基于單片機的便攜式電子秤

　　引言

　　目前，臺式電子秤在商業(yè)貿(mào)易中的使用已相當(dāng)普遍，但存在較大的局限性:體積大、成本高、需要工頻交流電源供應(yīng)、攜帶不便、應(yīng)用場所受到制約?，F(xiàn)有的便攜秤為桿秤或以彈簧、拉伸變形來實現(xiàn)計量的彈簧秤，居民用戶使用的基本是桿秤。彈簧盤秤制造工藝要求較高，彈簧的疲勞問題無法徹底解決，一旦超過彈簧彈性限度，彈簧秤就會產(chǎn)生很大誤差，以至損壞，影響到稱重的準(zhǔn)確性和可靠性，只是一種暫時的代用品，也被列入逐漸取消的行列。多年來，人們一直期待測量準(zhǔn)確、攜帶方便、價格低廉的便攜式電子秤(袖珍電子秤)投放市場。

　　基于電子秤的現(xiàn)狀，本項目擬研究一種用單片機控制的高精度智能電子秤設(shè)計方案。這種高精度智能電子秤體積小、計量準(zhǔn)確、攜帶方便，集質(zhì)量稱量功能與價格計算功能于一體，能夠滿足商業(yè)貿(mào)易和居民家庭的使用需求。

　　本項目研究的便攜式電子秤主要技術(shù)指標(biāo)為:稱量范圍。一15 分度值D.OI伙g;精度理咎級m級;電源OC15V(一節(jié)5號電池供電)。主要功能有自檢、去皮、計價、累計、單價設(shè)定、計量單位選擇、過載報警和弱電壓指示等。儀器若不進(jìn)行稱量操作，5分鐘后自動進(jìn)入休眠模式，降低電源消耗。

　　本文采用變極距式電容傳感器，它由一對距離可變的平行極板構(gòu)成。兩板以彈性元件相連，當(dāng)向一活動板施加拉力時，兩極板距離發(fā)生變化，從而改變了平板電容器的電容量。經(jīng)電容-頻率轉(zhuǎn)換電路后，電路輸出頻率與電容成正比。被測物重量與電容量改變成正比，頻率的改變即頻差與在傳感器上所加重物的重量成正比，因而變極距式電容傳感器有良好的線性度。測質(zhì)量時只須測出電容的變化量。然而，電容值的直接測量非常困難。

　　因此，系統(tǒng)將不易測量的電容變化量轉(zhuǎn)換成易于測量的頻率信號的變化量，并采用高穩(wěn)定參考電容生成參考頻率信號，消除系統(tǒng)誤差，實現(xiàn)高精度測量。電容一頻率轉(zhuǎn)換框圖如圖1所示。兩路頻率分別送入后級處理電路，經(jīng)過數(shù)據(jù)選擇、帶通濾波傳入單片機系統(tǒng)。

　　PIC16F628的主要功能特點

　　PIC16F628單片機是Microchip公司的PIC系列單片機之一。CS位單片機系列是該公司推出采用RISC(ReducedInstrue-tjonsetComPuter)結(jié)構(gòu)的嵌入式控制器，具有執(zhí)行速度高、功耗低、體積小巧、工作電壓低、驅(qū)動能力強、品種豐富等優(yōu)越性能。

　　其總線結(jié)構(gòu)采取數(shù)據(jù)總線和指令線分離獨立的哈佛(Horvord)結(jié)構(gòu)，具有很高的流水處理速度。與同類8位單片機相比，程序存儲器可節(jié)省一半，指令運行速度可以提高4倍左右。此外，PIC系列單片機集成了一系列外部功能模塊，例如:上電復(fù)位電路廠引腳上拉電路、看門狗定時器等。這樣，在組成系統(tǒng)時，就可以最大限度的簡化電路、降低成本，提高系統(tǒng)的可靠性。

　　PIC16F628單片機具有直接驅(qū)動液晶顯示器的能力。輸入端口具有跳變中斷能力，能方便地接收按鍵輸入，另有多級外部及內(nèi)部中斷，可通過程序禁止主晶振振蕩而使單片機進(jìn)入低功耗狀態(tài)，適合用于以電池作能源、需液晶驅(qū)動的應(yīng)用場合。

　　PIC16F628單片機的工作電壓范圍為3.OV、5.5V，時鐘頻率為OC一ZOMHz，內(nèi)部具有1K川4(位)片內(nèi)程序存儲器，224字節(jié)通用RAM，128字節(jié)EE尸ROM，15根雙向}/O線和10個中斷源，并帶有一個16位定時器八十?dāng)?shù)器(TMRI)和一個8位定時器斥}數(shù)器(TMRO)。

　　p}C16廠628的精簡指令集僅有35條指令，除了地址分支跳轉(zhuǎn)指令(GO丁O、CA比)為雙周期指令外，其余皆為單周期指令，執(zhí)行速度可調(diào)范圍寬(OC一ZOOns)，具有8級硬件堆棧，3種尋址方式(直接、間接、相對)。

　　PIC16F628的15個1/0口均是獨立雙向可編程的，并可直接驅(qū)動LEO數(shù)碼管，最大拉電流和灌電流分別為25mA和ZOmA。MRO帶有8位可編程預(yù)分頻器，可進(jìn)行1一256分頻。PIC16F628信息處理單元電路的設(shè)計PIC16F628是整個系統(tǒng)的信息處理核心。它需要完成鍵盤輸入檢測、采樣通道選擇、信號分析處理、信息顯示、欠電報警和過載報警等多種智能功能。單片機信息處理單元電路如圖3所示。圖中采用的MAX325是MAXIM公司生產(chǎn)的精密單電源S尸S丁(sing}e一poleslngle一throw)模擬開關(guān)，它由一個常開型開關(guān)和一個常閉型開關(guān)組成，具有低功耗、低導(dǎo)通電阻等特點。該芯片兩控制端(}N1、}閃2)均連接CpU的RB3引腳，系統(tǒng)兩路頻率信號輸入通道的選擇由CPU控制。低電壓檢測信號通過芯片6腳(INT)輸入，低壓時產(chǎn)生外部中斷。鍵盤檢測信號與芯片1于粗腳(RB小RB6)相連，有鍵按下，就產(chǎn)生RB口電平變換中斷，在中斷服務(wù)程序中，掃描鍵盤，取得鍵值。顯示緩沖區(qū)的寫入依靠芯片中通用同步/異步收發(fā)器(USART)，顯示器LCO的數(shù)據(jù)端和時鐘端分別與芯片的7腳(DT)、8腳(CK)相接。