在生活中，物品的质量起到了决定性诱因，通过检测质量而决定它自身的价值。在古代，为了对数目的改变进行估测，使用土制用具来对产品交换进行估测。随着时代的推移，秤也渐渐出现在世人的眼前。依据考古研究，最早出现的检测仪器出土于古希腊，而最早出现的等臂天平也来自埃及的一座古老墓地中。秤是家家户户都能用到的工具，电子秤的发展，也意味着旧式的秤落下了时代的序幕。制做简单、智能的电子秤无疑是人们的第一选择，电子秤在市场方面也具有极大的市场价值。
本章通过介绍电子秤的发展历程，探讨了简易和智能化电子秤的意义，介绍了课题研究背景、电子秤技术等。
1概述课题背景
相对于传统的计量设备，诸如：吊秤、杆秤、台秤、案秤、弹簧秤和托盘天平等，这种计量设备都具有很高的计量效率，但是这类称的计量精度都普遍不太高，而且随着使用时间的加长，其使用上去也十分不稳定。为此，设计一款基于单片机的电子秤，在满足计量要求而且计量精度高的应用须要的同时，降低超重报案、去皮、计算总物品的重量和价钱，可以满足使用者日常的应用须要，也可以提升工作效率。
1.2电子秤发展现况和发展趋势
发展现况：当前电子秤的发展，电子秤被应用于商业电子秤怎么用和计算，工业等行业，现在，电子秤越来越多的应用到数据估算中，使现今的称量工艺成为工业、物品运输、收货业务和商业等方面中不可或缺的诱因。
电子秤的种类多种多样，但是还涉入到交易结算和大量顾客的利益，因而成为了各个国家关注和注重的对象，并被称为是各国强制管理的法定计量工具。电子秤是手动化称重控制和贸易计量的重要手段，在强化各企管理、生产、贸易结算，运输、贸易和研究方面都起到了决定性诱因。
发展趋势：当前的电子秤发展现况随着科技的不断进步，人们也渐渐代替了往年旧式的秤，现在的电子秤是由传感感应，用仪器数字显示的。电子秤是机械、电子、仪器的集合，具有多种功能可选、称重质量确切、快速称重、稳定可靠等特点，代表了电子衡器的发展迈向。电子秤属于日用衡器，是劳动密集型产品。
2系统方案与功能指标系统方案
本系统采用芯片为主要控制单元，并配有单片机最小系统，由复位模块，晶振模块，电源电路模块，构成了一个最小的主控系统。主控系统以4×4矩阵按键作为基于单片机的电子秤系统的控制输入模块；以液晶显示模块作为单片机为核心的电子秤系统输出显示模块；5KG压力传感作为基于单片机的电子秤系统的物品重量模拟量采集模块；以HX711模块作为AD模数转换模块，把读取到的物品重量AD值传给芯片，再通过相关数据公式转换，把物体的实际重量和物品数目单价通过液晶显示模块显示下来。基于单片机的电子秤系统的硬件设计图如图2-1所示。
图2-1系统硬件总体设计框图
任务指标系统元件选型及参数介绍主控芯片选择
基于单片机的电子秤系统主控芯片采用的是STC公司研制的直插40脚芯片。芯片是STC公司研制的新一代中型单片机，其在软件和硬件方面与MCS-51系列的单片机完全兼容，甚至更强，这类单片机将多功能8位CPU和闪动储存器组合在单个芯片中，这个类型的单片机也抗干能力很强，数据传输速度快，具备高性能的同时，其帧率也低，为好多嵌入式控制系统提供了一个性价比高的方案。
STC公司研制的芯片特征：①52芯片可以在宽电源电流2.7V~6V的电流范围内工作，以及可以在宽湿度环境-40°C~85°C的水温范围内进行工作；②52芯片可以处于全静态工作模式，可以工作在0Hz~24Hz之间的频度范围；③52芯片在指令系统和管脚方面与MCS-51系列的微处理器之间具有挺好的一致性，这就意味着MCS-51系列的微处理器可以在52芯片中直接使用；⑤52芯片支持可以五级加密的程序储存器；⑥52芯片不支持ALE输出；⑦52芯片具有电压保护功能，还能在4kv范围内对脉冲进行干涉。
