基于单片机控制的数显质量测量仪设计

基于单片机控制的数显质量测量仪设计

黄俊杰

（广东艾诗凯奇智能科技有限公司，佛山市528000）

摘要：在现代商业贸易和日常生活中，数显质量测量仪即智能电子称是常用的电子衡器，但目前市场上使用的称量工具结构复杂、运行不可靠成本高、精度稳定性不好、易损件多、维修困难等。本文基于STC89C52单片机，研究了一种使用键盘输入数据，操作简单方便；液晶显示所称量的物品质量、单价和物品总价；具有去皮功能；当物品重量超过电子秤量程，即过载情况下具有超重报警的功能，是一款小型化、重量轻、携带方便、计量准确、工作可靠、读数直观的智能电子称。

关键词：单片机;传感器;数模转换;液晶屏显示

数字式显示仪表是一种具有模数转换器并以十进制数码形式显示被测变量值的仪表，它与各种传感器、配送器配套，可以显示出各种不同的参数。数字式仪表具有精度高、功能全、速度快、抗干扰能力强等优点，体积小、耗电低、读数直观，且能将测量结果以数字形式输入计算机，从而实现生产过程自动化。数显表因其视觉直观、设置便捷及智能化控制程度高等特性，加之随着当前传感技术的高速发展，数字式显示仪表的功能不断强大及精度不断地提高，数字式显示仪表正在大量代替传统的机械仪表，已经广泛应用于各行各业及日常生活。

１系统总体方案设计

本设计基于５２系列单片机ＳＴＣ８９Ｃ５２，利用了模块化设计的思想，将系统的硬件分成质量数据采集模块、单片机控制数据处理模块和人机交互界面模块等三大部分。质量数据采集模块主要由压力传感器和信号的前级处理部分构成，包括专用仪表放大器ＡＤ６２０、运算放大器ＵＡ７４１和Ａ／Ｄ转换器ＡＤＣ０８０４；单片机控制数据处理模块主要由ＳＴＣ８９Ｃ５２及内部的程序实现；人机交互界面包括键盘输入和点阵式液晶屏显示，主要使用微动开关和１６０２液晶屏，可以方便地调节单价和直观地显示数字。软件部分运用单片机Ｃ语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该数显质量测量仪可以实现基本的称重功能（称重误差不大于±０．０１０ｋｇ），并发挥部分的显示单价和总价格的功能，可以随意输入要求范围的商品单价，还具有超量程的报警功能。

２系统硬件电路设计

２．１数据采集及滤波放大电路

传感器ＤＥＴ输出的电压信号通过Ｃ３，Ｃ４小电容高频滤波再通过ＣＥ１，ＣＥ２大电容低频滤波后作为专用仪表放大器ＡＤ６２０的输入，进行线性放大，ＵＡ７４１以及后面的电位器组成调零部分，传感器采用桥式电路加压敏元件进行构建；前级放大器采用专用的仪表放大器芯片ＡＤ６２０，其增益可以通过外接电阻加以调节，且通过一路电压跟随电路可以调节ＡＤ６２０的参考电压，达到了电路调零的功能。

２．２数模转换电路

ＡＤＣ０８０４是一个单通道８ｂ分辨率Ａ／Ｄ转换器，输出有三态锁存，可直接与系统数据线相连。启动信号为ＣＳ和ＷＲ，转换结束信号为ＩＮＴＲ，低电平有效，其地址为０ＦＦＤ４Ｈ。输入电压范围为０．３～１８Ｖ，工作电压为４．５～６．３ＶＤＣ，最佳工作电压为５．０Ｖ，ＡＤＣ０８０４的转换频率为：

ｆＣＬＫ=１/１．１ＲＣ＝１ｋＨｚ

Ｖｉｎ（＋），Ｖｉｎ（－）为输入模拟电压，ＤＢ０～ＤＢ７输出转化后的数字量，ＣＳ为使能信号，ＲＤ和ＷＲ为读／写控制信号，它们都由单片机控制。

２．３主控制电路

本设计单片机的晶振频率为１１．０５９２ＭＨｚ，有手动复位和上电自动复位两种方式，报警电路的蜂鸣器采用９０１３三极管进行驱动放大。Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４分别为单价位数调节、单价递增和递减按键。排阻ＲＰ１是Ｐ０口的上拉电阻。主控制电路如图３所示。ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机是ＳＴ８９Ｃ系列中的增强型高档产品，片内存储器容量是ＳＴＣ８９Ｃ５１的２倍，即有８ＫＢ的ＦＬＡＳＨ程序存储器和２５６Ｂ的ＲＡＭ。另外，它还增加了功能极强且具有独特应用的１６ｂ定时／计数器２等多种功能。在工程应用中ＳＴＣ８９Ｃ５２有一显著的优势即不需要烧写器，只需借助ＰＣ机的并口输出和极为简单的下载电路，便可将程序通过串行方式写入单片机。并且下载电路可设计在系统中，可以随时修改单片机的软件而不对硬件做任何改动。

２.４液晶显示电路液

晶显示用芯片１６０２，其有１６引脚，显示容量为１６×２个字符，工作电压为４．５～５．５Ｖ，当最佳工作电压为５．０Ｖ时，工作电流为２．０ｍＡ。液晶的４号引脚为数据／命令选择端，６号引脚为使能信号的输入，分别由单片机的Ｐ３．５和Ｐ３．４控制。１号和２号引脚分别为电源地和电源正极，３号引脚为液晶显示偏压信号，由电位器Ｗ１控制，用于调节液晶亮度，５号引脚为Ｒ／Ｗ读写控制端，７～１４号分别为Ｉ／Ｏ端口Ｄ０～Ｄ７，与单片机的Ｐ０口相接，１５，１６引脚为背光源正极和负极。

２.５C语言在单片机中的应用

C语言是一种通用的计算机程序设计语言,在国际上非常流行,它既可以用来编写计算机的系统程序,也可以用来编写一般的应用程序。以前计算机的系统软件主要用汇编语言编写,单片机应用系统更是如此。C语言是当前最流行的程序设计语言，它像其它高级语言一样，面向用户，面向解题的过程，编程者不必熟悉具体的计算机内部结构和指令；C语言又像汇编语言一样，可以对机器硬件进行操作，如进行端口I/O操作、位操作、地址操作，并可内嵌汇编指令，将汇编指令当作它的语句一样。我们知道，汇编语言将涉及计算机硬件，所以C语言又像低级语言一样，可以对计算机硬件进行控制，因此人们把它称为介于高级语言与低级语言之间的一种中级语言。正是因为C语言具有这样的特性，所以很适合编写要对硬件进行操作的软件程序。但本文采用汇编语言进行编写，因为此系统并非大型复杂的系统，其存储量较小，因此必须应用汇编语言编程了。

３系统的软件设计

控制程序主要包括对ＡＤＣ０８０４操作部分，１６０２液晶屏操作部分，按键扫描部分，单价计算显示部分，质量计算显示部分，总价格计算显示部分。对ＡＤＣ０８０４操作部分和对１６０２液晶操作部分根据芯片时序和指令编写控制程序进行。

４结语

利用ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机研制的智能电子称，采用液晶显示所称量的物品质量、单价和物品总价；通过键盘输入单价数据，操作简单，方便；具有去皮功能和金额累加计算功能；当物品重量超过电子秤量程，即过载情况下具有超重报警功能。它是一种称重速度快、灵敏度高、体积小、重量轻、显示直观、测量精度高、工作可靠的高智能电子称。相信投入市场会受到消费者的欢迎。

参考文献

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