电子秤的设计与实现
电子秤的设计与实现
一.研究的目的和意义
随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。
传统的机械秤有很多缺点，比如精度不高，结构复杂，易老化，成本高等。随着社会的发展，市场对秤的要求的越来越高，尤其是人体秤、厨房秤等各类便携式小型秤。电子秤与传统的机械秤相比有许多优越性，它用压力传感器取代机械秤的弹簧大大减小了秤的体积和制造难度，以LCD或LED显示屏取代传统的刻度盘使外形更加美观，由于内部集成了单片机以及软件系统，电子秤还拥有传统机械秤无法比拟的智能性。他可以完成过载报警，总价计算，数据通信等众多功能。
目前市场上使用的称量工具，或者结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，而且整体水平不高，部分小型企业质量差且技术薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性的开发出一套具有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤应用中的不足之处，具有现实意义。
二.设计原理
1.电子秤的原理就是利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号，经过电压放大电路放大，然后再经过A\D模数转换器转换为数字信号，最后把数字信号送入单片机。单片机经过相应的处理后，得出当前所称物品的重量及总额，然后再显示出来。此外，还可通过键盘设定所称物品的价格。
2. 原理仿真设计电路图
图1 3.程序框图
（1）主程序设计
图2 主程序设计
（2）子程序A/D 0832的转化
图3 A/D 0832的转化
（3）显示子程序的设计
图4 显示子程的设计
（4）按键子程的设计
在程序中可以先判断按键编码，然后根据编码将键盘代表的数值送到相应的存储单元，再进行功能选择或数据处理。键盘扫描子程序的流程图如下：
图5 按键子程序的设计3.程序清单
#include
#include
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define BUSY 0x80 //常量定义#define DATAPORT P0
sbit bADcs=P1^3; //片选位
sbit bADcl=P1^6; //时钟位
sbit bADda=P1^7; //数据位
sbit LCM_RS=P1^0;
sbit LCM_RW=P1^1;
sbit LCM_EN=P1^2;
uint x1,y1,z1=0,w1,temp1;
uchar ad_data,k,n,m,e,num,s; //采样值存储
uchar z;
uchar data1;
char press_data; //标度变换存储单元
unsigned char ad_alarm; unsigned char press_ge=0; //显示值百位
unsigned char press_shifen=0; //显示值十位
unsigned char press_baifen=0; //显示值个位unsigned char press_qianfen=0; //显示值十分位
uchar code str0[]={"Weight: . Kg "};
uchar code str2[]={"Price: "};
uchar code str3[]={"Total: "};
uchar code table2[]={0x37,0x38,0x39,0xfd,0x34,0x35,0x36,0x78,0x31,0x32,0x33,0x2d,0x3d,0x 30,0x2e,0x2b}; //键盘码
void intu();
void jianpan();
void delay(uint);
void lcd_wait(void);
void delay_LCM(uint); //LCD延时子程序
void initLCM( void); //LCD初始化子程序
void lcd_wait(void); //LCD检测忙子程序
void WriteCommandLCM(uchar WCLCM,uchar BusyC); //写指令到ICM子函数
void WriteDataLCM(uchar WDLCM); //写数据到LCM子函数
void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData); //显示指定坐标的一个字符子函数
void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar code *DData); //显示指定坐标的一串字符子函数
void weishu(uint m);
void weishu1(uint m);
void display(void);
void ad0832();
void alarm(void);
void data_pro(void);
void ad0832(void)
{ uchar i;
bADcs = 0;//当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，开始工作CS为低电平
bADcl=0; //第一个时钟下降沿前da为1，第二个与第三时钟下降沿前的数据为通道选择
bADda=1; //选置起始位
bADcl=1;
bADcl=0; // 1down
bADda=1; //通道选择第1位
bADcl=1;
bADcl=0; // 2 down
bADda=0; //通道选择第2位，通道选择为1，0选通道0
bADcl=1;
bADcl=0; // 3 down
bADda=1;
bADcl=1;
bADcl=0; // 4 down
for(i=8;i>0;i--)
{
ad_data<<=1; //从第7位开始，要左移data1=data1<<1
bADcl=0;
bADcl=1;
if(bADda==1) ad_data|=0x01; //如果输出1，data1最后一位补1
}
bADcs=1; //转换完后CS置1
}
/**********main funcation************/
void main(void)
{
delay(50); //系统延时500ms启动
ad_data=0; //采样值存储单元初始化为0
initLCM( );
intu();
WriteCommandLCM(0x01,1); //清显示屏
DisplayListChar(0,0,str0);
DisplayListChar(0,1,str2);
while(1)
{
ad0832(); //采样值存储单元初始化为0
data_pro();
display();
jianpan();
if(k==1)
{
if(s<=3)
{
DisplayOneChar((s+7),1,table2[num-1]);
if(s==1)
data1=n;
else
data1=data1*10+n;
}
}
if(k=='=')
{
z1=data1*temp1;
WriteCommandLCM(0x01,1);
DisplayListChar(0,1,str3);
s=0;
weishu1(z1);
k=0;
}
if(k==' ')
{
WriteCommandLCM(0x80+0x40,1);
WriteCommandLCM(0x01,1);
z1=0;
s=0; //防止清零时指针后移动
}
}
/*********延时K*1ms,12.000mhz**********/
void delay(uint k)
{
uint i,j;
