本發(fā)明涉及微處理器應用技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種多功能數(shù)字電子秤。

背景技術(shù)：

隨著電子與通信技術(shù)的日益進步，用戶對于電子秤的精度和功能的要求也愈來愈高。在上世紀七十年代，發(fā)達國家加大了對傳感器技術(shù)的研發(fā)力度，多種稱重傳感器各項性能的不斷優(yōu)化和升級，給電子秤設(shè)計水平的不斷提高打下了良好的基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)機械秤逐漸被數(shù)字電子秤取代。較之傳統(tǒng)的機械秤，數(shù)字電子秤擁有稱量精度高，自動化，智能化，人性化等優(yōu)點。目前市場上所使用的電子秤，存在結(jié)構(gòu)復雜、生產(chǎn)成本高、維修困難、精度不穩(wěn)定以及運行不穩(wěn)定等缺點。因此，亟待在技術(shù)上改善上述電子秤的不足之處。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種多功能數(shù)字電子秤，其特征在于，包括單片機模塊，時鐘模塊，壓力數(shù)據(jù)采集模塊，液晶屏模塊，鍵盤模塊，蜂鳴器模塊以及語音模塊，其中，時鐘模塊用于實現(xiàn)電子鐘功能；壓力數(shù)據(jù)采集模塊用于對傳感器所受的壓力進行測量；語音模塊用于播報重量、數(shù)字等信息。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中單片機模塊包括stc89c52型號單片機。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中時鐘模塊包括ds1302芯片。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中壓力數(shù)據(jù)采集模塊包括hx711芯片。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中壓力數(shù)據(jù)采集模塊包括平行梁稱重傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中液晶屏模塊采用lcd12864。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中按鍵模塊包括1個獨立按鍵和16個按鍵組成的矩陣鍵盤。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中語音模塊包括具有pwm輸出的otp標準語音芯片。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中多功能數(shù)字電子秤采用4節(jié)1.5v電池供電。

本發(fā)明所提供的多功能數(shù)字電子秤精度較高，成本較低，能夠?qū)崿F(xiàn)時鐘、語音播報等功能，實現(xiàn)了較好的交互效果。

附圖說明

本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖中：

圖1示出了多功能數(shù)字電子秤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a示出了多功能數(shù)字電子秤的電路原理圖；

圖2b示出了多功能數(shù)字電子秤的工作流程圖；

圖3a示出了單片機系統(tǒng)的電路圖；

圖3b示出了stc89c52型號單片機的引腳圖；

圖3c示出了單片機模塊的供電模塊電路圖；

圖3d示出了單片機模塊晶振電路的電路圖；

圖3e示出了單片機模塊復位電路的電路圖；

圖4a示出了ds1302時鐘模塊電路的電路圖；

圖4b示出了ds1302時鐘模塊的工作流程圖；

圖5a示出了壓力傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊及單片機模塊的連接示意圖；

圖5b示出了壓力數(shù)據(jù)采集模塊的工作流程圖；

圖6示出了按鍵模塊的矩陣鍵盤電路圖；

圖7a示出了語音模塊的電路圖；

圖7b示出了語音模塊的工作流程圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。

應當理解的是，本發(fā)明能夠以不同形式實施，而不應當解釋為局限于這里提出的實施例。相反地，提供這些實施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。

圖1示出了多功能數(shù)字電子秤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的數(shù)字電子秤由單片機模塊，復位電路，時鐘模塊，壓力數(shù)據(jù)采集模塊，液晶屏模塊，矩陣鍵盤模塊，蜂鳴器模塊以及語音模塊八個部分組成。其中，單片機模塊用于控制外圍電路實現(xiàn)數(shù)字電子秤功能；復位電路用于人為增加復位脈沖到單片機模塊；時鐘模塊用于控制電子鐘功能的實現(xiàn)；壓力數(shù)據(jù)采集模塊用于對傳感器所受的壓力進行準確的測量；液晶屏模塊用于顯示數(shù)字、漢字及圖形；矩陣鍵盤模塊用于鍵入數(shù)字；蜂鳴器模塊用于進行開機提示；語音模塊用于播報重量、數(shù)字等信息。

