基于單片機的數(shù)字式智能電子熱量稱設計方案

稱重裝置是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和商品流通擴大中不可缺少的計量工具，電子秤以其準確、快速、方便、顯示直觀等諸多優(yōu)點而受到人們的青睞。隨著人們生活水平的提高，在全民重視健康，生活品質(zhì)日益提高的今天，除了能夠?qū)崿F(xiàn)稱重，智能化和開發(fā)新功能是設計研發(fā)的主要趨勢。開發(fā)智能熱量稱功能成為一個新方向，將電子技術(shù)實際應用到日常生活中，解決和填補人們在實用生活家電某些功能的不足和空白。本文研究基于單片機的電子稱設計，在不增加成本的基礎(chǔ)上開發(fā)電子稱的新功能，設計數(shù)字式智能電子熱量稱，指導人們健康生活，具有實際應用和推廣價值。

2.電子熱量稱系統(tǒng)設計

稱重傳感器感應被測重力，本設計中選用電阻應變式壓力傳感器作為電子稱稱重傳感器，當有垂直壓力作用時，傳感器將電阻值變化轉(zhuǎn)化成微弱的毫伏級電壓信號輸出。該電壓信號經(jīng)過放大電路放大后輸入模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再輸出到單片機進行處理。單片機根據(jù)矩陣鍵盤輸入的熱量信息，把電子熱量稱得到的結(jié)果輸出液晶顯示器顯示。系統(tǒng)總體設計如圖1所示。

圖1中，傳感器信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路采用HX711芯片。HX711是專為高精度電子秤而設計的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片，內(nèi)置增益控制，精度高，性能穩(wěn)定，芯片通過2線串行方式與單片機通信。單片機讀取被測數(shù)據(jù)，進行計算轉(zhuǎn)換，再液晶屏上顯示出來。

3.系統(tǒng)硬件設計

3.1 稱重傳感器

本設計中稱重傳感器采用高精度電阻應變式壓力傳感器，測量量程0-10kg,測量精度可達5g.電阻應變式壓力傳感器主要由彈性體、電阻應變片電纜線等組成，穩(wěn)定性較好，精度和靈敏度較高，壽命較長，對測量環(huán)境要求不太嚴格。內(nèi)部由4個電阻應變片構(gòu)成惠更斯電橋，當拉伸或壓縮應變片產(chǎn)生變形，它的阻值將發(fā)生變化，從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應的差動信號，供后續(xù)電路測量和處理。電阻應變式傳感器測量原理如圖2所示。

3.2 HX711電路

圖3為HX711構(gòu)成的稱重信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路，通道A與傳感器相連，管腳PD_SCK和DOUT組成串口通訊線，用來輸出數(shù)據(jù)，選擇輸入通道和增益。

當數(shù)據(jù)輸出管腳D O U T為高電平時，表明A/D轉(zhuǎn)換器還未準備好輸出數(shù)據(jù)，此時串口時鐘輸入信號PD_SCK應為低電平。