for(i=0;i for(j=0;j<10;j++); } /**********写指令到ICM子函数************/ void WriteCommandLCM(uchar WCLCM,uchar BusyC) { if(BusyC) lcd_wait(); DATAPORT=WCLCM; LCM_RS=0; // 选中指令寄存器 LCM_RW=0; LCM_RW=0; // 写模式 LCM_EN=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCM_EN=0; /**********写数据到LCM子函数************/ void WriteDataLCM(uchar WDLCM) { lcd_wait( ); //检测忙信号 DATAPORT=WDLCM; LCM_RS=1; // 选中数据寄存器 LCM_RW=0; // 写模式 LCM_EN=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCM_EN=0; } /***********lcm内部等待函数*************/ void lcd_wait(void) { DATAPORT=0xff; //读LCD前若单片机输出低电平,而读出LCD为高电平,则冲突,Proteus仿真会有显示逻辑黄色 LCM_EN=1; LCM_RS=0; LCM_RW=0; LCM_RW=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); while(DATAPORT&BUSY) { LCM_EN=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCM_EN=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); } LCM_EN=0; } /**********LCM初始化子函数***********/ void initLCM( ) { LCM_EN=0; DATAPORT=0; delay(10); WriteCommandLCM(0x38,0); //三次显示模式设置，不检测忙信号 delay(5); WriteCommandLCM(0x38,0); delay(5); WriteCommandLCM(0x38,0); delay(5); WriteCommandLCM(0x38,1); //8bit数据传送，2行显示，5*7字型，检测忙信号 WriteCommandLCM(0x08,1); //关闭显示，检测忙信号 WriteCommandLCM(0x01,1); //清屏，检测忙信号 WriteCommandLCM(0x06,1); //显示光标右移设置，检测忙信号 WriteCommandLCM(0x0c,1); //显示屏打开，光标不显示，不闪烁，检测忙信号 } void intu() { k=0; x1=0; y1=0; z1=0; } /****显示指定坐标的一个字符子函数****/ void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData) { Y&=0x01; X&=0x0f; if(Y) X|=0x40; //若y为1（显示第二行），地址码+0X40 X|=0x80; //指令码为地址码+0X80 WriteCommandLCM(X,1); WriteDataLCM(DData); } /*******显示指定坐标的一串字符子函数*****/ void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar code *DData) { uchar ListLength=0; Y&=0x01; X&=0x0f; while(X<10) { DisplayOneChar(X,Y,DData[ListLength]); ListLength++; X++; } } /*****************系统显示子函数*****************/ void display(void) { WriteCommandLCM(0x0c,1); //显示屏打开，光标不显示，不闪烁，检测忙信号 DisplayListChar(0,0,str0); //DisplayListChar(0,1,str2); DisplayOneChar(8,0,press_ge+0x30); DisplayOneChar(10,0,press_shifen+0x30); DisplayOneChar(11,0,press_baifen+0x30); DisplayOneChar(12,0,press_qianfen+0x30); delay(1000); //稳定显示 } void data_pro(void) { unsigned int; float press; if(0 { int vary=ad_data; press=(0.019531*vary); temp1=(int)(press*1000); //放大1000倍，便于后面的计算 press_ge=temp1/1000; //取压力值百位 press_shifen=(temp1%1000)/100; //取压力值十位 press_baifen=((temp1%1000)%100)/10; //取压力值个位 press_qianfen=((temp1%1000)%100)%10; //取压力值十分位 } } void weishu1(uint m) { uchar wei5,wei4,wei3,wei2,wei1,wei0; wei5=m/100000; wei4=m%100000/10000; wei3=m%10000/1000; wei2=m%1000/100; wei1=m%100/10; wei0=m%10; DisplayOneChar(7,1,0x30+wei4); DisplayOneChar(8,1,0x30+wei3); DisplayOneChar(9,1,'.'); DisplayOneChar(10,1,0x30+wei2); //DisplayOneChar(10,1,'.'); DisplayOneChar(11,1,0x30+wei1); DisplayOneChar(12,1,0x30+wei0); } /***** 键盘扫描程序*****/ void jianpan() { uchar temp; P2=0xfe; temp=P2; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) { delay(5); temp=P2; temp=temp&0xf0; while(temp!=0xf0) { temp=P2; switch(temp) { case 0xee:num=1;n=7;k=1,s++;break; case 0xde:num=2;n=8;k=1,s++;break; case 0xbe:num=3;n=9;k=1,s++;break; case 0x7e:num=4;k='/',s++;break; } while(temp!=0xf0) { temp=P2; temp=temp&0xf0; } //DisplayOneChar((s+6),1,table2[num-1]); } } P2=0xfd; temp=P2; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) { delay(1); temp=P2; temp=temp&0xf0; while(temp!=0xf0) { temp=P2; switch(temp) { case 0xed:num=5;n=4;k=1;s++;break; case 0xdd:num=6;n=5;k=1;s++;break; case 0xbd:num=7;n=6;k=1;s++;break; case 0x7d:num=8;k='*';s++;break; } while(temp!