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基于51单片机的电子秤系统设计
摘要
电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。它与我们日常生活严密结合息息相关。
电子称主要以单片机作为中心控制单元，通过称重造[1]，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52芯片具有以下特性[2]：
①指令集和芯片引脚与Intel公司的8051兼容；
②8KB片内在系统可编程Flash程序存储器；
③时钟频率为0～33MHz；
④128字节片内随机读写存储器〔RAM〕；
⑤32个可编程输入/输出引脚；
⑥2个16位定时/计数器；
⑦6个中断源，2级优先级；
⑧全双工串行通信接口；
⑨监视定时器；
⑩2个数据指针。
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AT89S52单片机的40个引脚中有2个专用于主电源引脚，2个外接晶振的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。
AT89S52单片机引脚图如图2所示：
图二STC89C52单片机引脚图

压电传感器是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。其工作原理是基于*些材料受力后在其相应的特定外表产生电荷的压电效应。
压电传感器体积小、重量轻、构造简单、工作可靠，适用于动态力学量的测量，不适合测频率太低的被测量，更不能测静态量。目前多用于加速度和动态力或压力的测量。压电器件的弱点：高内阻、小功率。功率小，输出的能量微弱，电缆的分布电容及噪声干扰影响输出特性，这对外接电路要求很高。
电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的构造型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。
导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接准确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的△R/R变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。
直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。
图3为一直流供电的平衡电阻电桥，接直流电源E：
图三传感器内部接线图
当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出。
当忽略电源的内阻时，由分压原理有：
= 〔〕
当满足条件R1R3=R2R4时，即
〔〕
=0，即电桥平衡。式〔〕称平衡条件。
应变片测量电桥在测量前使电桥平衡，从而使测量时电桥输出电压只与应变片感受的应变所引起的电阻变化有关。
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假设差开工作，即R1=R-△R,R2=R+△R,R3=R-△R，R4=R+△R,按式〔〕，则电桥输出为：
()
应变片式传感器有如下特点：
〔1〕应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。
〔2〕分辨力和灵敏度高，精度较高。
〔3〕构造轻小，对试件影响小，对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。
〔4〕商品化，使用方便，便于实现远距离、自动化测量[5]。
通过对压力传感器与电阻应变式传感器比拟分析，最终选择了第二种方案。题目要求称重范围0～5Kg,，考虑到秤台自重、振动和冲击分量，还要防止超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定称重5Kg。我们选择的是电阻应变片压力传感器，量程为5Kg，% ，满足本系统的精度要求。

在此方案中，选择LCD12864液晶显示，带中文字库的128*64 是一种具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192 个16*16 点汉字，和128 个16*8 点ASCII 字符、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4 行16×16 点阵的汉字. 。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不管硬件电路构造或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于一样点阵的图形液晶模块。总