STC89C52+HX711完成电子秤设计

一、项目背景

电子秤是一种通过传感器测量物体质量的设备，被广泛应用于商业和工业领域。传统的机械秤已经逐渐被电子秤取代，因为电子秤具有更高的精度、更方便的使用和更多的功能。

本项目利用STC89C52单片机和HX711模块完成电子秤设计，具有去皮功能、累加功能以及LCD1602显示屏显示实时称重数据。通过HX711模块实现对物品重量的精确测量；支持去皮功能，可以在测量前将容器的重量减去，得到净重；具备累加功能，可以记录多次测量结果并进行累加；使用LCD1602显示屏实时显示当前称重数据，方便用户查看。

该电子秤实现了基本称重功能和去皮功能。基本称重功能指的是通过传感器测量物体质量并显示结果。HX711模块连接到电子秤上的传感器，通过读取HX711模块输出的数字信号来获取物体的重量数据。STC89C52单片机通过串行通信协议与HX711模块进行通信，并从中获取到称重数据。然后，通过控制LCD1602显示器，将称重结果以可读的方式显示在LCD屏幕上。用户可以清晰地看到物体的重量。

除了基本称重功能，该电子秤还具有去皮功能。当用户按下独立按键时，系统将自动记录当前的称重值为皮重。之后，无论在物体放置前还是放置后按下独立按键，系统都会自动去除皮重，并显示净重。这样可以方便地进行物体重量的测量，而无需手动计算。

整个系统的核心是STC89C52单片机，负责与HX711模块和LCD1602显示器进行通信，并控制显示内容和去皮功能。该设计不仅简单实用，而且具有良好的可扩展性和稳定性，适用于各种实际应用场景，如商业称重、食品加工等。

二、项目设计思路

【1】硬件设计思路：

本项目采用STC89C52单片机作为核心控制器，HX711模块作为传感器，以及LCD1602显示屏和独立按键作为用户接口。

整个系统的连接方式如下：

将PD_SCK引脚连接到P1.5引脚（中断0），DOUT引脚连接到P1.6引脚（中断1），这两个引脚用于与HX711模块进行SPI通信。LCD1602显示屏数据线DB0-DB7分别连接到P0.0-P0.7引脚，RS（寄存器/数据选择）引脚连接至P2.0引脚，R/W（读写模式选择）引脚连接至P2.1引脚，E（使能）引脚连接至P2.2引脚，这些引脚用于控制LCD1602显示器上的文本显示。独立按键引脚连接至P3.2引脚，用于触发去皮功能。

【2】软件设计思路：

（1）初始化 LCD1602 显示器。设置显示模式、清除显示、光标复位等。

（2）初始化 HX711 模块。通过 SPI 通信协议与模块建立连接，设置增益和偏移量等参数。

（3）建立中断服务程序。P1.5和P1.6引脚在正常工作时，都是高电平状态，但当需要进行SPI通信时，需要向这两个引脚分别输出规定的低电平与高电平。可以通过设置中断服务程序，在需要进行SPI通信的时候向P1.5和P1.6引脚分别输出指定的电平。当SPI通信完成后，恢复高电平状态。

（4）定义数据结构体。在程序中定义一个数据结构体，包含去皮函数的标志位、去皮值以及重量值等变量。当需要对秤进行去皮操作时，可以通过修改该数据结构体中的参数来实现。

（5）测量重量并显示结果。通过调用HX711模块的函数读取传感器的模拟信号，并将其转换为数字信号。然后再通过数学运算计算出物体的重量，并将其转换成字符串的形式依次显示在LCD1602显示屏上的第一行和第二行。

（6）实现去皮功能。当用户按下独立按键时，首先判断是否已经进行过去皮操作，如果没有就记录当前称重值为皮重值。之后，每次测量重量时都从当前重量中减去去皮值，得到净重值。

（7）主程序循环执行。主程序通过延时函数实现循环执行的功能。在这个过程中，不断测量重量并显示结果，同时根据用户输入实现去皮功能。

本项目的硬件设计采用STC89C52单片机、HX711模块、LCD1602显示屏和独立按键。软件设计主要包括初始化程序、中断服务程序、重量测量与显示程序、去皮函数和主程序等部分。通过完美地结合硬件和软件的功能，可以实现电子秤的基本称重和去皮功能，并且具有较高的精度和稳定性。

三、项目代码编写

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

// 定义LCD1602相关引脚
sbit RS = P2^0;   // RS引脚
sbit RW = P2^1;   // RW引脚
sbit E = P2^2;    // E引脚
sbit DATA = P0;   // 数据线引脚

