hx711简易电子秤设计论文解析

hx711简易电子秤设计论文解析内容摘要：

(3) 漂移 称重传感器也产生与时间相关的漂移。 目前常用的称重传感器有电阻应变式压力传感器、电容压力传感器、压电式压力传感器。 选用时应按稳定行、精度登记、寿命和安装环境要求考虑，其主要特点如下： (1) 电容式压力传感器稳定性较差，精度和灵敏度较高，寿命较短，对环境要求苛刻，不易长距离传输。 (2) 压电式压力传感器稳定性好，精度和灵敏度高，寿命长，但大量程的压力传感器尚待进一步研究。 (3) 电阻应变式压力传感器稳定性较好，精度和灵敏度较高，寿命较长，对电子科技大学成都学院微电子技术系工程系统报 告 4 测 量环境要求不太严格。 综上所述，选用电阻应变式压力传感器作为电子秤称重传感器是最为合适的。 电阻应变式压力传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，电阻应变片（转换元件）受到拉伸或压缩应变片变形后，它的阻值将发生变化（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。 电阻应变式传感器测量原理如图 2 所示。 图 2 电阻应变式传感器测量原理 当垂直正压力 P 作用于梁上时，梁产生形变，电阻应变片 R R3 受压弯拉伸，阻值增加； R R4 受压缩，阻值减小。 电桥失去平衡，产生不平衡电压，不平衡电压与作用在传感器上的载菏 P 成正比，从而将非电量转化成电量输出。 R R R3 和 R4 组成惠更斯电桥，将 2 对电阻应变片的阻值变化转变成输出电压，其工作原理如图 3 所示。 图 3 测量电桥原理 电子秤专用 24 位 AD 转换芯片 HX711 及其电路 HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的 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第 2 章 设计方案 5 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177。 20mV或177。 40mV。 通道 B 则为固定的 32 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。 HX711 内部方框图如图 4 所示。 其外部管脚如图 5 所示。 图 4 HX711 内部方框图 电子科技大学成都学院微电子技术系工程系统报 告 6 图 5 HX711 外部管脚图 图 5 为 HX711 芯片应用于计价秤的一个参考电路图。 该方案使用内部时钟振荡器 (XI=0)， 10Hz 的输出数据速率 (RATE=0)。 电源（ ～ ）直接取用与MCU 芯片相同的供电电源。 通道 A 与传感器相连，通道 B 通过片外分压电阻与电池相连，用于检测电池电压。 图 6 HX711 计价秤应用参考电路图 本课题设计的 HX711 电路如图 7 所示： 图 7 HX711 电路 第 2 章 设计方案 7 MCU 控制 (1) STC89C52 单片机概述 STC89C52 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟 /机器周期 (1T)的单片机，是高速 /低功耗 /超强抗干扰的新一代 8051 单片机，指令代码完全兼容传统 8051,但速度快 812 倍，内部集成 MAX810 专用复位电路。 (2) STC89C52 单片机特点 增强型 8051 CPU， 1T，单时钟 /机器周期，指令代码完全 兼容传统 8051 工作电压： （ 5V 单片机）；工作频率范围： 0～ 40MHz，相当于普通8051 的 0～ 80MHz；用户应用程序空间。 4K//8K/16k/32K/64K 字节；片上集成1280 字节 RAM；通用 I/O 口（ 32/36 个），复位后为准双向口 /弱上拉（普通 8051传统 I/O 口）； ISP（在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用编程器 /仿真器。 每个 I/O 口驱动能力均可达到 20mA，但整个芯片最大不要超过 120mA；可通过串口（ ）直接下载用户程序，数秒即可 完成一片；有 EEPROM功能；看门狗；内部集成 MAX810 专用复位电路（外部晶体 12M 以下时，复位脚可直接 1K 电阻到地）；时钟源：外部高精度晶体 /时钟，内部 R/C 振荡器；用户在下载用户程序时，可选择是使用内部 R/C 振荡器还是外部晶体 / 时钟；常温下内部 R/C 振荡器频率为： 单片机为： 11MHz ～ 17MHz；共 4 个 16 位定时器，两个与传统 8051 兼容的定时器 /计数器 ,16 位定时器 T0 和 T1，没有定时器 2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器 ,再加上 2 路 PCA 模块可再实现 2 个 16 位定时 器；外部中断 I/O 口 4 路 ,传统的下降沿中断或低电平触发中断 ,并新增支持上升沿中断的 PCA 模块， Power Down 模式可由外部中断唤醒；通用全双工异步串行口 (UART) ；工作温度范围： 40 ~ +85℃ (工业级 ) / 0 ~ 75℃(商业级 ) ；封装： PDIP40, PLCC44。 (3) STC89C52 单片机管脚及封装 STC89C52 单片机有多种封装形式，本设计中选用 40DIP 封装，其管脚定义如图 8 所示。 电子科技大学成都学院微电子技术系工程系统报 告 8 图 8 STC89C52 管脚图 本课题设计的电子秤的单片机应用电路如图 9 所示： 图 9 STC89C52 单片机电路 第 2 章 设计方案 9 图中 DOUT和 PDSCK为单片机与 HX711的 AD转换电路交换数据的通信线。 beep为蜂鸣器报警信号线， alert 为报警灯信号线， RXD 和 TXD 为串口通信线，也可以用于单片机程序的串行 ISP 下载。 电源模块 单片机及其传感器需要 供电，所以本系统采用 这颗三端线性稳压芯片作为来为整个系统提供一个稳定的电源。 图 231 电源模块 电子科技大学成都。