STC公司研制的芯片同时也具备特别丰富的资源：①芯片内部拥有128×8位的RAM；②芯片拥有32个可以支持单向输入输出的串行引脚（P0、P1、P2和P3的8位I/O端口。P0端口有三态，分别是：高阻，高电平，低电平。P1端口是专门供使用者使用的端口，是一个准单向端口；当系统扩充时，P2端口是芯片的高8位，不做外部扩充时，也是准单向口；③芯片拥有两个16位的定时器和两个16位的计数器；④芯片拥有5个中断源电子秤怎么用和计算，两级中断优先级；⑤芯片具有异步通讯插口等多种资源，支持全双工。
为此，单片机芯片成为了以MCU为核心的电子秤系统的主要控制芯片。直插芯片实物图如3-1所示。
3.2显示模块选择
按照自己目前所了解的相关电子元元件初步觉得以下两种的显示方案适宜作为基于单片机的电子秤系统的显示模块：
方案1：
使用数码管显示模块作为基于单片机的电子秤系统输出显示模块，数码管显示模块是一种已集成的驱动器，LED驱动通过3线串行传输数据，可与MCU直接相连，使用者可轻松调整其内部参数，完成多个LED显示。整个数码管显示模块的四线串行插口可以级联多个数码管显示模块，达到多个数码管同时使用还不占用芯片资源的用处。
数码管显示模块可以工作在0°C~70°C的水温范围。数码管显示模块实物图如图3-2所示。
方案2：
芯片使用方式都是相同的，LCD显示作为基于单片机的电子秤系统输出显示模块，液晶显示模块作为各种单片机实物设计的常用显示屏，是一种专门用于显示单元、字母和符号等的显示屏，表示LCD能显示的内容为16×2，也就是说显示模块可以显示两行字符，每一行字符可以显示16个字符；的LCD模块的读写操作、显示屏和光标操作均由程序控制（1表示高，0表示低）。
液晶模块实物如图3-3所示。
方案3：
使用液晶显示模块作为基于单片机的电子秤系统输出显示模块，液晶显示模块和液晶显示模块一样是各种单片机实物设计的常用显示屏。液晶显示模块也是点阵式液晶显示模块，其由12864个液晶显示点组成一个128列×64行的阵列，每一个点都对应这一个二补码数。
液晶显示模块的各项参数：其工作电流在+3.3V~+5.5V之间；显示帧率为128×64点；液晶显示模块内部自带汉字字库，提供8192个16×16的点阵汉字（支持简体字）；液晶模块内部存在128个16×8点阵字符；液晶显示模块支持的时钟频度可达2MHz；液晶显示模块支持STN、半透和正显等显示方法；支持1/和1/5BIAS驱动形式；液晶显示模块支持串行和并行等通讯方法。液晶显示模块实物如图3-4所示。
最后，通过三个方案的显示模块进行对比，数码管显示模块只能显示数字、一些常用的字母以及某些字符；液晶显示模块可以显示大多数的数字、字母和符号等；液晶显示模块可以显示数字、字母和英文。结合实际并结合自身的能力，从性价比和使用角度考虑，觉得液晶显示模块更适宜当前基于单片机的电子秤系统课题的须要，并且液晶显示模块可以显示16×8的字符，也能更好的满足电子制做者的需求，所以基于单片机的电子秤系统选用液晶显示模块作为输出显示模块。
压力传感
对于基于单片机的电子秤系统的重力检测方案，通过查资料和相关文献了解了压力传感，基于单片机的电子秤系统采用的是5Kg的压力传感。基于单片机的电子秤系统使用的是5Kg的压力传感的支架半径为10cm，半径包含托盘半径；5Kg的压力传感的电流为3.3V或5V；最大量程可达5Kg。所使用的压力传感容积小，重量也很轻，结构也简单，使用也非常可靠。5Kg的压力传感实物如图3-5所示。
采集模块选择
对于基于单片机的电子秤系统的重力AD数据采集方案，通过查资料和相关文献了解了，基于单片机的电子秤系统采用的是与5Kg的压力传感相配套的HX711模块。
HX711芯片是一款由海芯科技研制的专为电子称而设计的高精度的24位A/D转换芯片。HX711模块使用并口通信线是由SCK引脚和DT引脚组成，其可以拿来数据输出，同时也是拿来选择讯号输入通道和增益大小的引脚，比如当DT引脚使能为高电平时，说明模块的A/D转换器还未打算好输出数据等。HX711模块集成了稳压电源、片内时钟振荡器等芯片须要的外围电路，相对于其他同类型的模块，HX711芯片提供了可以提升整个系统的性能和可靠性。
