一種新型智能電子秤系統(tǒng)的開發(fā)

時間：2017-07-29 00:33:46 來源：本站點擊數(shù)：696

針對傳統(tǒng)電子秤，記錄、統(tǒng)計稱重結果需耗費較多人力，并容易出現(xiàn)錯記漏記等現(xiàn)象，設計一款新型智能電子秤系統(tǒng)。該電子秤采用STC89C52微處理器為系統(tǒng)控制核心，可顯示物品名稱、重量、單價、總價等信息，并基于App Inven-tor 2平臺開發(fā)出相應的電子秤手機APP軟件，電子秤通過藍牙發(fā)送數(shù)據(jù)至手機APP，由手機保存數(shù)據(jù)。手機APP軟件具備各種統(tǒng)計功能，并能夠將統(tǒng)計結果導出Excel表格，便于電腦存儲、分析。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠，成本低廉，手機APP軟件方便實用，可廣泛應用于現(xiàn)代商業(yè)市場中。

自20世紀60年代以來，由于傳感器技術的迅速發(fā) 展，電子稱重技術日趨成熟，并逐步取代傳統(tǒng)機械秤。 20世紀70年代初期，微處理機的出現(xiàn)使得電子稱重技術得到了進一步的發(fā)展，快速、準確、操作方便、功能多樣化等已成為現(xiàn)代稱重技術的主要特點，稱重裝置的應用已遍及到國民經濟各領域，與此同時，人們對稱重儀表的要求也越來越高，要求更加智能化。于是出現(xiàn)了一種智能無線電子秤，運用無線藍牙模塊傳送重量數(shù)據(jù)，通過 RFID瀆取貨品的名稱、單價和單位重量，顯示并存儲還有一種無線接口電子秤，通過藍牙收發(fā)器實現(xiàn)無線方式的體重數(shù)據(jù)上傳至電腦或互聯(lián)網上，以便個人健康數(shù) 據(jù)的永久保存與分析|21。傳統(tǒng)電子秤的設計與研制嘗試了多種方法，但由于其體積較大，不方便攜帶，測量數(shù)據(jù) 不易保存和統(tǒng)計分析，因此逐漸不被人們所使用。近幾年智能手機迅速普及，APP的開發(fā)技術也隨著手機市場的發(fā)展日益成熟，因此把數(shù)據(jù)上傳至手機，將電子秤與手機APP相結合是電子產品發(fā)展的必然趨勢。為此，本設計在傳統(tǒng)的電子秤基礎上，增加藍牙數(shù)據(jù)傳送模塊，同時基于App Inventor 2平臺開發(fā)出一款電子秤手機 APP，可以通過藍牙將稱重數(shù)據(jù)發(fā)送到手機APP，APP查詢某天的稱重記錄，并能統(tǒng)計某段時間，各種物品的重量，而且統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以以Excel表格形式導出。該款智能電子秤符合現(xiàn)在人們對稱重裝置的要求。

1.智能電子秤總體架構

本文智能電子秤系統(tǒng)由下位機和上位機兩部分構成。該系統(tǒng)整體框架如圖1所示，下位機是基于51單片機的電子秤部分，上位機是基于谷歌App Inventor 2開發(fā)平臺設計實現(xiàn)的手機APP。系統(tǒng)下位機部分是利用壓力傳感器采集重量數(shù)據(jù)，經過HX711模塊進行信號放大和A/D轉換，再把數(shù)字信號上傳單片機處理模塊。單片機會對鍵盤按下進行處理，設置單價、折扣，并在 LCD12864上顯示重量、單價、總價等信息。上位機的手機APP，按下“發(fā)送”按鍵后，數(shù)據(jù)通過藍牙模塊上傳到 A P P，A P P接收數(shù)據(jù)后將其存放于數(shù)據(jù)庫，以便查詢和統(tǒng)計。APP可以選擇物品編號列表（用戶可自行增加、刪除、修改列表），之后會在接收界面顯示所選物品、單價、折扣等信息。APP接收到單片機發(fā)送的重量數(shù)據(jù)則會自動計算總價并顯示，同時將物品名和單價發(fā)送至單片機，單片機接收到后顯示于液晶屏。

