱量方式的得到數(shù)據(jù)一致，驗(yàn)證了系 統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性.

5.結(jié)論

本研究的太陽能電子秤電路簡潔實(shí)用，采用太 陽能電池板供電，不僅功耗低而且方便環(huán)保節(jié)能. 與之前的設(shè)計(jì)相比，本設(shè)計(jì)更為詳細(xì)，控 制芯片更為通用，采用其它的方法調(diào)校和改 進(jìn)后，該機(jī)能實(shí)現(xiàn)高精度的測量，具有非常廣闊的 應(yīng)用前景.