=0xf0) { temp=P2; temp=temp&0xf0; } //DisplayOneChar(k+6,1,table2[num-1]); } } P2=0xfb; temp=P2; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) { delay(1); temp=P2; temp=temp&0xf0; while(temp!=0xf0) { temp=P2; switch(temp) { case 0xeb:num=9;n=1;k=1;s++;break; case 0xdb:num=10;n=2;k=1;s++;break; case 0xbb:num=11;n=3;k=1;s++;break; case 0x7b:num=12;k='-';s++;break; } while(temp!=0xf0) { temp=P2; temp=temp&0xf0; } // DisplayOneChar(k+6,1,table2[num-1]); } } P2=0xf7; temp=P2; temp=temp&0xf0; if(temp!=0xf0) { delay(1); temp=P2; temp=temp&0xf0; while(temp!=0xf0) { temp=P2; switch(temp) { case 0xe7:num=13;k=' ';break; case 0xd7:num=14;n=0;k=1;s++;;break; case 0xb7:num=15;k='=';s++;break; case 0x77:num=16;k='+';s++;;break; } while(temp!=0xf0) { temp=P2; temp=temp&0xf0; } //DisplayOneChar(k+6,1,table2[num-1]); } } } 三．元件清单 C51单片机1个 LCD1602显示1个 A/D0832芯片1个 UA741放大器1个 按键13个 电解电容30PF 1个 15PF电容2个 10k电阻1个 1k电阻5个 1k滑动变阻1个 4.7k滑动变阻1个 四．调试过程遇到的问题及解决方法 在调试过程中，一开始单片机程序烧不进去，发现是单片机坏了，找老师重新换了一块，重量部分显示，但发现没有放大，在进行检查电路发现，放大器的3和4引脚短路，器件本身是坏的，重新换了一个，有了放大，在调试按键部分的过程中，按键显示不正常，经过重新修正程序和换了单片机，按键和总价显示正常。 五．设计的缺点或缺陷及改进的设想 在设计过程中，由于对电路知识的了解有限，在实际焊板实验后，重量变化范围不如仿真时大，而且对于总价处理位数有限，希望以后多多学习c语言编程，对此有更深的了解和掌握。 六.结论意见和建议 随着集成电路和计算机技术的迅速发展，使电子仪器的整体水平发生巨大变化，传统的仪器逐步的被智能仪器所取代。智能仪器的核心部件是单片机，因其 极高的性价比得到广泛的应用与发展，从而加快了智能仪器的发展。而传感器作为测控系统中对象信息入口，越来越受到人们的关注，传感器好比人体“五官”的工程模拟物，它是一种能够将特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。本次设计是在以上仪器基础上设计而成的，因此只有充分了解有关智能仪器，单片机、传感器部分之间的关系才能达到要求。 首先是传感器的精密度，它将直接影响电子秤的称重准确度。本次课设传感器发出信号不很稳定，如果用精密度较高的传感器效果会好得多。 其次，数据采集处理阶段，此阶段是对传感器发出信号进行量化、采集，主要分为信号放大、采集，然后进行A\D转换，该阶段需要注意的是对传感器输出信号进行放大时，应选取合适的运算放大电路，是输出满足量程要求。 七.实验电路板图片 1233随着时代科技的迅猛发展，常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，人们生活水品也更进一步的有所提高。智能化的电子产品自然也得到了越来越多人的喜爱，而多功能电子秤具有结构体积小、测量的精度较高、拥有广泛的应用范围、机械操作起来简便易懂等优点，基本取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量器具。 本设计介绍了该系统实现方法，通过LCD显示器显示所测重量以及当前选择的功能。该课题的设计主要由STC89C52单片机、重量测量模块、A/D转换模块ADC0808、单片机的外围接口电路：4*4矩阵扫描按键以及LCD1602液晶屏幕显示五部分组成。本系统比传统测量更具有准确性和直观性，具有一定的实际推广性。 关键字：压力传感器；STC89C52单片机；ADC0808；LCD1602 第一章绪论 1.1课题目地与意义 1.2国内外多功能电子秤的发展与现状 1.3主要工作及设计思路 第二章硬件设计 2.1工作原理 2.2系统总体设计方案 2.3控制器部分 2.4数据采集部分 2.5键盘处理部分 2.6显示电路部分 2.7报警部分 第三章具体电路设计 3.1AT89C52的最小系统电路 3.2数据采集部分电路设计 3.3显示电路与AT89C52单片机接口电路设计 3.4键盘电路与AT89C52单片机接口电路设计 3.5报警电路的设计 第四章软件设计 4.1主程序设计 4.2子程序设计 4.21A/D转换设计及数据读取程序设计 4.22显示子程序设计 4.23键盘输入控制程序的设计 4.24报警子程序的设计 第五章仿真调试 5．1软件试用 5．2仿真调试 第六章总结 1绪论 综合课程设计报告 基于AT89C51的数字电子秤的设计 目录 1、设计目的 (2) 2、设计的主要内容和要求 (2) 3、整体设计方案 (2) 3.1设计方案 (2) 3.2工作原理 (2) 4、硬件电路的设计 (3) 5、软件设计 (5) 5.1主程序设计 (5) 5.2 LM4229液晶显示 (5) 5.3 ADC0832采样程序 (7) 5.4 4*4键盘程序 (8) 6、系统仿真 (8) 7、使用说明 (12) 8、设计总结 (13) 9、元器件 (13) 10、参考文献 (13) 附录A (14) 附录B (23) 基于AT89C51的数字电子秤的设计 1、设计目的 单片机以其功能强，体积小，功耗低，易开发等很多优势被广泛应用。但单片机不是万能的，也存在不适合的场合，我们要充分利用单片机的内部资源和选择合适的单片机来完成我们的设计。本数字电子秤的设计过程中需要用到A/D转换、键盘、液晶显示、复位电路和蜂鸣器报警驱动电路的知识，同时在软件的设计过程中需要用到键盘扫描、液晶显示驱动、模数转换程序及汉字库的的设计，可以很好的将数电、模电、单片机知识进行综合应用。在综合应用中进一步熟悉单片机设计的开发各个流程，最终达到"巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用"的目的。 2、设计的主要内容和要求 本文主要完成一个简单实用数字电子秤的硬件电路部分和软件部分的设计。在设计的过程学会使用单片机对数字电子秤的各种功能进行控制。本设计中的数字电子秤要求能够显示商品的名称、价格、总量、总价等；能够自动完成商品的价格计算；能够储存几种简单商品的价格；能够具有超重提醒功能，一旦重量超出了自身重量的测量的范围，发出警报；同时对数字电子秤的测量范围要达到5KG，测量精度要求达到0.001。 3、整体设计方案 3.1设计方案 整个数字电子秤电路由电源电路、单片机主控制电路、LM4229显示电路、蜂鸣器报警电路、4*4键盘电路和压力传感电路(ADC0832采样）6个部分组成。如图3.1所示。 3.2工作原理 打开电源开关，数字电子秤开始工作。接通电源时，数字电子秤进入欢迎界面“欢迎使用电子秤设计······”。此时数字电子秤上MCU开始工作，键盘不断进行扫描，同时通过ADC0832也不断进行外部称量数据采样，LCD上显示“实用电子秤名称单价······”。当载物台上放有物体时，ADC0832立即将数据收集送给单片机处理。此时工作人员只要输入对应商品的代码编号，在240*128的LCD上可以看到相应商品的名称，单价，总重，总价格等信息。