// 定义HX711相关引脚
sbit PD_SCK = P1^5;   // 时钟引脚
sbit DOUT = P1^6;     // 数据引脚

// 定义独立按键引脚
sbit KEY = P3^2;

// 定义全局变量
bit tareFlag = 0;     // 去皮操作标志位
long tareValue = 0;   // 去皮值

// LCD1602写命令
void LcdWriteCmd(unsigned char cmd) {
    RS = 0;
    RW = 0;
    DATA = cmd;
    _nop_();
    E = 1;
    _nop_();
    E = 0;
    _nop_();
}

// LCD1602写数据
void LcdWriteData(unsigned char dat) {
    RS = 1;
    RW = 0;
    DATA = dat;
    _nop_();
    E = 1;
    _nop_();
    E = 0;
    _nop_();
}

// LCD1602初始化
void LcdInit() {
    LcdWriteCmd(0x38);   // 设置16x2显示模式
    LcdWriteCmd(0x0c);   // 开启光标并关闭闪烁
    LcdWriteCmd(0x06);   // 光标右移
    LcdWriteCmd(0x01);   // 清除显示
    LcdWriteCmd(0x80);   // 设置显示位置为第一行第一个字符
}

// HX711读取数据
long Hx711Read() {
    unsigned char i;
    long value = 0;
    
    while(DOUT);
    
    for (i = 0; i < 24; i++) {
        PD_SCK = 1;
        value = value << 1;
        _nop_();
        if (DOUT) {
            value++;
        }
        PD_SCK = 0;
        _nop_();
    }
    
    for (i = 0; i < 1; i++) {
        PD_SCK = 1;
        _nop_();
        PD_SCK = 0;
        _nop_();
    }
    
    return value;
}

// 延时函数
void Delay(unsigned int n) {
    unsigned int i, j;
    
    for (i = n; i > 0; i--) {
        for (j = 110; j > 0; j--);
    }
}

// 显示重量和去皮值
void DisplayWeight(long weight) {
    unsigned char i;
    unsigned long temp;
    unsigned char str[] = "Weight:";
    
    temp = weight;
    
    for (i = 7; i >= 0; i--) {
        str[7 - i + 7] = temp % 10 + '0';
        temp /= 10;
    }
    
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        LcdWriteData(str[i]);
    }
    
    if (tareFlag) {
        unsigned char strTare[] = " Tare:";
        temp = tareValue;
        
        for (i = 7; i >= 0; i--) {
            strTare[7 - i + 6] = temp % 10 + '0';
            temp /= 10;
        }
        
        for (i = 0; i < 7; i++) {
            LcdWriteData(strTare[i]);
        }
    }
}

// 去皮操作
void Tare() {
    tareFlag = 1;
    tareValue = Hx711Read();
}

// 主函数
void main() {
    long weight;
    
    LcdInit();   // 初始化LCD1602
    Delay(5);
    
    while (1) {
        weight = Hx711Read();   // 读取重量
        
        if (tareFlag) {
            weight -= tareValue;   // 计算净重
        }
        
        DisplayWeight(weight);   // 显示重量
        
        if (KEY == 0) {
            Delay(50);
            if (KEY == 0) {
                Tare();   // 执行去皮操作
                while (!KEY);
                Delay(10);
            }
        }
    }
}

项目代码里实现了HX711传感器读取重量数据，并通过LCD1602模块显示重量信息。在引入头文件和定义相关引脚后，通过全局变量来设置去皮操作的标志位和去皮值。定义了几个辅助函数，包括LCD1602的写命令和写数据函数、LCD1602的初始化函数、HX711传感器读取数据函数以及延时函数。

在主函数中，进行LCD1602的初始化。进入一个无限循环，不断读取HX711传感器的重量数据并显示在LCD上。如果去皮操作的标志位被设置了，会计算净重并显示在LCD上。当检测到一个按键按下时，执行去皮操作，并等待按键释放。

四、总结

本项目是一个基于8051单片机的电子秤程序，利用HX711传感器读取重量数据，并通过LCD1602模块显示重量信息。

在项目实现过程中，进行了硬件的连接，包括将HX711传感器与单片机相连以及将LCD1602模块与单片机相连。然后，通过编写相应的代码来实现功能。

在代码实现中，主要包括了对LCD1602的初始化和写命令、写数据操作的函数定义，以及对HX711传感器的数据读取和显示重量的函数定义。利用全局变量设置了去皮操作的标志位和去皮值，并在主函数中通过循环不断读取HX711传感器的重量数据并进行相应的处理和显示。