基于STC89C52單片機的硬幣電子秤——2020科創杯

人生實苦，要和甜的人在一起~要多笑一笑哦，不管遇到什么困難，都不要愁眉苦臉，因為你不知道誰會愛上你的笑容嘻嘻嘻

emmm之所以說這句話是因為這次的比賽我們隊差一分拿獎，著實遺憾，不過這也凸顯出我平常一個不好的習慣，就是完成了就覺得自己做得很好了（其實真的很菜），沒有細致地思考還有哪些地方可以做得更好，我還有一個壞毛病，就是總希望趕緊把這個做完，時間趕緊過去，而沒有把重點放在自己是否學到了知識上~吸取教訓，繼續加油！

Q1：什么是硬幣電子秤？

A1：你覺得呢

首先它要是一個電子秤，一個普通的電子秤具有的功能有：稱重、顯示重量，而本文所說的硬幣電子秤是專為硬幣設計的，它不僅可以顯示硬幣的總重量，還可以顯示硬幣面值以及硬幣個數，所以會多了個按鍵部分的操作哦！

Q2：硬幣電子秤實作的思路是什么？

A2：從我們要實作的功能入手，思考需要用到什么模塊

首先它要具有稱重功能，就必須要有稱重傳感器，其次要有顯示功能，可以用LCD或者數碼管顯示，具體的思路如下：

本系統的設計主要從硬體電路設計，軟體編程除錯，實物焊接除錯三部分進行詳細闡述，硬體電路主要是基于單片機STC89C52為核心的控制單元實作資料的處理，采用壓力傳感器對資料進行采集，電子秤專用24位AD轉換芯片HX711對傳感器采集到的模擬量進行AD轉換，轉換后的資料送到單片機進行處理顯示，資料顯示由LCD1602液晶實作，其中顯示部分還包含了重要的按鍵部分，本文通過按鍵來設定硬幣的面值和單個重量，并將通過壓力傳感器得到的數值進行各部分模塊的處理后得到的總重量除以通過按鍵設定的硬幣面值，即可得到硬幣的數量及其面值，在LCD1602上顯示硬幣的總重量、硬幣的個數以及面值，

Q3：為啥我們選了STC89C52而不是STC89C51?

A3：在控制器的選擇上，我們選擇了STC89C52而不是STC89C51:

52是51基礎上衍生出來的增強產品，事實上52內核現在是實際應用的主流，

主要差別在于

——內部ROM增加了4K，總計8K，相應的如果外擴程式存盤器，則從2000H開始從外部取指，
——增加了128位元組的內部RAM，地址從80H到FFH，使用時這128位元組地址因為與特殊功能暫存器地址重疊，所以只能采用間接尋址的方式讀寫，
——增加了定時器2，而且該定時器也可用作波特率發生器，具備16位自動重裝載和捕獲能力，
——相應的增加了定時器2中斷，
——增加了有關定時器2的特殊功能暫存器T2MOD、T2CON、RCAP2L、RCAP2H、TH2、TL2等，還有諸如T2、ET2等控制位 其它方面均與51一致，

Q4：為啥我們選擇了LCD1602而不是數碼管？

A4：

方案一：采用LED數碼管，價格適中，要顯示比較多的數字時數碼管的使用必然會增多，連線方面會很麻煩，編程上也會相應的復雜，考慮到效率的因素不采用該方案，

方案二：采用點陣式數碼管，它由8行8列發光二級管組成，在很多場合可以看到這種顯示方式，以點陣式來顯示文字有優勢，但顯示數字存在一定的劣勢，既不夠直觀也會顯得有點浪費，本設計需要顯示硬幣的重量和數量，都是數字，綜合考慮各種因素排除這種方案，

