2.2 系统方案的确定
本系统基本的设计思路是 STC89C52 单片机作为整个系统的控制器,以电阻应变片式的平
行梁式压力传感器为最基本的信号采集器件,配合 AD 转换模块,时钟模块和温度传感器,薄
膜键盘,液晶显示屏等外围器件,实现系统方案要求的各项功能。
其中核心的控制系统是 51 系列的 STC89C52 单片机,考虑到系统需要单片机去控制大量的外
围元器件,因此不宜采用 CPLD 或 FPGA 等大规模可编程逻辑器件。(大规模可编程逻辑器件状
态机的工作方式不太适合本系统规律性不强的多状态转换环境。本设计状态较多,实现难度较
大。)另外本系统除要求实现基本功能外,没有提出其它特殊的要求,所以最终选择了 STC89C52
这种非常常用且廉价的单片机来实现系统设计。
称重传感部分选用的是电阻应变式平行梁压力传感器。它的内部核心部分是电桥,待测物
的重力作用会使弹性体产生一定范围内可恢复的弹性形变,不同的电阻应变片(机械信号和电
信号的转换元件)会受到拉伸或压缩也随之产生形变,它们的阻值也会发生相应的变化,从而
使原本处于平衡状态的惠更斯电桥进入非平衡状态,在传感器的输出端将会有差动信号输出,
经过后级电路的处理,可以到得待测物的实际质量。传感器的示意图如图 2-2 所示。
图 2-2 传感器的示意图
当垂直于传感器受力面的正向压力 P 作用于梁上时,梁将产生形变,随之电阻应变片 R1、
R2 受到压力拉伸,阻值相应增加;R3、R4 受到压缩,阻值相应减小。电桥随之进入不平衡状
态,电桥将会输出相应的电压,电压的大小与作用与传感器上的重力成正比关系,从而将非电
量转化成了电信号输出。
A/D 转换以及信号处理部分此处选用了海芯科技的 HX711 专用芯片。HX711 是一款专门为高
精度电子秤而量身打造的 24 位 A/D。HX711 内部已经集成了时钟振荡器,稳压电源。因此采用
此芯片将会减少很多外围电路的设计工作,该芯片具有非常高的集成度,抗干扰性能也非常强。
该芯片的选用降低了电子秤的整机成本,同时也大大简化了数据处理电路部分的设计,提高了
整机的性能,增强了可靠性。单片机对该芯片的编程也非常简单,芯片内部的寄存器是不需要