1、2016年全國大學生電子設計競賽簡易電子秤（ D 題）高職組摘要：系統(tǒng)以STC12LE5A60S單片機為主控器，設計一款一個以電阻應 變片為稱重傳感器的簡易電子秤。 該系統(tǒng)包括單片機主控模塊、 重量 傳感器模塊、語音模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、電源模塊。重量 傳感器完成被測物體的重量信息采集； 獨立式按鍵設定被測物的單價； 采用直流穩(wěn)壓輸出電源 5V5V 和 3V3V 為系統(tǒng)提供工作電源。系統(tǒng)制作成本 較低、工作性能穩(wěn)定，能很好達到設計要求。關鍵詞：HX711HX711 WTV020-SWTV020-S 語音模塊。目錄輸入按鍵模塊設計 .1 設計任務與要求設計任務設計并制作一個以電阻應變片為

2、稱重傳感器的簡易電子秤，電子秤的結(jié)構(gòu) 如下圖 1。所示。圖1:電子秤的結(jié)構(gòu)圖技術指標（1） 電子秤可以數(shù)字顯示被稱物體的重量，單位克（g）;（2） 電子秤稱重范圍500g；重量小于 50g， 稱重誤差小于； 重量在 50g 及以 上，稱重誤差小于 1g。（3） 電子秤可以設置單價（元/克），可計算物品金額并實現(xiàn)金額累加。（4） 電子秤具有去皮功能，去皮范圍不超過 100g（5） 其他。（6） 設計報告：題目評析根據(jù)設計要求，對題目評析如下：本題的重點：1設計合適的機械結(jié)構(gòu)，選擇適當?shù)膲浩?傳感器靈敏度的選擇。本題的難點：減小測量誤差。2 方案比較與選擇單片機模塊選擇方案一：采用 STC 公司

3、生產(chǎn)的 STC12LE5A60S 芯片，這塊單片機單指令周 期而且是低壓工作，滿足對于 SD 卡的電平。方案二：采用 STC 公司生產(chǎn)的 STC89C252R 芯片，它的指令代碼完全兼容 傳統(tǒng) 8051 且單片機程序編寫簡單、價格低廉。對比兩個方案，綜合考慮系統(tǒng)需要，方案一能滿足系統(tǒng)控制要求。壓力傳感器選擇方案一：采用的是惠更斯電橋，當彈性承受載荷產(chǎn)生變形時，電阻應變片 （轉(zhuǎn)換元件）收到拉升或壓縮應變片變形后，他的阻值將發(fā)生變化（增大或減 小）。從而使電橋失去平衡，產(chǎn)生相應的差動信號，供后續(xù)電路測量和處理。方案二：采用四個應變式壓力體重傳感器組成全橋電路，這樣對壓力的靈 敏度將會比惠更斯電橋增

4、加一倍以上，這樣測量的精度將更加準確，而且機械 滯后小、橫向效應小以及本身體積小。綜合上述兩種方案，我們采用全橋電路模型的壓力傳感器，稱重范圍為5Kg,滿足題目要求的 1kg5kg 的測量范圍。和 AD 轉(zhuǎn)換模塊的選取方案一：采用精密儀放對壓力轉(zhuǎn)換的模擬信號進行固定增益放大 , 然后外接 高精度的 AD 模塊對其進行 AD 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號交給單片機進行處理。方案二：采用集成芯片 HX711,其內(nèi)部自 PGA 和 24 位 AD,24 位的精度完全 能夠準確的分辨出題設中的 1g 的精度變化。綜上所述，我們選取方案二 , 因為方案二采用的集成芯片不但簡單而且高效，相比方案一節(jié)省了很多電路的調(diào)試時

5、間而且降低了實物制作的面積。語音模塊選擇方案一：采用 WTV020-S 語音模塊,它是一款可重復擦寫語音內(nèi)容的大容量 存儲類型的語音模塊。方案二：采用 WT588D音模塊，芯片功能強大，但是價格較高。綜合上述兩種方案我們最終選取方案一，此方案能夠滿足系統(tǒng)的要求而且 性價比較高。輸入按鍵模塊選擇方案一：采用按鍵矩陣的方式，這樣可以大大減少 I/O 口的使用同時增加I/O 口的復用。方案二：采用單獨的按鍵控制，這樣的優(yōu)點是程序代碼簡單，但是因為實際所需要的按鍵過多，這樣就增加了單片機 I/O 口的使用。綜合上述兩種方案我們最終選取方案一，此方案使我們能夠減少單片機I/O 口的使用，節(jié)省了 I/O

6、資源。電源模塊選擇方案一：采用直流穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源制作簡單，輸出穩(wěn)定，但價格 較咼。方案二：采用開關電源。開關電源功率大，效率高，性價比相對較高綜合考慮，方案二可以滿足系統(tǒng)要求。顯示模塊選擇方案一：采用 LED1602 顯示屏，它的優(yōu)點是其外圍電路簡單，程序代碼簡 單，缺點是顯示范圍小不支持中文顯示。方案二：采用 LCD12864 顯示屏，它顯示范圍大且支持中文顯示。 綜合考慮，我們選擇了方案二，因為它支持中文顯示可以滿足系統(tǒng)要求。3 電路系統(tǒng)與程序設計系統(tǒng)總體設計選擇 STC12LE5A60S 作為主控 MCU 通過獨立按鍵來設定被測物體的單價， 單片機通過重量傳感器采集重量信息，通過

7、語言模塊提示和LCD12864 液晶進行實時顯示數(shù)據(jù)。系統(tǒng)硬件總體框圖如所示：圖：系統(tǒng)硬件總體框圖單片機最小系統(tǒng)設計STC12LE5A60S 單片機最小系統(tǒng)，就是使單片機正常運行的最低配置：它有 復位系統(tǒng)和時鐘系統(tǒng)兩個系統(tǒng)構(gòu)成：3）電源系統(tǒng)：VCC 和 GND 引腳，供電電壓.STC12LE5A60S 單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖所示。圖：單片機最小系統(tǒng)電路圖壓力傳感器模塊設計HX711 是一款專為高精度稱重傳感器而設計的 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片HX711 的外圍電路如圖所示語言模塊設計WTV020-S 語音模塊原理圖如圖圖：WTV020-SD 語音模塊模塊電路圖輸入按鍵模塊設計矩陣按鍵控制

8、模塊的連接如圖所示。電源模塊設計電源模塊用于為系統(tǒng)中各個部分提供穩(wěn)定可靠的電壓，電源 電路是一個設計中最關鍵的部分，各個模塊要想正常工作都需要提供合適的電 源。相應的電源模塊的原理設計如圖所示（輸出 5V 電源和 3V 電壓）。顯示模塊設計LCD-12864 是一種圖形點陣液晶顯示。LCD12864 特性：工作電壓為+5V 10%顯示內(nèi)容：240X128 點，可顯示 15 個（/行）X8 共 120 個（16X16 點陣）的中文字符其接口電路如圖所示。_|嚎I I.I I別 1 11 1 飛質(zhì)可 S3S3 半戸陣 引 V V 廠 H H圖:LCD12864 電路圖*1圖：輸入按鍵模塊電路圖圖:電源模塊電路圖6 s r g i寸程序設計程序流程如圖所示圖：程序流程圖4 系統(tǒng)測試開始加入 50g 的砝碼，每次增加 50g,共測試 5 次，以便了解精準度測量次數(shù)12345實際重量(g)測量重量(g)測量誤差(g)物體單價(g/最終價格5 總結(jié)經(jīng)過一個星期的制作，我們最終順利的完成了題目實物的制作。