基于 51 單片機的地磅設計研究

地磅主要包括數字式和模擬式兩種。其中，模擬式主要在早期的地磅當中進行應用。而目前較為常用的是數字式地磅。電信號由稱重傳感器測量，放大器對其進行放大處理后，利用 ADC 轉換為數字信號，然后由數字設備進行處理。這種方式對于傳輸和處理稱重數據較為便利，在企業(yè)信息化管理系統(tǒng)中，也更容易進行應用。在地磅技術的發(fā)展當中，數字式地磅是一個主要的發(fā)展方向。基于此，對基于 51 單片機的地磅的設計進行了研究，以期推動該技術的進一步發(fā)展。

一、引言

隨著社會經濟的不斷發(fā)展，在交通領域當中，運輸車輛不斷增加，頻繁出現的汽車超載問題給道路帶來了更大的壓力，也加劇了對橋梁及道路的破壞，更容易出現行車安全事故。因此，在道路運輸領域當中，通過對汽車衡的大力研究和廣泛應用，對汽車的載重情況進行有效控制，能夠極大地緩解道路橋梁的壓力。基于 51 單片機的地磅的出現，在實際應用中能夠體現出很大的優(yōu)勢，因而要對其設計進行細致的研究。

二、控制模塊的設計

在控制模塊的設計中，時鐘芯片具有重要的意義。因此，選用代用 I2C 總線接口的串行時鐘芯片，包含的靜態(tài) RAM 由256×8bit，同時具有十分全面系統(tǒng)的計時功能，并且只需要利用兩根線連接單片機，就能夠實現通信。在鍵盤設計中，只需要 16 個按鍵，可采用帶有串口的鍵盤控制芯片，最多能夠掃描 64 鍵的鍵盤。在設計 MCU 和 PC 機通信的過程中，采用的是 RS－232C 的標準、MAX232 芯片，并且利用查詢方式，通過軟件編程設置建立 RS232 通信程序。在單片機控制設計中，采用了具有低功耗、高速、強抗干擾的單片機控制核心，能夠簡化電路設計、減少外圍芯片數量，在程序調試過程中較為便利。單片機與外圍器件是采用串行接口進行連接的，從而采用了相應的控制軟件，以更好地實現單片機控制功能。

三、承重模塊的設計

在稱重模塊的設計中，將電阻應變片粘貼在稱重傳感器彈性體上，同時連接電阻應變片，形成惠斯登電橋。在選擇應用稱重傳感器的過程中，根據地磅的支撐點數、秤體結構、應用場合等確定稱重傳感器的數量。同時，所選傳感器的量程，需要以電子衡器最大稱量為基礎進行選擇，并且綜合秤體自重、動載因素、最大偏載、傳感器個數等綜合考慮決定。在設計 ADC 的過程中，如果橋路供橋電壓是 10 伏，稱重傳感器在 20 噸的荷載狀態(tài)下，會由 20 毫伏的電壓輸出。因此，稱重傳感器所測得的信號比較微小，需要在放大器進行放大處理之后，通過模數轉換變?yōu)閿底中盘枺瑔纹瑱C才能夠對信號進行識別。基于此，可采用具有編程增益放大功能的 AD 轉換器來進行設計。

四、IC 卡讀卡器的設計

IC 卡也就是集成電路卡，主要包括兩種不同的方式，分別為非接觸式和接觸式。其中，非接觸式 IC卡也叫作電子標簽、射頻卡和無限卡，包含了感應天線、IC 芯片等部分。在一個標準的 OVC 卡芯片當中進行封裝，天線、芯片等都不會外露。在工作中，非接觸雙向通信是通過無線射頻方式實現的，從而完成數據交換和目的識別。不同的 IC 卡讀卡器能夠提供不同的識別距離，較短的距離在幾十厘米，較長的識別距離能夠達到幾米。采用不同的讀寫方式，能夠對上千字節(jié)的信息進行輸入，因而其在實際應用中的保密性十分良好。在貨架識別、物料跟蹤運載工具等方面，該技術都能夠得到良好的應用。對于非接觸數據的交換、采集，以及數據內容的頻繁改變，都能夠很好的適應。

五、計量管理系統(tǒng)的設計

在冶金、化工、電廠、港口、水泥、煤礦等企業(yè)當中，每天都需要進行大量的地磅計量。而現有的地磅雖然在工作效率、流程規(guī)范、數據準確等方面表現較為良好，但是卻沒能與計算機網絡、智能卡、視頻、紅外等輔助手段進行有效的融合。在基于 51 單片機地磅的計量管理系統(tǒng)當中，主要包括了計算機、視頻監(jiān)控、道閘、遠程 FRID 車牌識別、信號燈、智能卡、網絡紅外、管理軟件等輔助系統(tǒng)，因而能夠更好地發(fā)揮作用。在綜合計量系統(tǒng)的操作當中，首先登陸界面，然后對汽車衡通信參數進行設置，錄入各項基礎數據，在應用中能夠實現對歷史記錄的查詢。

六、液晶顯示模塊的設計

在基于 51 單片機的地磅液晶顯示模塊的設計當中，采用了 OCM4×8C 的液晶顯示模塊，它是一種128×64 點陣的液晶顯示模塊，具有 4 為/8 位并行、2 線/3 線串行多種接口方式，能夠直接連接到CPU。同時，內置的 16×16 點漢字 8192 個、32×128 點陣顯示 RAM、以及 16×8 點 ASCI字符集128 個。在該液晶顯示模塊當中，能夠對 ASCII 碼、自造圖形、點陣圖形、漢字等在同屏進行顯示。同時，還具有畫面移位、反白顯示、睡眠模式/喚醒、光標顯示等功能。在該液晶顯示模塊當中，包含了兩種接口方式，如果 PSB 引腳與高電平連接，則采用并口方式連接，否則使用串口方式連接。

七、結論

在當前社會中，隨著經濟的不斷發(fā)展，我國交通運輸事業(yè)得到了極大的進步，交通運輸量也不斷增加，因而對道路、橋梁等基礎市政設施造成了很大的壓力。而時常發(fā)生的超載情況，更是給道路橋梁帶來了很大的破壞。基于此，應對汽車的載重量進行良好的控制。可采用汽車衡的方式進行控制，基于 51 單片機的地磅，在實際引用中體現出了十分良好的效果。通過對其各部分的設計，促使地磅更好地發(fā)揮作用。