采用AT89C52单片机为主控芯片，结合压力传感器、模数转换器、液晶显示器实现一种高 精度多功能数字电子秤。用4X4矩阵键盘进行控制，操作便捷。用LCD显示称重重量、单 价、总价等信息。用热敏票据打印机打印出相关信息。该电子秤具有称重、键盘输入、自动计 价、信息显示和票据打印的功能。具有体积小、成本低、精确度高、可靠性高等特点。
引言
物料计量是工业生产与贸易流通中的一个重要环 节。称重装置是其中不可或缺的计量工具之一。集现代 传感器技术、电子技术和计算机技术于一体的电子秤， 具有称量快速、显示直观、不易磨损等优点，同时能够 有效地消除人为误差，使之更符合法制计量管理和工业 生产过程控制的应用要求，因而正逐渐取代传统的机械 杠杆测量秤成为主流产品。本设计采用AT89C52单片机 为控制核心，结合电阻应变式压力传感器和A/D转换芯 片HX711，设计出一种低成本、高性能的电子秤。
1.基于单片机控制的电子秤结构与原理
本设计中电子秤的结构如图1所示，其原理为桥 式压敏电阻传感器将被测物体的重量转换为模拟电压 信号，电压信号的强弱随物重的大小而变化。NTC热敏 电阻传感器进行环境温度测量。A/D转换芯片HX711 作为计量和NTC温度补偿的转换器，将模拟电压信号 转换成数字信号，得到的数字量与物重成正比。 AT89C52单片机负责处理数字信号，并通过LCD显示 物体的质量。通过按键输入被测物体的单价，单片机将 物重及单价经过乘法运算产生总价，并在LCD显示器 上显示。此外，电子秤还可以将被测物体的质量、单价、 总价等信息打印输出。
2.硬件设计
2.1桥式压敏电阻传感器设计
图2所示为桥式压敏电阻传感器，桥式压敏电阻 传感器主要利用电阻应变片形变，将相应的压力转换 成电参数的。电参数经由滤波电路滤波之后输入模数 转换器。
2.2滤波电路
采用的复式滤波电路如图3所示，把对交流阻抗 大的元件电感与负载串联，以降落较大的纹波电压，而 把对交流阻抗小的元件电容与负载并联，以旁路较大的 纹波电流。其滤波原理与电容、电感滤波类似，它实质 上是电容滤波与一级LC滤波电路的组合。可减小脉动 成分，使输出电压更平滑，抗外部干扰性更好。
2.3 A/D转换模块设计
滤波之后得到的电压信号是模拟信号。而单片机 处理的是数字信号。因此，模拟量要输入到单片机中进 行处理，首先要经过模拟量到数字量的转换。实现模/ 数转换的部件称A/D转换器。
设计中使用的重量传感器为传统的桥式传感器， 这就要求模块输出位数至少为15位(215=32768：)，传统 的8位模数转换器已不能满足要求。HX711是一款高 精度的24位A/D转换器芯片，内置增益控制，精度高， 性能稳定。该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡 器等外围电路，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。因此，采用HX711作为本设计的A/D模 块。A/D转换模块如图4所示。
HX711的通道A模拟差分输入可直接与桥式传 感器的差分输出相接。由于桥式传感器输出的信号较 小，为了充分利用A/D转换器的输入动态范围，该通道 的可编程增益较大，为128或64。这些增益所对应的 满量程差分输入电压分别±20mV或±40mV。通道B为 固定的32增益，所对应的满量程差分输入电压为 ±80mV。通道B应用于温度参数检测。HX711通过采集 A通道的重量传感器模拟量及B通道的温度传感器模 拟量后转换成数据，以多位数据的串口传输形式，输送 给单片机。串口通信线由管脚PD_SCK和DOUT组成， 用来输出数据，选择输入通道和增益。
2.4温度补偿设计
桥式压敏电阻传感器为半导体，在输入压力的数值 不变的情况下，当工作温度变化时将引起传感器输出发 生变化，传感器的输出信号产生温度漂移，影响物体质 量的测量精度。针对压敏电阻传感器温度特性差的问 题，本设计采用NTC环氧封装热敏电阻传感器进行环境 温度测量，继而可以对称重传感器在当时温度下（正常 使用温度范围内-30°C~70°C)的重量漂移进行修正补偿 处理。此修正补偿系数，通过对应的温度环境下以2Kg 标准砝码作为标定(标定，即秤的重量校准）的值实际测 量数据得到。对应有一个R-T温度阻值变化表，通过査 表法可推导出对应的环境温度，即可用于秤体的温度重 量补偿和修正。R-T特性曲线示意图如图5所示。
2.5电源设计
本设计中的打印机的12V电源采用了 3A电流输 出降压开关型集成稳压芯片LM2576HVT-12方案，将 220V的交流电压通过整流桥，滤波，再通过LM- 2576HVT-12集成稳压管得到稳定的12V直流稳压电源。另外为保障AD采集的稳定性，HX711芯片单独使 用一路5V电源，该5V电源使用打印机的12V电源输 入，通过LM1117-5.0 DC-DC稳压芯片得到稳定的5V 电源，另一路5V电源供其他功能模块使用，采用 LM1117-5.0 LDO稳压芯片，共两路5V电源。图6为电 源转换示意图。
3.软件设计
为了方便程序调试和提高可靠性，程序设计采用 自上而下、模块化、结构化的程序设计方法，把总的编 程过程逐步细分，分解成一个个功能模块，每个功能模 块相互独立，每个模块都能完成一个明确的任务，实现某个具体的功能。软件设计流程图如图7所示。
4.结语
将电子技术的原理运用到曰常生活中，以解决实际生活和生产中遇到的问题，设计出的产品就找到了 需求，从而会有更强的生命力。本文设计的电子秤融合 了微处理技术、传感器技术和数字显示技术，具有精度 高，抗干扰性强的优点。