HX711模块的重要电气参数：①HX711模块的满额度差分输入范围为：±0.5V；②输入串扰电流范围在AGND+1.2V，AVDD-1.3V；③输出的数据二补码进制编码在~之内；④模块输入串扰讯号的抑制比是100dB；⑤输出参考电流为1.25V。
HX711模块的特征：①HX711模块可以选择两路差分输入；②HX711模块由片内低噪音可编程放大器，可选增益有32、64和128；③HX711模块内部的稳压电路可以直接向外部传感和A/D转换器提供电源；④片内的时钟振荡器无需任何外接家电，必要时也可以接外部时钟；⑤HX711模块上电手动复位；⑥HX711模块支持10Hz或则60Hz的输出数据速度；⑦HX711模块可以同步抑制50Hz和60Hz的电源干扰；⑧HX711模块可以工作在2.6V~5.5V的电流范围和-40°C~+85°C的水温范围。
HX711模块实物图如图3-6所示。
图3-6HX711模块实物图
系统硬件电路设计主控系统电路
主控电路由直插芯片、DC-5V开关电路、电源指示灯模块、复位电路、起振电路组成一个最小系统。复位电路采用了一个10K直插内阻和一个10uF的铝电解电容，由此可以估算出系统的复位时间为T=RC=10ms；起振电路采用的是12MHz的晶振芯片和两个30pF的独石电容组成，选择晶振12MHz是由于其才能确切的界定时钟频度，与并口通讯的码率有很大的关系，其参数对于较高的码率估算比较确切，12MHz晶振对于芯片的定时器来说也有很大的影响，由于用其估算的的定时器年率都是整数的，假如使用12MHz的晶振，对于码率的估算和定时器的终值估算都存在一定的变差，并且在偏差范围内；同时电源指示灯是拿来提示整个主控系统有没有正常工作，以及独立的程序烧录插口，便捷在编程过程中对系统程序进行烧录和擦除；DC-5V开关电路使用一个DC-5V电源插口，再接一个开关作为系统的电源开关，用以控制整个系统的电源输入，便捷使用前后的断电和上电。主控系统电路如图4-1所示。
图4-1主控系统电路图
采集电路
AD采集电路使用的是5Kg压力传感和5Kg压力传感相配套的HX711模块，HX711模块使用串行的形式和单片机进行通讯和联接。单片机通过给HX711模块时钟讯号，HX711模块收到讯号都会正常工作，当给5Kg压力传感放上一定重量的物品，传感采集的模拟量传给HX711模块，HX711模块内部的放大电路会把采集到的模拟量进一步放大，再放大的模拟量进行模/数转换得到AD值，HX711模块借助数据线把AD数值传给芯片，芯片把读取到的AD值在内部借助转换公式再把AD值进行重量转换就可以到得物品的实际重量。
AD采集电路联接电路如图4-2所示。
图4-2AD采集电路联接电路图
矩阵按键电路
矩阵按键电路采用的是4×4矩阵按键，通过并行与芯片的P3端口进行联接，芯片内部仍然使用端口电平进行列/行扫描能够读取那种按钮按下。使用4×4矩阵按键是由于可以使用多个按钮设定不同的功能，便捷可以输入不同的数值和实现不同的键盘功能。4×4矩阵按键联接电路如图4-3所示。
图4-34×4矩阵按键联接电路图
显示电路
液晶显示模块采用总线并行形式与单片机通讯。通过剖析液晶显示模块读写操作时序图，写指令时只要单片机给液晶显示模块的RS端使能高电平、RW和EN端使能为低电平，就可以把指令数据送到D0~D7；写数据时；写数据时：液晶显示模块的RS、RW和EN都要使能为低电平，就可以把数据送到D0~D7用以显示下来。同时要给液晶显示模块的对比度
引脚接上一个电位器，用于调节液晶显示器对比度。12864显示联接电路如4-4所示。
图4-4显示联接电路图
