基于厚膜力傳感器的電子秤設(shè)計
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介紹一種基于厚膜力傳感器和利用AT89C52單片機等器件設(shè)計的便攜式電子秤。該電子秤能對3kg量程范圍內(nèi)的物體進行稱量，能實現(xiàn)去皮、清零/復(fù)位、計價、超重報警等功能。?
關(guān)鍵詞：單片機；電子秤；薄膜鍵盤；厚膜力傳感器
Design of Electronic Scale Based on Thick Film Force Sensor
BAO Binghao, ZHAOZhan, YANG Kaifeng
(Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)
Key words: MCU; elctronic scale; thin film keyboard; thick film force sensor
我們選用厚膜力傳感器作為稱重傳感器，輔以16×2LCM，薄膜鍵盤等外圍器件，設(shè)計了一臺電子秤。系統(tǒng)設(shè)計總體框圖如圖1所示。
本設(shè)計選擇應(yīng)變式厚膜力傳感器，它能從根本上克服傳統(tǒng)應(yīng)變式力傳感器用膠粘貼應(yīng)變片(計)引起的蠕變和漂移。該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，性價比高。
由于傳感器輸出的模擬信號比較微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，因此選用由三運放構(gòu)成的具有高輸入阻抗，高共模抑制比的差動放大器。
電路如圖2所示。要使電路滿足平衡，則要求R1=R2、R3=R4、R5=R6，因此電阻選用高精度的金屬膜電阻。此外因每個運放的性能不可能完成一致，在A1和A2增設(shè)了調(diào)零電位器VR1和VR2，這在實際的應(yīng)用中是非常有用的。
由于傳感器輸出的模擬信號比較微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，因此選用由三運放構(gòu)成的具有高輸入阻抗，高共模抑制比的差動放大器。
電路如圖2所示。要使電路滿足平衡，則要求R1=R2、R3=R4、R5=R6，因此電阻選用高精度的金屬膜電阻。此外因每個運放的性能不可能完成一致，在A1和A2增設(shè)了調(diào)零電位器VR1和VR2，這在實際的應(yīng)用中是非常有用的。
2.1數(shù)模轉(zhuǎn)換電路與單片機的接口電路
～DB7各端出現(xiàn)8位并行二進制數(shù)碼。將此數(shù)值取進單片機，A/D轉(zhuǎn)換即告完成。
2.2LCM與單片機的接口電路
選用5×7點陣圖形來顯示字符的2行16個字的DM?162液晶模塊，下面對編程方法作一簡單介紹。
DM-162液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器(CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文片假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H)，顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。
DM-162液晶模塊內(nèi)部的控制器共有1l條控制指令，它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標(biāo)志為低電平(表示不忙)，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。
DM-162液晶顯示模塊可以和單片機AT89C52直接接口，如圖3所示。
DM-162液晶模塊的管腳定義為：VSS為電源地；VDD接+5V電源；V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接電源正時對比度最弱，接電源地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調(diào)整對比度；RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器；RW為讀／寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作；當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)；E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令；DB0～DB7為8位雙向數(shù)據(jù)線。
～DB7各端出現(xiàn)8位并行二進制數(shù)碼。將此數(shù)值取進單片機，A/D轉(zhuǎn)換即告完成。
2.2LCM與單片機的接口電路
選用5×7點陣圖形來顯示字符的2行16個字的DM?162液晶模塊，下面對編程方法作一簡單介紹。
DM-162液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器(CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文片假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H)，顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。
DM-162液晶模塊內(nèi)部的控制器共有1l條控制指令，它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標(biāo)志為低電平(表示不忙)，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。
DM-162液晶顯示模塊可以和單片機AT89C52直接接口，如圖3所示。
DM-162液晶模塊的管腳定義為：VSS為電源地；VDD接+5V電源；V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接電源正時對比度最弱，接電源地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調(diào)整對比度；RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器；RW為讀／寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作；當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)；E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令；DB0～DB7為8位雙向數(shù)據(jù)線。
? 使用的4×4鍵盤接口共有8根線，4根行線，4根列線，行線和列線在交叉處則形成一個鍵位。假設(shè)將0號鍵按下時，則第1根行線和第5根列線導(dǎo)通，據(jù)此可確定鍵值。
2.4系統(tǒng)接口電路
傳感器的輸出信號經(jīng)過放大送入ADC0804的VIN。ADC0804將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號輸出。ADC0804的8位數(shù)據(jù)線分別接至89C52的P0.0～P0.7，控制信號管腳
分別接89C52的P3.4，P3.1，P3.0。AT89C52的P2口接薄膜鍵盤。LCM液晶顯示模塊的8位數(shù)據(jù)線接89C52的P1口，三根控制信號線RS，RW，E接P3.7，P3.6，P3.5。此外還可以在P3口添加一個蜂鳴器，用于按鍵音響控制和超重報警。?
2.4系統(tǒng)接口電路
傳感器的輸出信號經(jīng)過放大送入ADC0804的VIN。ADC0804將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號輸出。ADC0804的8位數(shù)據(jù)線分別接至89C52的P0.0～P0.7，控制信號管腳
分別接89C52的P3.4，P3.1，P3.0。AT89C52的P2口接薄膜鍵盤。LCM液晶顯示模塊的8位數(shù)據(jù)線接89C52的P1口，三根控制信號線RS，RW，E接P3.7，P3.6，P3.5。此外還可以在P3口添加一個蜂鳴器，用于按鍵音響控制和超重報警。? 以單片機技術(shù)為核心的電子秤，集傳感器技術(shù)、微計算機技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)于一體，由于采用了新穎的厚膜力傳感器，LCM液晶顯示模塊，薄膜鍵盤等設(shè)計，使得該電子秤反應(yīng)靈敏，準(zhǔn)確度高，顯示直觀，便于使用。除了稱量質(zhì)量外，該電于秤還具有清零、復(fù)位、去皮、單價輸入及價格計算等功能。另外，稍加擴展，該電子秤還可與其他生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換記錄，分析等功能，具有推廣應(yīng)用價值。
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