隨著我國經濟的飛速發(fā)展，各種新興商品層出不窮，商品種類增多，度量工具有時是無法實現(xiàn)稱量功能的，雖然作為度量工具的各種設備在不斷的完善和改進，但是傳統(tǒng)的度量工具，如桿秤、盤秤等還是存在著一些弊端和問題，如度量不夠精確、效率低，還有一點就是容易被不法商販作手腳，欺騙消費者，謀取非法的利益，而電子秤的出現(xiàn)就很好的避免了這些問題，本文對單片機的多功能電子秤的設計進行討論和研究。

電子秤是我們生活中經常要用到的一種方便、稱量精準的工具，被廣泛應用于商業(yè)、超市、集貿市場以及零售業(yè)等公共場所。它的原理是通過以單片機來控制中心單元，由傳感器進行重量的模數(shù)轉換單元，再通過鍵盤輸入和顯示屏幕輸出、軟件計算來實現(xiàn)準確稱重。它對人們的生活影響越來越大，受到廣大商戶和普通百姓的歡迎。

一、電子秤工作原理

要進行電子秤設計研究，就要從電子秤的工作原理說起。電子秤中的壓力傳感器的作用是非常重要的，通常情況下壓力傳感器常采用電阻應變式，傳感器在這里充當媒介的作用，即通過傳感器將需要稱量物品的重力轉變成電壓輸出，經放大器放大電壓過后，再經過A/D 轉換電路將電壓變化的信息轉變成相關的數(shù)據信息，之后由單片機完成最后的數(shù)據計算處理任務，數(shù)據處理之后在經由顯示電路顯示出稱量重物的物重信息。

二、系統(tǒng)綜合設計考慮

現(xiàn)實生活中，臺式電子秤使用相對較為普遍，但它的局限性也大，成本高，體積大，攜帶不便等等都是需要改進的方面。鑒于此，我們對電子秤的設計主要思路是：利用壓力傳感器來采集因為壓力變化而產生的電壓信號，然后再通過放大電路進行放大，經過模數(shù)轉換器轉化為數(shù)字信號，最后再將數(shù)字信號送入單片機進行A/D 轉換器。單片機經過相應的處理后，則將當前物品的重量和金額顯示出來。按照國際法制計量組織的規(guī)定，我們的設計精度為Ⅲ級，電源AC220V，稱重范圍0 到600g，分度值1kg。這種設計精度高，體積小，攜帶方便，能夠滿足廣大商貿和家庭的使用需求。

按照設計需要，電子秤由五個部分組成：控制器、測量稱重、數(shù)據顯示、鍵盤和電源組成。系統(tǒng)設計方案如下圖所示：

本設計必須使用單片機作為系統(tǒng)的主控制器，因為以單片機為主控制器的設計可以將計算機技術和稱量控制技術很好的結合在一起，而且組成新型的只需要改變相應的軟件程序即可實現(xiàn)“智能化稱量控制”。我們選用的是 STC 公司的 12 系列單片機，STC12C5A60S2，它內部還帶有60KB 程序存儲器和8 路10 位A/D轉換器，基本上滿足了我們的需要。（引腳圖略）

三、數(shù)據采集

在智能電子秤的控制系統(tǒng)中，除了要有基本的控制和執(zhí)行單元外，還要有反饋部分。在這個環(huán)節(jié)中，數(shù)據采集是最為重要的。

1. 傳感器的選擇

傳感器在設計中是一個非常重要的元件，本設計采用 SP20C-G501 電阻應變式傳感器。稱量傳感器選用S 型梁結構及金屬箔式應變計，如此設計具有過載保護裝置。惠斯凳電橋可以抑制溫度變化的影響，補償方便，所以該傳感器受外界影響小，精度高，工作穩(wěn)定，使用最為廣泛。

2. 放大電路的選取

稱量傳感器輸出的電壓振幅在0 到20mV，A/D 轉化的輸入電壓為0～2V，所以放大環(huán)節(jié)就要有100 倍左右的增益。通常對放大環(huán)節(jié)的要求是可調的，我們這個設計只需要按照實際情況選擇 100 倍即可。零點和增益的溫度漂移和時間漂移非常小，這樣可

以保證放大環(huán)節(jié)對零點漂移的要求，對于殘余的一點漂移可借用軟件的自動零點跟蹤來很好的解決。穩(wěn)定的增益量保證了負反饋電路的穩(wěn)定性，并且要選用較高阻值的電阻和多圈電位器。

3. 電子秤軟件設計分析

C 語言是一種通用的計算機程序設計語言，在國際上非常流行，它既可以用來編寫計算機的系統(tǒng)程序，也可以用來編寫一般的應用程序。單片機應用系統(tǒng)更是如此，C 語言是當前最流行的程序設計語言，它像其他高級語言一樣，面向用戶，面向解題的過程，編程者不必熟悉具體得及損及內部結構和指令，C 語言又像匯編語言一樣可以對機器硬件進行操作。

4. 系統(tǒng)總體設計規(guī)劃

該系統(tǒng)使用的STC12C5A60S2 單片機的外圍電路很簡單，只需要加上晶振電路和電源就可以工作。傳感器的放大電路由兩級組成，前級可設計兩個同樣比例的運算電路，后級采用差動比例運算電路，前級的對稱性會直接影響到后級的共模抑制比，根據元器件所存在的一些誤差，設計的時候要采用多圈精密可調電阻。下面來說一下系統(tǒng)應用程序的組成和設計：

本設計可用C 語言完成，編譯環(huán)境推薦使用keil UV3。軟件系統(tǒng)主要有三個方面，第一初始化系統(tǒng)；第二按鍵檢測；第三進行數(shù)據采集和處理，并顯示。這三個方面的程序在主程序中完成。采用模塊化程序結構，易于編寫和調試修改。

四、系統(tǒng)測試及總結

1. 系統(tǒng)測試方案

msp430 采用 TI MSP430 LunchPad 最小系統(tǒng)板，不必進行測試。對ISD1760 語音模塊測試，焊接了由STC89C51RC（調試及錄音用）與 ISD1760 芯片組成的語音板，利用上位機軟件進行了

ISD1760 器件復位，上電，錄音，獲取錄音地址，播放錄音等調試，以便將SPI 通信移植到MSP430 上。系統(tǒng)整體硬件連接實物圖如

上圖6 所示。

2. 項目總結

經過多次 20kg 以下重物稱重測試，該系統(tǒng)重復稱重精度能達到III 類標準，液晶顯示功能正常，語音播報及時準確，較好的達到了預期效果。存在的不足是傳感器有時信號傳遞不穩(wěn)定，稱重誤差較大。如果改用高精密度的傳感器，效果定會明顯改善。

該系統(tǒng)操作簡單，性能穩(wěn)定，硬件選配合理，價格低廉，且易于擴展。軟件部分加入了人性化設計，如超重報警，語音播報等特色功能，智能化、自動化程度較高。同時該系統(tǒng)可擴展性較強，通過對軟硬件的修改或擴展，如添加鍵盤等，即能設計出富有特色的計價秤、電子臺秤等，因此具備一定的工業(yè)應用價值。