便攜式防水藍牙電子地磅設(shè)計
便攜式防水藍牙電子地磅設(shè)計
隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外快遞業(yè)務(wù)中包裹的實時稱重需求，加上快遞物流過程中對物品調(diào)包、丟包現(xiàn)象的檢測，以及具有較大空氣濕度等場合的稱重，都亟需開發(fā)一種便攜式的防水藍牙電子地磅?；谒{牙無線通信技術(shù)，以單片機STC89C52為控制核心，外加數(shù)據(jù)采集、放大電路、鍵盤顯示、電源部件、防水外殼等，實現(xiàn)了一種便攜式的防水藍牙電子地磅的軟硬件設(shè)計。該電子秤具有便攜、壽命長、防水、無線傳輸?shù)葍?yōu)點，具有一定推廣應(yīng)用價值。
0引言
電子地磅是一種利用傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計算機技術(shù)開發(fā)的電子稱量裝置，它可以快速、連續(xù)、自動、精準(zhǔn)地進行稱量，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)的地磅主要是實現(xiàn)稱量實時獲取重量數(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數(shù)據(jù)時由于采用電纜通信，因而具有電纜鋪設(shè)麻煩、移動稱量不便的缺點。隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)具有無線通信接口的電子地磅促進數(shù)據(jù)通信向無線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展，具有現(xiàn)實意義。特別是隨著國內(nèi)外快遞業(yè)務(wù)的發(fā)展。快遞包裹快遞包裹隨時隨地收發(fā)過程中的便捷稱重需求，快遞物流過程中對物品調(diào)包、丟包等現(xiàn)象的監(jiān)測，以及具有較大空氣濕度等場合的稱重，都亟需開發(fā)一種便攜式的防水藍牙電子地磅，該電子地磅的成功開發(fā)將具有極大的社會應(yīng)用價值。
本文在藍牙無線通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，以單片機STC89C52為控制核心，外加數(shù)據(jù)采集、信號放大、鍵盤顯示、電源電路、防水外殼等實現(xiàn)了便攜式防水藍牙電子地磅設(shè)計，系統(tǒng)框架如圖1所示。其原理如下：當(dāng)被測重物加載在秤盤上時，位于秤盤下方的稱重傳感器將產(chǎn)生與被測載荷成正比的微弱電壓信號，該電壓信號經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換后送至單片機，單片機處理后由多位數(shù)碼管顯示被測物體的質(zhì)量，可通過薄膜矩陣鍵盤電路選擇電子地磅的不同功能和輸出單價等，重量數(shù)據(jù)等信息可實時顯示在LED模塊，并可通過藍牙接口無線傳送至終控電腦、手持平板電腦、PDA、Android等終端設(shè)備。
1.便攜式防水藍牙電子地磅硬件設(shè)計
1.1單片機核心板設(shè)計
系統(tǒng)控制器選用51系列單片機STC89C52，具有8KB Flash存儲器，可通過USB串口適配器對單片機程序進行下載及燒寫。接口設(shè)計如下：P0.0—0.7為LED八段驅(qū)動口，P1.0—1.2為LED驅(qū)動芯片TA6932的數(shù)據(jù)通信口；P2.0—2.3為鍵盤的行線，P2.4—2.7、P1.3—1.4為鍵盤的列線；P1.5—1.6為AD數(shù)據(jù)接口，P1.6為報警接口；P3.0-3.1為藍牙通信接口。
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、精度與靈敏度高等特點，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)粘貼有多個應(yīng)變片組成的電橋，可自動補償溫度變化帶來的影響，靈敏度是2.0±
1.3A/D轉(zhuǎn)換濾波電路設(shè)計
HX711是內(nèi)部集成有電壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器的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、抗干擾能力強等優(yōu)點。HF711與單片機的連接十分簡單，只需要時鐘和數(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
TA6932是LED驅(qū)動控制專用電路，內(nèi)部集成了MCU接口、數(shù)據(jù)鎖存器、LED驅(qū)動接口等。數(shù)碼管顯示電路由TA6932驅(qū)動的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（5位）以及價格總額（6位）信息（其中重量數(shù)碼管組顯示的重量單位g，單價和總額單位是分）。
1.5薄膜矩陣鍵盤、報警電路設(shè)計
便攜式防水藍牙電子地磅采用全密封粘貼4*6薄膜矩陣式鍵盤，有數(shù)字0~9，有清零、去皮、刪除、累加、多位存儲等功能按鍵，具防水防潮等功能。當(dāng)測量重量超過量程（30kg）時，便攜式防水藍牙地磅的報警接口驅(qū)動蜂鳴器鳴響，報警燈亮。
1.6藍牙通信接口設(shè)計
藍牙（Bluetooth）技術(shù)是一種短距離無線通信技術(shù)，它能簡化移動設(shè)備與因特網(wǎng)之間以及移動設(shè)備與移動通信終端設(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)都支持點對點及點對多點之間的通信，工作在全球通用的2.4Hz頻段，采用時分雙工傳輸方案，可實現(xiàn)全雙工輸，其數(shù)據(jù)速率可達1Mbps，從而使移動用戶擺脫電纜的束縛，實現(xiàn)設(shè)備之間低成本的無線高效互聯(lián)通信。
便攜式防水藍牙地磅選用SH—HC—06藍牙通信模塊實現(xiàn)無線通信，該模塊采用英國CSR公司BlueCore4—Ext芯片遵循藍牙V2.0+EDR藍牙規(guī)范，支持UART接口。其中，單片機STC89C52的TXD、RXD分別與藍牙模塊RXD、TXD相連。
1.7電源供電設(shè)計
便攜式防水藍牙電子地磅供電由變壓器、濾波器、穩(wěn)壓器、充電電路及電壓報警電路等組成。針對地磅電池欠壓后繼續(xù)使用導(dǎo)致計量不準(zhǔn)和電瓶壽命縮短的現(xiàn)象。設(shè)計了專門的電瓶電壓檢測電路，當(dāng)電瓶電壓到低電壓閾值時，系統(tǒng)自動報警，提示充電。
1.8 便攜防水外殼設(shè)計
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；在傳感器、電源線的進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；由一整張開有透明窗口的面貼敷蓋顯示和按鍵部分。上述手段實現(xiàn)了防水防潮，進而保證電路板不被破壞。
2.便攜式防水藍牙電子地磅軟件設(shè)計
2.1 主程序設(shè)計
便攜式 防水藍牙電子地磅的軟件采用C語言編寫，采用模塊化設(shè)計。主要模塊有：AD模數(shù)轉(zhuǎn)換、均值濾波、數(shù)碼管顯示、鍵盤掃描、超負荷報警檢測、防抖、藍牙通信等。其主程序流程如圖3所示。
2.2.無線通訊設(shè)備
藍牙通信設(shè)備主要包括藍牙初始化，數(shù)據(jù)發(fā)送與接收以及斷開藍牙設(shè)備連接等幾個過程，其流程如圖4所示。
3便攜式藍牙電子地磅測試分析
便攜式藍牙電子地磅的稱重范圍為0~30kg，分度值為1g，誤差不超過0.2%.參考國家標(biāo)準(zhǔn)《非自動秤通用檢定規(guī)程JJG555—1996》，用M1及的檢定砝碼進行測試（實驗室砝碼），測試結(jié)果如表1所示。由測量數(shù)據(jù)可知，便攜式藍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
便攜式藍牙防水電子地磅借助藍牙通信接口，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誤，可應(yīng)用于倉儲管理、貨運速遞、物流等行業(yè)。該便攜式藍牙防水電子地磅的手機APP正在開發(fā)中。
