介绍一款以STC89C52RC单片机为控制器，利用电阻应变片为称重传感器的电子称设计方法。受力改变应变片的阻 值，进而改变输出电压。通过建立数学模型，使输出电压与压力成线性关系，从而得到物体质量。称重传感器在受到压力时 形变量小，输出的电压信号微弱，采用高精度转换芯片HX711将信号放大并进行模数转换，使转换数值与物重相对应，并用 12864液晶屏显示。根据现实需求，电子称可实现计价和超重报警等功能。
1.引言
电子称是目前电子设计的一个热门课题，它在日 常生活、环境保护、工农业生产、国防和科研等领域应用广 泛。随着集成电路技术和微处理器技术的发展，已经有很 多基于数模混合电路的电子称设计。设计一般采用电 阻应变片作为称重传感器，由于应变片具有一定的非线 性，使得测量精度受到一定限制。研制造价低、精度高、功 能强的电子称是电子工程师一贯追求的目标。
本文设计的电子称如图1所示，该系统以 STC89C52RC芯片为主控单元，并由称重传感器、信号放 大和模数转换器和显示器等部分构成。特别地，通过采用 高精度AD转换芯片HX711和电阻应变片组成的全桥电 路，提高了称重精度和抗干扰能力。
2 .理论基础
2.1称重传感器原理
电阻应变式传感器是将被测量的力通过金属弹 性形变转换成电阻变化的器件，由电阻应变片和测量电 路两部分组成。本文采用的是电阻应变片，电阻丝排成 网状以获得高阻值，电阻丝两端引出导线，线珊上面有覆 盖层，起保护作用。电阻应变片的工作原理是基于电阻 应变效应，即在导体产生机械形变时，它的电阻值发生相 应改变。
设有一根电阻丝，它在未受力时的原始电阻值为：
3.硬件设计
物体的重量使传感器发生形变，阻抗就会发生变化， 产生一个变化的模拟信号，该模拟信号需要由放大电路放 大后输入到模数转换器，转换为数字信号后输入到微处理 器处理。微处理器根据键盘命令以及程序将结果输出到 显示器上，如图3所示。
3. 1单片机STC89CS2RC最小系统
STC89C52RC是一种低功耗、高性能CMOS8位微控 制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器、512字 节RA、32位I/O 口线、内置4 KB EEPROM、个16位定 时器/计数器、个外部中断结构和全双工串行口。另夕卜， STC89C52RC可降至0 Hz静态逻辑操作，可选择节电模 式。图4所示为STC89C52RC的最小系统，是片内有 ROM/EPROM的单片机，其最小系统简单可靠，仅由时 钟电路、复位电路和电源电路构成。
3.2 HX711外围电路
HX711作为一款专为高精度称重传感器设计的24位 A/D转换芯片，集成度高、响应速度快、且抗干扰能力 强。自带的稳压电源可直接向传感器和片内的A/D转换 器提供电源，而无需另外的模拟电源。HX711芯片内部的时钟振荡器不需要任何外接器件，具备上电自动复位功 能，该功能简化了开机的初始化过程。其外围电路如图5 所示。
3.3显示电路与单片机接口电路
LCD12864液晶的显示分辨率为128X64，内置8 192个 16X16点汉字和128个16X8点ASCII字符集。采用 LCD12864显示，利用该模块灵活的接口方式和简单方便 的操作指令，可以显示8X4行16X16点阵的汉字，也可 完成图形显示，构成全中文人机交互图形界面。 LCD12864与单片机的连接如图6所示。
3.4键盘电路与单片机接口
设计按键数量较多，为了减少I/O 口的占用，将按键 排列成矩阵形式。设计采用矩阵式键盘，每条水平线和垂 直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。 这样一个端口就可以构成3X4=12个按键，比直接将端 口线用于键盘多出一倍，且线数越多，区别越明显。键盘 为4X4键盘，包括数字键及功能键，键盘电路与单片机接 口电路如图7所示。
3.5报警电路
当电路检测到称重的物体超过仪器的测量范围时，将 产生一个信号给报警电路，使其报警从而提醒工作人员注 意，超限报警电路如图8所示。
4.软件设计
软件部分主要实现键盘的设置和显示，流程如图9所示。
1）键盘实现功能：去皮，设定单价。
2）显示部分：显示重量、单价和总额。
5.测试及结果分析
5.1测试方案
硬件接通上电后，检验各模块是否正常，用万用表测 量电路焊接和连接是否正确，检验显示功能、键盘功能是 否正常。用仿真软件 Protues 画出电路图，将程序烧进仿 真软件，观察所需功能是否能够实现，并进行软件改写和 重复仿真，不断观察其效果。
将验证的硬件电路搭建好并上电，将程序写进单片 机，用标准的砝码来测试和调节电子秤的准确性，记录每 个砝码组合的标准重量和实测值，用软件将误差调到最 小，以达到最佳称重效果。
5.2结果与分析
经过软硬件调试及数据分析和矫正，电子秤基本 实现了称重（去皮称重）、显示和超限报警等功能。称重误 差在允许范围之内，达到了预期目标：称重小于50 g,称重 误差小于0. 5 g;称重在50 g及以上，称重误差小于1 g,如 表1所示。电子称可以设置单价（元/克），可计算物品金 额并实现金额累加；电子称实现了去皮功能。
6.结论
设计一款基于STC89C52RC单片机的电子称，详细 介绍了电子称的硬件电路、软件实现和调试过程。经测试 表明，系统具有可靠性高、准确度高、抗干扰能力强和成本 低等优点，可在日常生活、工业现场和实验室等各种场合 推广应用。
