2016年全国大学生电子设计竞赛
简易电子秤（D题）
高职组
摘要：系统以STC12LE5A60S2单片机为主控器，设计一款一个以电阻应变片为称重传感器的简易电子秤。该系统包括单片机主控模块、重量传感器模块、语音模块、键盘输入模块、显示模块、电源模块。重量传感器完成被测物体的重量信息采集；独立式按键设定被测物的单价；采用直流稳压输出电源5V和3V为系统提供工作电源。系统制作成本较低、工作性能稳定，能很好达到设计要求。
关键词：HX711、WTV020-SD语音模块。
目录
输入按键模块设计...................................................................................................................
1设计任务与要求
设计任务
设计并制作一个以电阻应变片为称重传感器的简易电子秤，电子秤的结构如下图1。所示。
技术指标
（1）电子秤可以数字显示被称物体的重量，单位克（g）；
（2）电子秤称重范围~500g；重量小于50g，称重误差小于；重量在50g及以上，称重误差小于1g。
（3）电子秤可以设置单价（元/克），可计算物品金额并实现金额累加。（4）电子秤具有去皮功能，去皮范围不超过100g
（5）其他。
（6）设计报告：
题目评析
根据设计要求，对题目评析如下：
本题的重点：
①设计合适的机械结构，选择适当的压片器。
②传感器灵敏度的选择。
本题的难点：
①减小测量误差。
2方案比较与选择
单片机模块选择
方案一：采用STC公司生产的STC12LE5A60S2芯片，这块单片机单指令周期而且是低压工作，满足对于SD卡的电平。
方案二：采用STC公司生产的STC89C252RC芯片，它的指令代码完全兼容传统8051且单片机程序编写简单、价格低廉。
对比两个方案，综合考虑系统需要，方案一能满足系统控制要求。
压力传感器选择
方案一：采用的是惠更斯电桥，当弹性承受载荷产生变形时，电阻应变片（转换元件）收到拉升或压缩应变片变形后，他的阻值将发生变化（增大或减小）。从而使电桥失去平衡，产生相应的差动信号，供后续电路测量和处理。
方案二：采用四个应变式压力体重传感器组成全桥电路，这样对压力的灵敏度将会比惠更斯电桥增加一倍以上，这样测量的精度将更加准确，而且机械滞后小、横向效应小以及本身体积小。
综合上述两种方案，我们采用全桥电路模型的压力传感器，称重范围为
5Kg，满足题目要求的1kg~5kg的测量范围。
和AD转换模块的选取
方案一：采用精密仪放对压力转换的模拟信号进行固定增益放大,然后外接高精度的AD模块对其进行AD转换成数字信号交给单片机进行处理。
方案二：采用集成芯片HX711，其内部自PGA和24位AD,24位的精度完全能够准确的分辨出题设中的1g的精度变化。
综上所述，我们选取方案二,因为方案二采用的集成芯片不但简单而且高效，相比方案一节省了很多电路的调试时间而且降低了实物制作的面积。
语音模块选择
方案一：采用WTV020-SD语音模块,它是一款可重复擦写语音内容的大容量存储类型的语音模块。
方案二：采用WT588D语音模块，芯片功能强大，但是价格较高。
综合上述两种方案我们最终选取方案一，此方案能够满足系统的要求而且性价比较高。
输入按键模块选择
方案一：采用按键矩阵的方式，这样可以大大减少I/O口的使用同时增加I/O口的复用。
方案二：采用单独的按键控制，这样的优点是程序代码简单，但是因为实际所需要的按键过多，这样就增加了单片机I/O口的使用。
综合上述两种方案我们最终选取方案一，此方案使我们能够减少单片机
I/O口的使用，节省了I/O资源。
电源模块选择
方案一：采用直流稳压电源。线性稳压电源制作简单，输出稳定，但价格较高。
方案二：采用开关电源。开关电源功率大，效率高，性价比相对较高
综合考虑，方案二可以满足系统要求。
显示模块选择
方案一：采用LED1602显示屏，它的优点是其外围电路简单，程序代码简单，缺点是显示范围小不支持中文显示。
方案二：采用LCD12864显示屏，它显示范围大且支持中文显示。
综合考虑，我们选择了方案二，因为它支持中文显示可以满足系统要求。
3电路系统与程序设计
系统总体设计
选择STC12LE5A60S2作为主控MCU，通过独立按键来设定被测物体的单价，单片机通过重量传感器采集重量信息，通过语言模块提示和LCD12864液晶进行实时显示数据。系统硬件总体框图如所示：
图：系统硬件总体框图
单片机最小系统设计
STC12LE5A60S2单片机最小系统，就是使单片机正常运行的最低配置：它有复位系统和时钟系统两个系统构成：
3)电源系统：VCC,和 GND引脚，供电电压.
STC12LE5A60S2单片机最小系统电路图如图所示。
图:
压力传感器模块电路图
压力传感器模块设计
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的外围电路如图所示
语言模块设计
WTV020-SD 语音模块原理图如图.
图: 单片机最小系统电路图
图: WTV020-SD 语音模块模块电路图
输入按键模块设计
矩阵按键控制模块的连接如图所示。
电源模块设计 电源模块用于为系统中各个部分提供稳定可靠的电压,电源
电路是一个设计中最关键的部分，各个模块要想正常工作都需要提供合适的电源。相应的电源模块的原理设计如图所示（输出5V 电源和3V 电压）。
显示模块设计
LCD-12864是一种图形点阵液晶显示。
LCD12864特性：工作电压为+5V±10% 显示内容：240×128点，可显示15个(/行)X8共120个(16×16点阵)的中文字符其接口电路如图所示。
图: LCD12864
电路图
图:电源模块电路图
图:输入按键模块电路图
