智能电子称整体设计方案案例

整体设计方案选择
根据1.3中的设计目标，本电子秤包含有主控模块，重量测试模块，显示模块，键盘输入模块，以及可能有的报警检测模块等，系统的工作原理如下图所示：
图2.1 系统简易工作原理图
硬件选择及其功能设计思路
单片机主控芯片的选择
在单片机的主控芯片使用上我选择的是STC89C52，这是一款STC公司出产的芯片，以8051为内核，内部含有 Flash EPROM存储器,是一种非常出色的CMOS 产品，内部存储空间达到2KB,价格和存储空间都处在相对适中的区间内，符合一般市场使用的情况[2]，，它的低耗能是这款芯片的大优势，具有很多普通单片机所不具有的特殊附加功能，这款芯片能让我们灵活的处理问题，创造各种行之有效的处理方法。

除了这款芯片优秀的性能之外，选择它的原因还在于熟悉度，本人在大学的
学过郭天祥先生写的51单片机C语言教程一书，这本书配套的51单片机开发实验板用的正是我在本次设计中选择的来自STC公司生产的89C52芯片，较长时间的使用让我对于这款芯片的引脚功能已经相当了解，非常有利于本次设计的顺利进行。

图2.2 STC89C52实物图
2.1.2 称重传感器A/D转换使用芯片选择
称重传感器是智能电子秤的灵魂，称重传感器使用的原理是对于不同重量的物体，它能测试出不同的压力，把压力代表的非电量用测量模拟量的方法收集起来，用模拟量和数字量相互转换的方法，把模拟量分成若干个区间，每一个区间压力数据转化而来的平均值，就近似的看作此次测量物体的重量，所以称重传感器A/D转换器芯片的位数越多，把最大量程分的区间越多，测量也就相对更准确。

在本设计之中，我们使用了HX711为我们的称重传感器转换芯片，这是一款专门为高精度电子秤而设计的24位AD转换芯片。

选择它的原因主要有以下几个。

1.精度高：他是24位A/D转换器，精度达最大量程的几百万分之一
2.成本低廉，很符合日常设计中使用
3.集成度高：在极小的芯片内聚集了所有需要的外围电路
4.具有强大的稳定性和反应速度
图2.3 HX711实物图
2.1.3 LCD液晶显示屏幕的选择
液晶屏幕的使用也多种多样，在选择本次设计的LCD液晶显示屏之中，主要考虑国1602，12864和12232[2]三种类型的液晶显示屏，最终选择了12864这款，这款液晶对比其他两款显示屏最大的外观区别在于，其他两款液晶屏幕是扁长型，而12864是近似于长方形，跟适合用于需要显示多种液晶屏幕的智能电子秤。

而在三款操纵难度类似，功能上各有千秋的液晶显示屏中，自然选择了这款。

12864是也是一款图形型液晶，它名字的意思是由128列64行组成，利用行线与列线之间复杂交错的高低电平来显示复杂的字体，虽然对比其它类液晶不算小，但已十分轻便，而且操作较为简单，对能耗的需求也不高。

图2.4 LCD12864实物图
2.1.4 压力传感器的选择
称重传感器的选择重在抗稳定性强，并且能准确感受压力，在市面上的压力传感器都比较能符合要求，小的有量程为1kg，5kg以及10kg的压力传感器，大的能达到800kg甚至更大，但是考虑到成本和样本性，我们在本次智能电子秤的设计之中使用10kg量程的压力传感器。

图2.5 10kg压力传感器实物图
2.1.5 外接扩展键盘的选择
在人机交互功能以及智能化的实现之中，键盘是必不可少的，他是人机交流的桥梁，在一开始的选择之中我们有以下两种选择。

1.传统镶嵌式按键式键盘
2.薄膜键盘
最终我们选择了后者，一个4乘4的薄膜键盘，其实两者的实现原理非常相似，都是用四条行线和四条列线配合管脚的功能，通过一定的软件功能设置，最终能通过按键让键盘执行固定的命令。

而薄膜键盘拥有焊接简单，结构性强，在电路设计中添加和去除都是非常简便的，这对于我们把整个单片机系统进行高分离度的模块化是非常有利的，有助于在设计中添加或者移除硬件，辅助设计者设计和改良设计功能。

图2.6 4乘4薄膜键盘实物图
2.2 系统总体方案
有了硬件的选择，系统总体方案也十分清晰，首先以STC89C52为内核设计一个单片机最小系统，让整个单片机能够顺利的运行，再加上设计来专门为智能电子秤服务的HX711通过A/D转换测量出经过运行放大电路处理过的电信号配合主芯片转换为高精度的物体重量数据。

人机交互和智能化的处理方面主要使用薄膜键盘来连接，通过软件设计和按键实现一些智能化的功能，让使用者随时随地可以让这个产品执行希望的功能，最后把想要得到的结果及时用液晶显示屏。

最后，在合理的情况下扩展一些有希望实现的添加功能：比如语音报警，去皮功能等，实现一定的创新，增加非基本任务功能。