在称量的过程中，一旦物体自身的重量超出电子秤的称量范围，蜂鸣器立即会发出“滴 第一章绪论 (1) 1.1研究目的和意义 (1) 1.2电子称重系统的应用领域 (1) 1.3主要工作以及论文结构 (1) 第二章系统方案论证与选型 (3) 2.1控制器部分 (3) 2.2数据采集部分 (4) 2.2.1 传感器的选择 (4) 2.2.2放大电路选择 (6) 2.2.3 A/D转换器的选择 (7) 2.2.4键盘处理部分方案论证 (8) 2.3显示电路部分的选择 (9) 2.4超量程报警部分选择 (9) 2.4.1 电源模块方案选型 (9) 第三章硬件电路设计 (10) 3.1AT89S52的最小系统电路 (10) 3.1.1单片机芯片AT89S52介绍 (10) 3.1.3 AT89S52的最小系统电路构成 (11) 3.2电源电路设计 (12) 3.3数据采集部分电路设计 (12) 3.6.1LED结构与原理 (14) 3.6.2动态显示LED显示器接口 (15) 3.4键盘电路与AT89S52单片机接口电路设计 (16) 键盘电路与AT89C51的接口电路设计 (16) 3.5报警电路的设计 (17) 第四章系统软件设计 (19) 4.1主程序设计 (19) 4.2子程序设计 (20) 4.2.1 A/D转换启动及数据读取程序设计 (20) 4.2.2显示子程序设计 (21) 4.2.3 键盘输入控制程序的设计 (21) 4.2.4报警子程序的设计 (22) 第五章总结 (23) 参考文献 (24) 附录1系统总图 (25) 第一章绪论 1.1 研究目的和意义 传统的机械秤有很多缺点，比如精度不高，结构复杂，易老化，成本高等。随着社会的发展，市场对秤的要求的越来越高，尤其是人体秤、厨房秤等各类便携式小型秤。电子秤与传统的机械秤相比有许多优越性，它用压力传感器取代机械秤的弹簧大大减小了秤的体积和制造难度，以LCD 或LED显示屏取代传统的刻度盘使外形更加美观，由于内部集成了单片机以及软件系统，电子秤还拥有传统机械秤无法比拟的智能性。他可以完成过载报警，总价计算，数据通信等众多功能。 目前市场上使用的称量工具，或者结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，而且整体水平不高，部分小型企业质量差且技术薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性的开发出一套具有实用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤应用中的不足之处，具有现实意义。 1.2 电子称重系统的应用领域 电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。电子秤的应用领域主要分为工业计量和民用消费类。在工业计量应用领域有电子天平，珠宝秤，市场计价秤等；而民用秤主要有厨房秤，人体秤，便携式口袋秤等。工业计量应用对精度要求较高，而民用消费类的应用对精度的要求不高，但对秤的外观，智能性，便携性却有很高的要求。 1.3主要工作以及论文结构 For personal use only in study and research; not for commercial use 目录 序言 (3) 第1章任务和指标 (4) 1.1 设计任务 (4) 1.2设计指标 (4) 第2章功能分析 (5) 2.1系统总体框架图 (5) 2.2各模块基本原理 (5) 2.2.1采用应变片称重的基本原理 (5) 2.2.2放大器的工作原理 (6) 2.2.3 A/D转换的工作原理 (10) 2.2.4 数码管显示的工作原理 (10) 第3章硬件设计 (11) 3.1 电路主要结构 (11) 3.2 ±12V稳压电路 (11) 3.3 两级放大电路 (12) 3.4 A/D转换电路 (12) 3.5 数字显示电路 (13) 第4章软件设计 (14) 4.1 总程序模块设计 (14) 4.2 A/D电路模块设计 (14) 4.3 拆字程序模块设计 (15) 4.4 显示电路模块设计 (15) 第5章安装与调试 (16) 5.1 硬件调试 (16) 5.2 软件调试 (16) 5.3 综合调试 (16) 5.4 故障分析与解决方案 (16) 5.4.1 故障出现情况 (16) 5.4.2 解决方案 (17) 5.5 功能测试及结果分析 (17) 总结 (19) 参考文献 (20) 附录 (21) 附录1 (21) 附录2 (23) 附录3 (24) 附录4 (24) 附录5 (25) 序言 《孙子?算经》记载：秤之所起，起于黍，十黍为一累，十累为一铢，二十四铢为一两，十两为一斤。称重技术自古以来就被人们所重视，在传说的皇帝“设五量”中，权衡既为五量之首。夏禹的“声为吕，声为度，称以出”；“循守会稽，乃审权衡，平斗斛”等，均说明了在我国古代称重技术所处的位置和重要性。在公元前，人们为了对货物交换量的估计，起初采用木材或陶土制作的容器作为交换货物的计量。以后，又采用简单的秤来测定质量。 在19世纪后期，随着工业化的迅猛发展，出现了大量迅速称量散料物品的自动秤。第一台定量自动秤约在1880年获得型式批准的，它是由倾斜象限杆秤发展来的。每次约可称量500kg。这种自动秤的称量过程分以下几个阶段：a，打开装满散料的容器；b，把散料输入到秤斗里进行称量；c，到达平衡位置时，关闭进料闸门；d，自动卸空料斗；e，秤斗和气动联动装置回到初始位置，自动地启动下一个称量程。 随着科技革命，传感器技术的迅速发展，单片机的出现，电子秤走进的人们的生活。电子秤的发展过程与其它事物一样，也经历了由简单到复杂，由粗糙到精密，由机械到机电结合再到全电子化，由单一功能到多功能的过程。特别是近30年以来，工艺流程中的现场称重，配料定量称重，以及产品质量的监测等工作，都离不开能输出电信号的电子衡器。这是由于电子衡器不仅能给出质量或重量值的信号，而且也能作为总系统中的一个单元承担着控制与检验功能，从而推动工业生产和贸易交往的自动化和合理化。近年来，电子衡器已愈来愈多地参与到数据处理和过程控制之中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术，储运技术，预包装技术，收货业务及商业销售领域中不可缺少的组成部分。 我国的衡器在20世纪40年代以前还全是机械式的，40年代开始发展了机电结合式的衡器。50年代开始出现了称重传感器为主的电子衡器。由于称重传感器各项性能不断有新的突破。为电子秤的发展奠定了基础。国外如美国，西欧等一些国家在20世 单片机电子秤设计报告 秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。 和传统秤相比较，电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。该电子秤的测量范围为0-40Kg，测量精度达到5g，有高精度，低成本，易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过，比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外，该电子秤电路简单，使用寿命长，应用范围广，可以应用于商场、超市、家庭等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。 一、功能描述 1、采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-40kg，测量精度可达5g。 2、采用电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换，HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。 3、采用STC89C52单片机作为主控芯片，实现称重、计算价格等主控功能。 