便攜式防水藍(lán)牙電子地磅設(shè)計(jì)

隨著無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外快遞業(yè)務(wù)中包裹的實(shí)時(shí)稱重需求，加上快遞物流過(guò)程中對(duì)物品調(diào)包、丟包現(xiàn)象的檢測(cè)，以及具有較大空氣濕度等場(chǎng)合的稱重，都亟需開(kāi)發(fā)一種便攜式的防水藍(lán)牙電子地磅。基于藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)，以單片機(jī)STC89C52為控制核心，外加數(shù)據(jù)采集、放大電路、鍵盤(pán)顯示、電源部件、防水外殼等，實(shí)現(xiàn)了一種便攜式的防水藍(lán)牙電子地磅的軟硬件設(shè)計(jì)。該電子秤具有便攜、壽命長(zhǎng)、防水、無(wú)線傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，具有一定推廣應(yīng)用價(jià)值。

0引言

電子地磅是一種利用傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的電子稱量裝置，它可以快速、連續(xù)、自動(dòng)、精準(zhǔn)地進(jìn)行稱量，并且能高效地消除人為方面的誤差。電子地磅已廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活、工商貿(mào)易、能源交通、冶金礦山、輕工食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、航空航天等不同領(lǐng)域。傳統(tǒng)的地磅主要是實(shí)現(xiàn)稱量實(shí)時(shí)獲取重量數(shù)據(jù)，而在一些具有RS232/以太網(wǎng)通信接口的電子地磅傳輸稱重?cái)?shù)據(jù)時(shí)由于采用電纜通信，因而具有電纜鋪設(shè)麻煩、移動(dòng)稱量不便的缺點(diǎn)。隨著無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)具有無(wú)線通信接口的電子地磅促進(jìn)數(shù)據(jù)通信向無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展，具有現(xiàn)實(shí)意義。特別是隨著國(guó)內(nèi)外快遞業(yè)務(wù)的發(fā)展。快遞包裹快遞包裹隨時(shí)隨地收發(fā)過(guò)程中的便捷稱重需求，快遞物流過(guò)程中對(duì)物品調(diào)包、丟包等現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)，以及具有較大空氣濕度等場(chǎng)合的稱重，都亟需開(kāi)發(fā)一種便攜式的防水藍(lán)牙電子地磅，該電子地磅的成功開(kāi)發(fā)將具有極大的社會(huì)應(yīng)用價(jià)值。

本文在藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，以單片機(jī)STC89C52為控制核心，外加數(shù)據(jù)采集、信號(hào)放大、鍵盤(pán)顯示、電源電路、防水外殼等實(shí)現(xiàn)了便攜式防水藍(lán)牙電子地磅設(shè)計(jì)，系統(tǒng)框架如圖1所示。其原理如下：當(dāng)被測(cè)重物加載在秤盤(pán)上時(shí)，位于秤盤(pán)下方的稱重傳感器將產(chǎn)生與被測(cè)載荷成正比的微弱電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換后送至單片機(jī)，單片機(jī)處理后由多位數(shù)碼管顯示被測(cè)物體的質(zhì)量，可通過(guò)薄膜矩陣鍵盤(pán)電路選擇電子地磅的不同功能和輸出單價(jià)等，重量數(shù)據(jù)等信息可實(shí)時(shí)顯示在LED模塊，并可通過(guò)藍(lán)牙接口無(wú)線傳送至終控電腦、手持平板電腦、PDA、Android等終端設(shè)備。

1.便攜式防水藍(lán)牙電子地磅硬件設(shè)計(jì)

1.1單片機(jī)核心板設(shè)計(jì)

 系統(tǒng)控制器選用51系列單片機(jī)STC89C52，具有8KB Flash存儲(chǔ)器，可通過(guò)USB串口適配器對(duì)單片機(jī)程序進(jìn)行下載及燒寫(xiě)。接口設(shè)計(jì)如下：P0.0—0.7為LED八段驅(qū)動(dòng)口，P1.0—1.2為LED驅(qū)動(dòng)芯片TA6932的數(shù)據(jù)通信口；P2.0—2.3為鍵盤(pán)的行線，P2.4—2.7、P1.3—1.4為鍵盤(pán)的列線；P1.5—1.6為AD數(shù)據(jù)接口，P1.6為報(bào)警接口；P3.0-3.1為藍(lán)牙通信接口。

1.2 稱重傳感器選擇

 電阻應(yīng)變式壓力傳感器具有穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、精度與靈敏度高等特點(diǎn)，因此選用的是電阻式應(yīng)變片鋁制壓力傳感器（最大40kg），其梁內(nèi)粘貼有多個(gè)應(yīng)變片組成的電橋，可自動(dòng)補(bǔ)償溫度變化帶來(lái)的影響，靈敏度是2.0±

1.3A/D轉(zhuǎn)換濾波電路設(shè)計(jì)

HX711是內(nèi)部集成有電壓電源、片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器的24位A/D轉(zhuǎn)換芯片，具有集成度高、內(nèi)置增益控制、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。HF711與單片機(jī)的連接十分簡(jiǎn)單，只需要時(shí)鐘和數(shù)據(jù)接口，工作電路如圖2所示。

1.4 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)