數(shù)字電子秤的工作原理是當貨物放在電子秤的秤盤上時，貨物對秤盤的壓力施加給壓力數(shù)據(jù)采集模塊中的傳感器，使傳感器中的彈性元件發(fā)送形變阻抗發(fā)送改變，從而引起激勵電壓的變化，輸出一個變化的模擬信號；由于模擬信號十分微弱，通過信號放大電路對模擬信號進行放大，放大后的信號輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)化為便于單片機模塊處理的數(shù)字信號。單片機模塊根據(jù)用戶指令對數(shù)字信號進行處理，計算出最后的結(jié)果，通過語音播報并將結(jié)果輸出至顯示器。

特別的，本發(fā)明中的時鐘模塊采用時鐘芯片ds1302，它的晶振是32.768k。液晶屏模塊采用lcd12864。

特別的，本發(fā)明中壓力數(shù)據(jù)采集模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片使用hx711，hx711是一款高精度的專為電子秤設(shè)計的24位模數(shù)轉(zhuǎn)化器芯片，芯片內(nèi)包括時鐘振蕩器，穩(wěn)壓電源，以及同類芯片所需的外圍電路。能夠?qū)鞲衅魉艿膲毫M行準確的測量，測量范圍為0～5kg，通過單片機的p3.1外部中斷0讀取數(shù)據(jù)，然后通過lcd12864進行實時顯示。

圖2a示出了多功能數(shù)字電子秤的電路原理圖。單片機的xtal1和xtal2兩個引腳連接12mhz的晶振，同時匹配兩個無極性電容(電容值通常為30pf)；通過按鍵復位的方式進行上電復位。

特別的，時鐘模塊采用的時鐘芯片ds1302的vcc2引腳接到電壓為+5v的電源，vcc2連接到電壓為3v的電子電池的正極。ds1302時鐘芯片的時鐘使能rst管腳與單片機的p1.2口相連，時鐘信息傳輸i/o口和單片機的p1.1口相連，時鐘信號sclk口和單片機的p1.0相連。

特別的，本發(fā)明的矩陣鍵盤模塊采用矩陣鍵盤來進行人機交互。為減少對i/o的占用，可以使用把按鍵排列成矩陣的方法。各行線和列線的交點連接上一個按鍵來控制這條線路的通斷。本發(fā)明中，矩陣鍵盤的行線連接到p1.0-p1.3。列線p1.4-p1.7為輸入線，分別接四個上拉電阻至5v電源的正極。

特別的，蜂鳴器模塊與三極管串接，通過三級管將電路信號進行放大。三極管的發(fā)射極接蜂鳴器的負極，基級通過一個1k的電阻接到單片機的p2.7口，集電極接地，正極接5v電源。

特別的，本發(fā)明的數(shù)字電子秤中壓力數(shù)據(jù)采集模塊用到的a/d轉(zhuǎn)化芯片hx711一共有四個外接引腳，其中串口數(shù)據(jù)輸出端口dout接到單片機的外部中斷0即p3.2(采用中斷的方式讀取數(shù)據(jù))，sck串口時鐘輸入端口接單片機的普通i/o即可，本發(fā)明將sck接至p3.3。

特別的，由于電源采用4節(jié)1.5v的電池供電，所以要通過使用兩個濾波電容進行濾波，從而得到系統(tǒng)所需的5v電壓。

圖2b示出了多功能數(shù)字電子秤的主程序流程圖。接通電源啟動電路，對lcd液晶屏，ds1302時鐘模塊，hx711模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進行初始化。初始化完成后，通過語音模塊播報歡迎信息，接著單片機首先通過液晶屏顯示時鐘信息，時鐘信息顯示的同時啟動按鍵掃描程序。按鍵的功能主要分為電子秤模塊和時鐘模塊兩部分。

當稱重/返回鍵首次按下后，打開外部中斷0的同時語音播報“稱重”，接著單片機開始采集貨物重量并通過液晶屏顯示，此時可以通過去皮鍵去皮，通過數(shù)字鍵0-9輸入物體單價，也可以使用合計鍵計算物體的總價，物體的重量、單價、金額、總價均可以通過語音模塊進行語音播報，按下返回時鐘鍵，外部中斷0關(guān)閉同時播報“謝謝”，回到時鐘界面。

