基于单片机数字式智能电子热量称的设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——基于单片机数字式智能电子热量称的设计为了在不增加本金的前提下，开发电子称新功能，设计数字式电子热量称。采用STC89C52单片机为主控芯片，在软硬件操纵下实现智能化称重，并根据输入热量参数换算出食物热量，并显示称重和换算结果，指导人们健康生活。设计经过仿真和测验测试，切实度高，稳定性好，通过单片机技术，为电子称开发新的应用道路，成为现代家庭都买得起的必备电子产品。

电子称；热量称；单片机

1.引言

称重装置是工农业生产和商品流通扩大中不成缺少的计量工具，电子秤以其切实、快速、便当、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。随着人们生活水平的提高，在全民重视健康，生活品质日益提高的今天，除了能够实现称重，智能化和开发新功能是设计研发的主要趋势。开发智能热量称功能成为一个新方向，将电子技术实际应用到日常生活中，解决和填补人们在实用生活家电某些功能的缺乏和空白。本文研究基于单片机的电子称设计，在不增加本金的根基上开发电子称的新功能，设计数字式智能电子热量称，指导人们健康生活，具有实际应用和推广价值。

2.电子热量称系统设计

称重传感器感应被测重力，本设计中选用电阻应变式压力传感器作为电子称称重传感器，当有垂直压力作用时，传感器将电阻值变化转化成微弱的毫伏级电压信号输出。该电压信号经过放大电路放大后输入模拟/数字（A/D）转换器，转换成数字信号再输出到单片机举行处理。单片机根据矩阵键盘输入的热量信息，把电子热量称得到的结果输出液晶显示器显示。系统总体设计如图1所示。

图1中，传感器信号调理转换电路采用HX711芯片。HX711是专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片，内置增益操纵，精度高，性能稳定，芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，举行计算转换，再液晶屏上显示出来。

3.系统硬件设计

3.1称重传感器

本设计中称重传感器采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-10kg，测量精度可达5g。电阻应变式压力传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，稳定性较好，精度和灵敏度较高，寿命较长，对测量环境要求不太严格。内部由4个电阻应变片构成惠更斯电桥，当拉伸或压缩应变片产生变形，它的阻值将发生变化，从而使电桥失去平衡，产生相应的差动信号，供后续电路测量和处理。电阻应变式传感器测量原理如图2所示。

3.2HX711电路

图3为HX711构成的称重信号调理转换电路，通道A与传感器相连，管脚PD_SCK和DOUT组成串口通讯线，用来输出数据，选择输入通道和增益。

当数据输出管脚DOUT为高电平日，说明A/D转换器还未打定好输出数据，此时串口时钟输入信号PD_SCK应为低电平。当DOUT从高电平变低电平后，PD_SCK应输入25至27个不等的时钟脉冲。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24位数据的最高位（MSB），直至第24个时钟脉冲完成，24位输出数据从最高位至最低位逐位输出完成。第25至27个时钟脉冲用来选择下一次A/D转换的输入通道和增益。

PD_SCK的输入时钟脉冲数不应少于25或多于27，否那么会造成串口通讯错误。当A/D转换器的输入通道或增益变更时，A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。

3.3矩阵键盘

在键盘中按键数量较多时，为了裁减I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交错处通过一个按键加以连接，本设计中使用8051单片机的P1口用作键盘I/O口，键盘的列线接到P1口的低4位，键盘的行线接到P1口的高4位。列线P1.0-P1.3分别接有4个上拉电阻到正电源+5V，并把列线P1.0-P1.3设置为输入线，行线P1.4-P1.7设置为输出线。4根行线和4根列线形成16个相交点。在交错点设置4x4矩阵键盘，可以显示0-9数字、小数点和五个功能键。

3.4液晶显示

液晶显示选用128*64汉字屏JLX12864G-086-PC显示信息。该显示模块既可以当成普遍的图像型液晶显示模块使用（即显示普遍图像型的单色图片功能），又含有JLX-GB2312字库IC，可以从字库IC中读出内置的字库的点阵数据写入到LCD驱动IC中，以达成显示汉字的目的。

4.系统软件设计

本设计以STC89C52为核心器件，使用keilC51编译器，结合proteus软件对设计举行功能仿真。系统软件由定时中断模块、键盘扫描模块、显示模块、主程序模块构成，定时器用来实现每0.5秒称重一次。主程序流程图如图4所示。

5.系统性能测试

在设计电路的过程中，先在proteus软件中仿真，模拟重量的电压值由电路中的电位计来操纵，变更电压，相当于变更重量在压力传感器上的输出电压.以实现模拟称重的过程。仿真告成后，实际制作出电路模型，输入食物的单位热量参数，举行实物调试，达成设计要求。

6.总结

以单片机为核心研制出新型的数字式电子热量称，在软硬件操纵下实现智能化称重，并根据重量直接转化为常见食物的热量。该设计切实度高，稳定性好，在不增加本金的前提下，通过单片机技术，开发电子秤零本金的新功能，为电子秤