方案三：采用LCD1602液晶顯示屏，液晶顯示屏顯示的功能強大，可顯示大量文字，圖形，顯示多樣，清晰可見，可以顯示32個字符，

綜上所述，LCD1602是本設計的驅動顯示模塊的最佳選擇，

Q5：為啥我們選擇了HX711而不是普通AD芯片？

A5：

方案一：普通AD芯片無信號放大功能，若采用此芯片，還需要在壓力傳感器與AD模數轉換中間加上信號放大處理，考慮到效率和精度的因素不采用該方案，

方案二：HX711是一款專為高精度電子秤而設計的24位A/D轉換器芯片，與同型別其它芯片相比，該芯片集成了包括穩壓電源、片內時鐘振蕩器等其它同型別芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、回應速度快、抗干擾性強等優點，降低了電子秤的整機成本，提高了整機的性能和可靠性，該芯片與后端MCU 芯片的介面和編程非常簡單，所有控制信號由管腳驅動，無需對芯片內部的暫存器編程，輸入選擇開關可任意選取通道A 或通道B，與其內部的低噪聲可編程放大器相連，通道A 的可編程增益為128 或64，對應的滿額度差分輸入信號幅值分別為±20mV或±40mV，通道B 則為固定的64 增益，用于系統引數檢測，芯片內提供的穩壓電源可以直接向外部傳感器和芯片內的A/D 轉換器提供電源，系統板上無需另外的模擬電源，芯片內的時鐘振蕩器不需要任何外接器件，上電自動復位功能簡化了開機的初始化程序，

Q6：引數計算？？？

A6：

——壓力傳感器的電壓和重力的轉換關系：
滿量程輸出電壓=激勵電壓*靈敏度 1.0mv/v
例如：供電電壓是 5v 乘以靈敏度 1.0mv/v=滿量程 5mv，
相當于有 5Kg 重力產生時候產生 5mV 的電壓，

——HX711模塊的供電電壓的計算：
HX711 模塊 A 通道帶有 128 倍信號增益，可以將 5mV 的電壓放大 128 倍，然后采樣輸 出 24bit AD 轉換的值，單片機通過指定時序將 24bit 資料讀出， HX711 可以在產生 VAVDD 和 AGND 電壓，即 HX711 模塊上的 E+和 E-電壓， 該電壓通過 VAVDD=VBG(R1 +R2 )/R2 計算，
VBG 為模塊兒基準電壓 1.25v，且R1 = 20K,R2 = 8.2K ，因此得出 VAVDD = 4.3V
（為了降低功耗，該電壓只在采樣時刻才有輸出，因此用萬用表讀取的值可能低于 4.3v，因為萬用表測量的是有效值，）

——將AD值反向轉換為重力值，
假設重力為 A Kg，（x<5Kg）,測量出來的 AD 值為 y
傳感器輸出，發送給 AD 模塊兒的電壓為 A Kg * 4.3mV / 5Kg = 0.86A mV
經過 128 倍增益后為 128 * 0.86A = 110.08AmV轉換為 24bit 數字信號為 110.08A mV * 224 / 4.3V = 429496.7296A
所以 y = 429496.7296A
因此得出 A = y / 429496.7296 g
所以得出程式中計算公式
Weight_Shiwu = (unsigned long)((float)Weight_Shiwu/429.5);
特別注意：
因為不同的傳感器斜率特性曲線不是完全一樣，因此，每一個傳感器需要矯正這里的 429.5 這個除數，才能達到精度很高，
修改以下部分代碼用于校準（該段程式在 main.c 最上面）
#define GapValue 430
當發現測驗出來的重量偏大時，增加該數值， 如果測驗出來的重量偏小時，減小改數值，

注意：調引數時要用砝碼或者其他的精確質量的物體，比如我們用了50g的鐵片，盡量不要用硬幣，會由于生銹等原因誤差會比較大！

Q7：怎么實作顯示硬幣面值的？

A7：通過按鍵改變設定面值并通過LCD顯示出來

按鍵的輸入功能有去皮即去除開始容器的重量和設定硬幣的面值資訊如1角，5角和1元，因此在此處直接采用獨立按鍵即可，

四個獨立按鍵分別代表去皮，三種硬幣面值的確定（1角，5角，1元）一端接地，一端接
P3^2
P3^3
P3^4口
通過檢測I/O口的改變來確定此時稱重硬幣的重量和面值

Q8：最終的顯示效果怎么樣，有無實物圖？

A8：強烈建議用藍色顯示屏~

Q9：代碼呢？電路圖呢？

硬幣電子秤的實作

點個贊再走？