當設(shè)置鍵按下后，進入時間設(shè)置界面，通過加鍵及減鍵對時間及鬧鐘進行設(shè)置，再次按返回時鐘鍵回到時鐘界面。在時鐘界面時，按下加鍵，可以進行語音報時。當時間到達設(shè)定的鬧鐘時間后，語音播報鬧鐘鈴聲，按返回時鐘鍵可關(guān)閉鈴聲。

圖3a示出了單片機系統(tǒng)的電路圖。特別的，stc89c52型號單片機有低電壓，高性能，通用性高等優(yōu)點，本發(fā)明將其作為主控芯片。

其引腳圖如圖3b所示。

圖3c示出了單片機模塊的供電模塊電路圖。本發(fā)明采用電池供電。單片機的工作電壓為3.3v～5.5v，壓力數(shù)據(jù)采集模塊芯片hx711的工作電壓范圍為2.6v～5.5v，語音模塊芯片的工作電壓為2.2～5.5v，所以本系統(tǒng)采用5v供電，由于采用4節(jié)1.5v的電池供電，所以要通過使用兩個濾波電容進行濾波，從而得到系統(tǒng)所需的5v電壓。通過一個開關(guān)控制電源的通斷。將led燈led1接入電路中起到指示作用，表示電源的通斷，將電阻r1與led燈串連，為led燈限流。

特別的，本發(fā)明的時鐘模塊芯片ds1302的工作電壓是3.3v～5.5v，本發(fā)明還使用電壓為3v電子紐扣電池為時鐘芯片供電。

圖3d示出了單片機模塊晶振電路的電路圖。stc89c52存在內(nèi)部時鐘和外部時鐘模式，本發(fā)明的多功能數(shù)字電子秤的基準信號由內(nèi)部時鐘提供，時鐘的兩端分別接單片機的xtal1和xtal2兩個時鐘引腳。外接的晶振和兩個電容與stc89c52內(nèi)部的高增益方相放大器相連接，構(gòu)成了放大器反饋電路，作為外部時鐘電路。特別的，本發(fā)明選用的晶振為12mhz，時鐘周期是1us

圖3e示出了單片機模塊復位電路的電路圖。電路的復位方式有系統(tǒng)開機復位和手動復位兩種，手動復位電路的原理是當加在單片機rst端口的電平信號持續(xù)時間超過2us，確保電容的有大于2us的充放電時間，便可以實現(xiàn)復位。當按鍵按下的時候，電容由于被短路將電能全部釋放。就可以讓單片機進入復位狀態(tài)。

圖4a示出了ds1302時鐘模塊電路的電路圖。ds1302芯片是一種時鐘芯片，它能夠?qū)γ?、分、時、日、星期、月、年進行計時。這種芯片具有體積小、性能優(yōu)越、擁有ram且實時低功耗。

圖4b示出了ds1302時鐘模塊的工作流程圖。單片機首先通過將時鐘模塊的rst和sclk引腳拉低，從高位到低位一次把時間地址寫入ds1302的i/o口。當單片機檢測到時鐘信號的上升沿時，通過i/o口將時間地址發(fā)送到時鐘芯片，等待檢測到時鐘信號的下降沿的時候讀出時鐘信息；再通過bcd碼轉(zhuǎn)十進制碼函數(shù)，將bcd碼轉(zhuǎn)換成十進制碼后送到lcd12864顯示。

圖5a示出了壓力傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊及單片機模塊的連接示意圖。壓力數(shù)據(jù)采集模塊的電路包括平行梁稱重傳感器的輸出信號電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片與單片機的接口電路。平行梁稱重傳感器擁有結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)造簡單、易于批量生產(chǎn)加工、抗偏載的能力強等特點。本發(fā)明選用hx711作為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。hx711是24位模數(shù)轉(zhuǎn)化器芯片，它的精度較高，芯片內(nèi)包括時鐘振蕩器，穩(wěn)壓電源，以及同類芯片所需的外圍電路，能夠?qū)鞲衅魉艿膲毫M行準確的測量。與同類芯片相比，hx711的集成度更高，芯片性價比高，能夠降低電子秤批量生產(chǎn)的成本。除此之外，該芯片還具有抗溫度等外界因素的干擾能力強，對信號改變響應速度快等優(yōu)點。hx711的量化精度為1/4096到1/1000，滿足數(shù)字電子秤的精確度要求。

