文档介绍：基于单片机电子秤
单片机电子秤设计报告
秤是一种在实际工作和生活中经惯用到测量器具。随着计量技术和电子技术发展，老式纯机械构造杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐渐被裁减，电子称量装置电子秤、电子天平等以其精确、迅速、以便、显示直观等诸多长处而受到人们青睐。
和老式秤相比较，电子秤运用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现，具备精度高、功能强等特点。本课题设计电子秤具备基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。该电子秤测量范畴为0-10Kg，测量精度达到5g，有高精度，低成本，易携带特点。电子秤采用液晶显示中文和测量记过，比老式秤具备更高精确性和直观性。此外，该电子秤电路简朴，使用寿命长，应用范畴广，可以应用于商场、超市、家庭等场合，成为人们寻常生活中不可少必须品。
一、功能描述
1、采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-10kg，测量精度可达5g。
2、采用电子秤专用模仿/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换，HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计24 位A/D 转换器芯片。
3、采用STC89C52单片机作为主控芯片，实现称重、计算价格等主控功能。
4、采用128*64中文液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。
5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互，键盘容量大，操作便捷。
6、具备超量程报警功能，可以通过蜂鸣器和LED灯报警。
7、系统通过USB电源供电，单片机程序也可通过USB线串行下载。
二、硬件设计
1、硬件方案
单片机电子秤硬件方案如图1所示：
图1  单片机电子秤硬件方案
称重传感器感应被测重力，输出薄弱毫伏级电压信号。该电压信号通过电子秤专用模仿/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计24 位A/D 转换器芯片，内置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，进行计算转换，再液晶屏上显示出来。
矩阵键盘重要用于计算金额。当被测物体重量得到后，顾客可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。
2、称重传感器
传感器是测量机构最重要部件。称重传感器自身具备单调性，其重要参数指标是敏捷度、总误差和温度漂移。
(1) 敏捷度
称重传感器电敏捷度为满负荷输出电压与勉励电压比值，典型值是2mV/V。当使用2 mV/V敏捷度和5 V勉励电压传感器时，其满度输出电压为10 mV。普通，为了使用称重传感器线性度最佳一段称重范畴，应当仅使用满度范畴三分之二。因而满度输出电压应当大概为6mV。当电子秤应用于工业环境时，在6mV满度范畴内测量微小信号变化并非易事。
(2) 总误差
总误差是指输出误差和额定误差比值。%，这一技术指标相称重要，它限制了使用抱负信号调节电路所能达到精准度，决定了ADC辨别率选取以及放大电路和滤波器设计。
(3) 漂移
称重传感器也产生与时间有关漂移。
当前惯用称重传感器有电阻应变式压力传感器、电容压力传感器、压电式压力传感器。选用时应按稳定行、精度登记、寿命和安装环境规定考虑，其重要特点如下：
(1) 电容式压力传感器稳定性较差，精度和敏捷度较高，寿命较短，对环境规定苛刻，不易长距离传播。
(2) 压电式压力传感器稳定性好，精度和敏捷度高，寿命长，但大量程压力传感器尚待进一步研究。
(3) 电阻应变式压力传感器稳定性较好，精度和敏捷度较高，寿命较长，对测量环境规定不太严格。
综上所述，选用电阻应变式压力传感器作为电子秤称重传感器是最为适当。电阻应变式压力传感器重要由弹性体、电阻应变片电缆线等构成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，电阻应变片（转换元件）受到拉伸或压缩应变片变形后，它阻值将发生变化（增大或减小），从而使电桥失去平衡，产生相应差动信号，供后续电路测量和解决。电阻应变式传感器测量原理如图2所示。
图2  电阻应变式传感器测量原理
当垂直正压力P作用于梁上时，梁产生形变，电阻应变片R1、R3受压弯拉伸，阻值增长；R2、R4受压缩，阻值减小。电桥失去平衡，产生不平衡电压，不平衡电压与作用在传感器上载菏P成正比，从而将非电量转化成电量输出。
R1、R2、R3和R4构成惠更斯电桥，将2对电阻应变片阻值变化转变成输出电压，其工作原理如图3所示。
图3  测量电桥原理
3、电子秤专用24位AD转换芯片HX711及其电路
HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而