云網客1.jpg

APP的功能如圖2所示，整個APP分三個主要界面:第一個界面為登錄系統(tǒng)，實現(xiàn)登錄、注冊、退出功能；第二個界面為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、統(tǒng)計、查表與微信掃描支付，根據(jù)統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，給出相應建議，還有導出統(tǒng)計表格的功能；第三個界面為資料管理系統(tǒng)，實現(xiàn)查看記錄、導出記錄功能，查看某天的歷史記錄，并且能夠導出該記錄的Excel表格。

云網客2.jpg

2.系統(tǒng)方案設計

系統(tǒng)總體方案設計主要包括硬件電路設計、單片機控制程序設計及APP軟件功能設計三部分。硬件電路主要由復位電路、壓力傳感器及A/D轉換模塊、藍牙模塊、矩陣鍵盤、單片機5部分構成，借鑒引用了傳統(tǒng)的電子秤硬件設計。單片機程序設計是整個設計的關鍵部分，APP軟件功能設計分為不同的功能界面。單片機采用了 STC89C52，其是宏晶科技推出的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，價格低廉，且能夠實現(xiàn)本設計的功能。壓力傳感器采用應變式壓力傳感器，其精度高、結構簡單緊湊、抗偏載能力強，其輸出電壓和壓力成正比，斜率穩(wěn)定，因此易于實現(xiàn)將重量轉變成電信號輸出。HX711是專為高精度電子秤而設計的24位 A/D轉換器芯片，具有集成度高、響應快、抗干擾能力強等優(yōu)點，與壓力傳感器結合使用效果佳。HC-05是一款性價比較高的藍牙模塊，完全兼容單片機系統(tǒng)，可實現(xiàn)單片機數(shù)據(jù)的收發(fā)，因此選擇它作為系統(tǒng)的無線通信橋梁。

2.1單片機控制方案

為了使得系統(tǒng)可以一直讀取重量數(shù)據(jù)并顯示，在液晶初始化和串口初始化后，進人循環(huán)讀取、顯示流程，讀取HX711 A/D轉換后的數(shù)值，存放到當前A/D數(shù)值變量；掃描矩陣鍵盤，判斷是否有按鍵按下，根據(jù)按鍵值和系統(tǒng)設置模式進行相應的響應;將HX711傳輸?shù)?/span>A/D數(shù) 值轉換成重量，再計算總價;然后根據(jù)顯示模式，顯示對應的主界面、改單價界面、改折扣界面、校準界面中；最后返回讀取HX711數(shù)值的操作，如圖3所示.

云網客3.jpg

2.2 APP設計方案

APP主要有5個界面，登錄注冊界面、接收界面、查看歷史記錄界面、統(tǒng)計數(shù)據(jù)界面、掃描付款界面，關系如圖4所示。接收界面是關鍵部分，為歷史記錄和統(tǒng)計提供數(shù)據(jù)。為了提高電子秤的實用性，方便付款，增加了掃描二維碼進人微信支付功能。本設計所有數(shù)據(jù)都保存在手機微數(shù)據(jù)庫中，相當于一個單機版軟件，無論是本機微數(shù)據(jù)庫還是聯(lián)網的服務器數(shù)據(jù)庫，都是采取鍵值對的存取方式。實現(xiàn)了在不聯(lián)網的情況下也能讀取之前所保存的所有數(shù)據(jù)。

3.電子秤軟件設計

3.1矩陣掃描的實現(xiàn)

先設置行為高電平，列為低電平，逐行掃描再逐列掃描，若有按鍵按下，則連通部分會由高電平變?yōu)榈碗娖剑_定行、列就可以確定是哪個按鍵按下。其中矩陣鍵盤上的數(shù)值0?9是為了輸人數(shù)字而設定的，為了可以輸人小數(shù)，還加人“小數(shù)點”鍵。另外還有其他“清零/去皮”、“改單價”、“改折扣”、“刪除/發(fā)送”、“校準”按鍵，充分應用了 4x4的矩陣鍵盤。

3.2LCD12864顯示的實現(xiàn)

液晶顯示前，需要對液晶進行初始化。編寫相關函數(shù)，方便調用。顯示字符串是液晶顯示關鍵的程序，為了方便編寫各種顯示界面，先編寫顯示字符串的函數(shù)，判斷要顯示數(shù)據(jù)所在的行和列，再寫人字符串，程序如下：

void LCD_DisStr(uint8 x, uint8 y ,uint8 *pDat)

{

LCD_Write0neByte(0,0x90+y);

else if(x==2) LCD_Write0neByte(0,0x88+y);

else if(x==3) LCD_Write0neByte(0,0x98+y); while( *pDat!=r

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