4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。 5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互，键盘容量大，操作便捷。 6、具有超量程报警功能，可以通过蜂鸣器和LED灯报警。 7、系统通过USB电源供电，单片机程序也可通过USB线串行下载。 二、硬件设计 1、硬件方案 单片机电子秤硬件方案如图1所示： 图1 单片机电子秤硬件方案 称重传感器感应被测重力，输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片，内置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，进行计算转换，再液晶屏上显示出来。 矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。 2、称重传感器 传感器是测量机构最重要的部件。称重传感器本身具有单调性，其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。 (1) 灵敏度 称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值，典型值是 电子秤电路设计与制作 实 验 报 告 姓名： 学号： 指导老师： 通信与信息工程学院 电子秤电路设计指导书 一、实验目的： 本实验要求学生设计并制作一个电子秤电路，要求能测量重量在0～200g间的物体，输出为电压信号，通过调节电路使电压值为对应的重量值，电压量纲mv改为重量纲g即成为一台原始电子秤。 二、基本原理： 基本思路 总体设计思路如图1所示，所测重量经过转换元件转换为电阻变化，再经过测量电路转化为电压变化，经过放大电路放大调节后输出显示得到所需信号。 图1 基本设计思路 电阻应变式传感器 本设计主要通过电阻应变式传感器实现。电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻的变化，实现电测非电量的传感器。传感器由在不同的弹性敏感元件上粘贴电阻应变片构成，当被测物理量作用在弹性敏感元件上时，弹性敏感元件产生变形，并使附着其上的电阻应变片一起变形，电阻应变片再将变形转换为电阻值的变化。应变式 电阻传感器是目前在测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数中应用最广泛的传感器之一。 1、弹性敏感元件 物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。 弹性敏感元件是指元件在感受到力、压力、力矩、振动等被测参量时，能将其转换成应变量或位移量，弹性敏感元件可以把被测参数由一种物理状态转换为另一种所需要的物理状态。 2、电阻应变片 对于一段长为L，截面积为S，电阻率为ρ的导体，未受力时电阻为 R = ρ，在 外力的作用下，电阻丝将会被拉伸或压缩，导体的长度L、截面积S以及电阻率ρ等均将发生变化，从而导致其电阻值发生变化，这种现象称为“电阻应变效应”。 利用金属或半导体材料电阻丝的应变电阻效应，可以制成测量试件表面应变的敏感元件。为在较小的尺寸范围内感受应变，并产生较大的电阻变化，通常把应变丝制成栅状的应变敏感元件，即电阻应变片，通常由敏感栅、基底、盖片、引线和黏结剂等组成。 测量电路 电阻应变片把机械应变信号转换成电阻变化后，由于应变量及其应变电阻变化一般都很微小，既难以直接精确测量，又不便直接处理。因此，必须采用转换电路，把应变计的电阻变化转换成电压或电流变化，以便于测量。具有这种转换功能的电路称为测量电路。 电桥电路是目前广泛采用的测量电路，常见的直流电桥电路如图2， 图2 直流电桥 电桥输出电压为 Uo=U （式1） R1、R2、R3、R4为四个桥臂，当一个臂、两个臂或四个臂接入应变片时，就相应构成了单臂、双臂和全臂工作电桥。下面分别就单臂、半桥和全桥电路进行讨论。 （1）单臂工作电桥 图3 单臂工作电桥 如图3所示，R1为电阻应变片，R2、R3、R4为固定电阻。应变片未受力时电桥处于平衡状态，R1R3=R2R4,输出电压U0=0，当承受应变时，R1阻值发生变化，设为R1+ΔR，电桥不平衡，产生输出电压为 Uo= (R1+RR)R3?R2R4 (R1+RR+R2)(R3+R4) （式2） 设R1=R2=R3=R4=R,又ΔR< 实用电子秤的设计与制作 一、课程设计任务 1．设计框图 利用传感器与检测技术实验室已有的应变式称重台，将四片应变片采用全桥形式接入测量电路，经过运放OP07组成的仪表放大器放大，再由串行模数转换芯片TLC2543进行A/D转换，转换结果送入单片机STC12C5A60S2，通过74LS244驱动四位数码管显示。仪表放大器的输出需经采集卡采集，经过虚拟仪器软件分析，得到较好的线性度和灵敏度后，才能再送入AD芯片进行转换。系统框图如图1所示。 图1 电子秤系统框图 2．基本要求 (1) 掌握金属箔式应变片的应变效应。 (2) 掌握单臂、半桥和全桥电路的工作原理和性能。 (3) 利用multisim仿真软件，确定仪表放大器设计方案；应用运放OP07设计三 运放仪表放大器，确定电路元器件具体参数；在通用板上制作电路板。(4) 仪表放大器增益可调，放大倍数自行确定；应变电桥和放大电路应具有调零 功能。 (5) 能够利用C51单片机编写正确程序，调试电路板，采集放大器的输出电压， 并显示。 (6) 考虑A/D分辨率为20mV，要求灵敏度不低于40mV/20g。 (7) 利用虚拟仪器采集测量电路的输出电压至电脑中，并分析数据。要求非线性 误差小于1.50%。 二、设计总体要求 1．认真阅读本设计任务书，了解本设计的任务和要求。 2．认真复习《传感器与检测技术》和《单片机原理与应用》课程中有关应变式传感器和A/D转换、数码管显示的有关内容。 3．适当查阅一些与设计有关的参考资料，鼓励同学创新。 4．利用protues7.1画出系统完整电路图，包括仪表放大器和单片机系统两大部分。 5．特别要注意焊接装配的质量，认真搞好焊接装配工艺，焊接完毕后一定要细心检查有无错误、错焊元件、焊接点与接地点短路等。在焊接装配完成后，要认真检查部件的焊接情况，在与电路图反复对照确属无误后，方可接上直流电源，特别要注意电源接法。 6．精心调测，尽量得到较高的灵敏度和较低的非线性误差。 7．认真地写出设计报告，要做到理论与实际相结合，通过设计中的计算、装配、调测，巩固理论，验证理论，书写设计报告是一个从感性认识向理性认识发展的过程，也时考察同学们在本设计中有无收获以及收获大小的标志。 三、采用应变片称重的基本原理 电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成。当被测物理量作用在弹性元件上时，弹性元件的变形引起应变敏感元件的阻值变化，通过转换电路转换成电量输出，电量变化的大小反映了被测物理量的大小。其主要缺点是输出信号小、线性范围窄,而且动态响应较差。但由于应变片的体积小,商品化的应变片有多种规格可供选择，而且可以灵活设计弹性敏感元件的形式以适应各种应用场合，所以用应变片制造的应变式压力传感器在测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数中仍有非常广泛的应用。 应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。通过测量电路，转换成电信号输出显示。 1系统方案设计 1.1 电子秤的组成结构 1.1.1电子秤的基本结构 电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电子秤均由以下三部分组成： （1）承重、传力复位系统 它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。 (2)称重传感器 即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。 