基于單片機(jī)開發(fā)設(shè)計的廚房秤方案

　隨著科技和社會發(fā)展，人們的生活發(fā)生日新月異的變化，生活品質(zhì)也在不斷提高，廚房秤更新?lián)Q代的速度更是驚人，由以前沉重復(fù)雜變的靈活小巧，精度也不斷提高，最主要的是成為家家戶戶必不可少可靠的稱量工具，由于它的功能越來越豐富，越來越人性化，得到了廣大人民群眾的青睞，大街小巷都能發(fā)現(xiàn)它的身影。通過基于單片機(jī)的高精度廚房秤設(shè)計，又進(jìn)一步的完善了傳統(tǒng)廚房秤所存在的不足，更加方便了人們的生活。

廚房秤是配備有電子設(shè)備的秤。由于它們種類繁多，涉及貿(mào)易結(jié)算和保護(hù)消費者利益，因此受到世界各國政府的廣泛關(guān)注和重視。它被確定為該國希望強(qiáng)加的法律衡量工具。目前廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、手工業(yè)等領(lǐng)域，與人們的生活利益息息相關(guān)。隨著電子信息技術(shù)和高精度測量等技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的測量工具在形式、智能化、便攜性和準(zhǔn)確性等方面已經(jīng)不能滿足要求。只有不斷改進(jìn)和改進(jìn)設(shè)備，提高性價比，才能得到消費者和廣大公眾的認(rèn)可和青睞。

1系統(tǒng)功能描述及方案設(shè)計

1.1功能描述

（1）使用高精度的壓力傳感器使其測量范圍為精確到0-10千克。

（2）運用具有24位的轉(zhuǎn)換芯片對來自傳感器的信號實行轉(zhuǎn)換。

（3）單片機(jī)主要控制芯片為CSU8RP1186單片機(jī)，用于實現(xiàn)稱重等功能。

（4）帶超范圍報警功能塊，配蜂鳴器和LED燈完成報警。

（5）系統(tǒng)采用USB供電。

1.2系統(tǒng)方案設(shè)計

整個系統(tǒng)由五個模塊，稱重傳感器模塊，A/D轉(zhuǎn)換器模塊，LED顯示模塊，矩陣鍵盤模塊和傳感器模塊。系統(tǒng)硬件電路包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，LED模塊和傳感器模塊;軟件模塊可分為一個主程序模塊，一A/D轉(zhuǎn)換模塊和液晶顯示模塊。首先，由壓力變化所產(chǎn)生的電壓信號被測力傳感器收集，該模擬信號轉(zhuǎn)換成A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號，數(shù)字信號被發(fā)送到單芯片微型計算機(jī)，單芯片進(jìn)行相應(yīng)的處理。該過程控制液晶顯示器，然后顯示的信息要顯示給用戶。

2硬件設(shè)計

首先，利用重量傳感器對被測物體進(jìn)行檢測，并輸出電壓信號。該傳感器對信號進(jìn)行分析、調(diào)理和轉(zhuǎn)換。單片機(jī)采集測量數(shù)據(jù)，計算并輸出，然后將數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上。當(dāng)獲得被測物品的質(zhì)量后，用戶通過鍵盤輸入該物品的單價，該物品的總價則會在廚房秤上出現(xiàn)。供電系統(tǒng)會給單片機(jī)、電路和傳感器供電，保證正常運行。

2.1稱重傳感器模塊

電阻應(yīng)變式稱重傳感器是彈性物體在外力作用下發(fā)生彈性變形，它的電阻應(yīng)變儀也一起變形，而應(yīng)變表的電阻值在應(yīng)變表變形后發(fā)生變化，由于應(yīng)變表在平衡橋型的情況下是連接在一起的，應(yīng)變表的電阻值的變化會導(dǎo)致橋梁不平衡，而信號是從表面輸出的，從而完成了將外力轉(zhuǎn)化為信號的過程[2]。

2.2 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計模塊

通過稱重傳感器電路將物品的重量信息轉(zhuǎn)換為電壓信號后，得到的信號屬于模擬信號。模擬信號只能被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號之后被提供給MCU（單片機(jī)）MCU（單片機(jī)）處理該數(shù)字信號。因此，模擬量必須輸入到微控制器進(jìn)行處理，并且執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。輸出電壓信號在使用前必須放大，因為應(yīng)變片本身變形小，輸出電壓信號變化不大，直接使用不方便。在此過程中，放大器電路的精度、穩(wěn)定性和A/D轉(zhuǎn)換精度直接影響廚房秤的稱重精度、反應(yīng)時間等。

2.3 LCD模塊

此廚房秤是以顯示屏來呈現(xiàn)稱重的結(jié)果。為了更直觀、方便、清晰地顯示稱重信息，采用了高亮度液晶顯示和漢字顯示功能。重量、單價、商品數(shù)量等信息更詳細(xì)、清晰地顯示在一個顯示屏上，用戶可根據(jù)需要通過“單位”開關(guān)按鈕在“公斤”、“斤”、“千克”、“克”之間進(jìn)行切換。

2.4傳感器模塊

稱重傳感器在廚房秤中占有十分重要的位置，被喻為廚房秤的心臟部件，它的性能好壞很大程度上決定了廚房秤的精確度和穩(wěn)定性本設(shè)計采用電阻應(yīng)變式電阻應(yīng)變式稱重傳感器包括兩個主要部分，一個是彈性敏感元件：利用它將被測的重量轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值;另一個是電阻應(yīng)變計：它作為傳感元件將彈性體的應(yīng)變，同步地轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。電阻應(yīng)變片所感受的機(jī)械應(yīng)變量一般為10–6–10–2，隨之而產(chǎn)生的電阻變化率也大約在10–6–10–2數(shù)量級之間。這樣小的電阻變化用一般測量電阻的儀表很難測出，必須采用一定形式的測量電路將微小的電阻變化率轉(zhuǎn)變成電壓或電流的變化，才能用二次儀表顯示出來。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中通過橋式電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓變化[5]。

3系統(tǒng)軟件

3.1軟件設(shè)計

為了方便廚房秤設(shè)計的一系列要求完成，程序設(shè)計采用從上到下、模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計，逐步實現(xiàn)每一個功能，各功能間相互獨立，模塊與模塊間都能相互協(xié)調(diào)配合完成任務(wù)，用以實現(xiàn)具體的功能。軟件部分用于執(zhí)行初始化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理、按鍵測試以及顯示數(shù)據(jù)等操作。主程序初始化系統(tǒng)，子程序模塊化結(jié)構(gòu)方便A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理和LCD顯示模塊的檢測和調(diào)試。系統(tǒng)初始化后，按鍵檢測重物，直到完成測試，整個操作過程中，程序以有序協(xié)調(diào)的方式實現(xiàn)廚房秤的功能。