应用电子电路
电子秤是日常生活中常用的称重设备,广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具,电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点,在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。
微电子技术的发展为电子秤提出了改进的空间。电子秤向着简单、便宜发展,智能化、精确的电子秤成为了人们的追求。
简易电子秤以常见的AT89C51为核心,以电阻应变片采集应变数据,通过HX711放大并进行AD转换供单片机处理,用LCD1602显示所测量的重量,同时本电子秤系统还提供单价设置进行求价格的计算以及去皮功能,通过一些简单低成本的元器件就完成了一个功能齐全的电子秤的制作,将传统电子秤的成本进行了缩减。
AT89C51是片内有ROM/EPROM的单片机,其最小系统简单、可靠,仅由时钟电路、复位电路、电源电路构成。
(一)时钟电路
AT89C51虽然有内部振荡电路,但要形成时钟,必须外部附加电路。AT89C51单片机的时钟产生方法有两种。内部时钟方式和外部时钟方式。
本设计采用最常用的内部时钟方式,即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHZ到12MHZ之间选择。电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响,可在20pF到100pF之间取值。所以本设计中,振荡晶体选择12MHZ,电容选择22pF。
(二)复位电路
AT89C51的复位电路是由外部的复位电路来实现的。只需给复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平就可使其复位。复位电路通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。本设计就是用的按键手动复位。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的。
(三)电源电路
AT89C51的电源脚分别为20脚Vss和40脚Vcc。这两个脚分别接地和+5V直流电源,31脚EA为内外存储器的控制端,接+5V允许访问外部存储器。
HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比,该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路,具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点、降低了电子秤的整机成本,提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU芯片的接口和编程非常简单,所有控制信号由管脚驱动,无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A或通道B,与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A的可编程增益为128或64,对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B则为固定的64增益,用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D转换器提供电源,系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接部件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。
本设计采用的是LCD1602显示,LCD1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5×7或者5×11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用,正因为如此所以他不能显示图形。1602LCD是指显示的内容为16×2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块。
多功能电子称电路概述:
主控制芯片:stc12c5a6s2单片机,12Mhz
功能1:采用诺基亚5110液晶显示万年历,具有DS18B20温度显示,DS1302时间显示和时间调节。
功能2:采用HX711AD芯片作为数据采集,可显示质量、单价、总价,且具有开机去除毛重。一旦单价确定,被测物品可实时更换,总价实时刷新显示。单价设置时总价停止刷新,只有当单价设置确定,总价会重新刷新显示。
多功能电子称电路截图:
下图电路中,传感器放大电路选用了CMOS四运放LMC660AIM,具有极低的输入偏置电流(典型值为2fA)和高达126dB的电压增益、单电源供电,很适合作为称重传感器的放大电路。本电路只使用了四运放中的一只即IC1A,其他三只运放为防止干扰将其接成电压跟随器形式,并将其同相输入端接地。
显示模块也可由常用的数字电路CD4094构成,电路如下图所示。
IC1A接成差动输入形式对称重传感器桥路输出的信号进行放大,R2为运放的反馈电阻、决定着该级放大器的电压增益。Cl、C2、C3、C4均为滤波电容,Cl、C2可以滤除传感器输出信号中的高频干扰,C3、C4滤除传感器供电电源中的干扰。本电路中A/D转换部分由于对速度要求不高,同时为降低成本,选用了压频转换集成电路LM331,它具有外围电路简单,线形度好的优点。在0-5V输入时其输出对应频率为0-l0kHz。单片机的TO口在计数器模式下以1秒为时间段计数LM331的输出脉冲,计数结果便为该次A/D转换的值。单片机选用ATMEL公司的89C2051,其内部程序空间为2K能满足智能电子称的编程要求。显示部分采用了四位串行显示模块,它由专用的集成电路推动四位数码管,有三个输入接口,即CLOCK-时钟信号.DATE-数据信号,ON/OFF-显示禁止信号。数据在时钟上升沿送人显示缓存,显示禁止信号高电平有效。
这个电路使用一个电位计作为重量的传感元件。一个物体放在称的上面,是电位计的滑臂产生位移。这个位移正比于物体的重量。然后这个位移电压转变为数字信息,再编码,最后用数字电压表显示出来。
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