按照称重传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。 对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可靠。 (3)测量显示和数据输出的载荷测量装置 即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转换、电流源或电压源、调节器、补尝元件、保护线路等）和指示部件（如显示、打印、数据传输和存贮器件等）。这部分习惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中，通常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制和驱动显示等环节。 1.1.2电子秤的工作原理 当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力－电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正 1.前言 电子称重技术是现代称重计量和控制系统工程的重要基础之一，电子衡器经过40年的不断改进和完善，从60年代的机电结合型发展到现在的全电子型和数字化智能型。由于它具有称量准确、快速，读取方便，环境适应性强，便于与电子计算机结合而实现称重计量与过程控制自动化等特点，在工商贸易、能源交通、轻工食品、医药卫生、航空航天等部门得到了广泛的应用。本课题本着电子秤向高精度、高可靠方向研究,讲述了用单片机控制A/D转换、键盘输入和数据显示，对如何实现键盘中断、A/D采样进行研究。设计特别适用于测量精度要求较高的场合, 具有较高的实用价值和推广价值。本文中第一章讲述了电子秤的发展情况及其工作原理，第二章讲述了电子秤的硬件电路组成部分,第三章介绍了电子秤各部分功能实现的软件设计。 1.1研究本文的意义 物料计量是工业生产和贸易流通中的重要环节。称重装置或衡器是不可缺少的计量工具。随着工农业生产的发展和商品流通的扩大，衡器的需求也日益增多，过去沿用的机械杠杆秤己不能适应生产自动化和管理现代化的要求。自六十年代以来，由于传感器技术和电子技术的迅速发展，电子称重技术日趋成熟，并逐步取代机械秤。尤其是七十年代初期，微处理机的出现使电子称重技术得到了进一步的发展。快速、准确、操作方便、消除人为误差、功能多样化等方面已成为现代称重技术的主要特点。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到国民经济各领域，取得了显著的经济效益。同时对称重仪表的要求也越来越高，要求仪表有更高抗干扰能力、更高的精度。 基于电子秤的现状，本文拟研究一种用单片机控制的高精度数字电子秤设计方案。这种高精度数字电子秤计量准确、携带方便，集质量称量功能与价格计算功能于一体，能够满足商业贸易和居民家庭的使用需求。 1.2 电子秤的发展 1.电子技术渗入衡器制造业 随着第二次世界大战后的经济繁荣，为了把称重技术引入生产工艺过程中去，对称重技术提出了新的要求，希望称重过程自动化，为此电子技术不断渗入衡器制造业。在1954年使用了带新式打印机的倾斜杠杆式秤，其输出信号能控制商用结算器，并且用电磁铁机构与代替人工操作的按键与办公机器联用。在1960年开发出了与衡器相联的专 《基于Lab View的电子秤设计》 课设报告书 学院：机电学院 学号： 姓名： 同组人： 指导老师： 提交日期：2017 年 6 月12 日 目录 一、概述 (1) 二、功能需求分析 (1) 三、系统设计 (1) 四、技术实现 (12) 五、课程设计问题及解决方法 (13) 六、心得体会 (13) 一、概述 电阻应变片是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化。可直接作为测量传感元件，将电阻应变片接成电桥形式，当钢梁受到外力产生形变时，电桥内各电阻值将发生变化，产生相应的不平衡输出。 本次课程设计的目的，是掌握传感器的组成和基本原理、基本概念和分析方法、并具备构造、调试和工程设计传感器的能力。了解labview软件的使用方法，并利用软件构建信号分析程序和前面板。 二、功能需求分析 （1）量程0～1.5Kg，应变式传感器的结构设计； （2）电路设计，差分放大电路； （3）程序设计，包括信号处理程序和前面板。 三、系统设计 其电路构成主要有测量电路，差动放大电路。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足NI数据采集卡的输入要求，将信号输入进电脑进行进一步分析。 原理流程图如下： 1、测量电路 电阻应变式传感器简称电阻应变计。当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时，则敏感元件将随构件一起变形，其电阻值也随之变化，而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接，即可测得重力、变形、扭矩等机械参数 摘要 随着科学技术的进步，对测量技术的要求越来越高。电子测量技术在各个领域得到了越来越广泛的应用。传统的电子测量仪器由于其功能单一，体积庞大，己经很难满足实际测量工作中多样性、多功能的需要。以虚拟仪器为代表的新型测量仪器改变了传统仪器的思想，它们充分利用计算机强大的软硬件功能，把计算机技术和测量技术紧密结合起来，是融合了电子测量、计算机和网络技术的新型测量技术。特别是基于计算机平台的各种测量仪器由于成本低、使用方便等优点得到了更广泛的应用。 本设计是结合传感器技术、数据采集技术和虚拟仪器技术开发设计了一种基于LabVIEW的电子秤，该系统采用普通PC 机为主机，利用图形化可视测试软件LabVIEW 为软件开发平台，将被测重量转换、处理、进行数据采集，实时进行处理、显示。 关键词：电子秤；虚拟仪器；LabVIEW Design of the intelligent electronic steelyard based on LabVIEW Abstract With the development of science and technology,the requirement on measurement technology is getting more and more important.The application of electronic measurement technology has extended to more fields than before.Due to limited functions and big size,traditional electronic measuring equipments are no longer suitable to common purposes.The rapid development of integrated circuit and computer technology gives birth to a new kind of instrument,Virtual Instrument(VI).As a result,the testing cost increases by a wide margin.In recently years,a new measure technology that combines the technology of electron,technology of computer,technology of network,is developed and this new technology is named VI.Especially various measuring instruments based on computer,they are more widely used because of their