圖5b示出了壓力數(shù)據(jù)采集模塊的工作流程圖。在時鐘顯示界面時，外部中斷0一直處于關(guān)閉狀態(tài)，當稱重按鍵首次按下后，外部中斷0打開。由于壓力傳感器對外部壓力十分敏感，受外界環(huán)境的影響，int0收到一個下降沿脈沖，立即產(chǎn)生外部中斷0，時鐘輸入信號sck向模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片輸入25到27個不等的時鐘脈沖，將第一個到來的時鐘脈沖的上升沿讀出的數(shù)據(jù)作為24位數(shù)據(jù)的最高位(msb)，等到24個時鐘脈沖完成后，所讀出的24位數(shù)據(jù)從最高位逐位輸出至最低位。第25個脈沖選擇a通道，128增益。當每20次模數(shù)轉(zhuǎn)換完成后，取平均值，并進行數(shù)據(jù)的處理與液晶屏的顯示。按下返回時鐘鍵，外部中斷0關(guān)閉，回到時鐘顯示界面。

本發(fā)明的液晶屏顯示模塊選用lcd12864，用于顯示重量信息等。它是一種點陣液晶顯示模塊，能夠顯示中文漢字圖形，可作為一種全中文的人機交互界面使用。這種芯片內(nèi)置了64x256點陣顯示ram(gdram)，8x16點陣(128個字符)及16x16點陣(8192個中文漢字)。lcd12864具有多種接口方式和易于操作的指令。它具有二線或三線串行、四位/八位并行等多種接口，當lcd12864作為人機交互界面使用時，它的操作指令易于理解，接口機動靈活，其全中文顯示的特點也能方便用戶的使用。

圖6示出了按鍵模塊的矩陣鍵盤電路圖。本發(fā)明的按鍵模塊共17個按鍵。分為一個獨立按鍵和16個按鍵組成的矩陣鍵盤。其中，獨立按鍵連接到單片機的reset引腳，作為單片機的復位鍵。矩陣鍵盤分為電子秤按鍵和時鐘按鍵兩部分，電子秤按鍵包括數(shù)字鍵0～9、稱重/去皮鍵/清零鍵以及合計鍵，共12個鍵。時鐘按鍵為加鍵，減鍵，設(shè)置鍵以及返回時鐘鍵共四個鍵。矩陣鍵盤顯然比獨立按鍵的接法要復雜一些，通過將按鍵排列成矩陣的形式減少i/o的使用，各水平線和垂直線的交點通過一個按鍵連接，從而控制連通。在本發(fā)明中，矩陣鍵盤的行線連接到p1.0-p1.3，列線p1.4-p1.7為輸入線。

圖7a示出了語音模塊的電路圖。本發(fā)明采用的語音芯片是具有pwm輸出的otp標準語音芯片。共有3個i/o口，電阻內(nèi)置，外圍僅需要連接一個電容就可以在穩(wěn)定狀態(tài)進行工作，這種語音芯片生產(chǎn)成本較低。這種語音芯片的控制方式是模擬串行控制，語音脈沖持續(xù)時間要求為大于50us即可，一般采用100us。

圖7b示出了語音模塊的工作流程圖。語音芯片采用的控制方式是模擬串行方式。若要播放第幾個地址的內(nèi)容，就發(fā)送多少個脈沖給語音芯片的data引腳。當需要播放語音時，先給rest腳發(fā)送一個脈沖，使語音芯片的播放指針歸零(即引腳data回到初始狀態(tài))此時語音芯片立即停止工作，并進入等待狀態(tài)。然后向data引腳發(fā)送z段脈沖，播放z地址存儲的語音。如果需要連續(xù)播放語音，就需要使用到busy引腳，當?shù)谝欢握Z音播完后，判讀busy腳是否為高電平，若是高電平，則給rest腳發(fā)送一個復位脈沖，接著發(fā)送相應個數(shù)的脈沖給data腳。

本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。