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便攜式防水藍牙電子地磅設(shè)計

時間:2017-04-12 03:03:55   點擊數(shù):

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??爝f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、PDAAndroid等終端設(shè)備。

藍牙1.jpg圖片1.png

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—0.7LED八段驅(qū)動口,P1.0—1.2LED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—1.6AD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24A/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。

藍牙2.jpg圖片1.png

1.4 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計

TA6932LED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—HC06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STC89C52TXDRXD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。

藍牙3.jpg圖片1.png

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。

藍牙4.jpg圖片1.png

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%.參考國家標準《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。

藍牙5.jpg圖片1.png

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、PDAAndroid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。