基于單片機(jī)的便攜式電子秤

　　引言

　　目前，臺(tái)式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍，但存在較大的局限性:體積大、成本高、需要工頻交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約。現(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤，居民用戶(hù)使用的基本是桿秤。彈簧盤(pán)秤制造工藝要求較高，彈簧的疲勞問(wèn)題無(wú)法徹底解決，一旦超過(guò)彈簧彈性限度，彈簧秤就會(huì)產(chǎn)生很大誤差，以至損壞，影響到稱(chēng)重的準(zhǔn)確性和可靠性，只是一種暫時(shí)的代用品，也被列入逐漸取消的行列。多年來(lái)，人們一直期待測(cè)量準(zhǔn)確、攜帶方便、價(jià)格低廉的便攜式電子秤(袖珍電子秤)投放市場(chǎng)。

　　基于電子秤的現(xiàn)狀，本項(xiàng)目擬研究一種用單片機(jī)控制的高精度智能電子秤設(shè)計(jì)方案。這種高精度智能電子秤體積小、計(jì)量準(zhǔn)確、攜帶方便，集質(zhì)量稱(chēng)量功能與價(jià)格計(jì)算功能于一體，能夠滿(mǎn)足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。

　　本項(xiàng)目研究的便攜式電子秤主要技術(shù)指標(biāo)為:稱(chēng)量范圍。一15 分度值D.OI伙g;精度理咎級(jí)m級(jí);電源OC15V(一節(jié)5號(hào)電池供電)。主要功能有自檢、去皮、計(jì)價(jià)、累計(jì)、單價(jià)設(shè)定、計(jì)量單位選擇、過(guò)載報(bào)警和弱電壓指示等。儀器若不進(jìn)行稱(chēng)量操作，5分鐘后自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，降低電源消耗。

　　本文采用變極距式電容傳感器，它由一對(duì)距離可變的平行極板構(gòu)成。兩板以彈性元件相連，當(dāng)向一活動(dòng)板施加拉力時(shí)，兩極板距離發(fā)生變化，從而改變了平板電容器的電容量。經(jīng)電容-頻率轉(zhuǎn)換電路后，電路輸出頻率與電容成正比。被測(cè)物重量與電容量改變成正比，頻率的改變即頻差與在傳感器上所加重物的重量成正比，因而變極距式電容傳感器有良好的線(xiàn)性度。測(cè)質(zhì)量時(shí)只須測(cè)出電容的變化量。然而，電容值的直接測(cè)量非常困難。

　　因此，系統(tǒng)將不易測(cè)量的電容變化量轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的頻率信號(hào)的變化量，并采用高穩(wěn)定參考電容生成參考頻率信號(hào)，消除系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。電容一頻率轉(zhuǎn)換框圖如圖1所示。兩路頻率分別送入后級(jí)處理電路，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)選擇、帶通濾波傳入單片機(jī)系統(tǒng)。

　　PIC16F628的主要功能特點(diǎn)

　　PIC16F628單片機(jī)是Microchip公司的PIC系列單片機(jī)之一。CS位單片機(jī)系列是該公司推出采用RISC(ReducedInstrue-tjonsetComPuter)結(jié)構(gòu)的嵌入式控制器，具有執(zhí)行速度高、功耗低、體積小巧、工作電壓低、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、品種豐富等優(yōu)越性能。

　　其總線(xiàn)結(jié)構(gòu)采取數(shù)據(jù)總線(xiàn)和指令線(xiàn)分離獨(dú)立的哈佛(Horvord)結(jié)構(gòu)，具有很高的流水處理速度。與同類(lèi)8位單片機(jī)相比，程序存儲(chǔ)器可節(jié)省一半，指令運(yùn)行速度可以提高4倍左右。此外，PIC系列單片機(jī)集成了一系列外部功能模塊，例如:上電復(fù)位電路廠(chǎng)引腳上拉電路、看門(mén)狗定時(shí)器等。這樣，在組成系統(tǒng)時(shí)，就可以最大限度的簡(jiǎn)化電路、降低成本，提高系統(tǒng)的可靠性。

　　PIC16F628單片機(jī)具有直接驅(qū)動(dòng)液晶顯示器的能力。輸入端口具有跳變中斷能力，能方便地接收按鍵輸入，另有多級(jí)外部及內(nèi)部中斷，可通過(guò)程序禁止主晶振振蕩而使單片機(jī)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，適合用于以電池作能源、需液晶驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合。

　　PIC16F628單片機(jī)的工作電壓范圍為3.OV、5.5V，時(shí)鐘頻率為OC一ZOMHz，內(nèi)部具有1K川4(位)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，224字節(jié)通用RAM，128字節(jié)EE尸ROM，15根雙向}/O線(xiàn)和10個(gè)中斷源，并帶有一個(gè)16位定時(shí)器八十?dāng)?shù)器(TMRI)和一個(gè)8位定時(shí)器斥}數(shù)器(TMRO)。

　　p}C16廠(chǎng)628的精簡(jiǎn)指令集僅有35條指令，除了地址分支跳轉(zhuǎn)指令(GO丁O、CA比)為雙周期指令外，其余皆為單周期指令，執(zhí)行速度可調(diào)范圍寬(OC一ZOOns)，具有8級(jí)硬件堆棧，3種尋址方式(直接、間接、相對(duì))。

　　PIC16F628的15個(gè)1/0口均是獨(dú)立雙向可編程的，并可直接驅(qū)動(dòng)LEO數(shù)碼管，最大拉電流和灌電流分別為25mA和ZOmA。MRO帶有8位可編程預(yù)分頻器，可進(jìn)行1一256分頻。PIC16F628信息處理單元電路的設(shè)計(jì)PIC16F628是整個(gè)系統(tǒng)的信息處理核心。它需要完成鍵盤(pán)輸入檢測(cè)、采樣通道選擇、信號(hào)分析處理、信息顯示、欠電報(bào)警和過(guò)載報(bào)警等多種智能功能。單片機(jī)信息處理單元電路如圖3所示。圖中采用的MAX325是MAXIM公司生產(chǎn)的精密單電源S尸S丁(sing}e一poleslngle一throw)模擬開(kāi)關(guān)，它由一個(gè)常開(kāi)型開(kāi)關(guān)和一個(gè)常閉型開(kāi)關(guān)組成，具有低功耗、低導(dǎo)通電阻等特點(diǎn)。該芯片兩控制端(}N1、}閃2)均連接CpU的RB3引腳，系統(tǒng)兩路頻率信號(hào)輸入通道的選擇由CPU控制。低電壓檢測(cè)信號(hào)通過(guò)芯片6腳(INT)輸入，低壓時(shí)產(chǎn)生外部中斷。鍵盤(pán)檢測(cè)信號(hào)與芯片1于粗腳(RB小RB6)相連，有鍵按下，就產(chǎn)生RB口電平變換中斷，在中斷服務(wù)程序中，掃描鍵盤(pán)，取得鍵值。顯示緩沖區(qū)的寫(xiě)入依靠芯片中通用同步/異步收發(fā)器(USART)，顯示器LCO的數(shù)據(jù)端和時(shí)鐘端分別與芯片的7腳(DT)、8腳(CK)相接。