电子秤原理及电路图（电子秤的称重原理及应用）

一、功能说明

电子秤主要以单片机STC90C52RC控制核心，实现电子秤的基本控制功能。系统扩展了电子日历时钟,系统可以分为最小系统、数据采集、人机交互界面和系统电源、时钟和语音报数六大部分。最小系统部分主要包括STC90C52RC和经典复位电路；数据采集部分由称重传感器、信号放大和A/D转换部分组成，信号放大和A/D转换部分主要由专用型高精度24位AD转换芯片HX711实现；人机交互界面为键盘输入和点阵式液晶显示，主要使用4*4矩阵键盘和1602液晶显示器，可以方便的输入数据和直观的显示数据；时钟模块主要由时钟芯片DS1302和时钟电路组成；语音报数模块可语音报读时间和电子秤系统的重量、单价、金额等语音内容，主要由SC1010B实现。该电子秤可以实现基本的称重功能（称重范围为0～5Kg，重量误差不大于±0.005Kg）,并扩展了时钟和语音报数的功能，时钟模块还可设置闹钟功能。系统在称量时还具有超量程报警功能。整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。

二、电路功能简介

系统硬件的结构框图如下图1所示：

图1 系统硬件结构框图

电子秤键盘面板：

电子日历时钟键盘面板：

显示状态：用于时钟模式与闹钟模式的切换。

独立按键S17与S18：

S17为时钟按键：按下后由电子秤显示转换为时钟显示。

S18为电子秤按键：按下后由时钟显示转换为电子秤显示。

三、元器件介绍

1.集成电路AT24C02

AT24C02是基于I2C的串行E2PROM存储器件，具有数据掉电不丢失的特点，其管脚如图2所示。

图2 集成电路AT24C02

2.集成电路HX711

HX711 是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D 转换器芯片。

HX711管脚说明如图3所示：

图3 HX711管脚图

HX711管脚描述如表1所示：

表1 HX711管脚描述表

HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D 转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，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。该芯片与后端MCU 芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A 或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A 的可编程增益为128 或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV 或±40mV 。通道B 则为固定的64 增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D 转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。

高精度高增益24位A/D芯片HX711具有以下特点：

1)两路可选择差分输入；

2)片内低噪声可编程放大器，可选增益为64 和128；

3)片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D 转换器提供电源；

4)片内时钟振荡器无需任何外接器件，必要时也可使用外接晶振或时钟；

5)上电自动复位电路；

6)简单的数字控制和串口通讯：所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程；

7)可选择10Hz 或80Hz 的输出数据速率；

8)同步抑制50Hz 和60Hz 的电源干扰；

9)耗电量（含稳压电源电路）：典型工作电流：< 1.7mA, 断电电流：< 1μA ；

10) 工作电压范围：2.6 ~ 5.5V ；

高精度高增益24位A/D芯片HX711在电子秤应用中的典型电路如图4所示：

图4 HX711在电子秤应用中的典型应用方案图

3.集成电路YCHD01

集成电路YCHD01管脚图及功能表如图5所示。 其电源电压VDD：3~30V；静态电流：Isb≤2uA ；工作电流Iop：2mA(no load) ；音频输出方式：D/A输出（DAC输出）。

图5 集成电路YCHD01

4.集成电路DS1302

DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，可以通过串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM标志位决定采用24或12小时时间格式。

DS1302的外部引脚功能说明如图6所示：

5.

集成电路

MAX232CPE

MAX232引脚如图7所示，引脚功能说明如下：

• 1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成电荷泵电路，功能为产生±12V电源。
• 13、12、11、14 第一数据通道 ；8、9、10、7 第二数据通道
• C1+、C1- ：电荷泵电容器阳极 ；C2+、C2-：电荷泵电容器阴极
• T1OUT、T2OUT：RS-232驱动输出 ；T1IN、T2IN：RS-232驱动输入
• R1IN、R2IN：RS-232接收器输入 ；R1OUT、R2OUT：RS-232接收器输出
• Vs+（2脚）：2倍VCC所产生的电荷泵 ；Vs-（6脚）：－2倍VCC所产生的电荷泵
• GND（15脚）：接地端 ；VCC（16脚）：电源端+5V。

6.单片机STC90C52RC

该芯片引脚如图8所示，其引脚功能说明如下：

（1）输入/输出引脚（I/O口线）

P0.0～P0.7:P0口8位双向I/O口， 占39～32脚；

P1.0～P1.7:P1口8位准双向I/O口，占1～8脚；

P2.0～P2.7:P2口8位准双向I/O口，占21～28脚；

P3.0～P3.7:P3口8位准双向I/O口，占10～17脚；

（2）控制口线

(29脚)：外部程序存储器读选通信号。

ALE/

(30脚)：地址锁存允许/编程信号。

/VPP(31脚)：外部程序存储器地址允许/固化编程电压输入端。

RST/VPD(9脚)：RST是复位信号输入端,VPD是备用电源输入端。

（3）电源及其它

Vcc(40脚)：电源端+5V。

GND(20脚)：接地端。

XTALl、XTAL2(19～18脚)：时钟电路引脚。当使用内部时钟时，这两个引脚端外接石英晶体和微调电容。当使用外部时钟时，用于外接外部时钟源。

7.单片机1602LCD

LCD尺寸图如下图9所示：

图9 1602LCD尺寸图

1602LCD主要技术参数：

显示容量:16×2个字符 ；

芯片工作电压:4.5—5.5V；

工作电流:2.0mA(5.0V)；

模块最佳工作电压:5.0V；

字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。

引脚功能说明：

1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表2所示:

表2 引脚接口说明