TA6932是LED驅(qū)動(dòng)控制專用電路，內(nèi)部集成了MCU接口、數(shù)據(jù)鎖存器、LED驅(qū)動(dòng)接口等。數(shù)碼管顯示電路由TA6932驅(qū)動(dòng)的16位共陰極數(shù)碼管組成。3組數(shù)碼管組分別顯示商品的重量（5位）、單價(jià)（5位）以及價(jià)格總額（6位）信息（其中重量數(shù)碼管組顯示的重量單位g，單價(jià)和總額單位是分）。

1.5薄膜矩陣鍵盤(pán)、報(bào)警電路設(shè)計(jì)

 便攜式防水藍(lán)牙電子地磅采用全密封粘貼4*6薄膜矩陣式鍵盤(pán)，有數(shù)字0~9，有清零、去皮、刪除、累加、多位存儲(chǔ)等功能按鍵，具防水防潮等功能。當(dāng)測(cè)量重量超過(guò)量程（30kg）時(shí)，便攜式防水藍(lán)牙地磅的報(bào)警接口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器鳴響，報(bào)警燈亮。

1.6藍(lán)牙通信接口設(shè)計(jì)

 藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是一種短距離無(wú)線通信技術(shù)，它能簡(jiǎn)化移動(dòng)設(shè)備與因特網(wǎng)之間以及移動(dòng)設(shè)備與移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信。從而使因特網(wǎng)與現(xiàn)代通信設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加快速與高效，為無(wú)線通信拓寬道路。散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)都支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間的通信，工作在全球通用的2.4Hz頻段，采用時(shí)分雙工傳輸方案，可實(shí)現(xiàn)全雙工輸，其數(shù)據(jù)速率可達(dá)1Mbps，從而使移動(dòng)用戶擺脫電纜的束縛，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間低成本的無(wú)線高效互聯(lián)通信。

  便攜式防水藍(lán)牙地磅選用SH—HC—06藍(lán)牙通信模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，該模塊采用英國(guó)CSR公司BlueCore4—Ext芯片遵循藍(lán)牙V2.0+EDR藍(lán)牙規(guī)范，支持UART接口。其中，單片機(jī)STC89C52的TXD、RXD分別與藍(lán)牙模塊RXD、TXD相連。

1.7電源供電設(shè)計(jì)

 便攜式防水藍(lán)牙電子地磅供電由變壓器、濾波器、穩(wěn)壓器、充電電路及電壓報(bào)警電路等組成。針對(duì)地磅電池欠壓后繼續(xù)使用導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)和電瓶壽命縮短的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)了專門(mén)的電瓶電壓檢測(cè)電路，當(dāng)電瓶電壓到低電壓閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，提示充電。

1.8 便攜防水外殼設(shè)計(jì)

電子地磅外殼采用ABS材料一次注塑成型，體積小、重量輕。在外殼的上蓋和下蓋之間采用U型槽扣合設(shè)計(jì)；在傳感器、電源線的進(jìn)出線纜處采用密封膠墊封閉；在薄膜按鍵下設(shè)置有矩陣型U型導(dǎo)流小槽；由一整張開(kāi)有透明窗口的面貼敷蓋顯示和按鍵部分。上述手段實(shí)現(xiàn)了防水防潮，進(jìn)而保證電路板不被破壞。

2.便攜式防水藍(lán)牙電子地磅軟件設(shè)計(jì)

2.1 主程序設(shè)計(jì)

 便攜式 防水藍(lán)牙電子地磅的軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，采用模塊化設(shè)計(jì)。主要模塊有：AD模數(shù)轉(zhuǎn)換、均值濾波、數(shù)碼管顯示、鍵盤(pán)掃描、超負(fù)荷報(bào)警檢測(cè)、防抖、藍(lán)牙通信等。其主程序流程如圖3所示。

2.2.無(wú)線通訊設(shè)備

藍(lán)牙通信設(shè)備主要包括藍(lán)牙初始化，數(shù)據(jù)發(fā)送與接收以及斷開(kāi)藍(lán)牙設(shè)備連接等幾個(gè)過(guò)程，其流程如圖4所示。

3便攜式藍(lán)牙電子地磅測(cè)試分析

 便攜式藍(lán)牙電子地磅的稱重范圍為0~30kg，分度值為1g，誤差不超過(guò)0.2%.參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《非自動(dòng)秤通用檢定規(guī)程JJG555—1996》，用M1及的檢定砝碼進(jìn)行測(cè)試（實(shí)驗(yàn)室砝碼），測(cè)試結(jié)果如表1所示。由測(cè)量數(shù)據(jù)可知，便攜式藍(lán)牙地磅存在一定誤差，該誤差主要是稱重傳感器的誤差導(dǎo)致。

4結(jié)語(yǔ)

便攜式藍(lán)牙防水電子地磅借助藍(lán)牙通信接口，將稱重等信息傳送至電腦終端、手持平板電腦、PDA、Android手機(jī)等終端設(shè)備，與條形碼系統(tǒng)相結(jié)合，配合ERP或物流管理系統(tǒng)，可提升工作效率，減少因人為疏失而造成的錯(cuò)誤，可應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)管理、貨運(yùn)速遞、物流等行業(yè)。該便攜式藍(lán)牙防水電子地磅的手機(jī)APP正在開(kāi)發(fā)中。