excellence such as:lower cost,easily used,etc. This design is to develop and design a kind of electronic steelyard based on LabVIEW，which combines the sensor technology，data gathering technology and the national instrument technology, the system used for ordinary PC-host, the use of graphic visual test software for LabVIEW software development platform, the weight will be tested Conversion processing of data acquisition, real-time processing and manifesting. Key words: electronics steelyard; virtual instrument; LabVIEW X X X X学院 毕业实践报告 题目：智能电子秤的设计 二级学院电子与计算机学院专业 xx 级通信技术学生姓名 指导教师 2011年05月31日 摘要 智能电子秤主要以单片机作为中心控制单元，通过称重传感器进行模数转换单元，在配以键盘、显示电路及强大软件来组成。该电子秤不但计量准确、快速方便，更重要的是除了能实现自动称重、计价功能外，还可实现去皮、净/毛转，自动计算，数字显示等功能，受到广大用户欢迎。智能电子称由于携带方便，使用简单，对人们生活的影响越来越大。 关键词：电子秤，称重传感器。 Abstract Intelligent electronic balance values detection and the modern new-type names of technical comprehensive one body such as conversion technical.This system aims at is the automatic name of electronic name heavy, automatic valuation and data handling carry out research. it is to how to carry out handling for sampling data , is for the collection of data and conversion and calculation problem has studied. Have discussed the suspension of the key in single flat machine control system , calculate problem , show as a result that through software design, realization is perfected more. This text is weighing the foundation of hardware design to intelligent electron , has analysed the software control method of electronic name in detail. Since the electron of single flat machine control weighs structure, is simple, cost is cheap, receive deeply people like. Keywords:Intelligence electronic weighing; weighing sensor 学校代码：__________ 2020-12-12 【关键字】方案、目录、指南、建议、情况、道路、思路、方法、环节、条件、空间、领域、会议、效益、质量、行动、监控、监测、地方、问题、系统、有效、主动、充分、现代、平衡、合理、良好、健康、快速、执行、保持、发展、建设、提出、研究、措施、特点、位置、关键、安全、稳定、力量、成果、根本、需要、利益、环境、工程、项目、重点、能力、需求、方式、差距、作用、标准、规模、结构、水平、任务、反映、速度、关系、设置、检验、分析、简化、调节、逐步、形成、制约、保护、满足、严格、管理、鼓励、保证、优先、确保、服务、指导、支持、解决、调整、改善、完善、方向、促进、加强、扩大、适应、实现、提高、推动、推进、改进、规范、多方面、新发展、中心、核心、关心、智能化、规范化、针对性 学号：__________ Hefei University 毕业论文（设计） BACH ELOR DISSERTATI ON 论文题目：基于单片机的多功能电子称设计 学位类别：_______________________________________ 学科专业：08电子信息工程 作者姓名：张小波 导师姓名：姚红 完成时间：2012年5月2日 目录 摘要.................................................... 错误!未定义书签。Abstract ................................................. 错误!未定义书签。第一章绪论 .................................. 错误!未定义书签。 1.1 称重技术和衡器的发展............................. 错误!未定义书签。 1.2 电子秤的发展现状和发展趋势....................... 错误!未定义书签。 (实用电子秤的设计与制作) 学院名称： 电气信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 05自控（1） 姓 名： 姜 中 娟 学 号： 05312205 指导教师： 朱 品 伟 2009年1月 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 综合实训论文 实用电子秤的设计与制作 摘要：本系统利用应变式称重台，将四片应变片采用全桥形式接入测量电路，经过运放OP07组成的仪表放大器放大，再由串行模数转换芯片TLC549进行A/D转换，转换结果送入单片机AT89C51，通过同向门7407驱动四位数码管显示。 关键词:应变片；仪表放大器；TLC549；AT89C51 Abstract:The system uses strain weighing units, four strain gauges with the form of full bridge accessed to the measurement circuit, after the composition of OP07 instrumentation amplifier. Then by serial analog-to-digital conversion chip TLC549 for A / D conversion, the conversion results are given to the single-chip microcomputer AT89C51, then through the 7407 drive to four digital tube display. Key words:Strain gauge；Measuring appliance amplifier；TLC549；AT89C51 以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。 第1章绪论 1.1引言 在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。