基于单片机的去皮计价与超重报警电子秤设计与实现_电路方案

基于单片机的去皮计价与超重报警电子秤设计与实现

1. 系统功能概述

本设计以单片机为核心控制器，构建了一个具有去皮计价与超重报警功能的智能电子秤系统。系统通过高精度称重传感器采集重量信号，经放大与模数转换后由单片机处理，实现重量测量、去皮计算、价格计算与报警提示等功能。该系统在传统电子秤的基础上增加了智能化的参数设置、自动判断与交互显示功能，具有较高的实用价值与技术可扩展性，广泛适用于超市称重结算、小型工业测量及实验仪器等领域。

系统主要功能包括：

重量测量功能：利用高精度 HX711称重传感器模块，实现0~10kg范围内的重量测量，确保数据的准确性与稳定性。
去皮功能：通过按键操作实现容器去皮，自动将当前重量设置为零点，以便后续称量显示净重。
价格计算功能：用户可通过按键输入商品单价，系统自动计算并显示总价，实现智能计价功能。
液晶显示与交互功能：采用 128×64汉字液晶屏 实时显示重量、单价、金额及系统状态信息，交互友好直观。
超重报警功能：当检测重量超过设定上限时，系统自动启动蜂鸣器与指示灯报警，提示超载风险。

本系统具有高精度、高可靠性、操作便捷、可视化程度高等特点，特别适用于对称重结果与价格显示要求较高的场景。

点击链接下载资料：https://download.csdn.net/download/m0_51061483/92081456

2. 系统电路设计

整个系统由以下几个功能模块构成：

单片机最小系统模块
称重采集模块（HX711）
按键输入与去皮设置模块
显示模块（12864液晶屏）
报警模块（蜂鸣器+LED）
电源模块

各模块之间通过总线信号相互连接，形成完整的信号采集、处理与输出体系。

2.1 单片机最小系统模块

本系统选用 STC 89C52单片机 作为主控芯片。该芯片基于MCS-51内核，具有较强的运算能力和良好的外围接口资源，内部含有丰富的I/O端口，可满足多模块控制需求。
最小系统电路主要包括以下部分：

晶振电路：采用12MHz晶振，确保系统稳定运行；
复位电路：使用RC复位结构，系统上电自动复位；
电源输入与稳压电路：通过7805芯片提供稳定的+5V电源供整个系统使用；
I/O分配设计：P1口用于连接HX711信号输入，P2口连接LCD12864，P3口用于按键和报警控制。

单片机在系统中承担“中枢”功能，负责重量数据的采集、滤波、运算、显示控制以及报警逻辑判断。

2.2 称重采集模块（HX711）

称重信号的采集是整个系统的核心部分。为实现高精度测量，本系统采用 HX711高精度24位A/D转换模块，其与应变式称重传感器配合使用，能够实现稳定的微小信号采集。

HX711模块的主要特点如下：

24位精度A/D转换；
内置可编程增益放大器（32、64、128倍可选）；
支持双通道输入；
采用两线串行接口（PD_SCK与DOUT），通信简洁可靠。

传感器将机械变形转换为电信号，经HX711放大与模数转换后输出数字信号。单片机通过时钟脉冲读取数据，并对结果进行平均滤波，以消除抖动和噪声干扰，从而获得精准的重量值。

在设计中，HX711的PD_SCK引脚接P1.0，DOUT引脚接P1.1。模块输出的数字信号经过处理后再由单片机计算出实际重量值。

2.3 按键输入与去皮设置模块

系统通过按键实现人机交互操作，包括去皮、单价设置和确认输入三大功能。

主要按键功能如下：

TARE（去皮键）：将当前称重值设为零点，实现容器重量的自动去除；
SET（设置键）：进入单价输入模式；
ADD（增加键）/SUB（减少键）：调整单价数值；
OK（确认键）：确认输入并返回主界面。

按键电路采用独立式接法，每个按键对应一个独立I/O口，并配有上拉电阻，程序中通过延时消抖技术实现可靠识别。

2.4 显示模块（12864液晶显示屏）

显示模块采用 128×64汉字液晶屏，具备显示字符、图形及汉字的能力，适合展示重量、单价与金额等多参数信息。
LCD通过并行通信方式与单片机连接，RS、RW、EN控制信号分别连接P2口的低三位。

显示界面设计简洁直观，典型显示内容如下：

重量：2.356 kg
单价：12.00 元/kg
金额：28.27 元
状态：正常

当用户进行去皮操作或输入单价时，液晶会实时更新对应界面内容。

2.5 报警模块（蜂鸣器+LED）

为防止超载，本系统设计了声光报警模块。
当称重值超过系统设定上限（如10kg）时，蜂鸣器发出报警声，同时红色LED闪烁提示。报警电路由三极管驱动，能够提供足够电流驱动蜂鸣器与LED灯。
报警阈值可在程序中修改，系统可通过设置不同的安全等级应用于多种环境。

2.6 电源模块

系统使用直流5V供电。对于HX711与液晶模块，为确保测量精度与显示稳定性，电源模块增加滤波电容（100μF+0.1μF并联）。
当输入电源波动较大时，系统也能保持稳定运行，防止ADC采样误差与LCD闪烁现象。

