【摘要】电子秤是电子衡器的一种，是国家法定计量器具，广泛应用于各种场合。随着出售商品品种的增加，需要称重物品的设备也需要更新换代，人们对电子秤精度、速度、性能和功能方面的要求越来越高。本文基于AT89C51单片机为主控芯片，结合称重传感器、键盘电路、显示电路和报警电路等成整个电子秤系统，来实现电子秤的称重功能、报警功能、数据计算功能。设计的电子称具有精度高、成本低廉等优点，有一定的应用前景。
目录
一引言 1
二电子秤的总体方案设计 2
（一）系统结构框图 2
（二）设计的主要功能与性能指标 2
三系统硬件电路设计 2
（一）ATC89C51单片机 2
1.芯片简介 2
2.单片机最小系统电路 3
（二）HX711 A/D转换器电路 4
四系统实现及功能调试 7
（一）系统初始界面图 7
（二）单价显示界面图 8
（三）电子秤去皮显示界面 9
（四）超重报警界面图 10
六总结 11
致谢 12
参考文献 12
附录一原理图 13
附录二元器件清单 14
附录三程序 15
一引言
我们将能够将压力等非电子转换为电子信号的转换器称之为称重传感器，它能够将压力转换为电信号从而形适合于计量求值的一种方法。根据传感器的结构差异有这么几种不同的传感器，分别为电感传感器、振弦传感器、电容传感器、电位计传感器和声表面谐振式应等变传感器。
以前的秤有很多缺点，例如说精细度不够，设计复杂，寿命短，高额的制造成本。随着市场的发展，普通的秤已经不能满足人们一般的需求，其中主要是厨房秤、人体秤等一些小型便携性秤。电子秤与传统的秤相比具有许多优势，例如说：电子秤采用了压力传感系统相对于以前的秤而言减少了其制造难度和体积，通过LED显示数值相对于以前更加的简明清晰，由于单片机硬件和系统的高度集成化，所以电子称相对于传统的秤显的更加智能。他可以完成过载报警，总价计算等众多功能。
目前市场上所使用的秤，要么设计复杂，要么就是使用时极度不稳定，同时价格非常昂
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贵，同时各种秤的水平参差不齐，而且很多一部分小厂商的科技制造水平不高，由于缺少设备，所以不具备应有的开发能力，所以产品质量一直比较低，因此，特地为其设计了一套针对性的电子称的称量系统，修正了以前一些技术上的问题，使得之前的电子秤的缺点得到解决，从而使电子秤变的更加实用。
二电子秤的总体方案设计
（一）系统结构框图
通过将称量物放置在称重传感器上，使称重传感器产生电信号，将此电信号通过特定的函数将物体的重量转换成特定的电信号，再通过模/ 数电路将模拟信号转换为数字信号，然后由微处理器的CPU来处理这个数字信号，再通过CPU一直扫描键盘，最终通过键盘和各种不同的开关来计算判断各种运算。当需要显示结果时再由CPU发出相对应的指令，这样在显示屏中就会显示出其结果。系统AT89C51单片机、HX711转换器模块、称重传感器模块、报警模块、显示电路和电源模块构成的，如下图21所示：
图21 系统结构框图
（二）设计的主要功能与性能指标
电子秤量程为0.001至9.999KG；
精确值为0.001KG；
误差在0.005KG以内；
超过称重量程自动报警功能；
通过5V USB或者电池电源盒供电，方便家用以及外出使用。
三系统硬件电路设计
（一）ATC89C51单片机
1.芯片简介
AT89C51单片机是一种低电压的具有4KB内存的可擦除、可编程的只读存储器，它具有CMOS8高性能微处理器。AT89C51采用的ATMEL技术使得其储存芯片具有非易失存性，达到了MCS51的标准。由于在单个芯片中融合了闪烁存储器和多功能的8位CPU，采用了ATMEL的AT89C51单片机是一种高性能的微控制器，与嵌入式控制系统相比较更加灵活且价格更为低廉。同时与之相比较AT89C51单片机具有更加好的稳态逻辑，可以在低于零频率的静态逻辑下，具有两种相异的掉电模式。在不工作的状态下，除却CPU不工作其他组件依然进行正常工作。然而在掉电下，单片机会将内容存储至存储器，同时将振荡器进行冻结，所有其他组件停止工作，，直到下个硬件复位结束，从而继续工作。如下图31所示：


图31 ATC89C51片机引脚图
2.单片机最小系统电路
由单片机、电源电路、时钟电路和复位电路组成构成最小的单片机系统AT89C51。其中基准是以通过单片机的时钟电路信号，通过单片机运行复位操作是其从初始化到重新启动的关键。
单片机一般通过内部振荡和外部振荡得到两种相异的时钟电路信号。一般通过XTAL1和XTAL2引脚接入晶体振荡器或陶瓷谐振器来形成内部震荡。通过单片机的内部放大器进行高益反相放大并且接入晶振，从而通过自激振荡器产生震荡时钟脉冲。
当2个机器周期以上的高电平时出现在单片机的复位引脚RST的时候，这个时候单片机进行行复位操作。但是假如RST引脚一直处于高电平状态，此时单片机进行循环复位操作。根据不同的是要求而进行操作，复位操作通常情况下分为两种形式进行：上电复位和上电或开关复位。上电复位是指在连接电源的前提下，进行自动复位。
单片机的自动复位是指在上电或开关复位的时候接通电源，即使是在单片机运行的时候，也可以使用开关进行复位单片机，单片机将进入初始化状态，在将单片机进行复位操作后，同时程序计数器变为PC＝0000H，这意味着程序将从0000H地址单元来执行。
所有微机系统的第一操作都是去将系统进行复位，使得系统变为硬件的初始化状态。AT89C51单片机的初始复位按钮为RESET按键，如果34个震荡周期之后高电平和引脚依然接触，这个时候单片机开始准备内部复位，除非RST变成低电平时，否则将一直处于这个状态。这个时候看一下EA引脚是不是还是高电平，如果还是高电平状态的话就开始处理内部的程序代码，不然的话就通过低电平处理外部的程序代码。如下图33所示：


图33单片机最小系统电路
（二）HX711 A/D转换器电路
电子秤A/D转换器大多采用的是HX711芯片，通过hx711芯片来转换传感器信号，HX711 为海芯科技集成电路专利产物，这款24 位A/D 转换器芯片多为高精度电子秤所采用。如下图32所示：


图32 HX711引脚图
（三）称重传感器传感器
为称重计量系统中的重要组成构件。因为传感器为单调性，所以温度漂移、灵敏度和总误差影响着其精细度。
(1) 灵敏度
称重传感器的灵敏度与激励电压和满载的输出电压成比例关系，一般的情况是2mV/V。如果传感器的激励电压是5V且灵敏度是2mv/V，这个时候的满载输出电压一般是10 mV。在一般情况下，为了保持感器线性度在比较稳定的称重范围，应该称重范围不超过其满载范围的2/3。所以这个时候的满载电压大约为6mv。当在工业环境中采用电子秤时，想要在6mV满载范围内测量比较轻微的信号比较困难。

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