基于厚膜力传感器的电子秤设计_工具

基于厚膜力传感器的电子秤设计

点击数：7657 次录入时间：03-04 11:33:32 整理：http://www.55dianzi.com 工具

　摘　要：介绍一种基于厚膜力传感器和利用 AT89C52 单片机等器件设计的便携式电子秤。该电子秤能对 3kg 量程范围内的物体进行称量，能实现去皮、清零 / 复位、计价、超重报警等功能。
　　 关键词： 单片机；电子秤；薄膜键盘；厚膜力传感器

　　我们选用厚膜力传感器作为称重传感器，辅以 16 × 2LCM ，薄膜键盘等外围器件，设计了一台电子秤。系统设计总体框图如图 1 所示。

　　由厚膜电阻应变梁式传感器感受被测物体的质量，通过电桥输出电压信号，通过放大电路将输出信号放大，而后送入 A ／ D 转换单元进行模数转换，将转换后的数字信号送给单片机，单片机接收数据后，对数据进行处理，将其转换成为质量信息送 LCM 液晶显示模块进行显示。单片机同时也可对所称物体价格进行计算，因此单片机不断查寻键盘是否有输入，如果有单价输入信号，则将输入单价记录并显示，而且将单价与质量数值进行乘法计算，得到货物的价格；如果是功能键输入，如去皮，清零／复位等则执行相应的功能。

1 模拟电路设计
　　本设计选择应变式厚膜力传感器，它能从根本上克服传统应变式力传感器用胶粘贴应变片 ( 计 ) 引起的蠕变和漂移。该传感器结构简单，性价比高。
　　由于传感器输出的模拟信号比较微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行放大，才能满足 A/D 转换器对输入信号电平的要求，因此选用由三运放构成的具有高输入阻抗，高共模抑制比的差动放大器。
　　电路如图 2 所示。要使电路满足平衡，则要求 R₁=R₂ 、 R₃=R₄ 、 R₅=R₆ ，因此电阻选用高精度的金属膜电阻。此外因每个运放的性能不可能完成一致，在 A1 和 A2 增设了调零电位器 V_R1 和 V_R2 ，这在实际的应用中是非常有用的。

2 单片机电路设计
2.1 数模转换电路与单片机的接口电路
　
～ DB7 各端出现 8 位并行二进制数码。将此数值取进单片机， A/D 转换即告完成。
2.2LCM 与单片机的接口电路
　　选用 5 × 7 点阵图形来显示字符的 2 行 16 个字的 DM  162 液晶模块，下面对编程方法作一简单介绍。
　　 DM - 162 液晶模块内部的字符发生存储器 (CGROM) 已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文片假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“ A ”的代码是 01000001B(41H) ，显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“ A ”。
　　 DM - 162 液晶模块内部的控制器共有 1l 条控制指令，它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平 ( 表示不忙 ) ，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。
　　 DM - 162 液晶显示模块可以和单片机 AT89C52 直接接口，如图 3 所示。
　　 DM - 162 液晶模块的管脚定义为： VSS 为电源地； VDD 接 +5V 电源； V₀ 为液晶显示器对比度调整端，接电源正时对比度最弱，接电源地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10k 的电位器调整对比度； RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器； RW 为读／写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作；当 RS 和 RW 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 RW 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 RW 为低电平时可以写入数据； E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令； DB0 ～ DB7 为 8 位双向数据线。

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2.3 薄膜键盘与单片机的接口电路
　　使用的 4 × 4 键盘接口共有 8 根线， 4 根行线， 4 根列线，行线和列线在交叉处则形成一个键位。假设将 0 号键按下时，则第 1 根行线和第 5 根列线导通，据此可确定键值。
2.4 系统接口电路
　　传感器的输出信号经过放大送入 ADC0804 的 V_IN 。 ADC0804 将模拟电压信号转换成为数字信号输出。 ADC0804 的 8 位数据线分别接至 89C52 的 P0.0 ～ P0.7 ，控制信号管脚分别接 89C52 的 P3.4 ， P3.1 ， P3.0 。 AT89C52 的 P2 口接薄膜键盘。 LCM 液晶显示模块的 8 位数据线接 89C52 的 P1 口，三根控制信号线 RS ， RW ， E 接 P3.7 ， P3.6 ， P3.5 。此外还可以在 P3 口添加一个蜂鸣器，用于按键音响控制和超重报警。

3 结论
　　以单片机技术为核心的电子秤，集传感器技术、微计算机技术、数字显示技术于一体，由于采用了新颖的厚膜力传感器， LCM 液晶显示模块，薄膜键盘等设计，使得该电子秤反应灵敏，准确度高，显示直观，便于使用。除了称量质量外，该电于秤还具有清零、复位、去皮、单价输入及价格计算等功能。另外，稍加扩展，该电子秤还可与其他生产质量管理系统相连接，实现数据交换记录，分析等功能，具有推广应用价值。

参考文献

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［ 2 ］赵茂泰 . 智能仪器原理及应用［ M ］ . 北京：电子工业出版社， 200 3.
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［ 5 ］ National SEMIconductor Corporation.ADC080x Data Book ［ Z ］ .1999.
［ 6 ］长沙太阳人电子有限公司 .SMC1602A LCM 使用说明书［ Z ］ .2003.