3. 系统程序设计

程序设计是系统实现的核心部分，主要包括数据采集、滤波处理、按键操作、去皮逻辑、价格计算、显示更新及报警控制等模块。

系统采用C语言在Keil环境下编写，使用模块化设计思想，提高代码的可读性与扩展性。

3.1 主程序设计

主程序负责系统初始化与主循环逻辑，包括称重采集、价格计算、报警检测与LCD更新显示。程序结构如下：

#include <reg52.h>
#include "lcd12864.h"
#include "hx711.h"
#include "key.h"

#define BEEP P3^7
#define LED  P3^6

float weight = 0;
float tare = 0;
float price = 0;
float total = 0;
float limit = 10.0;

void delay(unsigned int t) {
    while(t--);
}

void main() {
    LCD_Init();
    HX711_Init();
    Key_Init();
    LCD_ShowString(1,0,"智能电子秤系统");

    while(1) {
        weight = HX711_ReadWeight() - tare;
        if(weight < 0) weight = 0;
        total = weight * price;

        LCD_ShowWeight(weight);
        LCD_ShowPrice(price);
        LCD_ShowTotal(total);

        if(weight > limit) {
            BEEP = 1;
            LED = 1;
        } else {
            BEEP = 0;
            LED = 0;
        }

        Key_Scan();
        delay(500);
    }
}

该程序在主循环中不断采样并更新LCD显示。当检测到超重时，立即触发报警逻辑。

3.2 称重采集模块程序（HX711驱动）

HX711通过两线接口与单片机通信，采用时钟同步方式读取24位数据。以下为典型采样函数：

#include <reg52.h>

sbit HX711_DOUT = P1^1;
sbit HX711_SCK  = P1^0;

void HX711_Init() {
    HX711_SCK = 0;
}

long HX711_Read() {
    unsigned long count;
    unsigned char i;
    HX711_DOUT = 1;
    delay(1);
    while(HX711_DOUT);
    for(i=0; i<24; i++) {
        HX711_SCK = 1;
        count = count << 1;
        HX711_SCK = 0;
        if(HX711_DOUT) count++;
    }
    HX711_SCK = 1;
    count ^= 0x800000;
    HX711_SCK = 0;
    return count;
}

float HX711_ReadWeight() {
    long data = HX711_Read();
    return (float)(data / 10000.0); // 转换为重量值
}

通过读取多次数据并取平均值，可有效消除噪声，提升称重稳定性。

3.3 按键处理与去皮逻辑模块

按键模块实现单价设置与去皮功能，代码如下：

#include <reg52.h>
#include "lcd12864.h"

extern float tare;
extern float price;

void Key_Scan() {
    if(P3_0 == 0) {     // 去皮键
        delay(1000);
        if(P3_0 == 0) tare = HX711_ReadWeight();
    }
    if(P3_1 == 0) {     // 设置单价
        delay(1000);
        if(P3_1 == 0) price += 0.5;
        if(price > 99.9) price = 0;
    }
}

用户按下去皮键后，当前称重值将被存储为容器重量，在显示时自动减去该值，从而实现净重计算。

3.4 显示模块程序

LCD显示模块用于显示重量、单价、总价与系统状态，显示函数如下：

void LCD_ShowWeight(float w) {
    LCD_SetXY(0,1);
    LCD_WriteString("重量:");
    LCD_ShowFloat(w,2);
    LCD_WriteString(" kg");
}

void LCD_ShowPrice(float p) {
    LCD_SetXY(0,2);
    LCD_WriteString("单价:");
    LCD_ShowFloat(p,2);
    LCD_WriteString(" 元/kg");
}

void LCD_ShowTotal(float t) {
    LCD_SetXY(0,3);
    LCD_WriteString("金额:");
    LCD_ShowFloat(t,2);
    LCD_WriteString(" 元");
}

该模块实现了动态刷新显示，使数据实时更新，保证用户操作的直观性。

3.5 报警模块程序

报警模块用于超重时的声光提示，代码如下：

void Alarm_Check(float weight) {
    if(weight > 10.0) {
        BEEP = 1;
        LED = 1;
        LCD_ShowString(0,0,"警告:超重!");
    } else {
        BEEP = 0;
        LED = 0;
    }
}

报警功能可根据需要调整阈值，并支持延时关闭或手动复位。

4. 系统总结

本系统通过STC89C52单片机与HX711高精度称重模块的配合，实现了重量检测、去皮、计价与报警等多项功能。系统结构清晰、精度高、可靠性强，适用于多种场合下的称重与计价任务。

主要特点总结如下：

测量精度高：HX711具备24位A/D转换精度，配合滤波算法能有效消除噪声干扰；
操作简便：按键设置直观，支持一键去皮与单价快速输入；
显示直观：汉字液晶界面信息清晰，实时更新数据；
报警功能完善：超重声光报警，保障系统使用安全；
可扩展性强：系统预留通信接口，可与上位机或无线模块结合，实现远程监控。

基于单片机的去皮计价与超重报警电子秤设计与实现

基于单片机的去皮计价与超重报警电子秤设计与实现

1. 系统功能概述

2. 系统电路设计

2.1 单片机最小系统模块

2.2 称重采集模块（HX711）

2.3 按键输入与去皮设置模块

2.4 显示模块（12864液晶显示屏）

2.5 报警模块（蜂鸣器+LED）

2.6 电源模块

3. 系统程序设计

3.1 主程序设计

3.2 称重采集模块程序（HX711驱动）

3.3 按键处理与去皮逻辑模块

3.4 显示模块程序

3.5 报警模块程序

4. 系统总结

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