电子秤原理功能简介

电子组装与调试”预赛“电子秤”电路功能简介

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：

称重传感器 HL-8型 数据采集 部分 单片机 控制模块 电子称专用高精度高增益24位A/D转换芯片HX711 扩展的时钟模块 STC90C52RC 单片机 时钟模块 DS1302芯片 语音模块 电子秤专业芯片 扩展的语音报读模块 蜂鸣器 报警模块 4*4矩阵键盘 两个独立按键 点阵式1602型的LCD 人机交互界面

图1 系统硬件结构框图

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电子秤键盘面板：

7 4 1 0 电子日历时钟键盘面板：

设置 ＋ 8 5 2 语音重报 9 6 3 清除 去皮 置零 累计 计算 — 显示状态 语音报时 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。

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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

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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）。

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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：

X1，X2 32.768kHz晶振引脚 GND RST I/O SCLK VCC1 VCC2 图6 DS1302封装图 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；

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地 复位 数据输入/输出 串行时钟 电池引脚 主电源引脚

P3.0～P3.7:P3口8位准双向I/O口，占10～17脚； （2）控制口线

PSEN(29脚)：外部程序存储器读选通信号。

ALE/PROG(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。

EA图7 MAX232管脚图 图8 STC90C52RC管脚图

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。

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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: 编号 1 2 3 4 5 6 7 8

符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压 数据/命令选择 读/写选择 使能信号 数据 数据 编号 9 10 11 12 13 14 15 16 表2 引脚接口说明 符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK 引脚说明 数据 数据 数据 数据 数据 数据 背光源正极 背光源负极 第 7 页 共 9 页

四、电路原理图

图10 电子秤主板原理图

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