电子秤向提高精度和降低成本方向发展的趋势引起了对低成本、高性能模拟信号处理器件需求的增加。通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性。 1.2 选题背景和意义 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。称重装置不仅是提供重量数据的单体仪表，而且作为工业控制系统和商业管理系统的一个组成部分，推进了工业生产的自动化和管理的现代化，它起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品质量以及加强企业管理、改善经营管理等多方面的作用。称重装置的应用已遍及到 国民经济各领域，取得了显著的经济效益。电子秤是称重技术中的一种新型仪表，广泛应用于各种场合。电子秤与机械秤比较有体积小、重量轻、结构简单、价格低、实用价值强、维护方便等特点，可在各种环境工作，重量信号可远传，易于实现重量显示数字化，易于与计算机联网，实现生产过程自动化，提高劳动生产率。例如标签秤在超市中的应用已经是耳闻目睹的了。一张小小的标签包含着：品名、价格、重量等，一一列表在这小小的电子标签上。标签机的使用大大加快了销售速度，也方便了顾客。顶尖条码标签称有着许多卓越的特点，以太网功能使管理更加方便。因此，称重技术的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。经过40多年的不断改进与完善，衡器技术也在不断进步和提高。从世界水平看，衡器技术已经经历了四个阶段，从传统的全部由机械元器件组成的机械称到用电子线路代替部分机械元器件的机电结合秤，再从集成电路式到目前的单片机系统设计的电子计价秤。我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。现今电子衡器制造技术及应用得到了新发展：电子称重技术从静态称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。 龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/3d15417017.html, 基于单片机设计的多功能电子秤 作者：殷金元 来源：《无线互联科技》2017年第19期 摘要：文章介绍了多功能电子秤的硬件设计和软件编程、应变片式称重传感器、A/D转 换电路、显示电路和键盘接口电路。软件方面详细给出了主程序及程序，键扫描、动态显示程序以及AD7705与微机的硬件接口及软件设计等。模块的合理设计确保了电子秤的精确计量。 关键词：电子秤；称重传感器；A/D转换；单片机 1 电子秤 称量设备的工作原理，常见的有3种：（1）杠杆原理的机械称，也是使用最多的机械秤；（2）隔断射线，减少射线计数器对射线反应的原理而组成核子称；（3）利用压力传感器中压力应变片微电流变化的电子秤，它是在机械秤的基础上改装而成，一般为分体式，也可是一体化模块。本次设计的就是这种电子秤。 电子秤称一般是将被称重物将重力传递给称重传感器，再经过一系列过程后由数码管或液晶显示将重量显示出来。电子秤可以进行清零、置零、计重、毛重、累计净重、数字输出等操作，可直接进行打印。数据输出采用RS-232C串行通信，可直接与微机连接。 2 电子秤的整体方案设计 被称重物将重力传递给称重传感器。称重传感器通常采用应变片式、压阻式、电容式和机械式，电阻应变式传感器是用于力、压力和重量测量等最广泛的传感器。本方案采用应变式电阻传感器，将作用在其上的重力改变成为模拟信号输出，同时通过放大器将信号放大。经A/D 模数转换器将放大的电压值变换成相应的数字信号，由单片机（中央处理器）进行算法处理，而周边所需要的功能及各种接口电路也和单片机CPU连接应用，最终重量能够显示在电子秤的显示器上，使用者通过键盘来操作电子秤。设计主要包括硬件设计和软件设计，电子秤的工作原理如图1所示。 3 电子秤的硬件设计 硬件系统主要由称重传感器模块、电压放大模块、A/D模数转换器、AT89S52单片机、LED显示电路模块、非编码键盘等几个模块组成。 3.1 称重传感器电路 考虑传感器的适用范围主要从精度、密封状态、量程、技术参数等几方面选择，在此方案中，我们主要选择它的量程和技术参数。 单片机电子秤说明书 秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。 和传统秤相比较，电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、计算价格、显示、超重报警功能。该电子秤的测量范围为0-10Kg，测量精度达到5g，有高精度，低成本，易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过，比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外，该电子秤电路简单，使用寿命长，应用范围广，可以应用于商场、超市、家庭等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。 一、功能描述 1、采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-10kg，测量精度可达5g。 2、采用电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换，HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片。 3、采用STC89C52单片机作为主控芯片，实现称重、计算价格等主控功能。 4、采用128*64汉字液晶屏显示称重重量、单价、总价等信息。 5、采用4*4矩阵键盘进行人机交互，键盘容量大，操作便捷。 6、具有超量程报警功能，可以通过蜂鸣器和LED灯报警。 7、系统通过USB电源供电，单片机程序也可通过USB线串行下载。 二、硬件设计 1、硬件方案 单片机电子秤硬件方案如图1所示： 图1 单片机电子秤硬件方案 称重传感器感应被测重力，输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过电子秤专用模拟/数字（A/D）转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。HX711 采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24 位A/D 转换器芯片，内置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。单片机读取被测数据，进行计算转换，再液晶屏上显示出来。 矩阵键盘主要用于计算金额。当被测物体重量得到后，用户可以通过矩阵键盘输入单价，电子秤自动计算总金额并在液晶屏显示。电源系统给单片机、HX711电路及传感器供电。 2、称重传感器 传感器是测量机构最重要的部件。称重传感器本身具有单调性，其主要参数指标是灵敏度、总误差和温度漂移。 (1) 灵敏度 称重传感器的电灵敏度为满负荷输出电压与激励电压的比值，典型值是2mV/V。当使用2 mV/V灵敏度和5 V激励电压的传感器时，其满度输出电压为10 mV。通常，为了使用称重传感器线性度最好的一段称重范围，应当仅使用满度范围的三分之二。因此满度输出电压应当大约为6mV。当电子秤应用于工业环境时，在6mV满度范围内测量微小的信号变化并非易事。 (2) 总误差 总误差是指输出误差和额定误差的比值。典型电子秤的总误差指标大约是0.02%，这一技术指标相当重要，它限制了使用理想信号调节电路所能达到的精确度，决定了ADC分辨率的选择以及放大电路和滤波器的设计。 (3) 漂移 称重传感器也产生与时间相关的漂移。多功能电子秤设计毕业设计
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