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一种基于HTC89C52单片机的双通道电子秤的设计

时间:2017-11-16 21:44   来源:http://www.shzrhq.com/   访问量:

由于传统称重工具在使用上存在的问题,并且容易出现测量不准确等问题,本文设计了一款基于单片机的双通道电子秤。该设计采用HTC89C52单片机作为主控芯片来实现信息的处理,信息的采集是根据压力传感器HX711A/D来实现的,外围电路由键盘电路,LCD显示电路等组成,利用软件算法实现了双通道同时准确称重,该电子秤具有读数准确,反应灵敏等特点。 
  1.前言 
  电子秤是电子衡器中的一种,是称重技术中的一种新型仪表,广泛应用于各种场合。电子秤与传统的机械秤比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点,可在各种环境工作,重量信号可远传,易于实现重量显示数字化,易于与计算机联网,实现生产过程自动化,提高劳动生产率。本文设计了一款基于HTC89C52的双通道电子秤,可有效实现快速准确的双通道称重。 
  2.设计方案 
  系统总体方案以模块化进行设计,选用HTC89C52单片机作为整个称重装置的主控芯片。对被测物进行信号采集时应用测量精度较高的电阻应变式称重传感器,使得测量精度得到了有效保障;在数模转换模块选取了HX711芯片作为称重装置的A/D转换器件,该芯片内置稳压电源可以为传感器提供电源并且有高增益、高精度的优点;在显示单元中使用了带有12引脚的LCD12864显示器,实现了用中文显示的功能,并且能够同时显示被测物双通道物体的重量、比重等内容。该电子秤可以实现称重范围分别为05Kg010Kg,测量精度为5g的称重功能。 
  2.1 数据输入通道设计 
  信息的采集与转换,是本设计中的重要组成部分,系统将压力传感器采集到的信息经过放大、滤波和稳压等操作后,通过HX711A/D转换芯片将采集到的有效数值转变为电压信号,最后通过DOUTPD-SCK两个引脚和单片机连接,硬件连接简单,大大减少程序的编写。 
  2.2 I/O接口电路设计 
  本设计中I/O接口电路分按键电路和显示电路。按键控制是人机互通中不可缺少的部分,它是系统接受用户操作的直接路径。由于本设计中涉及到的按键数量比较少,只有2个按键,所以采取了独立按键模式,当按键引脚出现低电平时,就会检测按键的功能,执行相应的程序。按键主要实现去皮功能,即测试仪是开机检测水杯重量,并将水杯重量清零。显示电路采取的是LCD1602,显示中每个字符由5*7个小点组成,每一行可以显示十六个个英文字符,一共可以显示两行。 
  3.系统软件设计 
  程序设计主要采用模块化设计,主要完成的内容有系统初始化,检测通道重物,A/D转换,中断服务子程序,LCD显示比重,按键子程序等。主程序主要采用中断方式进行,当按键出现低电平时,执行去皮按键子程序,当出现数据转换信号时,开始执行中断子程序,并实现转换数据和显示。其主程序设计框图如下图1所示,中断服务程序如下图2所示。 
  4.测试与误差分析 
  本文搭建了该双通道电子秤系统硬件电路,给电路板上电复位后,其中A通道砝码0gB通道砝码100g,其硬件实物测试图如图3所示,可以看出该双通道电子称可有效地实现对对物体准确称重功能。 
  本系统上电复位开始正常工作之后,在合理的量程范围内,A通道选择100g的砝码,B通道选择200g的砝码,通过多次A通道和B通道的值进行显示测量,得出下表1所示数据。 
  由以上的实验数据可以看出,本设计存在一定的误差。通过计算结果为: 
  A通道的平均值为: 
  则A通道的平均相对误差为: 
  同理:计算出B通道的平均相对误差为: 
  也就是说,在比重的显示中,出现的误差最大不会超过1%。而本设计所采用的传感器量程为10kg1%的误差也就是称1kg的物体时,只会出现10g的误差,从数据分析来看,此方案完全满足设计要求。 
  5.总结 
  本设计采用STC89C52单片机设计的双通道电子秤, 无论是从高精度, 还是稳定性都满足设计的要求,它还有操作简单, 价格低廉等优点。此电子秤是将信号采集与转换技术、计算机技术、信息处理和显示的现代集成仪器,具有很好的实用性。 


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